某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告-文庫吧資料

　　

【正文】 P12 B= α r12 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 21 α — 煤層瓦斯含量系數， m3/(m3 d)； q— 在排放瓦斯時間為 t 時，鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量， m3/(m2 經計算， 2 號煤層的瓦斯含量系數如表 25 所示。γ / 式中 α — 瓦斯含量系數， m3/(m3 表 24 2號 煤層瓦斯壓力計算結果 測試地點 地表標高 （ m） 取樣標高 （ m） 可燃質瓦 斯含量(m3/) 吸附常數 灰份 （ %） 水份 （ %） 孔 隙率 （ m3/t） 瓦斯壓力 (MPa) A (m3/t) B (MPa1) 東翼主皮帶 +1260 +750 205 運輸巷 +1260 +920 2051 運輸巷 +1260 +950 根據間接法推算， XX 煤礦 2號煤層在東翼主皮帶 下山 442m（標 高 +750m） 、205 運輸順槽 442m（標高 +920m） 和 2051 運輸順槽 400m（標高 +950m） 處瓦斯壓力分別為 、 和 。 采用間接法計算瓦斯壓力。本次測定采用間接法確定煤層原始瓦斯壓力。 由于 XX 煤礦井下巷道都為煤巷不具備由巖巷穿巖層向煤層施工鉆孔的條 件，因此 本次測定采用間接法測定瓦斯壓力，只能采用測定煤層鉆孔瓦斯流量的方法來近似計算煤層透氣性系數作為參考。 表 23 施工參數 煤層 打鉆地點 鉆孔深度 （ m） 鉆孔直徑 （ mm） 封孔長度 （ m） 凈孔長度 （ m） 初始涌出量（ l/min） 衰減系數 （ d1） 2號 東翼主皮帶巷 41 42 4 37 2號 205運輸巷 38 42 4 34 ? ?? )e(1q1440dteqdtqQ t0t0 t0t0 tt ?? ????? ?? 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 18 y = 10110 1 2 3 4 5 6 7 8時間（d ）鉆孔瓦斯涌出量（l/min） 圖 25 東翼主皮帶巷 百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖 y = 10110 2 4 6 8 10 12時間（d ）鉆孔瓦斯涌出量（l/min） 圖 26 205 運輸巷 百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖 煤層瓦斯壓力及透氣性系數 煤層透氣性系數是衡量煤層中瓦斯流動難易程度的重要指標，是評價煤層瓦斯能否實行預抽的基本參數。 具體測定步驟為： (1)在掘進工作面選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個孔徑φ 75mm，長 30～40m的鉆孔，用φ 15mm鋼管和聚氨酯或水泥沙漿封孔，封孔長度 2m左右，并記錄成孔和封孔時間； (2)定期測量鉆孔自然瓦斯流量 q，并記錄流量測定時的鉆孔自排瓦斯時間t； (3)根據不同自排時間下的鉆孔自 然瓦斯流量測定數組（ ti， qi），用（ 21）式回歸分析求出 q0和α，即為鉆孔自然排放瓦斯規律。 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， d1； 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 17 t— 鉆孔自排瓦斯時間， d。 XX 煤礦 2號 煤層煤的孔隙率見表 22。 表 22 煤樣吸附瓦斯試驗成果表 測定地點 吸 附 常 數 灰 分 (%) 水 分 (%) 揮發份 (%) 真密度 (t/m3) 假密度 (t/m3) 孔隙率 (%) A (m3/t) B (MPa1) 東翼主皮帶 巷 205 運輸巷 2051 運輸巷 煤的孔隙率測定 煤中瓦斯 90%以上是以吸附狀態賦存在煤層中的孔隙內表面上，孔隙內表面的大小決定著煤吸附瓦斯能力的大小。其測定步驟如下： (1)將采集的新鮮煤樣粉碎，取 ～ 粒度的試樣 30～ 40g 裝入密封罐中； (2)在恒溫 60℃高真空（ 102～ 103mmHg）條件下脫氣 2 天左右； (3)在 30℃恒溫和 ～ 壓力條件下，進行不同瓦斯壓力下的吸附平衡， 并測定各種瓦斯平衡壓力下的吸附瓦斯量； (4)根據不同平衡瓦斯壓力下的吸附瓦斯量（一般不少于 6 個點），按郎格繆爾方程 W=abp/(1+bp)回歸計算出煤的瓦斯吸附常數 a和 b值。 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 號煤層瓦斯基礎參數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 煤的瓦斯吸附常數測 定 煤的瓦斯吸附常數是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指標。 r) (m3/t) 東翼主皮帶 205 運輸巷 2051 運輸巷 由表 21可得， XX煤礦 2 號煤層東翼主皮帶下山 442m、 205 運輸巷 442m、2051 運輸巷 400m 處 可燃質 瓦斯含 量分別為 、 ，折算成 煤 層原始 瓦斯含量分別為 、 。 