某煤礦煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及抽放可行性研究報告-免費閱讀

　　

【正文】 年產(chǎn) 90 萬 t 時，回采和掘進工作面瓦斯涌出量分 別在 ，根據(jù)上式計算需要風(fēng)量約 分別為 4118m3/s 和 516m3/s。 （ 3） 開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。采區(qū)瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數(shù)在～ 之間，取 ，這樣采區(qū)最大瓦斯涌出量將達到 。 q0i= [ ()2+] =這樣回采工作面最大瓦斯涌出量將達到 。 鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關(guān)系見圖 31。礦井瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數(shù)在 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 28 ～ 之間，取 ，這樣礦井最大瓦斯涌出量將達到 。 掘進工作面瓦斯涌出呈不均衡的，其不均衡系數(shù)也在 ～ 之間，取 。通常暴露 6 個月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。 工作面的相對瓦斯涌出量為： q 回 ＝ q 開 ＋ q 鄰 =+=礦井正式開采時，工作面平均相對瓦斯涌出量預(yù)測為 。 按 （ 31） 式計算，開采 2 號煤層時，回采工作面本煤層瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果為 。 礦井瓦斯涌出量預(yù)測 礦井瓦斯涌出量是礦井通風(fēng)設(shè)計、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)，本次采用分源預(yù)測法對礦井瓦斯涌出量預(yù)測，該方法是根據(jù)煤層瓦斯含量， 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 23 按礦井瓦斯主 要涌出源 — 回采（包括開采層、圍巖和鄰近層）、掘進及采空區(qū)瓦斯涌出量進行計算，從而達到預(yù)測各采區(qū)、全礦井瓦斯涌出量之目的。 礦井可開發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。 d)，可由下式確定： q=Q/2π r1L； Q— 在時間 t 時的鉆孔總流量， m3/d； L— 鉆孔見煤長度，一般等于煤層厚度， m； 試驗地點 煤層瓦斯含量 （ m3/t） 容重 （ t/m3） 瓦斯壓力 (MPa) 瓦斯含量系數(shù) m3/(m3已知煤層原始瓦斯含量 X 時，利用上式即可反算出煤層原始瓦斯壓力 p，計算結(jié)果如表 24 所示。 利用以上方法，在 XX 煤礦 東翼主皮帶巷 442m 處和 205 運輸巷 442m 處各 打一個 煤層 順層 鉆孔，測定鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減情況見 表 2圖 226。利用以上方法，我們 在 XX 煤礦東翼主皮帶下山掘進 442m、 205 運輸巷掘進頭 442m、 2051 運輸巷掘進頭 400m處三個位置 采集煤樣送 XX研究院 瓦斯實驗室進行瓦斯解吸實 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 16 驗，實驗時吸附氣體甲烷成分 ％，在衡溫 30℃下，測得吸附常數(shù)結(jié)果列于表 22。 實驗室測定煤樣殘存瓦斯量、 水份 、 灰份 、 揮發(fā)份 、煤樣重量、及可燃質(zhì)質(zhì)量，最后整理計算，將所得煤層瓦斯含量測定結(jié)果如表 21。生產(chǎn)礦井煤層瓦斯含量普遍采用間接法或直接法 測定。工作瓦斯含量測定點 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 12 面回采率為 95%。 礦井開拓及生產(chǎn)概況 礦井采用斜井開拓，現(xiàn)有三個井筒分別為主斜井、副斜井及回風(fēng)斜井。 1 號、 2 號、 3號煤層屬高熱值煤， 9+10 號煤層屬特高熱值煤 ,6 號、 11號煤層屬中熱值煤。浮煤 硫份 為%,平均 %，屬中低硫煤。 有害元素 （ 1）硫 1 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%，平均 %,屬低硫煤。 （ 3） 揮發(fā)份 1 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發(fā)份 均值為 %。 （三）變質(zhì)階段 各煤層最大反射率 Rmax 在 %左右之間 ,屬第Ⅳ Ⅴ變質(zhì)階段 ， 相當于焦煤 — 瘦煤階段。 表 11 可采煤層特征一覽表 煤層 煤層厚度 層間距 夾矸層數(shù) 穩(wěn)定性 可采性 頂板巖性 底板巖性 最小 最大 平均 (m) 最小 最大 平均 (m) 最少 最多 一般 1 0 較穩(wěn)定 大部可采 泥巖或粉砂巖 粉砂巖 2 0 穩(wěn)定 可采 粉砂巖 泥巖 3 0 較穩(wěn)定 大部分可采 泥巖 粉砂巖 6 01 01 不穩(wěn)定 局部可采 泥巖或粉砂巖 泥巖或粉砂巖 9+10 1 穩(wěn)定 可采 石灰?guī)r 泥巖 11 13 穩(wěn)定 可采 粉砂巖 粉砂巖 煤質(zhì) 一、煤的物理性質(zhì)及煤巖特征 （一）物理性質(zhì)及宏觀煤巖特征 煤層以光亮型煤質(zhì) — 半光亮型煤為主，夾半暗型煤條帶。 3號煤層 位于山西組下部，間距 2 號煤層大約 13m，厚度 ，平均 , 該煤層在東南部變薄，不可采。 山西組平均厚度 ，含煤 3 層，含煤總平均厚度為 ，含煤系數(shù)%。落差 20m，區(qū)內(nèi)延伸 1300m。本段依據(jù)巖相旋回分析，應(yīng)為瀉湖海灣相沉積。其頂板為深灰色、厚層狀的 K3石灰?guī)r。是 礦區(qū) 最重要的含煤 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 5 地層。 上統(tǒng)上石盒子組下段下部地層 (P2s1) 礦區(qū)內(nèi)主要分布于中部新莊和大老莊村一帶 ,厚度約 190m 左右，巖性以黃綠色的粉砂巖、中、細砂巖互層為主，夾有紫色泥巖。 巖性以灰色、灰白色中細粒砂巖，深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，含煤 3層，其中 2號煤層為穩(wěn)定可采煤層。平行不整合于峰峰組地層之上。 據(jù)山西省頒發(fā)的山西省地震基本烈度表， 礦區(qū) 抗震設(shè)防烈度為 67度 ,設(shè)計基本地震加速度值為 。 氣象、 水文、電源及地震 XX 區(qū)屬大陸性氣候，根據(jù) XX 縣氣象臺觀測記錄， 礦區(qū) 9 三個月為雨季，降雨量最小為 (1972 年 )，最大為 (1975 年 )，蒸發(fā)量最小為 (1983 年 )，最大 (1972 年 )，蒸發(fā)量大于降水量 倍。 09′ 30″。該項目主要內(nèi)容為 測定 2號煤層 煤與瓦斯 基礎(chǔ)參數(shù)，對礦井在 30萬 t/a 和 90萬 t/a兩種產(chǎn)能條件下礦井瓦斯涌出量進行預(yù)測 ， 并據(jù)此對礦井 瓦斯抽放可行性 分別 進行 研究 。 礦井批準開采 1號、 2號、 3 號、 6號、 9+10 號和 11 號煤層， 目前開采 2 號 煤層， 井田 內(nèi) 煤層賦存穩(wěn)定，儲量可靠。 31′ 30″～ 36176。 自然地理 地形、地貌 井田地處太岳山區(qū)，地表為山區(qū)侵蝕地 貌，溝谷縱橫，地形復(fù)雜，地勢南高北低。 礦 區(qū)夏季多東南風(fēng)，冬春季多西北風(fēng)，最大風(fēng)速 16m/s。頂部含較多的星散狀黃鐵礦，下部常夾有薄層狀、似層狀的石膏層，為淺海相沉積地層 ， 頂部為古風(fēng)化殼。全組可劃分為 4－ 5 個沉積旋回，屬于海陸交互相沉積。下部 K8砂巖為灰色、中粒石英砂巖，含煤屑及白云母碎片，圓狀、分選中等，基底式鈣質(zhì)膠結(jié)，具直線型斜交層理和斜層理，具煤紋構(gòu)造。厚度 0 － 10m。底部為深灰色、巨厚層狀致密、堅硬的 K2石灰?guī)r。中部為灰色、灰白色鈣質(zhì)石英長石砂巖，稱為 K5砂巖。由于受霍山徑向構(gòu)造帶影響。 該區(qū)在以往地質(zhì)勘查過程中，未發(fā)現(xiàn)有巖漿巖活動。 二、可采煤層（見表 11） 1號煤層 位于山西組頂部，厚度 ，平均 ，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，頂板為泥巖或粉砂巖，底板為粉砂巖，全區(qū)大部可采。厚度變化大，結(jié)構(gòu)簡單，含 02 層夾矸，頂板為石灰?guī)r，底板為泥 巖，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。性脆、裂隙發(fā)育，參差狀斷口。 6 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %，屬高灰煤。 11 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發(fā)份 均值為 %。 9+10 號煤層原煤干基全硫含量為 %，平均 %。 6 號煤層原煤干基高位發(fā)熱量平均為 。根據(jù)地勘資料 8 號煤層瓦斯含量 ， 2 號煤層 ～ ml/。 