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腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇芁芇莄衿肃膃莃羂艿蒁莂蚁肂莇莂螄芇芃蒁袆肀腿蒀羈袃蒈葿蚈肈蒄蒈袀羁莀蒇羃膇芆蒆蚂罿膂蒆螅膅蒀蒅袇羈莆薄罿膃节薃虿羆膈薂螁膂膄薁羃肄蒃薀蚃芀荿薀螅肃芅蕿袈芈膁薈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚆螂聿节蚅羄袂芈蚄蚄膇膄蚄螆羀蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄蚁蚁膄膀螀螃羇葿蝿袅膂莅蝿肇羅莁螈螇 黔西金坡煤业有限责任公司4#煤层、9#煤层瓦斯基本参数测定研究报告黔西金坡煤业有限责任公司煤炭科学研究总院重庆研究院二00六年十二月- 27 -黔西金坡煤业有限责任公司4#煤层、9#煤层瓦斯基本参数测定研究报告院长XXXXXXX主管院长XXXXXX研究员所长XXXX研究员项目负责人XXXX高工黔西金坡煤业有限责任公司煤炭科学研究总院重庆研究院二00六年十二月目 录1 前言12 矿井基本概况12.1 交通位置12.2 地形地貌22.3 矿井地层与煤层22.4 开拓与开采42.5 通风、瓦斯53 煤层瓦斯基本参数测定53.1 项目技术方案53.2 煤层瓦斯压力测定63.3 煤层瓦斯含量133.4煤层透气性系数及衰减144 煤层瓦斯基本参数测定结果分析154.1 测定方法分析154.2 测定结果评价174.3煤层瓦斯基本参数测定结果185. 煤层可抽性评价185.1根据煤层透气性系数评价195.2根据钻孔瓦斯流量衰减系数评价195.3 煤层可抽性综合评价196 采掘工作面瓦斯治理196.1 掘进工作面瓦斯治理196.2 采煤工作面瓦斯治理227 结论与建议241 前言对于高瓦斯矿井而言,瓦斯事故是煤矿的重大灾害和安全隐患之一。为了在瓦斯综合防治中避免盲目性,做到有效、可靠和有预见性,需要对煤层的瓦斯基本情况有一个准确的把握。煤层瓦斯参数测定是掌握煤层瓦斯情况的基本途径。通过瓦斯参数测定,可以确定煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤的相关物理性质以及煤吸附瓦斯的一些特性。从而为煤层的瓦斯抽放可行性论证、突出防治措施的制定、瓦斯综合治理方案的确定,以及为瓦斯抽放和综合利用提供依据和基础。为此,贵州黔西金坡煤业有限责任公司与煤炭科学研究总院重庆研究院签订了黔西金坡煤业有限责任公司4#煤层、9#煤层瓦斯基本参数测定的项目合同。并对以下内容进行研究: 测定黔西金坡煤业有限责任公司4#煤层、9#煤层的瓦斯基本参数,包括煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数,以及煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度P、孔隙率、瓦斯吸附常数、工业分析指标等。 对现有巷道区域4#煤层、9#煤层瓦斯赋存规律进行研究。 对4#煤层、9#煤层的瓦斯抽放可行性进行评价。 对黔西金坡煤业有限责任公司采掘工作面瓦斯治理提出可行性方案。根据合同要求和黔西金坡煤业有限责任公司开拓部署情况,在现场测定了4#煤层、9#煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数;现场取煤样实验室测定了煤的孔隙率、瓦斯吸附常数、工业分析指标、煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度P;根据上述煤层瓦斯基本参数的测定结果,对黔西金坡煤业有限责任公司现有巷道区域4#煤层、9#煤层的瓦斯抽放可行性进行了评价。本研究工作于2005年12月正式开始,通过黔西金坡煤业有限责任公司、煤炭科学研究总院重庆研究院的共同努力,在经过现场测试和实验室研究后,完成了技术合同规定的任务,达到了预期目的。