礦井瓦斯涌出量預(yù)測畢業(yè)論文

1、<p>　　平煤三礦十采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測</p><p>　　摘 要: 通過對平煤三礦的實(shí)際考察,收集了該礦大量的瓦斯資料和地質(zhì)資料，經(jīng)過整理分析得到各種地質(zhì)條件、各種開采條件下的實(shí)際瓦斯涌出量。同時(shí)結(jié)合已學(xué)的瓦斯基本理論，根據(jù)瓦斯原始含量、礦井開拓方式、煤層賦存及煤質(zhì)、煤層瓦斯含量分布規(guī)律等條件，運(yùn)用分源法對該礦十采區(qū)瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測；通過對本采區(qū)的瓦斯涌出量預(yù)測對該采區(qū)的通風(fēng)設(shè)計(jì),瓦斯抽放設(shè)計(jì)與

2、瓦斯管理提供技術(shù)支持，對該礦瓦斯防治工作具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 瓦斯含量 平煤三礦 分源預(yù)測法 瓦斯涌出量</p><p>　　THE NO.3 MINE OF PINGMEI GROUP THE NO.10 PICK AREA GAS TO WELL UP</p><p>　　Abstract: Through to the ev

3、en coal three ores actual inspections, has collected this ore massive gas material and the geological data, obtains under each geological condition, each kind of mining condition actual gas after the reorganization analy

4、sis wells up the out put. Simultaneously unifies already study the gas elementary theory, according to the gas primitive content, the mine pit development way, the coal bed tax saves and the anthrax, condition and so on

5、coal bed gas content distribution</p><p>　　Key word: The gas content even; the NO.3 mine of pingmei group ; device sources pre-measurement; gas wells up the output</p><p><b>　　目錄</b>

6、</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1國內(nèi)概況1</b></p><p>　　1.2瓦斯涌出量預(yù)測的方法2</p><p>　　1.2.1礦山統(tǒng)計(jì)法2</p><p>　　1.2.2瓦斯含量法2</p>&l

7、t;p>　　1.2.3分源計(jì)算法2</p><p>　　1.2.4類比法2</p><p>　　1.2.5綜合法2</p><p><b>　　2 礦井概況4</b></p><p>　　2.1交通位置`4</p><p>　　2.2地形與氣候4</p><p

8、>　　2.3礦井開拓方式4</p><p>　　2.3.1井田邊界4</p><p>　　2.3.2礦井開拓方式4</p><p>　　2.3.3采煤方法6</p><p>　　2.3.4采區(qū)布置6</p><p>　　2.3.5掘進(jìn)方式6</p><p><b>　

9、　2.4通風(fēng)方式6</b></p><p>　　2.5煤層賦存與煤質(zhì)7</p><p><b>　　2.5.1煤層7</b></p><p>　　2.5.2煤質(zhì)牌號及工業(yè)分析指標(biāo)7</p><p>　　2.5.3煤質(zhì)物理性質(zhì)7</p><p>　　2.6井田地質(zhì)構(gòu)造8<

10、;/p><p>　　3 瓦斯含量分布規(guī)律10</p><p>　　3.1地勘瓦斯含量可靠性評價(jià)10</p><p>　　3.2煤層瓦斯含量分布規(guī)律11</p><p>　　4 礦井瓦斯涌出量預(yù)測13</p><p>　　4.1煤層瓦斯來源13</p><p>　　4.2煤層瓦斯賦存狀態(tài)1

11、4</p><p>　　4.3影響煤層瓦斯含量的主要因素14</p><p>　　4.3.1煤層的埋藏深度14</p><p>　　4.3.2煤層和圍巖的透氣性15</p><p>　　4.3.3煤層傾角15</p><p>　　4.3.4煤層露頭15</p><p>　　4.3.5地

12、質(zhì)構(gòu)造15</p><p>　　4.3.6煤化程度與煤的吸附性16</p><p>　　4.3.7煤系地層的地質(zhì)史16</p><p>　　4.3.8水文地質(zhì)條件17</p><p>　　4.4 礦井瓦斯涌出量17</p><p>　　4.4.1礦井瓦斯涌出量定義分類17</p><p&

13、gt;　　4.4.2影響礦井瓦斯涌出量的因素18</p><p>　　4.5 瓦斯涌出量預(yù)測方法及參數(shù)取值20</p><p>　　4.5.1礦山統(tǒng)計(jì)法20</p><p>　　4.5.2煤層瓦斯含量法23</p><p>　　4.5.3綜合預(yù)測法23</p><p>　　4.5.4類比法24</p&

14、gt;<p>　　4.5.5瓦斯涌出量預(yù)測法的選擇25</p><p>　　4.5.6分源計(jì)算法25</p><p>　　4.6 瓦斯涌出量預(yù)測條件及預(yù)測結(jié)果31</p><p>　　4.6.1 回采工作面預(yù)測條件及結(jié)果31</p><p>　　4.6.2 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測條件及結(jié)果31</p>

15、<p>　　4.6.3 采區(qū)不同生產(chǎn)時(shí)期的瓦斯涌出量預(yù)測條件及結(jié)果32</p><p>　　5 結(jié)論與建議33</p><p><b>　　6 致謝34</b></p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　1緒論</b>&

16、lt;/p><p><b>　　1.1國內(nèi)概況</b></p><p>　　我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，最高年產(chǎn)達(dá)13.7億噸，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占到70%以上，預(yù)計(jì)到2050年還將占50%以上。</p><p>　　煤炭生產(chǎn)主要是地下作業(yè)，與各主要產(chǎn)煤國家相比， 我國由于煤炭賦存的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，主要依靠井工開采，經(jīng)常受到瓦斯

17、，水，火，粉塵，頂板等自然災(zāi)害的威脅，加上抗災(zāi)能力較弱，煤礦事故時(shí)常有發(fā)生，特別是隨著開采深度的延伸，煤層瓦斯含量逐漸增加，煤層瓦斯壓力增大，礦井瓦斯危險(xiǎn)性增高，防治難度越來越大，因此我國是瓦斯事故最多的國家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)建國以來，煤礦發(fā)生一次死亡百人以上事故，95％為瓦斯事故,煤礦企業(yè)一次死亡10人以上事故中，瓦斯事故占死亡人數(shù)的71%。以1990～1999年為例，全國煤礦共發(fā)生3人以上事故4002起，共死亡27495人，其中：瓦斯事故

18、2767期，共死亡20625人，占3人以上死亡事故總起數(shù)的69.14﹪，死亡人數(shù)的75.01﹪。煤礦事故占工礦企業(yè)一次死亡10人以上特大事故的72.8%至89.6%(2002－2005年)。例如，2002年2月黑龍江雞西煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故死亡124人、2004年10月河南省鄭煤集團(tuán)大平煤礦發(fā)生的瓦斯爆炸事故死亡147人、2004年11月陜西省銅川礦務(wù)局陳家山煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故死亡166人、2005年2月遼寧阜新煤業(yè)集團(tuán)孫家灣煤礦發(fā)生

19、瓦斯爆</p><p>　　礦井瓦斯涌出量預(yù)測是新建礦井和改擴(kuò)建礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)，安全管理，制定合理的瓦斯防治措施必不可少的重要環(huán)節(jié)，瓦斯涌出量預(yù)測精度的高低直接決定著礦井生產(chǎn)時(shí)的安全程度，經(jīng)濟(jì)效益的好壞。瓦斯涌出量預(yù)測可以為災(zāi)害的預(yù)防提供基礎(chǔ)，為了解瓦斯的賦存規(guī)律，防止瓦斯的局部聚集和稀釋瓦斯的含量，安全措施尤其是通風(fēng)狀況的效果檢驗(yàn)的制定提供依據(jù)。因此我們應(yīng)切實(shí)的加強(qiáng)資料的收集和整理。</p><

