運用瓦斯地質方法進行煤層瓦斯含量預測

摘 要：利用井下實測鉆孔瓦斯含量對地勘鉆孔瓦斯含量進行修正，通過線性分析確定了影響煤層瓦斯含量的地質要素，建立了適合礦井測試煤層的瓦斯賦存規(guī)律模型，結合瓦斯含量與數(shù)學模型繪制了煤層瓦斯等值線圖，對瓦斯治理工作具有指導作用。

關鍵詞：瓦斯含量預測；地質要素；線性分析；瓦斯賦存規(guī)律

1 引言

煤層瓦斯含量預測不僅是礦井瓦斯基礎參數(shù)測定的基本內容，也是瓦斯地質研究的重要方面。煤層瓦斯含量的主要方式是通過地勘期間和生產期間實測，如果僅以單一的某一階段的測量值進行煤層瓦斯含量預測工作，顯然具有一定的局限性。為解決此問題，本文結合王坡煤礦瓦斯地質特點，在分析瓦斯地質條件的基礎上，結合地勘期間鉆孔資料和采掘區(qū)煤層瓦斯含量實測結果，對3號煤層瓦斯含量進行了分析預測。

2 礦井概況

王坡煤礦生產能力3.0Mt/a，井田面積25.3652km2，現(xiàn)主采3#煤層，煤層厚4.10m～6.70m，平均厚5.76m，含矸0～2層，矸石厚0.02m～0.90m，煤層結構簡單，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。開拓方式采用斜井開拓，煤層劃分為兩個水平開拓，3號煤層為一水平，水平標高為+690m；礦井有1個綜采工作面，3個綜掘工作面，采用綜采放頂煤開采工藝，全部垮落法管理頂板。井田內褶曲寬緩，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)存有1條正斷層和12個陷落柱構造，未見巖漿巖侵入，井田總體構造屬簡單類型。

井田內施工的17個鉆孔所揭露的主要可采煤層均采取了瓦斯樣，其中3號煤層17個，測試結果見表1。

表1 3號煤層鉆孔瓦斯含量表

井田內3號煤層瓦斯成分均以甲烷和氮氣為主，其次為二氧化碳，瓦斯分帶均為氮氣～甲烷帶及甲烷帶，歷年礦井瓦斯等級鑒定均為高瓦斯礦井。

3 鉆孔瓦斯含量修正

3號煤層瓦斯含量測定結果見表2，其包括的參數(shù)有各鉆孔埋藏深度（H）、煤層上覆基巖厚度（P）、煤層傾角（α）、煤層厚度（m）、水分（M）、灰分（A）以及根據(jù)3號煤層灰分及水分值換算的原煤瓦斯含量。

國內理論研究及實踐均證明，礦井瓦斯含量測定中，地勘測試結果一般偏小，但它控制范圍較大，可反映整個礦井的瓦斯賦存趨勢；井下實測結果相對準確，但反映的只是測試范圍的局部情況，因此需要以地勘測試結果為基礎、井下實測結果為依據(jù)，根據(jù)井下實測結果對地勘測定結果進行修正。根據(jù)礦井地勘報告及參數(shù)測定報告，ZK3-2與井下實測點的埋深與位置均相近，將井下實測煤層瓦斯含量與地勘鉆孔測定煤層瓦斯含量比較，確定其修正系數(shù)為K=2.14，計算結果見表3。

表3 地勘鉆孔瓦斯含量修正系數(shù)

考慮到地勘鉆孔測定存在一些偶然性誤差，因此，在煤層地質構造及賦存條件無較大變化情況下，綜合分析，對少數(shù)測定數(shù)據(jù)明顯不符合瓦斯帶賦存趨勢的測點進行剔除；另外對于煤層瓦斯含量明顯小于殘存量和大于吸附常數(shù)的測點也剔除，經篩選后的數(shù)據(jù)見表4。

表4 修正后瓦斯含量表

4 地質因素對瓦斯含量分布的影響分析

為研究各主要地質因素與瓦斯含量分布的影響，以修正篩選后的地勘期間3號煤層5個鉆孔和井下實測的4個鉆孔的瓦斯含量值作因變量（W），其余各項參數(shù)分別作自變量進行回歸分析，回歸分析結果見表5。

表5 一次線性回歸表

5 瓦斯賦存規(guī)律模型確定

根據(jù)線性回歸分析表，選取相關性系數(shù)較大的地質要素數(shù)據(jù)為基礎，利用DPS軟件進行線性回歸分析得出，瓦斯賦存規(guī)律的數(shù)學表達式為：

利用該模型計算煤層瓦斯含量相關系數(shù)R2=0.784，回歸方程中各自變量對因變量的相關系數(shù)分別為：R12=0.728，R22=0.561，R32=0.368，由此可見，上述地質因素可以很好的反映煤層瓦斯賦存規(guī)律。按該數(shù)學模型繪制了3號煤層瓦斯含量等值線圖，如圖1所示。該圖較好地反映了煤層瓦斯的賦存規(guī)律，與瓦斯地質定性分析的主要結論相一致。

6 結束語

6.1 煤層瓦斯含量的測定為瓦斯治理工作提供了基礎數(shù)據(jù)，其準確性直接影響瓦斯災害預測及防治工作的效果，如果僅以單一的某一階段的測量值進行煤層瓦斯含量預測工作，預測結果具有局限性，通過結合井下實測鉆孔數(shù)據(jù)對地勘鉆孔瓦斯含量進行修正，為瓦斯含量預測工作提供了準確可靠的基礎數(shù)據(jù)。

6.2 借助線性回歸分析確定了各礦井地質要素對煤層瓦斯含量的影響程度，其中煤層埋深、上覆基巖厚度、煤層傾角與煤層瓦斯含量的相關性較大；煤層厚度、水分、灰分與之相關性較小。

6.3 選取相關性較大的地質要素作為自變量，初步建立了王坡煤礦3號煤層的瓦斯賦存規(guī)律模型。

6.4 以修正后的地勘鉆孔瓦斯含量和井下實測的瓦斯含量為基礎，結合數(shù)學模型，繪制了井田范圍內3號煤層的瓦斯含量等值線圖，較好地反映了煤層瓦斯的賦存規(guī)律，對瓦斯治理工作具有較強的指導意義。

參考文獻

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作者簡介：牛晉杰（1986-），男，碩士在讀，職務：部門經理，主要研究方向：礦井災害防治。