毕业设计——唐楠(8)

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

3 矿井瓦斯赋存情况

3.1煤层瓦斯基本参数

对于瓦斯抽放来说，煤层瓦斯基本参数包括：瓦斯风化带深度、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的残存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤层透气性系数、抽放钻孔影响半径、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等。

对于以上参数的确定，根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第5.2.2条规定：新建矿井瓦斯抽放工程设计应以批准的精查地质报告为依据，并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料；改（扩）建及生产矿井应以本矿地质、瓦斯资料为依据。

因此，对于新建矿井，瓦斯基本参数可以参考邻近矿井或条件类似的生产矿井，但在揭露煤层后必须重新确定，瓦斯抽放设计做相应调整；对于改（扩）建矿井及生产矿井，瓦斯基本参数应以本矿资料为依据。 3.1.1 煤层瓦斯压力

据六矿历年实测矿井煤层瓦斯数据，二水平丁

5-6

煤层瓦斯压力

2.1MPa，戊8煤层瓦斯压力1.76MPa，戊9-10煤层按1.78MPa。 3.1.2 煤层瓦斯含量

煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积（换算为标准状态），单位是m3/t或mL/g。煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤（去掉煤中水分和灰分）的瓦斯体积表示，单位是m3/t.r。取得煤层的瓦斯含量可以通过如下几种途径：

⑴地勘解吸法 ⑵井下解吸法 ⑶间接法

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根据《平顶山天安煤业股份有限公司六矿矿井生产地质报告》(2007年)知，矿井钻孔煤层煤样瓦斯实测瓦斯含量如表3-1所示。

表3-1 钻孔煤层煤样瓦斯测试一览表

样 品 煤煤顶板煤 瓦斯成份（%） 深 度 层 厚 岩性 类 N2 CO2 CH4

炭质

496.28 1.72 1/3JM 47.38 11.68 40.94

泥岩

523.01 2.28 泥岩 1/3JM 55.01 0.1 44.89

砂质

685.35 五1 3.61 1/3JM 99.63 0.37 0

2泥岩

砂质

750.59 3.87 1/3JM 19.7 1.46 78.84

泥岩 砂质

707.92 3.87 1/3JM 12.23 1.57 86.2

泥岩 炭质

631.91 3.44 FM 9.7 1.35 88.95

泥岩 炭质

710.58 5.56 FM 15.76 1.22 83.02

泥岩 砂质

725.94 2.4 1/3JM 6.88 0.65 92.47

泥岩 砂质

825.31 四21 3.56 1/3JM 26.25 0.85 72.9

泥岩 粉细

777 1.65 1/3JM 40.99 2.36 56.65

砂岩 砂质

765.34 3.6 1/3JM 23.26 1.28 75.46

泥岩

787.5 1.5 FM 6.19 1.57 92.24 泥岩

787.85

1.5

孔号

32-18 36-18 40-24 40-27 40-27 34-18 34-20 36-24- 38-24 40-24 40-26 40-27 40-27

瓦斯含量ml/g

CO2 0.603 0.0019 0.01 0.047 0.033 0.0487 0.0415 0.017 0.011 0.11 0.023 0.104 0.16

CH4 3.224 6.844 11.50 7.579 7.979 13.29 12.82 12.71 10.31 12.64 14.92 12.10 13.78

泥岩

FM 1.51 2.29 96.2

3.1.3 煤层透气性系数

煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志，是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，透气性系数?在我国普遍用地单位m2/MPa2·d。其物理意义是1m长的煤体，当压力平方差是1MPa2时，通过1m2的煤层断面，每日流过的瓦斯立方米数。1m2/MPa2·d相当于0.025毫达西。根据六矿提供的资料，

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二水平丁组煤层的透气性系数为0.0269～0.0776m2/MPa2·d，属低透气性煤层，煤层瓦斯较难抽采。 3.1.4 钻孔瓦斯流量衰减系数