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 11 水倉采空區(qū)采空區(qū)采空區(qū)采空區(qū)2051回風(fēng)巷2051運輸巷采空區(qū)回風(fēng)立井采空區(qū)采空區(qū)H=∠80176。使用兩臺 BDK6186№ 20型主要通風(fēng)機，電機功率 2 185KW。 煤樣解吸測定前的暴露時間為 t0， t0=t2t1；不同時間 t 下測定的 Voi值所對應(yīng)的煤樣實際解吸時間為 t0+t；用繪圖軟件繪制全部測點 [(t0+t)， Voi]，將測點的直線關(guān)系段延長與縱坐標軸相交，直線在縱坐標軸上的截距即為瓦斯損失量，如圖 2 2 24 示。 y = 30020010001002003004005006000 1 2 3 4 5解析時間( t0+t)1/2(min1/2)解析瓦斯量（ml） 圖 22 東翼主皮帶 巷瓦斯損失量推算圖 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 15 y = 30020010001002003004005006000 1 2 3 4 5 6解析時間( t 0 +t)1/2（m i n1/2）瓦斯解析量（ml） 圖 23 205運 輸巷瓦斯損失量推算圖 y = 30020010001002003004005000 1 2 3 4 5 6解析時間( t 0 +t)1/2（m i n1/2）解析瓦斯量（ml） 圖 24 2051 運輸巷瓦斯損失量推算圖 煤的瓦斯吸附常數(shù)測 定 煤的瓦斯吸附常數(shù)是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指標。 q0 和α值是通過測定不同時間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回 歸分析求得的： qt=q0eα t （ 21） 式中： qt— 自排時間 t 時的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； q0— 自排時間 t=0 時的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； α — 鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)， d1； 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 17 t— 鉆孔自排瓦斯時間， d。本次測定采用間接法確定煤層原始瓦斯壓力。 經(jīng)計算， 2 號煤層的瓦斯含量系數(shù)如表 25 所示。對表 26 中所列煤層的煤層透氣性系數(shù)進行計算，其所需參數(shù)及計算結(jié)果列于表 27。礦井瓦斯儲量和可開發(fā)瓦斯量的計算結(jié)果詳見表 31。即回采工作面的瓦斯涌出量包括開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）和鄰近煤層瓦斯涌出。各鄰近煤層瓦斯涌出量計算詳見表 32。 掘進工作面瓦斯涌出量包括掘進時煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： qj=qB+qL （ 32） 式中 qj— 掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； qB— 煤壁瓦斯涌出量， m3/min； qL— 落煤瓦斯涌出量， m3/min。 根據(jù)（ 35）式計算得： qL回 = ()=； qL運 = ()=。39。 按上式計算，開采 2 號煤層時，回采工作面本煤層瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果為。 工作面的相對瓦斯涌出量為： q 回 ＝ q 開 ＋ q 鄰 =+=礦井正式開采時，工作面平均相對瓦斯涌出量預(yù)測為 。通常暴露 6 個月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。 掘進工作面瓦斯涌出呈不均衡的，其不均衡系數(shù)也在～ 之間，取 。礦井瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數(shù)在 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 32 ～ 之間，取 ， 這樣礦井最大瓦斯涌出量將達到 。 根據(jù)回采和掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測，年產(chǎn) 30 萬 t 時，回采和掘進工作 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定及瓦斯抽放可行性論證 33 面瓦斯涌出量分別 在 ，根據(jù)上式計算需要風(fēng)量約分別為 1508m3/s 和 476m3/s。 從開采深度增加和局