某煤礦二井瓦斯抽采工程設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 瓦斯抽采工程設(shè)計第 12 頁 共 109 頁觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 13 頁 共 109 頁觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 14 頁 共 109 頁第 二 章 瓦 斯 資 源 及 抽 采 條 件第 一 節(jié) 煤 層 瓦 斯 基 本 參 數(shù)一 、 煤 層 瓦 斯 含 量C 5 煤層瓦斯含量（1）地勘報告 C5 煤層瓦斯含量地勘期間，在 XX 全井田范圍內(nèi)先后從 27 個鉆孔和淺部 7 個生產(chǎn)礦井中共采 C5a 煤層瓦斯樣 35 件，C 5b 煤層瓦斯樣 1 件，C 5a 煤層頂、底板瓦斯樣各 1 件。測得 C5a 煤層瓦斯含量 ~ m3/tr，平均 m3/tr。其中位于 XX 二井井田范圍內(nèi)的鉆孔瓦斯樣 11 件，淺部生產(chǎn)礦井中瓦斯樣 2 件，測得 C5 煤層平均瓦斯含量 僅 m3/tr，詳見表 211。（2）C 5 煤層瓦斯含量修正在地質(zhì)勘探過程中，由于受到瓦斯樣采樣方法和瓦斯含量測定技術(shù)的限制，所測定的瓦斯含量普遍偏低，與瓦斯賦存實際情況有一定出入。煤炭科學(xué)研究總院 XX 研究院在編制 XX 煤礦 《建井前煤與瓦斯突出危險性評價報告》時，首先在實驗室對來自本礦井淺部的蔡家灣煤礦、座房坡煤礦等小窯的煤樣進行了測定，獲取 C5 煤層有關(guān)的瓦斯參數(shù)，其次對 XX 煤礦地質(zhì)勘探報告中已提供的瓦斯含量資料進行分析、整理、研究，并對部分瓦斯含量資料進行修正，修正的主要內(nèi)容包括：①首先對同一鉆孔采取多件瓦斯樣的測定結(jié)果取平均值，然后將可燃基瓦斯含量換算成原煤瓦斯含量；觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 15 頁 共 109 頁②根據(jù)國內(nèi)部分煤礦井下實測瓦斯含量與地勘鉆孔瓦斯含量的對比分析，并結(jié)合 XX 煤礦的瓦斯賦存狀況，考慮一個瓦斯含量修正系數(shù)，其值取 ～，瓦斯含量較低者取大值，瓦斯含量較大者取小值。對瓦斯含量小于 1m3/t 的修正系數(shù)均取 ，對瓦斯含量大于 15m3/t 的修正系數(shù)均取 ；③對靠近煤層露頭鉆孔瓦斯含量小于 2m3/t 的一律按 2m3/t 考慮（處于瓦斯風(fēng)化帶的瓦斯含量一般為 2m3/t）。對鉆孔瓦斯含量明顯偏低（與周圍鉆孔比較），參照鄰近鉆孔的瓦斯含量修正。修正后瓦斯含量為 ～ 3/t，平均為 ，詳見表 211。（3）C 5 煤層瓦斯含量賦存規(guī)律根據(jù)修正后的煤層瓦斯含量繪制了 XX 二井 C5 煤層瓦斯含量等值線圖，詳見插圖 13 132 和附圖 1858b1731858b1732。從瓦斯含量等值線圖分析，可以看出煤層瓦斯含量分布有以下規(guī)律：①從煤層傾斜走向看，原煤瓦斯含量總體趨勢是隨埋藏深度的增加而增大，隨煤層標(biāo)高的降低而增大。根據(jù)修正后的原煤瓦斯含量與埋藏深度和煤層標(biāo)高進行線性回歸分析，得出 XX 二井 C5 煤層瓦斯含量與埋藏深度和煤層標(biāo)高的線性關(guān)系，詳見圖 211，原煤瓦斯含量與埋藏深度的線性關(guān)系為：W= 1H+，其相關(guān)系數(shù) R=，瓦斯含量隨埋藏深度的變化梯度為：埋藏深度每增加 ，瓦斯含量增加 1m3/t；原煤瓦斯含量與煤層標(biāo)高的線性關(guān)系為：W= + ，其相關(guān)系數(shù) R=，瓦斯含量隨煤層標(biāo)高的變化梯度為：煤層標(biāo)高每降低125m，瓦斯含量增加 1m3/t。觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 16 頁 共 109 頁表 211 XX 二井 C5 煤層原煤瓦斯含量表煤質(zhì)分析(%)煤層 鉆孔編號采樣標(biāo)高(m)采樣深度(m)可燃基瓦斯含量(m3/t) Mad Ad Vdaf修正后瓦斯含量(m3/t)801 8021 8031 903 9101 9102 1001 1002 1003 1011 1103 蔡家灣 座房坡 C5平均 9101 未修正C1 903 未修正W(m3/t)0481216200 300 600 900 1200H(m)瓦 斯 含 量 與 標(biāo) 高 的 變 化 趨 勢 瓦 斯 含 量 與 埋 深 的 變 化 趨 勢圖 211 C5 煤層原煤瓦斯含量與埋深和標(biāo)高的變化趨勢圖觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 17 頁 共 109 頁②從煤層走向看，XX 井田東翼（二井）煤層的瓦斯含量相對較小，XX 井田中部和西翼（一井） 的煤層瓦斯含量相對較高。