20、;p>　　1.2瓦斯涌出量預(yù)測的方法</p><p>　　就目前的國內(nèi)外研究狀況來看，比較成熟的瓦斯涌出量預(yù)測方法主要可分為下五類：</p><p>　　1.2.1礦山統(tǒng)計(jì)法</p><p>　　建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法，其優(yōu)點(diǎn)主要是可行性強(qiáng)，預(yù)測相對準(zhǔn)確，但缺點(diǎn)主要是范圍上局限在以有資料下推200米左右，地質(zhì)條件要求相似才可使用；</p&

21、gt;<p>　　1.2.2瓦斯含量法</p><p>　　以煤層瓦斯含量為基本參數(shù)，按照煤層瓦斯含量與采后煤炭的殘余瓦斯含量計(jì)算相對瓦斯涌出量，簡稱其為瓦斯含量法，其優(yōu)點(diǎn)是成熟，應(yīng)用效果較佳，缺點(diǎn)是未考慮地質(zhì)條件因素，對地質(zhì)構(gòu)造尤其是斷層附近適應(yīng)性不好；</p><p>　　1.2.3分源計(jì)算法</p><p>　　分源計(jì)算法預(yù)測礦井瓦斯涌出量的實(shí)質(zhì)

22、是以煤層瓦斯含量﹑煤層地質(zhì)與開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯源（開采層﹑鄰近層﹑圍巖）的瓦斯涌出規(guī)律，分別計(jì)算采煤工作面﹑掘進(jìn)工作面﹑采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。其優(yōu)點(diǎn)是成熟，應(yīng)用效果較佳，預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上。</p><p><b>　　1.2.4類比法</b></p><p>　　在一個(gè)煤田或一個(gè)礦區(qū)范圍內(nèi)，在地質(zhì)條件相同或相似的情況下，礦井瓦斯涌出量與鉆孔煤層

23、瓦斯含量之間存在一個(gè)自然比值，以此為類比的前提，作為新礦井的參照。其缺點(diǎn)是有很大的局限性。</p><p><b>　　1.2.5綜合法</b></p><p>　　建立在礦山統(tǒng)計(jì)法之上的，為了提高深部水平瓦斯涌出量預(yù)測的可靠性并簡化預(yù)測的計(jì)算過程，采用多種計(jì)算方法來綜合進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測的方法，其優(yōu)點(diǎn)是引進(jìn)了煤層瓦斯含量這一參數(shù)，使預(yù)測的深度不受限制；此外，國內(nèi)外科

24、研前沿在理論研究上還有灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)、構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種預(yù)測方法，但目前條件下均存在一定的實(shí)用性限制。</p><p>　　本文在參考大量瓦斯涌出量預(yù)測資料文獻(xiàn)之后，多次深入到平煤三礦進(jìn)行實(shí)地考察。確定初步的預(yù)測方法后，取得了第一手資料數(shù)據(jù)。并就礦井瓦斯涌出量監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀與生產(chǎn)現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行了深入的探討。</p><p>　　本論文首先介紹在國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的幾種瓦斯涌出量預(yù)測方法

25、并比較優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而結(jié)合平煤三礦十采區(qū)具體情況，選用分源計(jì)算法作為論文的瓦斯涌出量預(yù)測方法。</p><p><b>　　2 礦井概況</b></p><p><b>　　2.1交通位置`</b></p><p>　　平頂山煤業(yè)（集團(tuán)）三礦位于河南省平頂山市新華區(qū)西市場地區(qū)。距平頂山市中心約3公里,地勢北高南低.交通便利，礦

26、區(qū)鐵路可以直達(dá)漯寶鐵路，連接京廣、焦枝鐵路干線，公路四通八達(dá)。</p><p><b>　　2.2地形與氣候</b></p><p>　　礦區(qū)內(nèi)為廣闊的沖積平原，地形北高南低，標(biāo)高為+150m左右，主要山峰有黃山寨和平頂山。季節(jié)性河流稻田溝從井田中部向南穿過，匯入湛河，該稻田溝河春、秋、冬三季無水，夏季時(shí)有地面雨水匯入。本區(qū)屬于大陸性半干燥濕度不足帶，年降水量主要受季

27、風(fēng)影響，春、秋、冬三季干旱少雨，夏季雨水偏多，年最大降雨量1221.9mm，最小降雨量434.1mm，常年主導(dǎo)風(fēng)向NNE，平均風(fēng)速2.4m/s，歷年極端最高氣溫為42.3度，最低氣溫為-15.3度。最大積雪厚度為16cm，凍土最大深度為22 cm，凍土期為12月到翌年3月。</p><p><b>　　2.3礦井開拓方式</b></p><p><b>　　

28、2.3.1井田邊界</b></p><p>　　井田東鄰二礦，北鄰四礦，西鄰天力公司先鋒礦，南以鍋底山斷層與七礦為界。井田東西走向?yàn)?.975Km，傾斜1.2Km，面積3.57Km2。</p><p>　　2.3.2礦井開拓方式</p><p>　　八采區(qū)開拓方式為：豎井開拓，下山采區(qū)雙翼布置。礦井共有四個(gè)井筒，有主立井、主斜井和八采區(qū)立井，一個(gè)回風(fēng)井。

29、</p><p>　　十采區(qū)開拓方式為：豎井開拓，下山采區(qū)雙翼布置，共有3個(gè)井筒，戊組井（立井）、己組井（立井）和一個(gè)回風(fēng)斜井。礦井十采區(qū)采掘平面圖見下圖（2-1）</p><p>　　圖2-1　十采區(qū)采掘平面圖</p><p><b>　　2.3.3采煤方法</b></p><p>　　礦井采煤工作面布置全部采用走向長

30、壁采煤法布置，均為后退式回采，自然冒落法管理頂板。主要采用炮采工藝進(jìn)行開采。</p><p><b>　　2.3.4采區(qū)布置</b></p><p>　　采區(qū)布置戊10采煤工作面、己16采煤工作面、己15掘進(jìn)工作面（2個(gè)）。其中戊10煤層布置一個(gè)采煤工作面（戊10-11172采面），采面長120m，走向長980m，日產(chǎn)量660t；工作面采煤方法為炮采，一次采全高（采高

31、1.98m），回采率為95%，日進(jìn)度2.5m，煤質(zhì)密度為1.45ｔ/ｍ³。</p><p>　　己16煤層布置一個(gè)采煤工作面（己16煤柱下山），工作面長120m，傾斜長556m，日產(chǎn)量650t；工作面采煤方法為炮采，一次采全高（1.98m），回采率95%，日進(jìn)度2.5m，煤的密度為1.38ｔ/ｍ³。</p><p>　　己15煤層布置兩個(gè)掘進(jìn)工作面即己15-11050工

32、作面的風(fēng)巷與己15－11050機(jī)巷，巷道斷面積為5.94m2，原煤密度煤1.435ｔ/ｍ³，日進(jìn)尺5m。</p><p><b>　　2.3.5掘進(jìn)方式</b></p><p>　　礦井主要采用鉆爆法掘進(jìn)工藝進(jìn)行巷道施工，配備風(fēng)鉆，人工裝載。</p><p><b>　　2.4通風(fēng)方式</b></p>

33、<p>　　平煤集團(tuán)三礦有兩套獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，即三礦礦井八采區(qū)和三礦十采區(qū)。</p><p>　　三礦礦井有三個(gè)進(jìn)風(fēng)井和一個(gè)回風(fēng)井，即大井立井和主斜井進(jìn)風(fēng)供大井使用，己八立井進(jìn)風(fēng)供八采區(qū)使用，回風(fēng)斜井回風(fēng)。風(fēng)井裝備KDB-55主要扇風(fēng)機(jī)兩臺，一臺工作，一臺備用，電機(jī)功率310KW，風(fēng)葉角度為30°。六月末礦井總進(jìn)風(fēng)量1932m3/min,總排風(fēng)量2236m3/min，負(fù)壓1600Pa。20

