瓦斯开采研究毕业论文.doc

河南理工大学毕业设计(论文) 目录瓦斯开采研究毕业论文目录前言- 1 -1地理位置- 3 -1.1位置、范围及交通- 3 -1.2自然地理- 3 -1.2.1地貌- 3 -1.2.2水系- 4 -1.2.3气象- 4 -1.3以往研究工作- 6 -1.4生产建设概况- 6 -2井田地质- 8 -2.1地层- 8 -2.1.1奥陶系中统（O2）- 8 -2.1.2石炭系（C）- 8 -2.1.3二迭系（P）- 10 -2.1.4第三系（R）- 12 -2.1.5第四系（Q）- 12 -2.2煤层- 12 -2.2.1 含煤性- 12 -2.2.2可采煤层- 13 -2.3 构造- 15 -2.3.1区域构造- 15 -2.3.2井田构造- 15 -3井田勘探期间瓦斯含量实测数据分析- 23 -3.1数据可靠性分析- 23 -3.2瓦斯赋存规律- 25 -4矿井生产期间瓦斯含量实测数据分析- 26 -4.1瓦斯采样概述- 26 -4.2数据可靠性分析- 27 -4.3瓦斯赋存规律- 28 -5矿井生产期间瓦斯含量反演- 30 -5.1矿井瓦斯涌出情况- 30 -5.2瓦斯涌出构成- 31 -5.3瓦斯赋存规律- 36 -6朗格缈尔公式计算瓦斯含量- 37 -6.1煤层瓦斯吸附常数a、b值- 37 -6.2瓦斯赋存规律- 39 -7瓦斯含量多源数据综合分析- 40 -7.1各种煤层瓦斯测定方法对比- 40 -7.2数据对应点之间互算- 41 -7.3瓦斯含量最终数值- 43 -8瓦斯赋存规律- 45 -9结论及建议- 47 -致谢- 48 - 48 -河南理工大学本科毕业设计(论文) 前言 前言鹤煤八矿是鹤壁煤电有限责任公司下属一座中型现在化矿井，1960年5月建成投产，1970年扩建，1974建成投产，设计年生产能力60万吨，2005年实际生产能力达到84万吨多。近些年来随着开采深度增加和开发强度增大，矿井瓦斯涌出逐渐增高，在2003年2405岩中巷三横川，发生瓦斯突出，突出煤量7t，突出瓦斯量9855m3；04年3月3002下顺，发生瓦斯突出，突出煤量96t，突出瓦斯量8266m3，矿井为瓦斯突出矿井。整个矿井划分为3个水平开采，目前正在开采三水平。随着开采深度的增加，矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出问题成为影响和制约生产的重要因素之一。研究鹤煤八矿瓦斯地质特征，掌握矿井瓦斯涌出规律，预测矿井深部瓦斯涌出量和突出危险性，对于该矿有针对性的采取防治措施、杜绝煤矿瓦斯灾害事故的再次发生，提高煤矿经济效益，改善煤矿安全生产环境等具有重要意义。针对以上情况，在鹤壁煤电有限责任公司科技处的协调下，河南理工大学与其协商和研究，共同制定了课题研究，同时该项目也获得国家安全生产科技立项。煤层瓦斯赋存的地质预测技术完善与应用专题，是瓦斯突出区域预测的子专题。根据煤层瓦斯赋存地质因素的研究，结合本专题煤层瓦斯含量多元数据融合分析，实现对矿井范围的煤层瓦斯含量准确预测，为矿井突出灾害防治及瓦斯涌出量预测提供关键技术支撑。而本文是对煤层瓦斯赋存的多源融合分析及瓦斯赋存规律的研究，根据收集矿井勘探期间和生产期间实测的煤层瓦斯含量数据，利用瓦斯涌出量资料反推煤层瓦斯含量，根据相关地质参数测定，应用朗格缪尔公式计算煤层瓦斯含量，对以上四种数据的量值进行综合分析校正，得出煤层真实的瓦斯含量，并分析煤层瓦斯含量变化及分布规律，为瓦斯突出区域预测做基础。为了确保研究任务完成，研究工作从整体上细分为三个阶段：1（2006.3.154.15）：系统的收集整理矿井近年来回采工作面的瓦斯涌出量资料，统计可以进行回采工作面瓦斯含量反演的工作详细资料；收集整理历年来所有勘探钻孔资料，建立钻孔资料数据库；收集整体历年来在井下进行实测的瓦斯参数、瓦斯压力、实测瓦斯含量详细资料。2（2006.4.255.10）：对收集整理的资料进行有效的分析处理，对异常地点进行考究、分析，得到可用于对异常点分析处理。并绘制与瓦斯含量多元数据融合分析有相关性图件和表格。3（2006.5.116.1）：本次研究论文结果及数据融合后的瓦斯地质图件编制。经过对全部资料进行系统整理、分析、计算和探讨、图件编绘，最终完成瓦斯含量多元数据融合分析课题论文。论文写作过程中，对帮助和支持工作的各位老师、同学，及矿上老总表示衷心感谢，并感谢王恩营教授对我以前的悉心教导，使我受益很多，对这次论文写作帮助很大。由于水平有限，在研究过程中存在各种问题请老师批评指正。河南理工大学本科毕业设计(论文) 地理位置1地理位置1.1位置、范围及交通 八矿位于鹤壁市山城区南1.5km处的鹿楼乡，北起小庄村，南到柴长村，井田南北走向4.5km，东西倾向2km，面积9.6km2。