煤層瓦斯含量分布規(guī)律分析

吳玉才

【摘 要】 針對(duì)新建煤礦亟需掌握瓦斯賦存情況以便更好地指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)，文章采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)合理論分析的研究方法，研究結(jié)果表明5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系均呈線性關(guān)系，通過(guò)5號(hào)、9號(hào)煤層的線性方程繪制出5號(hào)、9號(hào)煤層的瓦斯含量等值線圖;井田西部5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量較其他區(qū)域更大，其最大值分別為1.90m3/t、2.10m3/t，但均小于4m3/t，依據(jù)《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》綜合評(píng)價(jià)煤礦內(nèi)5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯類(lèi)型屬簡(jiǎn)單型。

【關(guān)鍵詞】 瓦斯含量;分布規(guī)律;瓦斯組分;線性方程

【中圖分類(lèi)號(hào)】 TD712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2096-4102（2021）03-0011-03

瓦斯是煤礦的主要自然災(zāi)害之一，為煤礦正常安全高效生產(chǎn)帶來(lái)巨大隱患，由于瓦斯原因而引起的煤礦事故將會(huì)造成特別嚴(yán)重的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失。本文基于某礦實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)礦井煤層瓦斯含量分布規(guī)律進(jìn)行分析研究，是制定礦井相應(yīng)瓦斯治理方案的前提基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)。

1礦井概況

某煤礦位于離柳礦區(qū)北端，整體上是一單斜構(gòu)造。地層傾角范圍為15～25°，在井田北東部的局部地區(qū)傾角較大;斷層構(gòu)造比較發(fā)育，但大部分?jǐn)鄬勇洳疃夹∮?0m;無(wú)巖漿巖侵入情況。主要開(kāi)采山西組的5號(hào)煤層和太原組的9號(hào)煤層，平均煤厚分別為2.36m和9.56m，兩層煤平均層間距為50.63m。

本礦井田平面形態(tài)呈一近似長(zhǎng)方形，南北長(zhǎng)約20km，東西寬約3km，井田總面積為60.731km2，位于呂梁山脈中段西部，屬河?xùn)|煤田中段，總體上為一走向近南北、向西緩傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角一般15～25°。斷層較發(fā)育，但落差多小于10m，地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。

2煤層瓦斯測(cè)試結(jié)果

根據(jù)該井田地勘期間采用地勘解吸法測(cè)定各鉆孔瓦斯含量的測(cè)定結(jié)果，在+200標(biāo)高以上范圍內(nèi)共有30個(gè)瓦斯鉆孔，其中5號(hào)煤層瓦斯鉆孔有14個(gè)，9號(hào)煤層瓦斯鉆孔有16個(gè)，依據(jù)化驗(yàn)室測(cè)試成果對(duì)其瓦斯含量、瓦斯成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

由于鉆孔煤樣采集深度、質(zhì)量、密封和測(cè)定方法等不同影響因素，其瓦斯含量數(shù)據(jù)的可靠性會(huì)有差異，因此必須首先依據(jù)下述的4個(gè)方面基本原則對(duì)瓦斯含量數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)：采集煤樣試驗(yàn)灰分?jǐn)?shù)據(jù)小于40%，否則認(rèn)定為煤樣產(chǎn)品不合格;采集煤樣現(xiàn)場(chǎng)瓦斯解吸測(cè)定后要及時(shí)裝罐封閉，并確保脫氣前不會(huì)漏氣，否則認(rèn)定為煤樣產(chǎn)品不合格;若相同瓦斯鉆孔同一煤層有大于等于2個(gè)的瓦斯含量測(cè)定數(shù)據(jù)，則以其最大值為準(zhǔn);對(duì)于斷層等地質(zhì)構(gòu)造及其附近區(qū)域的煤樣測(cè)定數(shù)據(jù)只作為控制斷層等地質(zhì)構(gòu)造帶瓦斯含量數(shù)據(jù)變化參考依據(jù)，而不以其作為最終瓦斯含量規(guī)律分析研究依據(jù)。

3煤層瓦斯組分分析

根據(jù)以往研究成果，在煤層有露頭或者位于沖積層下時(shí)，并且依據(jù)煤層瓦斯氣體組分的不同，在垂直方向上煤層瓦斯具有如表1所示的分帶劃分規(guī)律。

根據(jù)該井田地勘期間采用地勘解吸法測(cè)定各鉆孔瓦斯含量的測(cè)定結(jié)果：

5號(hào)煤層甲烷含量0.92～1.90ml/g·r，平均為1.47ml/g·r;瓦斯成分甲烷占1.61～43.89%，平均占20.06%;二氧化碳占0.19～18.32%，平均為6.69%;氮?dú)庹?4.58～92.21%，平均為72.81%;C2～C8占0.00～3.46%，平均為0.44%。依據(jù)以上瓦斯成分推斷：該井田范圍內(nèi)5號(hào)煤層屬二氧化碳～氮?dú)鈳?、氮?dú)鈳А⒌獨(dú)狻淄閹?、甲烷帶，其中以氮?dú)狻淄閹橹鳌?/p>

9號(hào)煤層甲烷含量1.06～1.96ml/g·r，平均為1.63ml/g·r;瓦斯成分甲烷占2.23～71.01%，平均占31.09%;二氧化碳占4.63～24.15%，平均為11.48%;氮?dú)庹?.5～81.72%，平均為55.27%;C2～C8占0.00～15.15%，平均為2.16%。依據(jù)以上瓦斯成分推斷：該井田范圍內(nèi)9號(hào)煤層屬二氧化碳～氮?dú)鈳?、氮?dú)鈳?、氮?dú)狻淄閹?、甲烷帶，其中以氮?dú)狻淄閹橹鳌?/p>