34、03年礦井通風(fēng)能力核定為35萬噸/年，2004年實(shí)際出煤12萬噸。</p><p>　　三礦十采區(qū)有兩個(gè)進(jìn)風(fēng)立井和一個(gè)回風(fēng)斜井，即十采區(qū)戊組進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)供戊組采區(qū)使用，十采區(qū)己組立井進(jìn)風(fēng)供己組采區(qū)使用，回風(fēng)由南風(fēng)風(fēng)井排出。十采區(qū)南風(fēng)井裝備BDK-6-N018主扇兩臺，一臺工作，一臺備用，電機(jī)功率2×132KW，當(dāng)前風(fēng)葉角度為37.5度。六月末礦井總進(jìn)風(fēng)量為2400m3/min，總排風(fēng)量3026m3/mi

35、n，負(fù)壓2500Pa。等積孔為 ⒈4㎡。</p><p>　　2.5煤層賦存與煤質(zhì)</p><p><b>　　2.5.1煤層</b></p><p>　　三礦含煤地層包括 二疊系山西組，石盒子組。井田內(nèi)可采煤層有戊10（戊9為不可采煤層）、己16、己15三個(gè)煤層。三可采煤層均為緩傾斜煤層，平均煤層傾角為14°。煤層直接頂多為泥巖，向

36、上多頁巖、中粒砂巖。全區(qū)巖性較穩(wěn)定，底版一般多為砂質(zhì)泥巖和泥巖。</p><p>　　2.5.2煤質(zhì)牌號及工業(yè)分析指標(biāo)</p><p><b>　　見下表2-1</b></p><p>　　表2-1煤質(zhì)工業(yè)分析指標(biāo)</p><p>　　2.5.3煤質(zhì)物理性質(zhì)</p><p>　　己16、己15煤：

37、黑色、條痕為褐色或黑灰色、強(qiáng)玻璃~金剛光澤。以粉狀，碎塊狀煤為主，夾少量塊狀煤，視密度1.41t/m,真密度1.46 t/m,空隙率6.9%。</p><p>　　戊10煤：黑色，金剛光澤，粉粒狀及塊狀，具參差狀斷口，含較多的黃鐵礦結(jié)核、透晶體及散晶。視密度1.39t/m,真密度1.58t/m,空隙率7.5%。</p><p><b>　　1）煤巖性質(zhì)</b><

38、/p><p>　　己16、己15煤：宏觀煤巖類型以半亮型為主，光亮型及半暗型次之，有機(jī)成分含量平均為90.4%，其中鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組為80.6%，占有機(jī)組分的89.2%，并以鏡質(zhì)組為主。無機(jī)成分含量為9.6%，并以粘土類為主，占無機(jī)組分85.4%，其次為碳酸鹽和氧化物，硫化物和其他含量甚微。</p><p>　　戊10煤：宏觀煤巖類型為半亮型。據(jù)鏡下鑒定：有機(jī)成分含量為86.2%，其中鏡質(zhì)組、

39、半鏡質(zhì)組占有機(jī)成分的91.9%，鏡質(zhì)組多呈均勻的鏡質(zhì)體，有時(shí)可見破碎的木煤。無機(jī)成分含量為13.8%，并以團(tuán)塊狀、浸染狀、透鏡狀或條帶狀粘土類為主，占無機(jī)組分的78.3%，另有少量黃鐵礦、方解石。</p><p>　　煤層各成分組分，詳見表2-2</p><p>　　表2-2各煤層成分表</p><p><b>　　2）工藝性能：</b><

40、;/p><p>　　發(fā)熱量：己16、己15煤原發(fā)熱量兩極量為23.64~31.88MJ/kg，平均28.94 MJ/kg，屬于中高~高熱值煤。粘結(jié)性與結(jié)焦性： </p><p>　　據(jù)化驗(yàn)資料：己16、己15煤膠質(zhì)后最大厚度為0~4.5毫米，焦?jié)n特征1.6，粘結(jié)性較結(jié)到不粘結(jié)。有鄰礦的實(shí)驗(yàn)資料，己16、己15煤層具有弱粘結(jié)性，適宜做煉焦。</p><p><b&g

41、t;　　2.6井田地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　平頂山礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于秦嶺造山帶北界，天水——寶雞—潼關(guān)——澠池——魯山——舞陽——周口盆地——潭充凹地陷南緣——淮南——定遠(yuǎn)一線。即秦嶺造山帶北緣邊界斷裂和洛南——欒川——方城斷裂之間。</p><p>　　三礦位于鍋底山斷裂下盤，是平頂山礦區(qū)結(jié)構(gòu)簡單區(qū)，煤層破壞輕微。井田內(nèi)有兩個(gè)煤系地層，上部為二疊系石盒子組，含戊

42、組可采煤層；中部為二疊系山西組，含己組可采煤層。下部為石炭紀(jì)太原組。井田內(nèi)各斷層列表 見下表2-3 </p><p><b>　　表2-3各斷層列表</b></p><p>　　各煤層分布見柱狀圖（圖2-2）</p><p><b>　　圖2-2煤層柱狀圖</b></p><p>　　3 瓦斯含量分

43、布規(guī)律</p><p>　　在實(shí)習(xí)期間我收集了三礦十采區(qū)各煤層的瓦斯原始含量資料, 所獲取的瓦斯含量數(shù)據(jù)如下表(3-1)表(3-2):</p><p>　　3.1地勘瓦斯含量可靠性評價(jià)</p><p>　　由于取樣過程中煤樣采集的質(zhì)量和密封效果等原因，并不是每個(gè)含量測值都是可靠的，在利用地勘瓦斯含量時(shí)，必須進(jìn)行可靠性評價(jià)。</p><p>　

44、　根據(jù)相關(guān)的煤層瓦斯含量測定標(biāo)準(zhǔn)，確定的地勘瓦斯含量測值可靠性評價(jià)原則如下：</p><p>　　⑴煤樣灰分含量不得超過40%，否則視為不可靠測值；</p><p>　　⑵煤樣現(xiàn)場瓦斯解吸測定后，必須密封裝罐，脫氣前不漏氣，否則視為不可靠測值；</p><p>　　⑶瓦斯帶中所取測定煤樣甲烷成分必須高于80%，否則視為不可靠測值；</p><p&

45、gt;　?、韧汇@孔同一煤層有兩個(gè)或兩個(gè)以上的瓦斯含量測值，且均滿足條件⑴～⑶時(shí)，按最大測值確定煤層瓦斯含量；</p><p>　?、蓪τ谀骋幻簩佣?，因局部區(qū)域煤質(zhì)發(fā)生顯著變化，在分析該煤層的瓦斯含量分布規(guī)律時(shí)，不同煤質(zhì)的瓦斯含量不能放在一起分析。</p><p>　　根椐上述原則，三礦十采區(qū)己15，己16煤層和戊十煤層地勘瓦斯含量可靠性評價(jià)結(jié)果見表3-1和表3-2。</p>

46、<p>　　表3-1　戊10煤層瓦斯含量測值及可靠性評價(jià)結(jié)果</p><p>　　注:鉆孔號34-26與同深度鉆孔相比瓦斯含量偏低,不合格;鉆孔號34-28自然瓦斯成分嚴(yán)重偏低,不合格;鉆孔號35-16灰分高于40%不合格;鉆空號36-18灰分高于40%不合格。</p><p>　　(表3-2) 己15煤層瓦斯含量測值及可靠性評價(jià)結(jié)果</p><p>

47、;　　注：己15與己16煤層相距3米左右,則瓦斯含量取值一樣,鉆孔號38-9與同深度鉆孔相比瓦斯含量偏低不合格;鉆控38-8自然瓦斯成分嚴(yán)重偏低,不合格;鉆控號38-7自然瓦斯成分嚴(yán)重偏低,不合格。</p><p>　　3.2煤層瓦斯含量分布規(guī)律</p><p>　　通過對表3-1和表3－2中合格的瓦斯含量測值進(jìn)行回歸，得到了己15，己16煤層和戊10煤層的瓦斯含量分布規(guī)律，分述如下：&l