八矿井田位于鹤壁矿区南部，为一隐伏井田，单斜构造。二1煤为唯一可采煤层，属二迭系山西组，煤厚1.914.0m，平均厚度6.75m，平均倾角240，断裂构造发育，尤其小型断裂更为突出。井田边界：西北以F45断层与鹿楼乡小庄桥煤矿为界，北以张庄向斜轴与六矿为邻；南以F53-1和F49分别与柴厂矿和十矿为界；西至二1煤层露头线；深部边界原为-800m米等高线。交通条件便利，铁路，此矿向北可直达汤鹤线。汤鹤线在汤阴与京广线接轨，铁路运输方便。公路交通四通八达，新市区至九矿的大白线二级公路从此井田内通过，此矿至新市区16km。京广铁路、京珠高速公路、107国道均从新市区经过，交通十分便利。此外尚有汤（阴）鹤（壁）公路、安（阳）鹤（壁）公路、鹤（壁）林（州）公路等。见图1-11.2自然地理1.2.1地貌 3八矿位于鹤壁市山城区南部，地势总体南高北低，西高东低，地面高程125m198m。地表被第四系及第三系地层所覆盖，井田南部及东部分布着起伏较小的低缓丘陵。丘顶多为第三系黏土或砾岩组成，在丘岗之间发育了冲沟地和平坦谷地。此外，在井田北部铁路两侧分布有连片的芦苇沼泽地。1.2.2水系 此井田为海河流域卫河水系的一部分，卫河水系的支流汤河，在井田以北，自北而南进入本井田东北隅。寺湾河在井田北部边缘，自吓向东注入汤河。此井田内的河流均为季节性河流，在雨季水源主要是大气降水，旱季水源主要为矿井排水及城市生产生活废水，污染严重。1.2.3气象这里属北温带大陆性半干旱型气候。据鹤壁市气象站测资料：1、气温：据1958年1981年观测资料，年平均气温最高年份15.3（1961），最低年份13.1（1964），一般为14.5左右。气温极值，最高42.3(1967年6月4),最低-15.5(1967年1月15日)。2、湿度:据1958年1981年观测资料,年平均绝对湿度11.63毫巴,年平均相对湿度为60%。3、降雨量：据1959年1999年共41年观测资料,年最大降雨量1394mm(1963年),年最小降雨量266.6mm(1965年),年平均降雨量649.55mm,雨期多集中在七、八、九月份。月份最大值为1963年8月份,月降雨量达699mm,日降雨量为249.5mm(1963年8月8日)。4、蒸发量:本区蒸发量远大于降雨量,据1959年1999年36年(缺五年数据)的统计资料,年平均蒸发量最大值为2698mm(1965年),最小值为1637mm(1990)。5、风向和风速:本区每年8月至来年2月北风频率最高,最大风速为23m/s;每年3月南风频率最高,最大风速14m/s。3 图11鹤壁矿区交通图1.3以往研究工作2002年6月经抚顺煤科院鉴定为突出矿井。2003年十一月鹤壁煤业集团公司和焦作工学院在八矿F19断层以南，-500m标高以上的南翼采区和中央采区2206采面开展煤与瓦斯突出区域预测研究，通过研究进行突出分区分带，并实现措施区别对待。2004年八矿进行矿井瓦斯鉴定，瓦斯绝对涌出量为49.49m3/min，相对涌出量为29.41m3/td。煤层透气性系数为1.5m2/Mpa2.d，属勉强可抽放煤层。2004年8月4日重庆煤科院在3002南下顺做煤尘爆炸性鉴定。 2005年8月5日、15日、25日八矿对矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量进行了鉴定工作。绝对瓦斯涌出量为41.04m3min，相对瓦斯涌出量为23.36m3t，二氧化碳绝对涌出量为8.31m3min，相对涌出量为4.73m3t，瓦斯等级定为煤与瓦斯突出矿井。中央地区测点布置：桐家庄总回风、3002工作面、3002南上、下顺。北翼地区测点布置：北翼总回风、2405工作面。南翼地区测点布置：南翼总回风、2305工作面、1301工作面。1.4生产建设概况 3八矿于1958年6月开始建井,设计年产10万吨,1960年5月投产,称鹿楼小井.后与张庄矿合并名为张庄矿.1969年7月16日张庄矿分为八矿和七矿.1970年元月八矿开始扩建,扩建规模为年产60万吨,于1974年建成投产.1975年又与七矿合并称为八矿,1985年4月又将原七矿移交给局煤炭公司. 矿井开拓方式为立井、斜井混合开拓，走向长壁采煤法。2001年之前走向长壁倾斜分层开采，2001年之后采用一次采全高放顶煤开采方法。-195m以上为一水平，-195m-400m为二水平。矿井通风方式为并列-对角混合式抽出式通风，“三进三回”，即工业广场主井、大皮带斜井、中央进风井为进风井，工业广场风井、桐家庄风井、南窑风井为回风井，矿井总进风量9330m3/min，总回风量9510m3/min。