4煤層瓦斯含量分布規(guī)律

根據(jù)該礦井周邊區(qū)域情況調(diào)整系數(shù)為1.10～1.25之間，由于本井田煤層埋深相對(duì)較深，這里取1.25。校正后的某煤礦5號(hào)、9號(hào)煤層地勘瓦斯含量測(cè)值見(jiàn)表2。

對(duì)表2進(jìn)行分析可以看出，各瓦斯鉆孔的原煤瓦斯含量與煤層埋深之間有著直接關(guān)系，煤層埋深越深，其原煤瓦斯含量也越大。通常煤層瓦斯含量會(huì)受煤層巖石力學(xué)特性、煤質(zhì)、埋深、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖性質(zhì)等各種不同因素影響，不同礦井所受各項(xiàng)影響因素的影響程度有所不同。針對(duì)某煤礦，上述各項(xiàng)影響因素當(dāng)中煤層埋深是影響整個(gè)井田范圍的煤層瓦斯含量變化的最主要因素，而其他影響因素只是對(duì)井田局部范圍的煤層瓦斯含量變化有所影響。

某煤礦井田構(gòu)造簡(jiǎn)單，整體上是一單斜構(gòu)造，斷層構(gòu)造比較發(fā)育，但大部分?jǐn)鄬勇洳疃夹∮?0m;無(wú)巖漿巖侵入情況，屬于一個(gè)瓦斯地質(zhì)單元。圖1是5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系圖。

（1）5號(hào)煤層

（2）9號(hào)煤層

通過(guò)圖1可以得出，5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系均呈線性關(guān)系，其中5號(hào)煤層的線性方程為W=0.0015H+0.7712，9號(hào)煤層的線性方程為W=0.0019H+0.5706，公式當(dāng)中W、H分別表示為煤層瓦斯含量、埋深;5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量百米增長(zhǎng)梯度分別為0.15m3/t/100m、0.19m3/t/100m。由此可以得出，該井田煤層瓦斯含量隨著埋深增大也會(huì)出現(xiàn)線性增大的規(guī)律。通過(guò)井田內(nèi)瓦斯含量與埋深關(guān)系繪制如圖2所示的5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量等值線圖。

通過(guò)圖2可以得出，在該井田西部5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量較其他區(qū)域更大，其最大值分別為1.90m3/t、2.10m3/t，但均小于4m3/t。礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井，5號(hào)、9號(hào)煤層均無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)域，依據(jù)《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》綜合評(píng)價(jià)煤礦內(nèi)5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯類(lèi)型屬簡(jiǎn)單型。

5結(jié)論

根據(jù)垂直方向上煤層瓦斯氣體組分帶劃分規(guī)律，基于某煤礦5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯實(shí)際成分測(cè)定結(jié)果，分析得出：井田范圍內(nèi)5號(hào)煤層屬二氧化碳～氮?dú)鈳?、氮?dú)鈳А⒌獨(dú)狻淄閹?、甲烷帶，其中以氮?dú)狻淄閹橹?9號(hào)煤層屬二氧化碳～氮?dú)鈳?、氮?dú)鈳А⒌獨(dú)狻淄閹?、甲烷帶，其中以氮?dú)狻淄閹橹鳌?/p>

對(duì)某煤礦各瓦斯鉆孔的原煤瓦斯含量與煤層埋深之間關(guān)系進(jìn)行分析得出，煤層埋深越深，其原煤瓦斯含量也越大，并且5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系均呈線性關(guān)系，利用線性回歸分別得到5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系的線性方程，從而繪制得出5號(hào)、9號(hào)煤層的瓦斯含量等值線圖。

在井田西部5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯含量較其他區(qū)域更大，其最大值分別為1.90m3/t、2.10m3/t，但均小于4m3/t。礦井瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井，5號(hào)、9號(hào)煤層均無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)域，依據(jù)《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》綜合評(píng)價(jià)煤礦內(nèi)5號(hào)、9號(hào)煤層瓦斯類(lèi)型屬簡(jiǎn)單型。

【參考文獻(xiàn)】

[1]呂樂(lè)樂(lè)，宋清坤.新密市煤礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律及分布特征研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（25）：13-15.

[2]蔣紅兵，楊磊，周澤，等.中寨煤礦煤層瓦斯含量影響因素探析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2020，35（1）：44-48，73.

[3]宋益東，高建寧，張也.基于瓦斯地質(zhì)單元?jiǎng)澐值泥u莊礦8_2煤層瓦斯賦存特征研究[J].采礦技術(shù)，2019，19（5）：168-170，173.

[4]童柳華，馬正徐，趙志根.宿南礦區(qū)瓦斯含量分布特征及深部瓦斯預(yù)測(cè)研究[J].煤礦爆破，2019，37（4）：19-23.

[5]高若洋.下霍煤礦瓦斯地質(zhì)分布規(guī)律研究[J].能源技術(shù)與管理，2018，43（4）：25-26.

[6]衛(wèi)玉江.礦井地質(zhì)瓦斯賦存特征及影響因素分析[J].山東煤炭科技，2020（1）：65-67.

[7]劉垚鑫.東博煤礦煤層瓦斯含量分布規(guī)律研究[J].山東煤炭科技，2018（1）：97-98，101.