48、t;/p><p>　?。?）戊10煤層瓦斯含量具有隨埋藏深度增加而增大的趨勢（圖3－1），兩者之間遵循式（3－1）所示的統(tǒng)計(jì)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)R=88.16%）：</p><p>　　X= 0.01147H－0.124 （3－1）</p><p>　　式中X――煤層瓦斯含量，m3/t.；</p&g

49、t;<p>　　H――煤層埋藏深度，m。</p><p>　　圖3－1 己15煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系圖</p><p>　?。?）己15，己16煤層瓦斯含量具有隨埋藏深度增加而增大的趨勢（圖3－2），兩者之間遵循式（3－2）所示的統(tǒng)計(jì)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)R=79.15%）：</p><p>　　X = 0.0109 H－0.336

50、 （3－2）</p><p>　　式中X――煤層瓦斯含量，m3/t；</p><p>　　H――煤層埋藏深度，m</p><p>　　圖（3-1） 戊10煤層瓦斯含量與埋深的關(guān)系圖</p><p>　　根據(jù)以上實(shí)測資料，各煤層原始瓦斯含量見下表（3-3）</p><p>　　

51、表（3-3）實(shí)測煤層瓦斯含量表</p><p>　　注 己15與己16煤層相距3米左右,則瓦斯含量取值一樣。</p><p>　　4 礦井瓦斯涌出量預(yù)測</p><p><b>　　4.1煤層瓦斯來源</b></p><p>　　煤礦井下的瓦斯主要來自煤層和煤質(zhì)地層，目前國內(nèi)外多數(shù)學(xué)者認(rèn)為煤中的瓦斯是成煤的煤化作用過程中

52、形成的，即有機(jī)成因說，有機(jī)成因說認(rèn)為：煤的原始母質(zhì)沉積以后，一般經(jīng)歷兩個(gè)成氣時(shí)期，從植物遺體到泥炭屬于生物化學(xué)成氣時(shí)期；在地層的高溫高壓作用下，從褐煤到煙煤，直到無煙煤屬于煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期。</p><p>　?。?）生物化學(xué)成氣時(shí)期的生成</p><p>　　這個(gè)時(shí)期是從成煤原始有機(jī)物堆積在沼澤相和三角洲相環(huán)境中開始的；在溫度不超過65℃條件下，成煤原始物質(zhì)經(jīng)厭氧微生物的分解成瓦斯。

53、這個(gè)過程，一般可用纖維素的化學(xué)反應(yīng)式來表達(dá)： </p><p><b>　　或 </b></p><p>　　目前認(rèn)為，在這個(gè)階段成煤物質(zhì)生成的泥炭層埋深淺，且上覆蓋層的膠結(jié)固化不好；故而生成的瓦斯，通過擴(kuò)散和滲透容易排放到古大氣中，因此，生化作用生成的瓦斯一般不會保留到現(xiàn)在煤層內(nèi)。隨著泥炭層的下沉，上覆蓋層越積越厚，壓力與溫度也隨之升高，生物化學(xué)

54、作用逐漸減弱直至結(jié)束；這時(shí)，在較高的壓力與溫度作用下，泥炭轉(zhuǎn)化成褐煤，進(jìn)入煤化作用階段。</p><p>　?。?）煤化作用成氣時(shí)期的生成</p><p>　　褐煤層進(jìn)一步沉降，地層溫度與壓力作用加劇，便進(jìn)入煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期。據(jù)考察，一般在100℃及相應(yīng)的地層壓力下，煤層中的煤體就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱力變質(zhì)成氣作用。煤化過程中有機(jī)質(zhì)分解，脫出甲基測鏈和含氧官能團(tuán)而生成的CO2,CH4和H2O

55、是煤成氣形成的基本反應(yīng)，其生成的瓦斯以甲烷為主要組分。所以，從褐煤到無煙煤，煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯數(shù)量也越多。但值得注意的是各個(gè)煤化階段生成的氣體組分不僅不同，而且數(shù)量上也有很大變化，甲烷的生成是個(gè)連續(xù)的相，即在整個(gè)煤化階段的各個(gè)時(shí)期都不斷地有甲烷生成，只是數(shù)量上有較大的波動(dòng)。在個(gè)別煤層中也有一部分瓦斯是由于油氣田瓦斯的侵入造成的，有時(shí)也與底板石灰?guī)r洞中的瓦斯相連。一般而言，世界各國煤田中含瓦斯均以甲烷為主。</p>

56、<p>　　4.2煤層瓦斯賦存狀態(tài)</p><p>　　瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)一般有兩種，即吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)。而煤層瓦斯含量實(shí)際上是指吸附瓦斯量與游離瓦斯量之和，其值的大小往往是平價(jià)煤層瓦斯儲量和是否具有抽放價(jià)值的重要指標(biāo)?，F(xiàn)今煤層中瓦斯量的大小不僅取決于成煤中生成量的多少，而且還與煤層及圍巖的賦存條件有關(guān)。目前的實(shí)驗(yàn)表明：在煤的瓦斯含量中，一般吸附瓦斯占80％～90％；而吸附瓦斯量的多少，主要取決

57、于煤對瓦斯的吸附能力、瓦斯壓力和溫度條件，吸附瓦斯在煤中是以單分子層吸附的狀態(tài)附著于煤的表面。由吸附瓦斯和游離瓦斯組成的總瓦斯量隨瓦斯壓力增大而提高，隨溫度的升高而降低。這是因?yàn)樵谝欢囟认拢?dāng)瓦斯壓力升高時(shí)，則意味著單位體積內(nèi)瓦斯分子數(shù)增加，從而增大了瓦斯分子與煤體的吸附機(jī)會；當(dāng)吸附量增加到一定程度后，就逐漸飽和。目前認(rèn)為，一般在瓦斯壓力超過5.0MPa以后，吸附量基本上達(dá)到飽和范圍。在現(xiàn)今的開采深度內(nèi)，煤層內(nèi)的瓦斯主要是以吸附狀態(tài)存

58、在的，游離狀態(tài)的瓦斯只占總量的10%左右。原蘇聯(lián)科學(xué)院資源綜合開發(fā)研究所1987年的研究表明，在300米~~1200米開采范圍內(nèi)，游離瓦斯僅占5%~~12%。但是在斷層或者大的裂隙，孔洞與砂巖內(nèi)，瓦斯主要是以游離</p><p>　　4.3影響煤層瓦斯含量的主要因素</p><p>　　從某種意義上講，煤層瓦斯含量的多少主要取決于保存瓦斯的條件，即不僅取決于煤的變質(zhì)程度，而更主要的是取決于

59、儲存瓦斯的地質(zhì)條件。根據(jù)目前的研究成果認(rèn)為，影響煤層瓦斯含量的主要因素有：</p><p>　　4.3.1煤層的埋藏深度</p><p>　　埋深的增加不僅會因地應(yīng)力增高而使煤層及圍巖的透氣性變差，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增長，這二者都有利于封存瓦斯。當(dāng)深度不太大時(shí)，煤層瓦斯含量隨埋深基本上呈線性規(guī)律增加。近幾年來國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者的研究表明，當(dāng)深度達(dá)到一定值后，煤層瓦斯含量將趨與常量并有可

60、能下降。一般情況下，深度每增加100米煤層瓦斯含量可增加0.5~1.1ｍ³/ｔ。（數(shù)據(jù)來源與程偉編著《煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測與防治》一書）</p><p>　　4.3.2煤層和圍巖的透氣性</p><p>　　一般情況下，煤層及其圍巖的透氣性越大，瓦斯越易流失，煤層瓦斯含量就越??；反之，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量就越大。通常泥巖﹑葉巖﹑砂頁巖﹑粉砂巖和致密的灰?guī)r等透氣性差，易與