钻孔自然初始瓦斯涌出强度q0和钻孔自然瓦斯流量衰减系数α是表征钻孔自然瓦斯涌出特征的参数。q0和α值要通过测定不同时间的钻孔自然瓦斯涌出量进行计算求得。具体测定方法为：选择新鲜暴露煤壁，沿煤层打一个孔径50～89mm，长30～40m的钻孔，封孔后定期测量钻孔自然瓦斯流量qt，根据不同自排时间下的钻孔自然瓦斯流量测定数组（ti, ，按公式回归qt?q0e??t分析求出q0和α。六矿丁组煤层、戊组煤层钻qi）

孔流量衰减系数分别为0.055 d-1和0.04 d-1，属于可抽采与较难抽采煤层。

3.2 二水平煤层瓦斯储量

根据《MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范》第3.0.1条规定，矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。可按下式计算：

W?Wl?W2?W3 （3-1）

式中：W——二水平矿井瓦斯储量，Mm3；

W1——二水平矿各可采煤层的瓦斯储量，Mm3；

W2——受采动影响后，向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储

量，Mm3；根据《六矿二水平地质报告》六矿二水平全井田内可采煤层3层，主要可采煤层为丁5-6、戊8、戊9-10煤层，总厚度为8.0米。丙3煤层距丁此W2=0；

W3——受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3。

5-6煤层较远，超过

60m，因

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Wl=∑Ai=1nli1iX （3-2）

式中：Ali——二水平每个可采煤层的煤炭储量，Mt；根据《六矿矿井地

质报告》，丁5-6煤层煤炭储量为28.80Mt，戊8煤层煤炭储量为22.88 Mt，戊9-10煤层煤炭储量为19.74 Mt；

X1i——每个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；根据六矿提供的资料，二

水平丁5-6煤层瓦斯含量为3.66～11.5 m3/t，平均瓦斯含量为7.6 m3/t；戊8煤层瓦斯含量为6.2～8.0 m3/t，平均瓦斯含量7.1 m3/t；戊9-10煤层瓦斯含量为10.3～14.9 m3/t，平均瓦斯含量12.6 m3/t。

n——二水平可采煤层数；二水平可采煤层为丁5-6煤层、戊8煤层

和戊9-10煤层，n=3

代入式（3-2）计算得W1=630.05 M m3；

当围岩瓦斯很小时，W3=0；若含瓦斯量多时，W3可实测或按下式计算:

W3?K(W1?W2) （3-3）

式中：K——围岩瓦斯储量系数，一般取K＝0.05~0.20；这里K取0.1。

计算可得，W=693.06 Mm3。

3.3 二水平丁一采区瓦斯涌出量预测

现有的矿井瓦斯涌出量预测方法可概括为两大类，一是矿山统计法，另一是根据煤层瓦斯含量进行预测的分源预测法。

六矿属于生产矿井，由于矿井地质构造较复杂各部分瓦斯涌出情况有较大差异性，对于矿井瓦斯预测不宜采用矿山统计法。因此，根据国家2009年发布的行业标准《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471 - 2008)，

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并鉴于该矿瓦斯地质工作的实际情况，决定使用分源预测法进行矿井瓦斯涌出量的预测。

本预测中，丁一采区包括一个回采工作面丁5-6 -21110，一个备用工作面，一个掘进工作面丁5-6 -21130。

⑴ 回采工作面瓦斯涌出量

煤层回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达，以24h为一个预测圆班，采用下式计算。

q采=q1+q2

（3-4）

式中：q采——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；

q1——开采层相对瓦斯涌出量，m3/t； q2——邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；

① 其中开采层瓦斯涌出量q1按下式进行计算。

q1?K1?K2?K3?m(W0?WC) M （3-5）

式中：q1——开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；

K1——围岩瓦斯涌出系数；K1值选取范围为1.1～1.3；全部陷落发管

理顶板，碳质组分较多的围岩，K1取1.3；局部充填法管理顶板K1取1.2； 全部充填发管理顶板K1取1.1；沙质泥岩等致密性围岩K1取值可能偏小；本矿取1.1；

K2——工作面丢煤瓦斯涌出系数1.2；

K3——采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数； 采用长壁后退式回采时，K3按下式计算。

K3=（L?2h）/L

(3-6)

式中：L——工作面长度，为210m；

h——掘进巷道预排等值宽度，取15m，参照AQ1018-2006标准表

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