某煤礦瓦斯地質規律研究

蘇自鋒

（禹州市大劉山煤業有限公司，河南 禹州 461670）

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 采區整體瓦斯賦存規律，為礦井22 采區的安全生產奠定技術基礎，因此對礦井二1 煤層瓦斯賦存規律進行綜合研究具有較強的必要性與可行性[1]。

2 采用的技術原理及技術分析

1.井下解吸法的原理是：井下采集煤樣，并測量其瓦斯解吸量，根據根據測定數據和解吸規律推算煤樣采集過程中的損失瓦斯量，然后測定煤樣的殘存瓦斯量，最后逐步計算煤層瓦斯含量。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∮42mm 的鉆孔，當鉆孔鉆至取樣位置后開始取樣[2]，并記錄采樣開始時間t1；

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

（3）損失量計算

將不同解吸時間下測得數據按下式換算成標準狀態下的體積Voi：

瓦斯量損失曲線如圖2所示。

圖2 瓦斯損失量計算曲線圖

2.瓦斯壓力測定方法及步驟如下：

（1）鉆孔附近保證其原始狀態，通過相應的對比，結合礦井自然條件來選擇。

（2）用地質鉆機施工測壓鉆孔，直徑∮50～90mm，孔深30～50m。

（3）成孔后，在孔內安設測壓管，用水泥漿對鉆孔進行封孔（封孔長度30m以上），測壓鉆孔（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[4]，外段用水泥漿封孔）。

圖3 測壓鉆孔（上向孔）封孔方法示意圖

（4）前3 天，每隔2 小時記錄相應的壓力指示值，以后每天記錄相應的壓力指示值，當指示值連續三天沒有變化時為有效數值，可以將此數值認為原始瓦斯壓力。

3 研究的主要技術內容及意義

1.以二1 煤層瓦斯賦存規律綜合研究為工程研究背景，通過對礦井及22 采區二1 煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力等瓦斯基本參數的測定，結合瓦斯含量和壓力的主要影響地質因素，以煤的吸附常數、煤的質變程度、頂底板巖性、煤層厚度、煤層埋深及地質構造為基本資料，采取回歸分析的方法，研究22 采區二1 煤層瓦斯賦存規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律提供參考依據，同時該項目主要研究22 采區的瓦斯賦規律，為瓦斯超前治理提供了科學治理手段，為礦井瓦斯防治及相關技術標準提供參考價值。

4 實際應用效果

利用回歸分析法，研究了22 采區二1 煤層瓦斯賦存規律及與其相關的影響因素，形成了22 采區二1 煤層瓦斯賦存規律研究報告及22采區、204 綜采工作面瓦斯地質圖和礦井二1 煤層瓦斯含量分布預測圖，為礦井22 采區206、208 等綜采工作面的采區和工作面防突設計、抽采設計等瓦斯超前治理提供了科學治理手段，為礦井瓦斯防治及相關技術標準提供了技術保障。

經綜合分析，二1 煤層瓦斯含量具有如下分布規律：

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帶約占全礦區面積的三分之一，在CH4 帶中也有屬于N2-CH4 帶的點互相穿插，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 煤層劃分為兩個瓦斯地質單元，即第Ⅰ單元：花溝正斷層與云蓋山正斷層之間區域；第Ⅱ單元：云蓋山正斷層與下白峪正斷層之間區域，礦井的22 采區位于第Ⅰ瓦斯地質單元。

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

5 結語

該項目的成功應用能夠為礦井22 采區206、208 等綜采工作面的巷道掘進設計、工作面防突及抽采設計提供科學治理手段，避免因瓦斯地質資料不清楚而造成煤與瓦斯突出事故。