2 矿井基本概况2.1 交通位置黔西金坡煤业有限责任公司位于贵州省黔西县城西北约26km处,属黔西县金坡乡、红林乡管辖,主体位置位于金坡乡。金坡乡距321国道190km,距清镇119km,距贵昆铁路马场站149km,贵毕高等级公路穿过黔西,交通较为便利。黔西金坡煤业有限责任公司交通位置图见图1。井田边界东以2号勘探线与化窝井田分界,南至9#煤层1100m底板等高线,西至1号勘探线外推500m,北至煤层露头和各小煤窑边界。井田长44.5km,宽25km,井田面积为13km2。图1 黔西金坡煤业有限责任公司交通位置图2.2 地形地貌本区位于贵州省西部,地势西北高,东南低,海拔标高一般为+1600+1700m,最高点与最低点海拔高差428.4m,属低中山地貌,洼地、溶洞等岩溶地貌较发育,长兴组及其以上地层露头部位多陡崖、陡坡。地表水系属乌江水系,地形大多呈“V”形冲沟或小溪沟,地表水系不发育,冲沟水流量小,一般小于5l/s,受季节性控制明显,流程短,大多在旱季干枯。2.3 矿井地层与煤层本区地层从老至新依次为寒武系、石炭系、二迭系、三迭系、侏罗系、白垩系和第四系。景天揭露地层有下二迭统矛口组、上二迭统龙潭组、长兴组,下三迭系夜郎组以及第四系。本区位于黔北煤田,构造单元属纸厂背斜南部。地层走向总体为北东向,倾向南东,倾角814,一般为10。地质构造主要以褶曲的形式表现出来,构造线方向为北北东向。向斜和背斜构成本区主体构造形态,断层不发育。含煤地层倾角平缓,沿走向褶曲起伏,沿倾向倾角稍微有变化。构造类别为中等偏简单。在煤层底板等高线图上和地形地质图上明显呈现两个构造形态:全家塘向斜和大水井背斜。 全家塘向斜:区内延伸长度4km。轴部地层为T1y3,两翼地层为T1y1+2、P21、P2c。两翼地层倾角一般为810,为一宽缓对称向斜。 大水井背斜:区内延伸长度3km,核部地层P21,两翼地层T1y3,两翼地层倾角812,为一宽缓对称背斜,属纸厂背斜的一部分。本区含煤地层为上二迭统龙潭组,厚度为130.27m,含煤1719层,煤层总厚度为8.1610.41m,平均9.28m,含煤系数为7.1%。含可采煤层34层,可采总厚度4.295.38m,可采系数3.7%,主要可采煤层为4#、9#、15#煤层。本井田4#、9#煤层为主要勘探和开采的对象。15#煤层位于含煤地层底部,下距龙潭组底界平均4.69m。煤层厚度1.361.45m,一般含夹矸两层(岩性为泥岩),单层夹矸厚度约0.1m。采用厚度一般为1.141.32m,平均1.25m。区内有三个钻孔见到该煤层,少数小煤矿开采该煤层。从现有资料分析,煤层层位稳定,厚度变化不大,结构较复杂,全区可采,属较稳定型煤层,控制程度较低。煤层顶板为粉砂岩,底板为泥岩。9#煤层位于龙潭组中部,下距15#煤层平均56.37m,是区内发育最好的主要可采煤层。煤层厚度0.803.78m,平均1.87m。除J1-2号勘探孔见两层0.08m灰质泥岩夹矸外,一般不含夹矸,结构简单。煤层层位稳定,全区可采,属稳定型煤层。其下8m左右K3标志层为钙质粉砂岩、菱铁质灰岩,可间接对比9#煤层。煤层直接顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩,底板为泥岩。4#煤层位于龙潭组上部,是本区主要可采煤层。4#煤层下距9#煤层平均29.73m,煤层厚度0.952.44m,平均1.55m,均含夹矸一层,平均厚度0.27m。该煤层层位稳定,厚度变化小,结构简单,属稳定型煤层。煤层直接顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩,底板为泥岩。黔西金坡煤业有限责任公司煤层综合柱状图见图2。图2 黔西金坡煤业有限责任公司综合柱状图2.4 开拓与开采矿井工业储量2134.1万吨,其中4#煤829万吨,9#煤1305.1万吨,合计可采储量1821.1万吨。矿井设计生产能力45万吨/年,服务年限31年。