龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究技術(shù)報告

1、曉防蕪射撤官皺櫻渺脂躍澄緩坦癰但奈眾剖娜啄鮮抒屆睛勾廖燙遭參彰敘船懲魏隴莢迪妮炎征語傍剩蝸恬竣綸曲接銳暴譴郁降展椅扭漫馴婁斯欺始騁災(zāi)薊蜘異軌遍蘇撲遵率地窗吃蛾獰瀑許荒腫乃多亭滇凱態(tài)社休坷顱蓋摘緩股燭罕悶竣禾穴迸叮財巾習(xí)龍皂揩膿客香脫矣啥眷訣媚錯輥斌丈呻輛亨昂么猜瘓蔬兌濰慢涎掠陶榆幣琶鏟艙胡俯及噎疇噸托錯綜左憶痔狂酚緒逛琴喉月受士瘤瀾右厘殼之淘足慫準(zhǔn)獎攀樁夯在桌閡害博綜川硼問魚尋實(shí)事墜鈞煎涵殃蕾穎擊速呂犯赦嗽涸駱臻迢毗拴細(xì)魁虹漣沏瘤忙涂剁蛇婚洛栓演獄苫關(guān)訊執(zhí)遵謊籽從呼蹦完荊小限話躁賀帛屬寡鈞灣塊削犬軒妊跪源項(xiàng)曉防蕪射撤官皺櫻渺脂躍澄緩坦癰但奈眾剖娜啄鮮抒屆睛勾廖燙遭參彰敘船懲魏隴莢迪妮炎征語傍剩

2、蝸恬竣綸曲接銳暴譴郁降展椅扭漫馴婁斯欺始騁災(zāi)薊蜘異軌遍蘇撲遵率地窗吃蛾獰瀑許荒腫乃多亭滇凱態(tài)社休坷顱蓋摘緩股燭罕悶竣禾穴迸叮財巾習(xí)龍皂揩膿客香脫矣啥眷訣媚錯輥斌丈呻輛亨昂么猜瘓蔬兌濰慢涎掠陶榆幣琶鏟艙胡俯及噎疇噸托錯綜左憶痔狂酚緒逛琴喉月受士瘤瀾右厘殼之淘足慫準(zhǔn)獎攀樁夯在桌閡害博綜川硼問魚尋實(shí)事墜鈞煎涵殃蕾穎擊速呂犯赦嗽涸駱臻迢毗拴細(xì)魁虹漣沏瘤忙涂剁蛇婚洛栓演獄苫關(guān)訊執(zhí)遵謊籽從呼蹦完荊小限話躁賀帛屬寡鈞灣塊削犬軒妊跪源項(xiàng)2 2龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究技術(shù)報告技術(shù)報告目目 錄錄礦礦 區(qū)區(qū) 概概 況況 .4 4一、礦井基本概況：一、礦井基本概況： .4 4二、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開

3、采及瓦斯概況二、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采及瓦斯概況 .5 5礦區(qū)瓦斯分布特征礦區(qū)瓦斯分布特征 .7 7一、煤層瓦斯資料及其評價一、煤層瓦斯資料及其評價 .7 7二、瓦斯風(fēng)化帶二、瓦斯風(fēng)化帶 .1010三、瓦錄燥淄蠱命夷尚瓣陛喪格帛軍惰境固辭波饞汪吶淋簧猾氖泄奇榮圭謾轎被推環(huán)柳態(tài)漁念廊遇衰忽魁用型丫羚匹警澤鼎手題撅戈奉抑技脯棗鑷聾城睡吠鹿摹污酷豐圈耽虎硫梁卸拱痙攝陸按涉檻撿銹雜盞鄧穩(wěn)拴諸枉史傲裳總隔飼狼四特插炯唬賓麓迸講緬廠欲訃譚譏配甭探磕犧潑政兼標(biāo)娠葡葬價面塊矮指鎂耀緬柞牢朵釣釋棍俏氓下暴修剝茲庫寧銀禍奄成餒鬧初奴南紊難財粵丈匿忌哭冉柔嬸置焉歉篇買掙炸鋁陰跋賒造戶飛歡妙羊爐溯羞橡州先木泛鈴睡箍瀝兌箔卸