目前正回采二水平（-400m），布置有24051、30021、3101三个采煤工作面，2405切眼、3101下顺槽两个煤巷掘进和3201岩中巷、中央轨道暗斜井、新风井北翼回风下山、3103岩中巷四个岩巷掘进工作面。 主要可采煤层为二迭系山系组二1煤层。原来井田深部边界划在-400m，现在一水平已经采完，二水平即将采完，已经向-400m之下开拓。1974年扩建成后投产以来的实际年产量（不包括西井）如下：3年份年产量（万吨）年份年产量（万吨）年份年产量（万吨）年份年产量（万吨）197434.39198249.91199058.26199867.9197545.47198355.55199158.86199966197637.87198453.35199258.3200076.1197756.61198550.98199354.5200179197854.58198662.78199455.7200284.2197957.1198773199565.912003198049.58198873.1199677.5198152.85198967.15199770合计1746.5河南理工大学本科毕业设计(论文) 井田地质2井田地质2.1地层 八矿井田为全掩盖区，地表为第四系及第三系。现将钻孔揭露的地层由老至新叙述如下。32.1.1奥陶系中统（O2） 马家沟组 马家沟组灰岩为含煤建造沉积之基底。井田内无出露，西山出露良好，研究比较细。其岩性可分七个岩性段，其中第一段为贾旺页岩，第二、第四、第六段为角砾状灰岩，第三、第五、第七段为灰深灰色中厚层巨厚层之纯质石灰岩，含角石及松旋螺等化石，全厚450m左右。2.1.2石炭系（C）1、中统本溪组（C2） 底部为浅灰紫色鲕状豆状铝质泥岩；下部为灰色泥岩及砂质泥岩，中夹透镜状灰岩；中部为灰色细巨砾灰岩；上部为深灰色及灰色泥岩，砂质泥岩，含铝质，具鲕状结构，产植物化石碎片，偶然夹薄煤。煤层发育不稳定，亦不可采。灰岩中含莛化石，与其下伏的马家沟组灰岩为平行不整合接触。地层厚1528m，一般厚2325m。2、上统太原组（C3）太原组地层由砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩及煤层所组成。砂岩：下部砂岩灰色，粉粒-细粒-中粒结构，矿物成分以石英、长石为主，胶结物以钙质为主，中部砂岩灰色及灰色微发褐，细中粒结构，矿物成分以石英为主，胶结物以泥岩为主，上部灰色发褐，细-中颗粒结构，顶部以石英、长石为主，含菱铁质凝块，底部含长石比较多。胶结物以钙泥质为主。砂质泥岩及泥岩：下部砂岩及泥岩，深灰、灰黑至黑色，底部为浅灰色，含黄铁矿结核及植物化石，底部富铝质，偶具鲕状结构。C3灰岩底板为黑色浅海相钙质泥岩，含大量动物化石。中部砂质泥岩及泥岩，深灰色、灰黑至黑色，致密性脆，含黄铁矿结核及植物化石。上部砂质泥岩及泥岩为深灰灰黑色、致密性脆，局部夹碳酸钙质鲕粒及透镜状菱铁质泥岩，含黄铁矿结核及植物化石碎片。石灰岩：太原组含石灰岩9层，自下而上为L1至L9。L8、L5、L3、L2四层发育较好，L9、L4、L1三层灰岩发育次之；以L7、L6石灰岩发育最差，仅个别钻孔所揭露。据钻孔资料L8、L5、L3、L2 诸层灰岩的平均厚度分别为5.74m、1.65m、2.57m及7.19m。在井田西南角浅部，75-10孔至77-22孔一带，L8 灰岩受河流同生冲蚀，被河床相砂岩替代，缺失L8 灰岩。灰岩多为深灰灰黑色。其中L1、L3下部、L5 下分层、L6、L7 及L9 均含泥质，含燧石结核的有L2、L3、L4、L5、L8等层石灰岩，其中L2 含燧石结核最多，L2、L5及L8等层石灰岩常具缝合线构造，缝合面上常含钙质。灰岩中产丰富的筵科、腕足类、珊瑚、海百合茎等动物化石。煤层：太原组所含煤层为一煤组，共含煤八层。自上而下依次一1、一2、一4、一5、一6、一7、一8及一9 煤，即除去L3灰岩不压煤外，其它各层灰岩均压煤。在八层煤中，发育较好的为一1煤。在煤层顶底板附近的泥岩、砂质泥岩中，含丰富的植物化石，主要为鳞木、羊齿、轮叶及植物根化石。本组以一11煤底浅灰色铝质泥岩为底界面，与本溪组呈整合接触。厚101.67m151.48m,平均厚118m。2.1.3二迭系（P）1、下统山西组（P11）山西组由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层所组成。砂岩：本组含砂岩四层，从下而上为S9、S10、S11、S12 。上中部砂岩为灰及灰褐色，局部微发绿色，中至巨粒结构，向下颗粒逐渐变细。矿物成分以石英及长石为主，唯二1煤顶板S10砂岩含长石较多。