矿井开采范围为1600m1100m,第一水平大巷标高为1395m。片盘斜井开拓方式,三条井筒,主井筒为皮带运输,副井作为辅助提升,提矸、运料、上下人员等,回风井专门回风用。矿井于2004年2月份开工建设。目前有1903采面和1407采面两个采煤工作面,1904采面上、下顺槽、1907采面上、下顺槽、2902采面下顺槽、1900采面上顺槽六个煤巷掘进工作面。矿井采煤主要以走向长壁采煤法为主,顶板采用全部垮落法管理。2.5 通风、瓦斯矿井通风系统为中央并列式,主要由副斜井进风,主斜井进少量风,回风斜井专用回风,通风方式为抽出式。矿井通风风机有2台,1台使用,1台备用,风机型号为BDK65-8-No24。目前矿井总回风风量为6440m3/min。2005年瓦斯等级鉴定测得矿井绝对瓦斯涌出量为11.035m3/min,相对瓦斯涌出量为27.376m3/t,绝对二氧化碳涌出量为2.571m3/min,相对二氧化碳涌出量6.378m3/t,属高瓦斯矿井。2006年瓦斯等级鉴定测得矿井绝对瓦斯涌出量为19.99m3/min,相对瓦斯涌出量为34.74m3/t,绝对二氧化碳涌出量为7.041m3/min,相对二氧化碳涌出量12.23m3/t,属高瓦斯矿井。3 煤层瓦斯基本参数测定3.1 项目技术方案根据煤矿安全规程的有关规定,结合煤矿开拓部署情况,经与公司相关人员研究后,决定在有条件施工测压钻孔的地点1902采面下顺槽、三联巷、西二车场、井底水仓、西二车场绕道进行测压钻孔施工,运用测压钻孔现场直接测定4#煤层、9#煤层的原始瓦斯压力、钻孔瓦斯自然涌出量,在不具备施工测压钻孔的1907采面上顺槽、1903采面、1900采面上顺槽、1904切眼、1907上顺槽、2902下顺槽施工钻孔采用间接法测定煤层瓦斯压力(测点布置见图3);在实验室对煤样进行煤的工业分析,测定瓦斯吸附常数、煤的孔隙率参数以及煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度P ;在现场及实验室测定的基础上,通过分析、计算确定煤层的瓦斯含量、煤层透气性系数及钻孔瓦斯涌出衰减系数,以及根据上述测定、计算结果,对黔西金坡煤业有限责任公司现有巷道控制区域4#煤层、9#煤层瓦斯赋存规律进行研究,并对4#煤层、9#煤层的瓦斯抽放可行性进行评价。图3 瓦斯基本参数测点布置图3.2 煤层瓦斯压力测定3.2.1 测定方法直接法测定煤层原始瓦斯压力的测定按煤炭行业标准MT/T638-1996煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法的规定进行。采用注浆封孔、被动式测压方法,如图4所示。封孔材料采用水泥砂浆及膨胀剂。测压装置包括测压管、注浆管、管道附件及闸阀、压力表等,注浆设备为煤炭科学研究总院重庆研究院生产的KFB矿用封孔泵。间接法测定煤层瓦斯压力是采用德国产“ELKD02”型电容栅瓦斯解吸仪测定煤层的解吸瓦斯量,计算煤层的残余瓦斯量,然后根据实验室测定得到的煤层瓦斯吸附参数计算煤层的瓦斯压力。图4 测压封孔示意图3.2.2 测压钻孔的布置按照煤炭行业标准MT/T638-1996中有关测压钻孔的要求,在具体选择测压孔位置时,应避开地质构造裂隙带、采动等影响范围,测压孔见煤点与地质构造裂隙带、采动影响范围至少要大于40m;同一地点设2个测压孔时,两个测压孔的见煤点的距离应大于20m。根据以上要求并结合现有的巷道条件,经协商确定在以下地点布置测压钻孔: 1902采面下顺槽布置4个测压钻孔,其中2个孔为穿层上向孔,测定4#煤层瓦斯压力,2个孔为顺层下向孔,测定9#煤层瓦斯压力。钻孔参数见表1,钻孔布置图见图5。 在三联巷布置2个测压钻孔测定9#煤层瓦斯压力。钻孔参数见表1,钻孔布置图见图6。 在西二车场布置4个测压钻孔,其中2个测定4#煤层瓦斯压力,2个钻孔测定9#煤层瓦斯压力。钻孔参数见表1,钻孔布置图见图7。 在井底水仓布置2个测压钻孔测定9#煤层瓦斯压力。