矿井瓦斯预测讲义.doc
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矿井瓦斯预测教学参考书:1.焦作矿业学院瓦斯地质研究室,《瓦斯地质概论》2.余启香,《矿井瓦斯防治》3.煤炭工业部,《防治煤与瓦斯突出细则》主要内容:煤层瓦斯含量预测,矿井瓦斯涌出量预测,煤与瓦斯突出预测第一章煤层瓦斯含量预测一、瓦斯含量预测的目的与任务瓦斯含量预测是勘探阶段和生产勘探期间瓦斯地质研究的主要内容,其主要目的与任务包括:(1)确定勘探区瓦斯风化带的深度及其变化。(2)测定各煤层的瓦斯含量及其分布规律。(3)计算各煤层的瓦斯含量梯度及其变化。(4)研究影响瓦斯含量分布的地质因素。勘探阶段通过对瓦斯含量的测定和研究,为矿井设计阶段计算矿井瓦斯涌出量,为设汁通风系统、通风设施等提供依据。二、邻近生产矿井瓦斯调查和瓦斯勘探设计1.区域生产矿井瓦斯调查对邻近勘探区的生产矿井及矿区开展瓦斯调查,掌握已有生产矿井瓦斯分布的一般规律。调查的内容包括:(1)矿区内各矿井一般情况:位置、建井时间、生产能力、开拓方式、开采水平、采煤方法、顶板管理方法、通风方式、瓦斯等级。(2)矿井历年瓦斯涌出量:分煤层、分水平、分采区瓦斯涌出量情况。(3)矿井瓦斯主要来源:按来自回采、掘进、采空区、残留煤柱等各占比例,厚煤层和中厚煤层在分层开采时来自顶层、中层、底层各占比例进行调查分析。(4)矿井瓦斯突出情况:始突深度、标高,突出频率、强度,突出因素分析。(5)矿井瓦斯分布规律:分析影响瓦斯分布的主要地质因素,矿区内瓦斯研究的主要成果及存在的问题。通过矿区瓦斯调查,为勘探井田开展瓦斯研究提供依据。2.编制瓦斯勘探没计瓦斯勘探设计应作为井田勘探设计的一个重要组成部分。设计主要内容:(1)取样孔的布置:根据井田勘探设汁,在已确定的钻孔布置的基础上,按已掌握的生产矿井瓦斯分布规律来确定瓦斯取样钻孔。在倾向上要形成瓦斯地质剖面,在不同深度上都要有瓦斯取样钻孔,以满足设计瓦斯含量梯度的需要。在走向上应按不同的瓦斯地质单元进行控制。对首采区应加密取样钻孔。对瓦斯风化带也应作必要的控制。取样钻孔尽可能不要布置在断层带上。根据上述要求编制出瓦斯取样钻孔布置图。(2)明确取瓦斯样的方法和要求:首先应确定取样方法。目前在我国煤田勘探系统,已1普遍推广煤炭科学研究院抚顺研究所研究成功的“解吸法直接测定煤层瓦斯含量”的方法,而真空罐和集气式取样方法已基本淘汰。制订取样要求时应注意:a.多煤层井田内勘探,首先要保证主采层和首采层,同时对其他可采煤层也应作一定的控制。b.对厚煤层,同一孔内同一煤层应取2~3个样。c.掌握见煤预告,见煤后当班进行取样,防止由于煤层暴露时间长受到自然解吸而降低实测瓦斯含量值。d.取样过程和实验室试验均应严格按操作规程进行。三、瓦斯合量测定结果可靠程度的检验和质量评价由于受各种因素的影响,瓦斯含量测定结果有时会出现与实际瓦斯含量相偏离的现象,必须认真进行分析,通过分析进行可靠性评价。到目前为止,还没有一种公认的测定煤层瓦斯含量的方法作为检验标准,而往往把几种测定方法,或同一深度上不同条件的测定结果加以对比。1.与间接方法对比间接方法是根据煤层瓦斯压力、温度、煤的孔隙率、煤中水分含量及煤对甲烷的吸附等温线,近似地计算煤的甲烷含量。采用的各种方法测定的瓦斯含量皆可以与其对比。如抚顺所在解吸法试验中曾经和间接法进行了对比。间接法对老矿区和新勘探区又采用了两种不同的计算方法。老矿区可以在矿井中实测瓦斯压力,而在新勘探区无法取得瓦斯实测压力数据,只可根据瓦斯压力计算结果,与测定获得的最大瓦斯含量值进行比较。[例]抚顺煤田北龙凤井田,在垂深440m时实测煤层瓦斯压力为6.5kg/cm2,在邻近的2南龙凤井田垂深620m水平实测瓦斯压力为8.5kg/cm。根据上述资料计算瓦斯压力梯度为:dp?620?4408.5?6.5?90,m/(kg/cm)2已知本地区煤层瓦斯压力梯度值后,可再计算出试验钻孔各深度上的瓦斯压力P,即:P?H?44090?6.5,kg/cm2有了测试深度内的瓦斯压力,又有了在实验室中测得的吸附常数a、b值,则可采用朗格缪尔公式,计算出采样地点的瓦斯含量。在计算时,还应尽可能地考虑水分的影响,以便求得更为真实的结果。其计算式为:Q?Vk?PK?abP1?bP?11?0.31W式中Q――煤的甲烷含量;Vk――煤中孔隙体积;K――甲烷压缩系数;W――煤中水分。用计算结果与钻孔中测试结果相比校,即可说明测定结果的可靠程度。2.各种直接法与解吸法进行对比煤炭科学研究院抚顺研究所在试验解吸法时,曾经用解吸法与集气式岩心采取器同时进行测定,一种是对同一钻孔同一煤层,另一种是对两个相邻钻孔进行不同的测定。用计算结果与钻孔中测试结果相比校,即可说明测定结果的可靠程度。在某些老矿区,由于勘探历史较长,往往有不同的取样结果,因而也