山西组砂岩的特点为含黑褐色菱铁质凝块，沿层面富含大白云母片，胶结物多为钙泥质。泥岩及砂质泥岩：多为深灰至灰黑色，唯顶部偶具紫斑，微含铝质，具鲕状结构。其顶为A层铝土岩。泥岩及砂质泥岩中，偶见硅质结核，常富含植物化石。煤层：山系组所含煤层为二煤组，下部含煤1-3层，底部的二1煤层为本区的主要可采煤层。煤层厚度较稳定，井田内厚1.9(13041工作面)14.0m(11041四横川),平均厚6.75m。除二1煤层，其它煤层均不可采。山西组产丰富的植物化石，主要有细羊齿、翅羊齿、栉羊齿、带羊齿、苛达叶、芦木、轮木、瓣轮木及楔叶等完整的植物化石及碎片。本组以S9 砂岩底与下伏太原群分界，为整合接触，厚73134m，平均厚89m。2、下统下石盒子组（P21）：下石盒子组由砂岩、砂质泥岩、泥岩所组成。砂岩灰至灰率色，细粗粒结构，矿物成分以石英为主，长石含量较多，其它为绿色、暗色矿物及棕云母片。具波状层理及交错层理，胶结物以泥质及钙质为主。砂质泥岩及泥岩多为灰及青灰色夹紫斑，含铁质结核。产植物化石。本组以S13层砂岩底与下伏山西组分界，层厚90104m，平均厚97m。3、上统上石盒子组（P12）由砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。砂岩多为灰白、灰及灰绿色，细至粗粒结构，矿物成分以石英为主，次为长石，胶结物为钙质、硅质及泥质等。下部有S15、S16砂岩，顶部为平顶山砂岩。在砂岩之间多为青灰色、紫色、灰紫色、灰绿色的砂质泥岩及泥岩，泥岩中偶含鲕粒、铁质结核及植物化石碎片。本组以S15底与下伏下石盒子组分界，整合接触。地层厚591m。4、上统石千峰组（P22）由紫色、暗紫红色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩所组成。砂质泥岩中偶夹薄层石膏及泥灰岩。地层厚度大于1000m，与上石盒子组平顶山砂岩顶部整合接触。2.1.4第三系（R）井田内仅出露有新第三系（N）鹤壁组，其岩性主要为土黄色、黄褐色粘土，黄褐色、灰白色粉质粘土，黄色灰色细中粒泥质砂岩、浅灰色灰白色淡水湖泊相泥灰岩、钙质粘土，薄厚层状砾岩等。鹤壁组地层厚度，钻孔揭露厚度103.25-222.80m，自西向东，沉积厚度逐渐加大。与下伏地层不整合接触。2.1.5第四系（Q）主要由次生黄土状砂土、褐黄色粉质粘土、褐红色粘土及砾石等组成，厚度发育不稳定，变化在032m之间。2.2煤层2.2.1 含煤性本区的含煤地层为石炭、二迭系煤系地层，包括石炭系中统本溪组，上统太原组，二迭系下统山西组，下石盒子组，二迭系上统上石盒子组，煤系地层厚920m。主要含煤地层为太原组和山西组。太原组为一煤组，含煤3-12层，煤层总厚5.32m，其中部分可采者2层（一11，一21），平均厚度1.68m,含煤系数4.5%。山西组为二煤组，含煤1-3层，平均总厚6.79m，其中二1煤为本区主要可采煤层，煤厚1.9-14m，平均厚6.75m，含煤系数7.6%。详见含煤地层特征表含煤地层煤层平均总厚度（m）含煤地层厚度（m）含煤系数（%）可采含煤系数（%）备注上石盒子组059100下石盒子组09700山西组6.79897.67.6太原组5.321184.51.4李溪组025002.2.2可采煤层井田范围内，主要可采煤层为二1煤层。本矿的开采煤层也是以二1煤为主。所以，只介绍一下二1的具体情况 二1煤层位于山西组底部，层位稳定。在-400m以上，据分布比较均匀的379个见煤点统计，煤厚1.9m-14.0m，平均厚度6.75m，变异系数为25.7%，可采性指数为1，属于比较稳定的煤层。煤厚分布范围主要在4.01-9m之间。在此范围的煤厚占83.7%。见下图 井田范围内，煤厚变化规律是北翼煤层比较厚，南翼煤层比较薄（南翼与北翼以中央进风井分解）分述如下：北翼：据216个见煤点统计，煤厚2.5m（12101下顺槽）14.0m（11041横川），平均煤厚7.43m，变异系数21.13%，可采性指数为1，属于稳定煤层。煤厚分布范围主要在6.019.0m区间，占78.5%。见下图南翼据163个见煤点统计，煤厚1.9m（13041工作面）10.42m（78-13），平均煤厚5.87m，变异系数26.23%，可采性指数为1，属于比较稳定的煤层。煤厚分布范围主要在3.01m8.0m区间。占91.97%。见下图二1煤层结构简单，局部地段下部含夹矸12层，夹矸为黑色泥岩，厚0.021.4m。伪顶为黑色泥岩，厚01m，一般厚0.2m0.3m，直接顶为6m左右的灰黑色砂质泥岩，富含植物化石，局部为砂岩。