61、形成高瓦斯壓力，瓦斯含量大。例如重慶﹑六枝等地區(qū)圍巖透氣性差，所以煤層瓦斯含量高。反之，圍巖及地層中巖石以中砂巖﹑粗砂巖礫巖和裂隙或溶洞發(fā)育的灰?guī)r為主時(shí)，其透氣性好，則煤層瓦斯含量低。例如在大同煤田，北京煤田西部，圍巖的透氣性大的厚砂巖，煤層瓦斯含量就很低。</p><p><b>　　4.3.3煤層傾角</b></p><p>　　目前認(rèn)為，在同一埋深及條件相同情況

62、下，煤層傾角越小，煤層的瓦斯含量就越高。若傾角陡，相對瓦斯涌出量一般較??；反之則大。例如：芙蓉煤礦北翼煤層傾角陡（40°～80°），相對瓦斯涌出量20ｍ³/ｔ，無瓦斯突出現(xiàn)象；反之，南翼煤層傾角在（6°～12°），相對瓦斯涌出量高達(dá)150ｍ³/ｔ，而且還有瓦斯突出現(xiàn)象。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因主要在于，煤層滲透性一般大于圍巖，煤層傾角越小，在頂板巖層密封好的條件下，瓦斯越不容易通過煤

63、層排放，煤體中產(chǎn)生的瓦斯容易得到貯存；故而煤層的瓦斯含量高，瓦斯涌出量大。</p><p><b>　　4.3.4煤層露頭</b></p><p>　　煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，露頭存在時(shí)間越長，瓦斯排放就越多。反之，地表無露頭的煤層，瓦斯含量往往很高。</p><p><b>　　4.3.5地質(zhì)構(gòu)造</b><

64、/p><p>　　目前認(rèn)為，封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于封存瓦斯，開放型地質(zhì)構(gòu)造有利于排放瓦斯。其影響包括</p><p><b>　　①褶曲構(gòu)造</b></p><p>　　現(xiàn)場實(shí)踐表明，閉合而完整的背斜或窟窿又覆蓋不透氣的地層是良好的貯瓦斯構(gòu)造，在其軸部煤層內(nèi)往往積存高壓瓦斯，形成“氣頂”。在傾斜背斜的軸部，通常也比相同埋深的翼部瓦斯含量高。但是，當(dāng)背

65、斜軸的頂部巖層為透氣巖層或因張力形成連通地面的裂隙時(shí)，瓦斯會大量流失，這時(shí)軸部煤層瓦斯含量反而比翼部小，因此頂板巖性的密閉性具有重要作用。</p><p>　　向斜構(gòu)造一般軸部瓦斯含量比翼部高，這是因?yàn)檩S部巖層受到強(qiáng)力擠壓，圍巖的透氣性往往會變得更低，因此有利于在向斜的軸部地區(qū)封存較多的瓦斯。但在開采高透氣性煤層時(shí)，在向斜軸部煤層的瓦斯涌出量卻往往較低。這是因?yàn)殚_采越接近向斜軸部，瓦斯補(bǔ)給區(qū)域越來越小，補(bǔ)給瓦斯量

66、越接近軸部越枯竭，另外向斜軸部裂隙往往較發(fā)育，煤巖的透氣性較好，有利于軸部瓦斯的流失的緣故；此外由于瓦斯比空氣輕，易于向上移動(dòng)，也是造成軸部瓦斯涌出量較小的原因；受地質(zhì)構(gòu)造影響形成的煤層局部變厚的大煤包也會出現(xiàn)瓦斯含量增高的現(xiàn)象，這是因?yàn)槊喊跇?gòu)造應(yīng)力作用下，周圍煤層被壓薄，上下透氣性差的巖層形成對大煤包的封閉條件。</p><p><b>　　②斷裂構(gòu)造</b></p>&l

67、t;p>　　斷層對煤層瓦斯含量的影響往往比較復(fù)雜；一方面要看斷層（帶）的封閉性，另一方面還要看與煤層接觸的對盤巖層的透氣性。目前研究認(rèn)為，開放性斷層（一般是張性，張扭性斷層）無論其與地表是否直接相通，都會引起斷層附近的煤層瓦斯含量降低，當(dāng)與煤層接觸的對盤巖層透氣性不大時(shí)，瓦斯含量降低的幅度就會更大，封閉性斷層（一般是壓性、壓扭性，現(xiàn)在仍受擠壓處于封閉狀態(tài)的斷層）與煤層接觸的對盤巖層透氣性低時(shí)，可以阻止煤層瓦斯的排放，故而在這種條件

68、下，煤層往往具有較高的瓦斯含量，但是，如果斷層規(guī)模很大，斷距很長時(shí)，一般與煤層接觸的對盤巖層屬致密不透氣的概率會減少，所以大斷層往往會出現(xiàn)一定寬度的瓦斯排放帶，在這個(gè)帶內(nèi)瓦斯含量降低。</p><p>　　4.3.6煤化程度與煤的吸附性</p><p>　　一般情況下，在瓦斯帶內(nèi)，尚若其他因素相同，則煤化變質(zhì)程度不同的煤，其瓦斯含量不僅有所不同，而且隨深度增加，其瓦斯含量增加的量也有所不同

69、。</p><p>　　但對于高變質(zhì)無煙煤，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，孔隙率及表面積大大減少，故而瓦斯含量往往很低（一般不超過2～3m3/t）,而且與埋深無關(guān)。</p><p>　　煤是天然的吸附體，其煤化程度越高，存儲瓦斯的能力越強(qiáng)，在其他條件相同時(shí)，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。在同一煤田，煤吸附瓦斯的能力隨煤的變質(zhì)程度的提高而增大，故在同一瓦斯壓力和溫度 的條件下，變質(zhì)程度高的煤

70、層往往能保存更多 的瓦斯。</p><p>　　4.3.7煤系地層的地質(zhì)史</p><p>　　成煤有機(jī)物沉積以后直到現(xiàn)今煤化階段經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代，其間地層多次下降或上升，覆蓋層加厚或遭到剝蝕，陸相與海相相交替變化，遭受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)破壞等等，所以這些地質(zhì)過程及其延續(xù)時(shí)間的長短都會對煤層瓦斯含量的大小產(chǎn)生巨大的影響。一般情況下，從沉積環(huán)境上看，海陸交替相含煤系，聚煤古地理環(huán)境屬于濱海平

71、原，往往巖性與巖相在橫向上比較穩(wěn)定，沉積物粒度細(xì)，這時(shí)形成的煤系地層的透氣性較差，如果其上又遭受長期海侵，并被泥巖、灰?guī)r等致密地層覆蓋，這種煤層的瓦斯含量有可能很高。反之，對于陸相沉積，內(nèi)陸環(huán)境，橫向巖性變化大且覆蓋層多為粗粒碎屑巖，這種煤系地層往往不利于瓦斯的封存，故而煤層的瓦斯含量一般都較低。</p><p>　　4.3.8水文地質(zhì)條件</p><p>　　根據(jù)目前的實(shí)踐表明，地下水活

72、躍的區(qū)域，通常煤層的瓦斯含量較少，這不僅是因?yàn)檫@里的天然裂隙比較發(fā)育，而且處于開放狀態(tài)，是瓦斯排放的直接通道；此外，盡管瓦斯溶于水的程度不高，但地下水在漫長的地質(zhì)年代往往可以帶走數(shù)量可觀的瓦斯，另一個(gè)不可忽視的事實(shí)是，由于地下水的溶蝕作用，還會帶走大量的礦物質(zhì)，導(dǎo)致煤系地層的天然御壓，地應(yīng)力降低；而地應(yīng)力的降低，則引起煤層及圍巖的透氣性增大，從而加強(qiáng)了煤層瓦斯的流失。因此，目前許多礦井所謂的“水大瓦斯小，水小瓦斯大”就是這個(gè)原因。<