钻孔参数见表1,钻孔布置图见图8。 在西二车场绕道布置1个测压钻孔测定9#煤层瓦斯压力。钻孔参数见表1,钻孔布置图见图9。表1 测压钻孔参数表钻场编号钻孔编号孔径(mm)倾角()夹角()孔深(m)备注1号钻场(1902下顺)175-109050测9#煤层275-109050测9#煤层375804331测4#煤层475804331测4#煤层2号钻场(三联巷)575806240测9#煤层675806240测9#煤层3号钻场(井底车场)77580350测4#煤层875805350测4#煤层975803525测9#煤层1075808925测9#煤层4#钻场(水仓)1175808237测9#煤层1275801037测9#煤层5钻场(车场绕道)1375809020测9#煤层备注:夹角是指钻孔与巷道中线所夹的锐角或直角。图5 1902测压钻孔布置图图6 三联巷测压钻孔布置图图7 西二车场测压钻孔布置图图8 井底水仓测压钻孔布置图图9 西二车场绕道测压钻孔布置图3.2.3 间接法测定煤层瓦斯压力众所周知,瓦斯在煤体中呈现出两种状态,在渗透空间内的瓦斯主要呈自由状态,称为自由瓦斯或游离瓦斯,由于瓦斯分子的自由热运动,显示出相应的瓦斯压力,这种状态的瓦斯服从气体状态方程。另一种在微孔内主要呈吸附状态存在于微孔表面上和煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔隙或煤分子之间的空间,这部分瓦斯称为吸附瓦斯。在煤层中施工钻孔后,由于煤体瓦斯与外界大气之间存在压力差,煤体中的游离瓦斯将随着煤体的暴露逐渐解吸出来,直到煤体瓦斯与外界大气之间压力平衡。此时,煤体内能解吸出来的瓦斯已经全部解吸出来,只剩下不能解吸的那部分瓦斯,在煤层瓦斯含量测定过程中,这部分瓦斯也叫残余瓦斯。间接法测定煤层瓦斯压力就是通过测定煤层最大解吸瓦斯量,利用实验室测定的煤样吸附常数来反算煤层瓦斯压力。根据矿上采掘部署及测压条件,经与矿上协商,决定在9#煤层的1900上顺槽、1903采煤工作面、1904切眼、1907上顺槽、2902下顺槽及4煤的1407采煤工作面采用间接法测定煤层瓦斯压力。3.2.4 瓦斯压力测定结果煤层瓦斯压力直接测定法在各钻孔在封孔后,定期进行瓦斯压力观测,直到压力稳定为止。压力稳定后,卸掉压力表,如果钻孔内有水,则收集钻孔内涌出的水量,计算出水量产生的压力,压力表表压与水压之差即为钻孔所测定的瓦斯压力。黔西金坡煤业有限责任公司所测定的瓦斯压力(相对压力)结果如表2所示。表2 黔西金坡煤业有限责任公司瓦斯压力测定结果表地点煤层孔号封孔长度(m)压力(MPa)埋深(m)备注1902下顺槽4#煤层3280.3117直接测压力4280.2117直接测压力1407采面4#煤层0.51150直接含量法西二车场4#煤层7380.65254直接测压力8380.56254直接测压力1900上顺槽9#煤层0.32112直接含量法1903采面9#煤层0.40137直接含量法1904切眼9#煤层0.45167直接含量法1907上顺槽9#煤层0.75268直接含量法三联巷9#煤层5320.45178直接测压力6320.38178直接测压力井底水仓9#煤层11320.50224直接测压力12320.4224直接测压力西二车场9#煤层9220.6257直接测压力10220.48257直接测压力西二车场绕道9#煤层13180.65272直接测压力2902下顺槽9#煤层0.98309直接含量法3.2.5 实验室测定结果实验室煤样瓦斯参数测定包括煤的工业分析、瓦斯吸附常数、真(视)密度、孔隙率、瓦斯放散初速度、坚固性系数等,测定结果见表3、表4。