老顶为褐灰色中细粒长石石英砂岩，厚1.039.5m，平均厚9.81m，底板为灰黑色泥岩和砂质泥岩，厚010.95m，平均4m，富含植物根部化石，其下为灰黑色中细粒砂岩，其上部有时相边为砂岩与泥岩互层，平均厚度为13.95m，采面的中间运输多布置于此层中。2.3 构造2.3.1区域构造鹤壁矿区位于新华系太行山垄起带之南段东侧。东为华北沉降带，西依太行山区。煤田呈近南北方向展布。构造形迹以断裂为主，伴有发育程度不同的褶皱，并有岩浆岩侵入和喷出岩。总的构造形态为一走向NNE，倾向SE，倾角5o-40o的单斜构造。区域构造线展布方向以NE，NNE为主，近SN向断层次之。矿区南部发育EW向构造。构造线多呈雁行式，地垒地堑构造相间出现。2.3.2井田构造八矿位于鹤壁矿区的南部，总体构造形态为地层走向近SN，倾向E的单斜构造，倾角一般20-36o。沿走向发育了轴向NE-NEE宽缓的向、背斜褶皱构造，NE及NEE向断裂发育。见下图2.3.2.1、褶皱 经勘探和采掘实际控制的褶皱有三个向斜和三个背斜。1.张庄向斜：位于677-22、77-1、76-13、687-1、钻孔一线，向斜轴为八矿与六矿的井田分界线。延伸长度2800m。轴向在-350m以浅为SEE，在-350m以深为NEE，向E倾伏。向斜轴在-300m左右被F51断层切割错位。南翼地层走向130-170o，倾向40-80o 。倾角20-30o，北翼地层走向30-50o，倾向120-140o，倾角26-34o。该向斜已经被1406、1408工作面和六矿的多个工作面及十多个钻孔严密控制。2.鹿楼背斜：位于76-20、52-2钻孔一线，延伸长度2km，轴向NEE，向东倾伏，倾伏角24o南翼地层走向175-195o，倾角24o；北翼地层走向340-350o，倾角24o。该背斜两翼对称，已经为12021、12041、12101、12121、2401等工作面以及76-20、52-2等钻孔控制，控制严密。3.桐家庄向斜：位于71-3、72-8、鹿60、78-12等钻孔一线，延伸长度为1.8km、轴向NE60o，深部转成EW向，向NE倾伏。该向斜褶皱舒缓，南翼地层走向170o左右，北翼地层走向35o-20o，对称性差，有的地段褶皱不明显。该向斜已经被煤层露头线、10111、11051、22011、22041工作面以及71-3、72-8、鹿60、72-8等钻孔和三维地震控制，控制严密。4.南窑背斜，位于75-13、78-66、78-13等钻孔一线，延伸长度1.57公里，向深部逐渐消失，轴向NE50o，向NE倾伏。南翼地层走向190-200o，地层倾角31o；北翼地层走向330-350o，倾角19o。该背斜沿背斜轴及其两侧断裂发育，构造破坏严重。该背斜已经为13021、11071等工作面及75-13、78-66、78-13等钻孔控制，控制严密。5.扒厂向斜：位于78-24、78-36、78-57等钻孔一线，延伸长度2.0km。轴向NE60o，向NE倾伏。倾伏角22o。南翼地层走向150o-180o。北翼地层走向350o10o。褶皱宽缓，向斜南翼受F53、-八矿井田地质构造纲要图 比例1：2河南理工大学本科毕业设计(论文) 井田地质F53-1等大断层破坏。该向斜浅部由煤层露头、13011、13031、23011、23051工作面以及78-38、78-57、92-2等孔控制，控制严密。-400m 以下缺乏控制。6.柴厂背斜：位于78-51、78-52钻孔一线，延伸长度1.9km。轴向NE70o，向NE倾伏，倾伏角22o。南翼地层走向180-190o，北翼地层走向340-355o。此背斜在二1煤层露头附近被F53、F53-1断层破坏，-350m以上背斜形态不太明显，但-350m之下形态明显。该背斜控制程度差，-400m以下缺乏控制。2.2.3.2、断层 井田内，构造以断裂为主，是影响采区与工作面划分的主要因素。-400m以浅，共有断层109条，通过勘探和采掘生产证实，岩巷中见到，煤层中没见的20条，实际在煤层中的断层有89条，其中落差大于20m的断层有8条，落差在1020m之间的断层有9条，落差小于10m的有72条。此外，在-400-800m范围内，在故县村和扒厂村之间做了三维地震，发现断层25条，有待以后生产中验证。井田断层发育密度、单位面积、延展长度、差长比见下表：范围落差m条数总落差m总长度m发育密度条/Km2延展长度m/Km2差长比落差/延伸长度-400m以浅20856367801.9316340.08310-20911150202.1712100.221072186.713.517.3431450.014合计89860.71485021.4559890.035-800m以浅2011651104001.4113320.06310-201518570501.929060.0261088261.61510511.2719340.017合计1141097.63258014.641720.034 矿井地质条件分类：井田内，经勘探和采据生产证实，地质构造对采区的合理划分有一定的影响，构造类别应为二类，以断层影响为主。