73、;/p><p>　　煤礦井下采礦工作會使煤層所受應(yīng)力從新分布，造成次生透氣性結(jié)構(gòu)；同時(shí)，礦山壓力可以使煤體透氣性增高或降低，其表現(xiàn)為在卸壓區(qū)內(nèi)透氣性增高，在集中應(yīng)力帶內(nèi)透氣性降低。這種情況會引起煤層瓦斯賦存狀態(tài)發(fā)生變化，具體表現(xiàn)在采掘空間中瓦斯涌出量的忽大忽小，如開采上、下保護(hù)層時(shí)，在保護(hù)范圍內(nèi)，由于煤（巖）體的透氣性的增大，使煤體中的瓦斯大量釋放。從中可以看出，保護(hù)層的開采由于引起地層應(yīng)力從新分布，導(dǎo)致瓦斯賦存狀態(tài)

74、發(fā)生很大的變化，表現(xiàn)為保護(hù)層本身的開采過程中，瓦斯涌出量的增大，從而使鄰近被保護(hù)層的瓦斯得到釋放。此外，在厚煤層分層開采時(shí)，也會有類似的現(xiàn)象.</p><p>　　4.4 礦井瓦斯涌出量</p><p>　　4.4.1礦井瓦斯涌出量定義分類</p><p>　　礦井瓦斯涌出量是指礦井生產(chǎn)過程中涌入巷道的瓦斯量，可用絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量兩個(gè)參數(shù)來表示。礦井絕

75、對瓦斯涌出量是指礦井在單位時(shí)間內(nèi)涌出瓦斯的體積，通常所用的單位為m3/min或m3/d。礦井相對瓦斯涌出量是指礦井在正常生產(chǎn)條件下采一噸煤所涌出的瓦斯體積，單位是m3/t。兩者的關(guān)系為：</p><p>　　q=Q/A （4-1）</p><p>　　式中 q——相對瓦斯涌出量，m3 /t；&

76、lt;/p><p>　　Q——絕對瓦斯涌出量，m3/d；</p><p>　　A——日產(chǎn)煤量，t/d。</p><p>　　需要說明的是，絕對瓦斯涌出量僅能表示礦井（或采區(qū)）涌出瓦斯的多少，但不能以次判斷礦井（或采區(qū)）瓦斯涌出情況的嚴(yán)重程度，而相對瓦斯涌出量是以礦井（或采區(qū)）產(chǎn)煤量為基礎(chǔ)的，一般來說，它可以作為判斷礦井瓦斯涌出程度的標(biāo)準(zhǔn)。</p><

77、p>　　根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式的不同，我國《煤礦安全規(guī)程》將礦井瓦斯等級劃分為以下三級：</p><p>　　低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。</p><p>　　高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。</p><p>　　煤（巖

78、）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井：發(fā)生過煤與瓦斯突出。</p><p>　　4.4.2影響礦井瓦斯涌出量的因素</p><p>　　礦井瓦斯涌出量對于整個(gè)礦井來說，稱為礦井瓦斯涌出量；對個(gè)別煤層、水平、采區(qū)或工作面而言。則分別稱為煤層、水平或工作面的瓦斯涌出量。瓦斯涌出量的大小主要取決于下列自然因素和開采技術(shù)因素。</p><p><b>　　①圍巖的瓦斯含量

79、</b></p><p>　　煤層（包括可采層和非可采層）和圍巖的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素，瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大。當(dāng)前礦井的瓦斯涌出量預(yù)測把煤層瓦斯含量作為主要依據(jù)。</p><p><b>　?、陂_采規(guī)模</b></p><p>　　開采規(guī)模是指礦井的開采深度、開拓、開采范圍以及礦井的產(chǎn)量而言。隨著開采深度的增大

80、，煤層的瓦斯含量也相應(yīng)增大。對某一礦井來說，開采規(guī)模越大，礦井的絕對瓦斯涌出量也就越大，但就礦井相對瓦斯涌出量來說，情況比較復(fù)雜。在礦井達(dá)產(chǎn)之前，絕對瓦斯涌出量隨著開拓范圍的擴(kuò)大而增加。絕對瓦斯涌出量大致正比于產(chǎn)量，相對瓦斯涌出量數(shù)值偏大而沒有意義。如果礦井是靠改進(jìn)采煤工藝，提高工作面單產(chǎn)來增大產(chǎn)量的則相對瓦斯涌出量明顯減少，原因?yàn)椋阂皇桥c采面無關(guān)的瓦斯源的瓦斯涌出量在產(chǎn)量提高時(shí)無明顯增大；二是隨著開采速度加快，臨近層及采落煤的殘存瓦斯

81、含量將增大。如果礦井僅是靠擴(kuò)大開采規(guī)模來增大產(chǎn)量的，則礦井相對瓦斯涌出量或保持不變或增大。當(dāng)開采工作逐漸收縮時(shí)，絕對瓦斯涌出量又隨產(chǎn)量的減少而減少，并最終穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值，這是由于巷道和采空區(qū)瓦斯涌出量不受產(chǎn)量的減少的影響，這是相對瓦斯涌出量的數(shù)值又因產(chǎn)量的低而偏大，再次失去意義。</p><p>　?、坶_采順序與回采方法</p><p>　　在開采層群中的首采煤層時(shí)，由于其涌出的瓦斯不僅

82、來源于開采層本身，而且來來源于上、下臨近層，因此，開采首采煤層時(shí)的瓦斯涌出量往往比開采其他各層時(shí)大好幾倍。為了使礦井瓦斯涌出量不發(fā)生大的波動(dòng)，在開采煤層群時(shí)，應(yīng)搭配好首采煤層和其他各層的比例。</p><p>　　在厚煤層分層開采時(shí)，不同分層的瓦斯涌出量也有很大的差別。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因?yàn)閬G煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。在開采煤層群時(shí)，由于采用陷落法管理頂板比采用充填法管理頂板時(shí)能造

83、成頂板更大范圍的破壞與松動(dòng)，因而采用陷落法管理頂板的工作面的瓦斯涌出量比采用填充法管理頂板的工作面的瓦斯涌出量大。</p><p><b>　?、?生產(chǎn)工藝</b></p><p>　　瓦斯從煤層暴露面（煤壁和鉆孔）和采落的煤炭內(nèi)涌出的特點(diǎn)是，初期瓦斯涌出的強(qiáng)度大，然后大致按照指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減，所以落煤時(shí)瓦斯涌出量總是大于其他工序。落煤時(shí)瓦斯涌出量增大，增大值與

84、落煤量﹑新暴露煤面大小和煤塊的破碎程度有關(guān)。如果風(fēng)鎬落煤時(shí)，瓦斯涌出量可能增加1.1——1.3倍；放炮時(shí)增大1.4——2.0倍；采煤機(jī)工作時(shí)增大1.4——1.6倍；水采工作面水槍開動(dòng)時(shí)增大2—4倍。綜合機(jī)械化采煤工作面推進(jìn)速度快，產(chǎn)量高，在瓦斯含量大的煤層工作時(shí)，瓦斯涌出量很大。如陽泉的煤礦機(jī)組工作面瓦斯涌出量可達(dá)每分鐘40立方米。</p><p>　?、?地面大氣壓的變化</p><p>

85、;　　地面大氣壓的變化必然引起井下空氣壓力的變化。根據(jù)測定，地面大氣壓力在一年內(nèi)的變化量可達(dá)（5~8）×0.001MPa，1天內(nèi)的最大變化量可達(dá)（2~4）×0.001MPa，但與煤層瓦斯壓力相比，地面大氣壓的變化量是很微小的。地面大氣壓的變化對煤層暴露面的瓦斯涌出量沒有太大的影響，但對采空區(qū)的瓦斯涌出有較大的影響。在生產(chǎn)規(guī)模較大采空區(qū)瓦斯涌出量占很大比例的礦井，當(dāng)氣壓突然下降時(shí)，采空區(qū)積存的瓦斯會更多地涌入風(fēng)流中，使