C 1 煤層瓦斯含量地勘期間，在 XX 全井田范圍內(nèi)從 5 個鉆孔采取 C1 煤層瓦斯樣 5 件，其中位于 XX 二井井田范圍內(nèi)瓦斯樣 2 件， 測得 C1 煤層瓦斯含量分別為 m3/tr、 m3/tr，平均 r，由于 C1 煤層瓦斯樣數(shù)量太少，不能找出 C1 煤層瓦斯含量與埋深和標(biāo)高的變化規(guī)律。另外煤炭科學(xué)研究總院 XX 研究院在修正瓦斯含量時并未涉及 C1 煤層，經(jīng)對同一鉆孔C C5 煤層瓦斯樣測定結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn)，C 5 煤層比 C1 煤層瓦斯含量大，為確保安全，本次設(shè)計 C1 煤層瓦斯含量取對應(yīng)位置的 C5 煤層瓦斯含量。二 、 煤 的 工 業(yè) 分 析 及 瓦 斯 吸 附 常 數(shù)分別在淺部 XX 煤礦、木丈溝煤礦采取了 2 件煤樣，送 XX 煤科研究院進行測試，對 C5 煤進行了工業(yè)分析、測定了瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率、瓦斯放散初速度和煤的堅固性系數(shù)等參數(shù)。測得 XX 煤礦、木丈溝煤礦煤層瓦斯吸附常數(shù) a 值分別為 m3/t、 m 3/t，b 值分別為 、其余各參數(shù)見表 21表 213。表 212 煤的工業(yè)分析及瓦斯吸附實驗測定表工業(yè)分析（ %） 瓦斯吸附常數(shù)礦井 煤層Mad Ad Vdaf真密度（t/m 3）視密度（t/m 3）孔隙率(%) a bXX C5 木丈溝 C5 觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 18 頁 共 109 頁表 213 煤的瓦斯解吸特性及堅固性系數(shù)測定表礦井 煤層 采樣地點 瓦斯放散初速度 △P 堅固性系數(shù) f 備注XX C5 新 3掘進頭 35 淺部生產(chǎn)小窯XX C5 2眼掘進頭 40 淺部生產(chǎn)小窯木丈溝 C5 東翼掘進頭 40 淺部生產(chǎn)小窯木丈溝 C5 西翼掘進頭 36 淺部生產(chǎn)小窯三 、 煤 層 瓦 斯 壓 力煤 科 總 院 XX 研 究 院 受 業(yè) 主 委 托 已 在 XX 煤礦和木丈溝煤礦井下采集 C5 煤層煤樣，根據(jù)實 驗 室 測 定 的 瓦 斯 吸 附 常 數(shù) a、b 值等參數(shù)和修正后的瓦斯含量，代入郎格繆爾方程即可計算出煤層瓦斯壓力。經(jīng)計算，XX 全井田 C5 煤層的瓦斯壓力為 ～ Pa，瓦斯壓力的平均為，而 XX 二井 C5 煤層的瓦斯壓力為 ～ MPa，瓦斯壓力的平均值僅為 。四 、 煤 層 透 氣 性 系 數(shù)由于 XX 二井還未開始建設(shè)，目前還不具備在井下直接測 定 煤 層 透氣 性 系 數(shù) 、百米鉆孔自然瓦斯涌出量及其衰減系數(shù)等參數(shù)的條件。根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院西安研究院提交的 XX 井田 《煤層氣 7801 井試井測試成果報告》，XX 井田 7801 井 C5 煤層滲透率為 ，而測試地點C5 煤層 無大的地質(zhì)構(gòu)造，處于正常應(yīng)力場范圍內(nèi)，測試方法科學(xué)合理，測試成果真實可信。從測試成果可知，本井田 C5 煤層滲透性較好，該井田煤層煤層的可抽性位于云南省所有煤田的前列。依據(jù)《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范》（GB504712021），C 5 煤層屬容易抽采煤層，具有較好的抽采條件。觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 19 頁 共 109 頁根據(jù) XX 煤礦地質(zhì)勘探報告， C5a 煤層具強玻璃光澤，中條帶狀結(jié)構(gòu)；C1 煤層為暗淡光澤，細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)生裂隙發(fā)育，局部被方解石薄膜和黃鐵礦晶粒充填。