煤层稳定性评定为较稳定煤层，其它开采技术条件中，以瓦斯影响为主，矿井按瓦斯突出矿井管理，故本井田的矿井地质条件分类为-a、d、g。 现将井田内-400m以上落差大于10m的16条断层的基本特征叙述如下：序号编号落差m倾角（o）走向（o）倾向（o）描述延展长度m1F454060NNENENW井田西北部边界4502F515602760NNENENW位于井田北部，向北延伸到六矿井田。11503F51-21080NNENW北大巷可见，控制可靠。250424F2151865NENW位于井田北部，-195北大巷可见，向深部缺乏控制1000524F31060NENW位于井田北部，与24F2平行900612F1210151721NENW为低角度正断层，且带宽。可靠840722F21045NEENW2202皮带下山见，可靠620822F381353NENW箕斗下煤仓见，可靠3709F5652350NE-NNENW11031可见，可靠43010F5017-4050NENW位于井田南部，2206难下顺南端井下钻孔可见11001111F651060NESE1107南下顺可见54012F584073NESE南窑背斜轴附近10501313F61050NESE南窑背斜轴南侧84014F538010020NNENW二水平三采区边界120015F53-19030NENEENW南部边界断层之一200016F494817076NEENW井田南部边界，为八矿和十矿边界。2000-400m以下三维地震确定的断层有25条，其控制程度，有待生产时间验证。详见下表：深部三维地震断层一览表编号落差m倾角（o）走向（o）倾向（o）延展长度mFS1565NNWSWW100FS21068NESE270FS3350NNENWW120FS4560NESE100FS5370NESE80FS7473NESE110FS91575NESE310FS10363NENWW125FS121376NESE230FS132048NNESEE360FS13-12370NEENNW180FS13-2658NESE70FS14655NESE145FS15660NEESSE140FS171568NESE380FS18758NNESEE180FS19564NESE140FS20472NENWW130FS21573NENWW165FS224575NNESEE480FS22-11165NESE140FS23368NESE90FS24664NESE125FS251078NESE175FS26363NENW452.2.3.3断层的发育规则 在八矿井田-400m水平以上，已被采掘巷道揭露的断层共89条，其中有28条集中分布在一水平北翼四采区。该区南部是NE向的鹿楼背斜，北部是NW向的张庄向斜，西部为近南北向的F45断层，东部是近南北向的F51断层，使该块段夹在南北两条褶皱和东西两条断层之间。由于受到复杂地应力的作用，使该地段岩层支离破碎，在仅4个工作面0.22km2范围哪发育了28条断层，合127条/km2。该区由于地应力复杂，断层条数多，分布较均匀，走向延伸短，延伸方向各异，其中以NE、NNE的居多，NW、NNW向次之。 除该地区之外，井田内其它地区的断层在其分布范围、展布方向上有明显的规律性一断层的分带性 除一水平北翼四采区以外，井田哪其它断层都几乎等距离地集中分布在5个断层带上。从南到北有：断层带延伸方向长（m）宽（m）发育断层数（条）密度(条/km2）13F6-13F1NE11004002250F50-11F6NE123018083611F4-22F2NE120010065012F12NE84012066024F4-24F1NE1000300960 上述五条断层带，集中断层51条，占除一水平北翼四采取和南部边界断层以外断层总数的89.5%。二方向性 上述五个断层带内，断层的延展方向均为NE向，均集中在一条宽度很小的断层发育带内，沿同一方向由浅部向深部延伸。三连续性 在同一条断层带内，即使落差很小的断层，均会沿同一个方向，由浅部向深部连续发展，而且会延伸很长。即使是由于断层落差很小，中途没有，或不被发现，向下隔一段距离后，在该断层的延伸方向上，同一性质的断层又会重新出现。例如： 1、13F6-13F1断层带，13F1断层落差仅1.55.5m，从上到下连续出现，总延伸长度达1100m。 2、13F9断层，落差仅1.5m，延长320m尖灭后，向下仅隔几十m后，又连续出现了13F3、13F4、13F5、13F6断层。