86、礦井瓦斯涌出量增大；當(dāng)氣壓突然上升時(shí)，礦井瓦斯涌出量會明顯減小。</p><p><b>　?、迶鄬拥挠绊?lt;/b></p><p>　　斷層附近，由于在煤層及其頂、底板巖層中產(chǎn)生了一系列的構(gòu)造裂隙，因而在斷層附近往往出現(xiàn)瓦斯涌出量升高，甚至產(chǎn)生瓦斯噴出現(xiàn)象。</p><p><b>　?、呙旱臐B透率的影響</b></

87、p><p>　　煤層的滲透率是煤層中瓦斯流動(dòng)難易程度的標(biāo)志。滲透率大，瓦斯流動(dòng)就容易。瓦斯流量與滲透率、流動(dòng)面積、瓦斯壓力梯度成正比，與瓦斯粘度成反比。</p><p><b>　　⑧風(fēng)量變化</b></p><p>　　礦井風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧l(fā)生擾動(dòng)，但是很快就會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。無鄰近層的單一煤層回采時(shí)，由于瓦斯主

88、要來自煤壁和采落的煤炭，采空區(qū)積存的瓦斯量不大?；仫L(fēng)流中的瓦斯?jié)舛入S風(fēng)量減少而增加或隨風(fēng)量的增加而減少。。煤層群開采和綜采放頂煤工作面的采空區(qū)內(nèi)﹑煤巷的冒頂空洞內(nèi)，往往積存大量的高濃度瓦斯。一般情況下，風(fēng)量增加時(shí)，起初由于負(fù)壓和采空區(qū)漏風(fēng)的加大，一部分高濃度的瓦斯漏風(fēng)從采空區(qū)帶出，絕對瓦斯量迅速增加，回風(fēng)流中的 瓦斯?jié)舛瓤赡芗眲∩仙?。然后，濃度開始下降，經(jīng)過一段時(shí)間，絕對瓦斯涌出量恢復(fù)到或接近原來的值，回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔拍芙档偷皆狄?/p>

89、下。風(fēng)量減少時(shí)情況相反。這類瓦斯?jié)舛鹊淖兓瘯r(shí)間，由幾分鐘到幾天，峰值濃度和瓦斯涌出量變化決定于采空區(qū)的范圍﹑采空區(qū)內(nèi)的瓦斯?jié)舛醛p漏風(fēng)情況和風(fēng)量調(diào)節(jié)的快慢與幅度。</p><p><b>　?、岵煽諈^(qū)的密閉質(zhì)量</b></p><p>　　采空區(qū)內(nèi)往往積存著大量的高濃度瓦斯（可達(dá)60%--70%），如果封閉的密閉質(zhì)量不好，或進(jìn)風(fēng)及回風(fēng)側(cè)的通風(fēng)壓差較大，就會造成采空區(qū)大量

90、漏風(fēng)，使礦井的瓦斯涌出量增大。</p><p>　　4.5 瓦斯涌出量預(yù)測方法及參數(shù)取值</p><p>　　4.5.1礦山統(tǒng)計(jì)法</p><p>　?。?） 礦山統(tǒng)計(jì)法的基本原理</p><p>　　礦山統(tǒng)計(jì)法是建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法，該方法基本原理是：根據(jù)礦井已采區(qū)域歷年測定的瓦斯涌出量及相應(yīng)的開采深度，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建

91、立二者之間的線性或非線性回歸方程，q=f(H)，并通過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，確認(rèn)回歸方程有意義后，用于對深部（或條件相同礦井）未采區(qū)域的瓦斯涌出量做出預(yù)測。而通常采用的瓦斯涌出量梯度a，實(shí)際上是瓦斯涌出量q對開采深度H的回歸方程的回歸系數(shù)；其實(shí)質(zhì)是根據(jù)生產(chǎn)礦井積累的實(shí)測瓦斯資料，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，把得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，應(yīng)用來推算新水平，新區(qū)或鄰近新礦井的瓦斯涌出量。</p><p>　?。?）使用該方法應(yīng)具

92、備的條件</p><p>　?、兕A(yù)測瓦斯涌出量的新水平，新區(qū)或鄰近新礦井的礦山技術(shù)條件和地質(zhì)條件，如煤層賦存，煤質(zhì)，煤層開采順序，采煤方法，頂板管理，煤系地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)以已生產(chǎn)區(qū)域相似。</p><p>　?、陬A(yù)測瓦斯涌出量的外推范圍，一般沿垂深不超過100~200米，沿煤層傾斜方向不超過600米，沿走向應(yīng)在中間無大的地質(zhì)構(gòu)造帶的相鄰區(qū)。</p><p>　　

93、③在瓦斯帶內(nèi)，最少應(yīng)具有兩個(gè)已采水平的瓦斯資料；或在瓦斯帶內(nèi)有一個(gè)已采水平的瓦斯資料，但已知瓦斯風(fēng)化帶的深度，在該深度處的瓦斯相對涌出量取2 m3/ t。</p><p>　?、苡捎谒且韵鄬ν咚褂砍隽繛橐罁?jù)，所以在統(tǒng)計(jì)預(yù)測中必須采用產(chǎn)量較穩(wěn)定時(shí)的礦井瓦斯涌出量測定資料。</p><p>　　（3）礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測法的工作步驟及計(jì)算方法</p><p>　?、僖巡蓞^(qū)域瓦

94、斯測定資料的統(tǒng)計(jì)分析</p><p>　　根據(jù)礦井通風(fēng)瓦斯報(bào)表，瓦斯鑒定等級和其它瓦斯涌出量測定資料，一般將按日統(tǒng)計(jì)瓦斯涌出量轉(zhuǎn)化為按月計(jì)算的礦井平均相對瓦斯涌出量（q），計(jì)算公式見式4-2所示。</p><p>　　m3/t （4-2）</p><p><b>　?。?/p>

95、4-2）式中</b></p><p>　　qi，Ci-----該月內(nèi)每次測得的回風(fēng)量（m3/min）及風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋?）；</p><p>　　n-----該月內(nèi)測定的次數(shù)；</p><p>　　A----該月內(nèi)的平均日產(chǎn)量，t; </p><p>　　如果該月只有一個(gè)水平開采，則就是該開采深度（H）處的相對瓦斯涌出量，如果是多

96、水平開采，則必須求出該月的加權(quán)平均開采深度（ ），則q就是該加權(quán)平均深度（ ）處的相對瓦斯涌出量。</p><p>　?、诩訖?quán)平均開采深度的計(jì)算</p><p>　　，m （4-3）</p><p>　　式中： ----該月第i個(gè)采區(qū)的開采深度（m）與產(chǎn)量（t）</p&

97、gt;<p>　　n ----該月開采的采區(qū)數(shù)</p><p>　?、弁扑闵畈克降耐咚褂砍隽?lt;/p><p>　　對統(tǒng)計(jì)所得的q和H值，可用圖解法或計(jì)算法來確定二者之間的關(guān)系，并據(jù)此推算深部水平的瓦斯涌出量。</p><p>　　.