另外煤炭科學(xué)研究總院 XX 研究院在編制 XX 煤礦《XX 煤礦建井前煤與瓦斯突出危險性評價報告》時，分別在 XX 煤礦、木丈溝煤礦采取了 2 個煤樣，經(jīng)實驗室測定，測得 C5a 煤層孔隙率分別為 %和 %，測得 C5a 煤層水份分別為 %和 %，C 5a 煤層孔隙率較高，C 5a 煤層水份較低。 煤層的結(jié)構(gòu)、孔隙率及水份等因素均表明本井田煤層具有較好的抽采條件。在礦井建成投產(chǎn)后，盡快委托有資質(zhì)的單位對本井田煤層瓦斯基本參數(shù)進行考查，現(xiàn)場測定煤層透氣性系數(shù)、百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)、并驗證煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量及賦存規(guī)律，以便指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)和瓦斯抽采。第 二 節(jié) 礦 井 瓦 斯 儲 量根據(jù)《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范》（GB504712021），礦井瓦斯儲量系指煤田開發(fā)過程中，能夠向開采空間排放瓦斯的煤巖層賦存的瓦斯總量，包括可采煤層、不可采煤層以及圍巖中所賦存的瓦斯，其計算公式如下：Wk＝W 1 + W2 + W3式中：W k——礦井瓦斯儲量， Mm3；W1——可采煤層瓦斯儲量總和，Mm 3；W1＝?A 1iX1i觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 20 頁 共 109 頁A1i——每一可采煤層的煤炭儲量，Mt；X1i——每一可采煤層的瓦斯含量，m 3/t；W2——采動影響范圍內(nèi)不可采鄰近層的瓦斯儲量總和，Mm 3；W2＝?A 2iX2iA2i——可采煤層采動影響范圍內(nèi)每一不可采煤層的煤炭儲量，Mt；X2i——可采煤層采動影響范圍內(nèi)每一不可采煤層瓦斯含量，m3/t；W3——圍巖瓦斯儲量，Mm 3；W3＝K（W 1 + W2）K——圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取 K=~；根 據(jù) 地 勘 報 告 ， 本 礦 井 可 采 煤層僅有 CC 5 共 2 層，XX 二井煤炭地質(zhì)儲量為 ，其中 C5 煤層地質(zhì)儲量 ，C 1 煤層地質(zhì)儲量 。C 5 煤層平均瓦斯含量為 ，C 1 煤層平均瓦斯含量同樣按 ，可 采 煤 層 瓦 斯 儲 量 總 和 為 ：W1＝ + = 根 據(jù) 地 勘 報 告 ， 長興組地層和龍?zhí)督M地層均含煤線及薄煤 1～8 層，一般可以對比的編號煤層有 CC C C C 5a、C 5b、C 6 等幾層，單層厚 ～，煤層總厚 ～，龍?zhí)督M地層含煤系數(shù)為3~13%，單層厚 ～ ，普遍集中分布于上段（P 2l2）頂部，煤層總厚 ～，含煤系數(shù)為 2~12%。除 C1 為局部可 采 、C 5 為全區(qū)可 采 煤 層 外 ，其它均為不 可 采 煤 層 。 地 勘 報 告 未 提 供 各 不 可 采 煤 層 煤炭 儲量，更未提 供 不 可 采 煤 層 瓦斯含量，設(shè)計按不 可 采 煤 層 總 厚 度 估觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 21 頁 共 109 頁算 ， 本 井 田 內(nèi) 不 可 采 煤 層 總 厚 度 占 可 采 煤 層 總 厚 度 的 15~20%左 右 ，不 可 采 煤 層 瓦 斯 儲 量 按 可 采 煤 層 的 20%考 慮 ：W2＝ 20%= Mm3根 據(jù) 地 勘 報 告 ， C1 煤層頂板為灰白色灰?guī)r、粉晶結(jié)構(gòu)，具縫合線構(gòu)造，堅硬致密，底板為灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖；C 5a 煤層頂板為炭質(zhì)泥巖，老頂為灰色粉砂質(zhì)泥巖，底板為灰白色泥巖，巖芯較破碎。因 此 圍巖瓦斯儲量系數(shù) K 取 。W3＝（ + ）= Mm 3故 XX 二井瓦斯儲量總和為：W3＝ + + = Mm3第 三 節(jié) 礦 井 瓦 斯 可 抽 量可抽瓦斯量系指礦井瓦斯儲量中在目前的開采條件和技術(shù)水平下能被抽出來的瓦斯量。采用下式計算：Wc＝W k18