断层落差不大于10m，总延伸长度达1260m。 3、F53断层，在92-3孔附近尖灭后，相隔230m，在其延长线上又出现23F2断层。23F2断层又与FS6相连。23F2- FS6延伸长度又达800m。延伸总长度达2000m以上。四预测性 利用断层发育的分带性和连续性，可对断层进行预测在同一条构造带内，由于构造应力场和地层薄弱地带的存在，在同一构造带浅部出现断层，可预测在深部工作面在其延伸方向上，还会出现断层。河南理工大学本科毕业设计(论文) 勘探数据分析3井田勘探期间瓦斯含量实测数据分析3.1数据可靠性分析6八矿采用集气法在南翼、中央及北翼采区测定4个瓦斯含量。由于采取样品质量、操作失误和测定方法缺陷等原因，煤层瓦斯含量测值并不完全真实可靠，在利用它们时，必须进行包括去伪存真、测值校正等内容在内的可靠性分析，可靠性分析原则如下：（1）集气法瓦斯含量测值需要乘1.2的系数进行校正。抚顺、沈阳、阳泉、淮北、峰峰、晋城、淮南等十多个矿区的对比测试结果表明，采用集气法测定的瓦斯含量值一般比煤层实际的瓦斯含量低2040%。借鉴淮南矿区对比结果，利用集气法获得的瓦斯含量测值比实际值小1624%，平均小20%。（2）煤样灰分含量超过40%时，地勘解吸法瓦斯含量测值应剔除。（3）对于处于瓦斯带的煤层，所取煤样甲烷成分低于80%时，瓦斯含量测值不可靠，必须予以剔除。（4）将可靠的可燃质瓦斯含量反演为原始含量。6（5）位于或紧靠断层的含量测值只起控制断层带含量变化的作用，不作为煤层瓦斯含量倾向变化规律分析的依据。按上述可靠性评价原则，进行地勘期间钻孔瓦斯含量可靠性评价。1-1号钻孔在八矿井田采掘工程平面图上找不到其位置，对它剔除；6-1和76-19号钻孔，没有CH4、CO2和N2的含量百分比，这两个钻孔只做参考应用。77-17号钻孔CH4百分比占90.7%，灰分40%符合以上分析原则，为可靠钻孔，瓦斯含量校正后为12.984m3/t。表3-1勘探期间钻孔瓦斯含量孔号埋深(m)实测方法瓦斯含量m3/t校正值CH4含量%CO2含量%N2含量%水分W灰分Ad可靠性实测单位6-1582.76 集气法6.097.3080.9312.8参考鹤煤勘探地测队76-19678.96 集气法8.3410.008参考鹤煤勘探地测队1-1223.10 集气法2.052.4671.78.5419.80.7630.2剔除河南理工大学77-17680.62 集气法10.8212.98490.72.27.11.3824.3可靠河南理工大学河南理工大学本科毕业设计(论文) 勘探数据分析3.2瓦斯赋存规律因勘探期间数据太少，瓦斯含量等值线图不画。但是从可以利用的数据分析得出，埋深和瓦斯含量有线性关系，瓦斯含量随埋深的增加而增大。见下图3-2瓦斯含量与埋深相关性河南理工大学本科毕业设计(论文) 生产期间数据分析4矿井生产期间瓦斯含量实测数据分析在矿井生产期间，通过井下钻孔法测定煤层瓦斯含量，该法是在原始未受采动影响煤层取样，煤样总瓦斯含量包括：采样过程中瓦斯损失量；煤样2小时内解吸瓦斯量；粉碎前脱气瓦斯量；粉碎后脱气瓦斯量。得出的总瓦斯量（换算到标准状态）除以煤样原煤重量，得出每克原煤中含有的瓦斯量，称为采样地点煤层瓦斯含量。4.1瓦斯采样概述总计在井下实测瓦斯含量7个点，分别为抚顺分院和鹤煤科研所（2000年）在八矿做突出矿井鉴定，对煤层做基本参数测定；河南理工大学（2003年）、重庆煤岩所（2005年4月）在八矿做有关瓦斯防治突出预测课题，并实测煤层基本参数；以及鹤煤科研所自查实测瓦斯含量基本参数。瓦斯样的采集时间、位置、数量集测试单位等详见表4-1：表4-1 生产实测瓦斯含量数据位置标高m基岩厚度m瓦斯含量m3/tCH4含量%CO2含量%N2含量%水分Mad灰分Ad可靠性实测单位时间2306工作面-33022013.6850.5414.33可靠重庆煤科院2005.42305下顺槽-38018013.590.683.525.8可靠抚顺分院和鹤煤科所2000北翼3002工作面-46018016可靠鹤煤科研所南翼3101工作面-42018513.685可靠鹤煤科研所2206二横川-39016014.390.253.452.3可靠河南理工大学20033101岩中巷-427.618017.491.562.755.69可靠河南理工大学20032204岩中巷-34015516可靠鹤煤科研所4.2数据可靠性分析要保证瓦斯含量测值的可靠性，井下测定过程中必须把握三个关键环节：一是保证所采集的试样是未受采动影响的原始煤样，二是尽量减少取样时间，三是确保现场解吸测定后煤样的密封。