98、 （4-4）</p><p>　　其中： k,b--常數(shù)</p><p>　　a----瓦斯涌出量梯度，m/(m3/t) </p><p>　　a的物理意義：相對瓦斯涌出量每增加1m3/t,開采深度增加的平均值m數(shù)。a值的大小取決于煤層傾角，煤層和圍巖的透氣性等因素。當(dāng)只有兩個(gè)開采水平的瓦斯涌出資料時(shí)則</p><p>　　其中

99、： q2,q1----分別為采深H2，H1處的相對瓦斯涌出量，m3/t</p><p>　　H2，H1----瓦斯帶內(nèi)兩個(gè)開采深度，m</p><p>　　n--------指數(shù)，在目前的開采深度下，當(dāng)外推深度較小時(shí)，一般取n=1</p><p>　　當(dāng)有較多水平的瓦斯涌出量資料時(shí)，a值可用圖解法或最小二乘方按下式確定平均a值。</p><

100、p><b>　　（4-5）</b></p><p>　　其中： Hi，qi-----第i個(gè)水平的開采深度（m）和相對瓦斯涌出量m3/t</p><p>　　n -----------統(tǒng)計(jì)的開采水平個(gè)數(shù)</p><p>　　4.5.2煤層瓦斯含量法</p><p>　　煤層瓦斯含量法即按照煤層瓦斯含量與采后煤炭

101、的殘余瓦斯含量計(jì)算相對瓦斯涌出量。</p><p>　　4.5.3綜合預(yù)測法</p><p>　　（1）綜合法的基本原理</p><p>　　綜合法是建立在礦山統(tǒng)計(jì)法之上的，有些礦井積累了豐富的瓦斯基礎(chǔ)資料，如歷年瓦斯涌出量，瓦斯平衡，煤層瓦斯壓力，煤的吸賦常數(shù)，煤層瓦斯含量等，為了提高深部水平瓦斯涌出量預(yù)測的可靠性并簡化預(yù)測的計(jì)算過程，采用多種計(jì)算方法來綜合進(jìn)行瓦

102、斯涌出量預(yù)測，即綜合預(yù)測法。</p><p>　?。?）用煤層瓦斯含量資料直接預(yù)測礦井瓦斯涌出量</p><p>　　根據(jù)瓦斯涌出量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，用主采煤層的瓦斯含量直接預(yù)測計(jì)算深部水平礦井瓦斯涌出量，礦井瓦斯涌出量與煤層瓦斯含量之間的關(guān)系，用下式表示：</p><p>　　q= 1(X-Xc),q=2X… ………………………(4-

103、6)</p><p>　　式中： q------礦井瓦斯涌出量</p><p>　　X-----煤層瓦斯含量</p><p>　　Xc----煤層殘存瓦斯含量</p><p>　　-----瓦斯預(yù)測比值系數(shù)，與圍巖鄰近層瓦斯涌出，采空區(qū)瓦斯涌出，鄰近巷道瓦斯涌出所占的比值有關(guān)?？砂唇y(tǒng)計(jì)資料回歸分析取值或按下式計(jì)算：</p>

104、<p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　式中： b1-----圍巖瓦斯涌出系數(shù)，全部陷落法管理頂板時(shí)，取b1=1.2</p><p>　　b2-----甲烷膨脹系數(shù)，回采空間溫度為25時(shí)，b2=1.1</p><p>　　b3-----采空區(qū)（包括開采的和已采的）瓦斯涌出量占礦井瓦斯涌出總量的百分比。&

105、lt;/p><p>　?。?）用煤層瓦斯壓力直接預(yù)測礦井瓦斯涌出量</p><p>　　由于礦井瓦斯涌出量取決于煤層瓦斯含量的大小，而煤層瓦斯含量有取決</p><p>　　于煤層瓦斯壓力，因而礦井瓦斯涌出量與煤層瓦斯壓力之間必然存在某種關(guān)系，可用下式表達(dá)：</p><p>　　q=

106、 (4-8)</p><p>　　式中： q-----煤層瓦斯涌出量</p><p><b>　　---- 比值系數(shù)</b></p><p>　　P---煤層瓦斯壓力</p><p><b>　　4.5.4類比法</b></p><

107、p>　?。?）類比法的基本原理</p><p>　　瓦斯生成、賦存、排放條件是受地質(zhì)構(gòu)造因素控制的。在未開發(fā)的井田、未受采動(dòng)影響處于自然狀態(tài)的煤層瓦斯含量的分布規(guī)律與地質(zhì)構(gòu)造條件有密切的關(guān)系，而礦井瓦斯涌出量的大小，一方面受控于地質(zhì)因素，另一方面受開采方法的影響很大。因此，在一個(gè)煤田或一個(gè)礦區(qū)范圍內(nèi)，在地質(zhì)條件相同或相似的情況下，礦井瓦斯涌出量與鉆孔煤層瓦斯含量之間存在一自然比值。對于新建礦井，在地質(zhì)勘探期

108、間已經(jīng)提供了鉆孔煤層瓦斯含量數(shù)據(jù)，而礦井瓦斯涌出量是未知數(shù)。若要求得到該參數(shù)，可以通過臨近生產(chǎn)礦井一直的礦井瓦斯涌出量資料和鉆孔空煤層瓦斯含量資料的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，求得一個(gè)比值。然后將該比值與新建礦井淤滯的鉆孔煤層瓦斯含量相乘，即可得到新建礦井的瓦斯涌出量。公式表達(dá)為：</p><p>　　A/B=C/D (4-9)</p>

109、<p>　　式中 A——生產(chǎn)礦井瓦斯涌出量；</p><p>　　B——生產(chǎn)礦井鉆孔煤層瓦斯含量；</p><p>　　C——新建礦井瓦斯涌出量；</p><p>　　D——新建礦井鉆孔煤層瓦斯含量。</p><p><b>　　（2）類比條件</b></p><p>　　運(yùn)用類比法預(yù)測

110、新建礦井瓦斯涌出量是通過臨近生產(chǎn)礦井的實(shí)際瓦斯資料統(tǒng)計(jì)來進(jìn)行的。因此，必須把相同或相似的地質(zhì)、開采條件作為兩個(gè)礦井的前提，同時(shí)類比法的條件運(yùn)用一般均結(jié)合在其他方法的應(yīng)用中，具有較好的適用性。</p><p>　　4.5.5瓦斯涌出量預(yù)測法的選擇</p><p>　　經(jīng)過對幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較及已有的瓦斯和地質(zhì)資料情況，我選用分源計(jì)算法進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測。分源計(jì)算法，其優(yōu)點(diǎn)是成熟，應(yīng)用效果較

111、佳。分源預(yù)測礦井瓦斯涌出量經(jīng)過近10年的研究，技術(shù)不斷的完善與提高，在淮南、焦作、陽泉，等幾十個(gè)礦區(qū)與礦井應(yīng)用均取得了滿意的效果，預(yù)測準(zhǔn)確率在85％以上，并已經(jīng)制定了礦井瓦斯預(yù)測規(guī)范，在全國廣泛推廣應(yīng)用。</p><p>　　4.5.6分源計(jì)算法</p><p>　?。?）分源計(jì)算法基本原理</p><p>　　分源預(yù)測法是以煤層瓦斯含量為基本參數(shù)的，通過計(jì)算井下瓦

112、斯涌出量，得到礦井或某一預(yù)測區(qū)域的相對瓦斯涌出量。分源計(jì)算法主要是計(jì)算井下開采煤層、圍巖及鄰近煤層、采空區(qū)中的瓦斯涌出量；此外，往往還包括掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出量。因此，這種預(yù)測方法可以概括為，礦井相對瓦斯涌出量，然后求和；由于這種預(yù)測方法是以煤的瓦斯含量作為計(jì)算基礎(chǔ)，故而人們又簡稱其為瓦斯含量法。其實(shí)質(zhì)是按照礦井生產(chǎn)過程中瓦斯涌出源的多少，各個(gè)瓦斯源涌出瓦斯量的大小來預(yù)計(jì)該礦井各個(gè)時(shí)期（如投產(chǎn)期，達(dá)標(biāo)期，萎縮期等）的瓦斯涌出量。因此，能為

113、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)提供更合理的瓦斯涌出量基礎(chǔ)資料，并為高低煤層如何合理的配采，減少瓦斯涌出量不均衡提供依據(jù)。</p><p>　　一個(gè)礦井的瓦斯涌出量的大小既取決于瓦斯源的多少，又取決于瓦斯源涌出瓦斯量的多少。含瓦斯煤層被開采時(shí)，受采掘影響的煤層及圍巖中的瓦斯賦存平衡條件被破壞，其中的瓦斯將涌入采掘工作面及采空區(qū)。按照瓦斯涌出地點(diǎn)分，井下瓦斯源有5個(gè)，即開采層（包括圍巖）、鄰近層、掘進(jìn)巷道、生產(chǎn)采空區(qū)和已采區(qū)采空區(qū)。前