表3 煤的瓦斯吸附常数及工业分析等参数测定结果煤层采样地点工业分析(%)真密度TRD视密度ARD孔隙率F瓦斯吸附常数MadAdVdafab9#1907下顺1.8918.0411.91.621.4311.7335.71292.00064#1407采面1.3918.157.661.611.4410.5638.09831.6599注:吸附实验温度ts=30表4 煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数测定结果测定煤层瓦斯放散初速度(P)坚固性系数(f)9#煤层360.394#煤层130.183.3 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤在自然状态下所含游离和吸附瓦斯的总和。瓦斯含量的测定方法有两种,间接法测定和直接法测定。直接法测定是在井下采用仪器直接测定煤层的解吸瓦斯量,通过计算煤层的残余瓦斯量来得到煤层的原始瓦斯含量。间接法测定即在现场测定煤层瓦斯压力的基础上,取煤样在实验室作吸附实验,应用朗格缪尔公式计算含量,计算公式如下:式中x瓦斯含量,m3/t;a、b吸附常数;p 瓦斯压力,Mpa;Mad水份,%;Aad灰份,%;F孔隙率,%;ARD视密度,t/m3。根据表3的煤的工业分析及瓦斯吸附常数等参数,计算得各煤层不同标高下的原始瓦斯含量(包括直接法测定得到的含量)如表5所示。表5 黔西金坡煤业有限责任公司煤层瓦斯含量表地点测压煤层压力(MPa)瓦斯含量(m3/t)埋深(m)备注1902下顺槽4#煤层0.39.75117直接测压力1407采面4#煤层0.5111.23150直接含量法西二车场4#煤层0.6513.66254直接测压力1900上顺槽9#煤层0.3210.37112直接含量法1903采面9#煤层0.4011.37137直接含量法1904切眼9#煤层0.4511.99167直接含量法1907上顺槽9#煤层0.7514.48268直接含量法三联巷9#煤层0.4511.97178直接测压力井底水仓9#煤层0.5012.48224直接测压力西二车场9#煤层0.613.37257直接测压力西二车场绕道9#煤层0.6513.77272直接测压力2902下顺槽9#煤层0.9815.84309直接含量法3.4煤层透气性系数及衰减煤层透气性代表煤层瓦斯流动的难易程度,是衡量煤层瓦斯预抽难易程度的重要标志。本次测定是采用井下直接测定煤层透气性系数的中国矿院法,其计算基础为径向不稳定流动理论。在测压钻孔压力稳定后,卸掉压力表,利用煤气表测定煤层钻孔在不同时间间隔的流量,根据钻孔瓦斯不稳定径向流动理论,采用如下公式进行试算和验算:A=qr/(p02-p12) B=4p01.5/(r2)=x/ (p00.1)1/2F0=10-21,=100A1.61B0.613F0=1010,=100A1.39B0.389F0=10102,=109.5A1.25B0.25F0=102103,=182.8A1.136B0.136F0=103105,=210.4A1.111B0.111F0=105107,=313.1A1.07B0.0695式中x原始瓦斯含量,m3/t;p0、p1煤层原始绝对瓦斯压力及巷道大气压,MPa;r钻孔半径,m;q钻孔排放时间为t时的煤孔段单位面积的瓦斯流量,q=Q/2rLQ钻孔排放时间为t时流量,m3/d;L煤孔段长度,m。经试算得出各煤层透气性系数如表6所示。从表6中可得出,4#煤层的透气性系数在0.12930.5251m2/MPa2d之间,属于可以抽放煤层;9#煤层透气性系数在0.04160.1421m2/MPa2d范围内,介于可以抽放与较难抽放之间。钻孔瓦斯流量衰减系数可以作为评估开采煤层瓦斯预抽的难易程度的一个标志。钻孔瓦斯流量衰减系数的具体测定方法是:选择具有代表性的地点打钻孔,在测压结束后卸下压力表,用流量计测定钻孔的自然初始瓦斯流量q0,经时间t后,再测其瓦斯流量qt,然后用下式回归计算衰减系数:qt=q0e-t根据不同时间测定的瓦斯流量数据回归计算得出各煤层钻孔瓦斯流量衰减系数如表6所示。