目前，6我国煤矿采用钻屑解吸法井下测定瓦斯含量常规的煤样采取方法存在三个方面的缺陷（王兆丰，2001）：（1）由于煤体的地应力和钻杆不直等原因，取样钻孔施工过程中不可避免地会出现扩孔刷帮现象，即使钻孔达到预定的原始煤体深度再开始取样，仍不可能保证所采取的煤样百分之百来自原始煤体。（2）钻杆麻花的排粉速度与煤电钻的转速和施加在钻机上的推力有关，但在打钻过程中操作人员无法保证所用推力的均匀一致性，因此，即使知道煤样从原始煤体开始脱落的时间，煤样自脱落到被采集所经历时间无法准确计算。（3）当钻孔深度超过15m时，利用钻杆麻花排粉方式在孔口采取煤样，煤样的暴露时间较长，如果煤样的瓦斯解吸衰减速度较大，现场实测的瓦斯解吸速度普遍较小，由此推算出的煤样取样过程中的漏失瓦斯量往往小于实际值，从而导致瓦斯含量测值偏低。总的来说，直接测定法测定煤层瓦斯含量的原理与地勘钻孔所用的解吸法相同，但与之相比有明显优点：一是煤样暴露时间短，一般1-3 min，且易准确进行测定；二是煤样在钻孔中的解吸条件与在大气中大致相同，无泥浆和泥浆压力的影响。另外在应用地勘瓦斯含量孔的评价标准灰分大于40，瓦斯气体成分中甲烷含量小于80的数据予以剔除。6按上述可靠性原则，进行生产期间瓦斯含量评价。从资料收集来看，各个单位只做了对自己有用的瓦斯含量基本参数测定，因此可靠值为2305下顺槽、3101岩中巷、2206二横川。再利用点与埋深的相关性做散点图4-1，根据图上的点的相关性说明，所有实测瓦斯含量点都是可靠值。详细结果见表4-1图4-1 实测瓦斯含量散点图4.3瓦斯赋存规律从生产期间实测瓦斯数据画瓦斯含量等值线后，整体上看，八矿瓦斯含量的基本规律是南翼采区相对于中央采区瓦斯含量值大，且深部大，瓦斯含量随开采水平的延深，瓦斯含量呈增大趋势，且南翼（0.798m3/t/10m）相对于中央（0.243m3/t/10m）变化梯度值更大，随深度变化更快。因为实测没有北翼采区的数据，在此不对北翼采区做分析说明。如果数据出现异常原因很复杂，除了工作面瓦斯含量值多少外，还可能跟地质构造、采煤方法、开采煤层顺序、产量等因素有关。绿线瓦斯含量等值线，红线断层 生产实测瓦斯等值线图河南理工大学本科毕业设计(论文) 生产期间瓦斯含量反演5矿井生产期间瓦斯含量反演5.1矿井瓦斯涌出情况鹤煤八矿从1961年到2002年，全矿井平均瓦斯相对涌出量10.37m3/t、日。一水平从1961年到1988年矿井平均相对瓦斯涌出量9.14m3/t、日；二水平从1989年到2002年，年平均瓦斯相对涌出量13.05m3/t、日，属于高瓦斯矿井。2002年6月经抚顺煤科院鉴定为突出矿井，2004矿井瓦斯鉴定结果：瓦斯绝对涌出量为49.49m3/min，相对涌出量为29.41m3/td。3002下顺煤层瓦斯含量16m3/t，瓦斯压力1.2Mpa。煤层透气性系数为1.5m2/Mpa2.d，属勉强可抽放煤层。2005年8月5日、15日、25日三天鹤煤八矿进行了年度瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定工作，其鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量为41.04m3min，相对瓦斯涌出量为23.36m3t，瓦斯等级定为煤与瓦斯突出矿井。年份瓦斯等级瓦斯绝对涌出量m3/min瓦斯相对涌出量m3/t年度日平均产量t1995年高瓦斯矿井16.9612.4719581996年低10.296.3523361997年低10.88.9817231998年高32.2221.8921191999年高28.0217.7822692000年高24.6413.1925492001年高34.6775.1224282002年突38.5522.112003年突43.2926.0923892004年突49.4929.4124232005年突41.0423.362192表中03年11月2405中巷三横川，发生瓦斯突出，突出煤量7t，突出瓦斯量9855m3；04年3月3002下顺，发生瓦斯突出，突出煤量96t，突出瓦斯量8266m3。因此以后瓦斯等级都为突出。5.2瓦斯涌出构成煤层瓦斯涌出与地质条件、瓦斯含量、开采技术参数密切相关，在给定的煤层地质条件、开采技术条件下，瓦斯含量越大，回采工作面瓦斯涌出量也越大，两者之间具有内在关系，因此可以利用瓦斯涌出量的资料来反演煤层瓦斯含量，为煤层瓦斯含量分布规律的研究提供更多的瓦斯含量控制点。矿井回采工作面的瓦斯来源主要由三部分组成：一是开采本煤层的瓦斯涌出，二是邻近层煤层瓦斯涌出，三是采煤工作面采空区瓦斯涌出。本煤层的瓦斯涌出主要由工作面煤壁和工作面连续落煤两部分组成。这