某煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究

蘇自鋒

摘 要 礦井日常生產(chǎn)中，安全的重要性毋庸置疑，而瓦斯是重要影響因素之一，其由地質(zhì)演化生成，并且生成條件也由地質(zhì)條件控制。由于技術(shù)的不斷成熟和礦井運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，開采深度也越來越深，使煤炭的開采難度不斷加大，最主要表現(xiàn)為瓦斯含量逐漸增多，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)受瓦斯影響的區(qū)域，預(yù)先治理，做好預(yù)防，就可以提前規(guī)避危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞 煤礦 瓦斯 地質(zhì)規(guī)律

中圖分類號(hào)：TD712;F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）03-0062-03

1 研究背景

某煤層近年來瓦斯涌出量明顯增多，為了探明礦井主采二1煤層22采區(qū)整體瓦斯賦存規(guī)律，為礦井22采區(qū)的安全生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)，因此對(duì)礦井二1煤層瓦斯賦存規(guī)律進(jìn)行綜合研究具有較強(qiáng)的必要性與可行性[1]。

2 采用的技術(shù)原理及技術(shù)分析

1.井下解吸法的原理是：井下采集煤樣，并測(cè)量其瓦斯解吸量，根據(jù)根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)和解吸規(guī)律推算煤樣采集過程中的損失瓦斯量，然后測(cè)定煤樣的殘存瓦斯量，最后逐步計(jì)算煤層瓦斯含量。井下解吸法步驟如下：

（1）選擇新暴露的采掘工作面，用煤電鉆垂直煤壁打一個(gè)∮42mm的鉆孔，當(dāng)鉆孔鉆至取樣位置后開始取樣[2]，并記錄采樣開始時(shí)間t1;

（2）將采集的煤樣裝罐并記錄裝罐后開始瓦斯解吸測(cè)定的時(shí)間t2，用FHJ-2型瓦斯解吸速度測(cè)定儀測(cè)定不同時(shí)間t下的煤樣累計(jì)瓦斯解吸總量V0i，測(cè)定時(shí)間通常為2個(gè)小時(shí)，測(cè)定結(jié)束后將樣罐用力擰緊，保證其密封性。

（3）損失量計(jì)算

將不同解吸時(shí)間下測(cè)得數(shù)據(jù)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積Voi：

瓦斯量損失曲線如圖2所示。

2.瓦斯壓力測(cè)定方法及步驟如下：

（1）鉆孔附近保證其原始狀態(tài)，通過相應(yīng)的對(duì)比，結(jié)合礦井自然條件來選擇。

（2）用地質(zhì)鉆機(jī)施工測(cè)壓鉆孔，直徑∮50～90mm，孔深30～50m。

（3）成孔后，在孔內(nèi)安設(shè)測(cè)壓管，用水泥漿對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔（封孔長(zhǎng)度30m以上），測(cè)壓鉆孔（上向孔和下向孔）封孔方法示意圖如圖3所示（備注：為了封孔的需要，下向孔，孔底用聚氨酯封實(shí)[4]，外段用水泥漿封孔）。

（4）前3天，每隔2小時(shí)記錄相應(yīng)的壓力指示值，以后每天記錄相應(yīng)的壓力指示值，當(dāng)指示值連續(xù)三天沒有變化時(shí)為有效數(shù)值，可以將此數(shù)值認(rèn)為原始瓦斯壓力。

3 研究的主要技術(shù)內(nèi)容及意義

1.以二1煤層瓦斯賦存規(guī)律綜合研究為工程研究背景，通過對(duì)礦井及22采區(qū)二1煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力等瓦斯基本參數(shù)的測(cè)定，結(jié)合瓦斯含量和壓力的主要影響地質(zhì)因素，以煤的吸附常數(shù)、煤的質(zhì)變程度、頂?shù)装鍘r性、煤層厚度、煤層埋深及地質(zhì)構(gòu)造為基本資料，采取回歸分析的方法，研究22采區(qū)二1煤層瓦斯賦存規(guī)律及研究影響煤層瓦斯賦存的各種因素。

2.該研究成果將為其它礦井瓦斯賦存規(guī)律提供參考依據(jù)，同時(shí)該項(xiàng)目主要研究22采區(qū)的瓦斯賦規(guī)律，為瓦斯超前治理提供了科學(xué)治理手段，為礦井瓦斯防治及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考價(jià)值。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

利用回歸分析法，研究了22采區(qū)二1煤層瓦斯賦存規(guī)律及與其相關(guān)的影響因素，形成了22采區(qū)二1煤層瓦斯賦存規(guī)律研究報(bào)告及22采區(qū)、204綜采工作面瓦斯地質(zhì)圖和礦井二1煤層瓦斯含量分布預(yù)測(cè)圖，為礦井22采區(qū)206、208等綜采工作面的采區(qū)和工作面防突設(shè)計(jì)、抽采設(shè)計(jì)等瓦斯超前治理提供了科學(xué)治理手段，為礦井瓦斯防治及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了技術(shù)保障。

經(jīng)綜合分析，二1煤層瓦斯含量具有如下分布規(guī)律：

1.二1煤層瓦斯中CH4成分32.33～94.36%，平均75.26%;N2成分0.33～58.80%，平均17.96%;CO2成分較低;因此，二1煤層屬N2-CH4帶和CH4帶。N2-CH4帶約占全礦區(qū)面積的三分之一，在CH4帶中也有屬于N2-CH4帶的點(diǎn)互相穿插，分帶不很明顯。

2.二1煤層被花溝正斷層、云蓋山正斷層和下白峪正斷層三條斷層分為兩塊。因此，我們可以把礦井井田二1煤層劃分為兩個(gè)瓦斯地質(zhì)單元，即第Ⅰ單元：花溝正斷層與云蓋山正斷層之間區(qū)域;第Ⅱ單元：云蓋山正斷層與下白峪正斷層之間區(qū)域，礦井的22采區(qū)位于第Ⅰ瓦斯地質(zhì)單元。

3.二1煤層瓦斯含量整體上具有西高東低的趨勢(shì)，同時(shí)隨著開采深度的增加，瓦斯含量也隨之增大，但受煤層厚度、斷層及煤層煤質(zhì)等因素的影響，趨勢(shì)不很顯著，具體表現(xiàn)為，在高瓦斯含量區(qū)，煤層厚度變薄或煤層揮發(fā)分含量增大，會(huì)導(dǎo)致瓦斯含量減小，斷層附近，由于瓦斯逸散[5]，瓦斯含量也有減小的趨勢(shì)，在褶皺構(gòu)造軸部，瓦斯含量有顯著增加趨勢(shì)。

5 結(jié)語

該項(xiàng)目的成功應(yīng)用能夠?yàn)榈V井22采區(qū)206、208等綜采工作面的巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)、工作面防突及抽采設(shè)計(jì)提供科學(xué)治理手段，避免因瓦斯地質(zhì)資料不清楚而造成煤與瓦斯突出事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐曉帆.何莊煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測(cè)研究[D].西安科技大學(xué)，2011.

[2] 卜珍虎.煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律分析及突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014 （08）：134-135，138.

[3] 范立民，蔡選良.陜西省煤礦瓦斯地質(zhì)圖與瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究[C].安全高效礦井安全保障技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.陜西省煤炭學(xué)會(huì)，2011.

[4] 同[3].

[5] 趙長(zhǎng)闖，楊超鋒，李志立.陳四樓煤礦二2煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究[J].煤炭技術(shù)，2017，36（01）：217-219.