表6 黔西金坡煤业有限责任公司透气性系数及衰减系数表地点测定煤层透气性系数m2/(MPa 2.d)衰减系数(d1)1902下顺槽4#煤层0.12930.1375西二车场4#煤层0.52510.6931三联巷9#煤层0.14211.0244井底水仓9#煤层0.10661.1384西二车场9#煤层0.04160.3655西二车场绕道9#煤层0.09240.76684 煤层瓦斯基本参数测定结果分析4.1 测定方法分析 瓦斯压力测定方法黔西金坡煤业有限责任公司本次测定的9#煤层、4#煤层原始瓦斯压力,符合煤炭部颁发的行业标准MT/T638-1996煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法的有关规定。本标准6.2.2条规定:通过松软岩层及煤巷中测定煤层原始瓦斯压力时,若钻孔深度大于15m,应采用注浆封孔测压法。本标准6.4.3条规定:封孔深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围,并满足下列要求黄泥、水泥封孔测压法的封孔深度不小于5m;注水泥浆封孔测压法的封孔深度不小于12m。6.1.4条规定:测定煤层原始瓦斯压力的见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道、采动、抽放等的影响范围。7.4.3条规定:同一地点以最高瓦斯压力作为测定结果。 瓦斯含量测定方法瓦斯含量的测定方法有3种:间接测定法,即采用现场直接测出煤层瓦斯压力,并取煤样进行吸附、工业分析等实验,然后由朗格缪尔公式进行计算。直接测定法,主要有气测井、密闭式与集气式岩芯实验分析方法。解吸法,它是以测量煤中解吸的瓦斯数量和强度按经验公式(巴雷尔公式)进行推算。三种方法各有优缺点和一定的适用条件。直接测定法多用于地质勘探,一般测量误差较大,测定值偏小;解吸法多用于地质勘探和生产矿井工程估算;间接测定法是我国煤炭行业规定的生产矿井瓦斯含量测定方法。本次黔西金坡煤业有限责任公司瓦斯含量的测定是采用直接测定法与间接测定相结合进行测定的。吸附实验采用容量法确定吸附常数a、b值。理论与实践表明,计算煤层瓦斯含量时应当考虑水份、灰份、温度、瓦斯压缩系数的影响,对于一般矿井,瓦斯压力、温度不高,其温度、瓦斯压缩系数的影响较小,可以不考虑;但对于深部开采的高温、高瓦斯压力的矿井,应当考虑温度等影响。黔西金坡煤业有限责任公司目前属于浅部开采,计算煤层瓦斯压力时,未考虑温度的影响因素。 钻孔瓦斯流量测定方法测定采用目前通行的方法,即利用煤层瓦斯压力测定钻孔,在测压完毕后卸下压力表,用流量计测定钻孔的自然瓦斯流量及其随时间的变化关系。目前采用法定流量测定器具煤气表人工读数方法能满足测试精度要求。 煤层透气性系数的测定方法国内外测定煤层透气性系数方法不尽相同,其结果也不相同;但具有一致性,一般突出煤层的原始煤层透气性系数较非突出层低。在井下直接测定煤层透气性系数方法,常用的有:P.M.克里切斯基法、马克尼瓦斯压力恢复曲线法和中国矿业大学方法,它们均是以径向不稳定流动为计算基础的。本次测定计算方法采用中国矿业大学方法,该方法是我国煤炭行业规定的通用方法。煤层透气性系数容易受应力状态、瓦斯排放等因素的影响(前苏联东方煤矿安全研究所研究表明:=a-(bp+c),其中a、b、c为经验系数;p、分别为瓦斯压力、应力垂直分量,MPa),但本次有效钻孔所属测定地点的各个煤层基本不受开采等集中应力影响。 4.2 测定结果评价 瓦斯压力测定结果评价本次瓦斯压力测定地点既符合测压标准的相关规定,也达到了合同的要求,钻孔均测出瓦斯压力,并符合测压标准的要求。由于4#煤层测点较少,以9#煤层所测得的瓦斯压力来分析测定结果的准确性。各测点所测得的瓦斯压力与埋深的关系见图10。图10 黔西金坡煤业有限责任公司9#煤层瓦斯压力与埋深关系图从上图9#煤层瓦斯压力测定结果分析,瓦斯压力随埋深增加而逐渐增大,并呈明显的线形关系,符合煤层瓦斯压力分布的一般规律,说明本次瓦斯压力测定结果是可靠的。 瓦斯含量测定结果评价本次实验室煤质工业分析指标与矿井实际情况相一致。测算

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