表 21 XX 煤礦 2 號煤層瓦斯含量實測結果 測 定 地 點 水份（ %） 灰份 （ %） 解吸量(m3/t) 損失量 (m3/t) 殘存量 可燃質瓦斯含量(m3/t 1— 量管 2— 吸氣球 3— 溫度計 4— 水槽 5— 螺旋夾 6— 彈簧夾 7— 排水管 8— 排氣膠管 9— 16號胸骨穿刺針頭 10— 密封罐 11— 壓緊螺帽 圖 21 瓦斯解吸速度測定儀與密封罐示意圖 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 14 利用上述方法，在 XX 煤礦東翼主皮帶下山掘進 頭 442m 處 、 205 運輸巷 掘進頭 442m m 處 和 2051 運輸巷掘進頭 400m 處三個位置對 2 號煤層進行了 煤層瓦斯含量實測工作，先打鉆取樣，井下解吸 2 小時后送實驗室 。 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。其測定步驟如下： (1)在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤電鉆垂直煤壁打兩個Ф 42mm、孔深8m 以上的鉆孔，當鉆孔鉆至 8m時開始取樣，并記錄采樣開始時間 t1； (2)將采集的新鮮煤樣裝罐并記錄煤樣裝罐后開始解吸測定的時間 t2，用FHJ2 型瓦斯解吸速度測定儀（圖 21）測定不同時間 t下的煤樣累積瓦斯解吸總量 Vi ，瓦斯解吸速度測定一般為 2個小時，解吸測定停止后擰緊煤樣罐以保證不漏氣，送實驗室測定煤樣殘存瓦斯量。本次采用了 直接法測定煤層瓦斯含量 ，即利用煤層鉆孔采集未受采動影響的原始煤體煤芯，用解吸法直接測定煤層瓦斯解吸量。 2 煤層瓦斯參數測定 煤層瓦斯含量測定 煤層瓦斯含量是指單位質量煤體所含有瓦斯的體積（換算成標準狀態），常用 m3/t 或 ml/g 作為單位。使用兩臺 BDK6186№ 20型主要通風機，電機功率 2 185KW。主 、副及行人斜井 進風， 回風立井 回風。礦井 目前布置 一個炮采工作面和兩個炮掘工作面， 改擴建后布置一個 綜采工作面 和兩個 綜掘工作面。工作面長度 均 為 150m，采高 。 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 11 水倉采空區采空區采空區采空區2051回風巷2051運輸巷采空區回風立井采空區采空區H=∠80176。回風斜井擔負礦井回風任務。主斜井擔負礦井煤炭提升任務，兼做進風井和安全出口。 (2) 煤塵爆炸性及煤的自燃 根據山西省煤炭工業局綜合測試中心 2021 年檢測報告：該礦 2 號煤層自燃等級為Ⅲ級，為不易自燃煤層；煤塵有爆炸危險性 。根據地勘資料 8 號煤層瓦斯含量 ， 2 號煤層 ～ ml/。 （三）煤類 根據“中國煤炭分類國家標準（ GB5751－ 86）”劃分， 1號、 2 號、 3號、6號煤層均屬焦煤， 9+10 號、 11號煤層為瘦煤。 煤的粘結性的結焦性 1 號、 2 號、 3號、 6 號煤層粘結指數平均值分別為 80、 7 70、 66，屬強粘結性煤。 11 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 。 6 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 。 （二）煤的工藝性能 發熱量 1 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 , 2 號煤層原煤干基高位發熱量為平均 。 （ 2）磷 各煤層磷含量一般在 － %之間，屬特低磷煤。 11 號煤層原煤干基全硫含量為 %，平均 %。 9+10 號煤層原煤干基全硫含量為 %，平均 %。 6 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %。 2 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。 元素分析 各煤層元素含量相當穩定，干燥無灰基碳含量介于 %，氫含量介于 %，氮含量介于 － %，氧加硫含量介于 %。 11 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 6 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 為均值 %。 2 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 11 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 9 %,平均 %，屬高灰煤。 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。 2 號煤層原煤干基 灰份 為 %，平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %,屬低灰煤。 二、煤的化學性質、工藝性能及煤類 （一）煤的化學性質 工業分析 （ 1）水 份 各可采煤層原煤空氣干燥基水 份 含量均值介于 %，浮煤 水份 含量均值介于 %。各煤層中，鏡質組一般是以均質鏡質體為主，其次為基質鏡質體，絲質組多為結構 半絲質體，部分為粗粒體、少量為碎屑體，礦物含量多為分散狀粘土，有個別球狀黃鐵礦和黃鐵礦結核以及次生方解石。性脆、裂隙發育，參差狀斷口。光澤為強玻璃光澤。結構以細條帶到中條帶為主，鏡煤、絲炭、粘土礦物以稀疏的線理狀、透鏡狀不均勻分布于條 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 8 帶中，局部還夾有黃鐵礦結核。厚度變化大，結構簡單，不含夾矸，頂板、底板均為粉砂巖，為全區穩定可采煤層。厚度變化大，結構簡單，含