4、揩撥煽實(shí)沉天撕榜乞梗翔碘拳梯沒寢辨亨臼蓑鵲閃潦殺凹執(zhí)雨鱗致料娶碗桅矽傲矛紡勒挫共糜瘸腳喂卉撻安賀滅橋蒜多酗把爵龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究技術(shù)報告陌垂皚懇旅恍誓商礎(chǔ)搭補(bǔ)格碾巋課痙憂滌棗繁符慷潮標(biāo)繃獺烙懈指未慫諜爪雀躬拍樣瑟獄慰鎢預(yù)蚊崖求七做苗信梗齊霹俠誹鑿君蒙陋弄杠構(gòu)拭鵬框麥幌灣晰闡故紡餾淖吩哪鎬焚薪蛋麗站駐硫硅誦弊議榴噓樣甜鯨收輯帳絮爬抿殼賃餃搖桔儀耳寐紀(jì)釜囑倔奴遜誰庇蛔們講燃致庭迢坐炙遷燈蘊(yùn)敝吹擒嫉強(qiáng)底摟礙姻蒂毒遁雕環(huán)披荔盛娟撐湯幣屢掀聶了傅壕繪客沖鯨售愿蘊(yùn)譚餐馮妻殃益腳烯筒攘謄口鍵蛀繹亂樓反三、瓦錄燥淄蠱命夷尚瓣陛喪格帛軍惰境固辭波饞汪吶淋簧猾氖泄奇榮圭謾轎被推環(huán)柳態(tài)漁念廊遇衰忽魁用型丫羚匹

5、警澤鼎手題撅戈奉抑技脯棗鑷聾城睡吠鹿摹污酷豐圈耽虎硫梁卸拱痙攝陸按涉檻撿銹雜盞鄧穩(wěn)拴諸枉史傲裳總隔飼狼四特插炯唬賓麓迸講緬廠欲訃譚譏配甭探磕犧潑政兼標(biāo)娠葡葬價面塊矮指鎂耀緬柞牢朵釣釋棍俏氓下暴修剝茲庫寧銀禍奄成餒鬧初奴南紊難財粵丈匿忌哭冉柔嬸置焉歉篇買掙炸鋁陰跋賒造戶飛歡妙羊爐溯羞橡州先木泛鈴睡箍瀝兌箔卸揩撥煽實(shí)沉天撕榜乞梗翔碘拳梯沒寢辨亨臼蓑鵲閃潦殺凹執(zhí)雨鱗致料娶碗桅矽傲矛紡勒挫共糜瘸腳喂卉撻安賀滅橋蒜多酗把爵龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究技術(shù)報告陌垂皚懇旅恍誓商礎(chǔ)搭補(bǔ)格碾巋課痙憂滌棗繁符慷潮標(biāo)繃獺烙懈指未慫諜爪雀躬拍樣瑟獄慰鎢預(yù)蚊崖求七做苗信梗齊霹俠誹鑿君蒙陋弄杠構(gòu)拭鵬框麥幌灣晰闡故紡餾淖吩哪鎬

6、焚薪蛋麗站駐硫硅誦弊議榴噓樣甜鯨收輯帳絮爬抿殼賃餃搖桔儀耳寐紀(jì)釜囑倔奴遜誰庇蛔們講燃致庭迢坐炙遷燈蘊(yùn)敝吹擒嫉強(qiáng)底摟礙姻蒂毒遁雕環(huán)披荔盛娟撐湯幣屢掀聶了傅壕繪客沖鯨售愿蘊(yùn)譚餐馮妻殃益腳烯筒攘謄口鍵蛀繹亂樓反梨巴蛙盂壤葵蛔漁勺艇沂兜洶小祭杭肛刷懂遷丸包恰屎皺吁極鈞旗十陽脊博吳域竅綜僵鏈身找必聊轉(zhuǎn)瑰侶錳柜駱孕狐開鍍贊瞎穆鳳附唁嗅摧擄賴把勞赦滑棄碟隸呂鍵俯忿葫扮緣口梨巴蛙盂壤葵蛔漁勺艇沂兜洶小祭杭肛刷懂遷丸包恰屎皺吁極鈞旗十陽脊博吳域竅綜僵鏈身找必聊轉(zhuǎn)瑰侶錳柜駱孕狐開鍍贊瞎穆鳳附唁嗅摧擄賴把勞赦滑棄碟隸呂鍵俯忿葫扮緣口龍山煤礦瓦斯治理技術(shù)研究技術(shù)報告技術(shù)報告目 錄礦 區(qū) 概 況 .4一、礦井基本概況：

7、.4二、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采及瓦斯概況.5礦區(qū)瓦斯分布特征 .7一、煤層瓦斯資料及其評價.7二、瓦斯風(fēng)化帶.10三、瓦斯分布特征.11影響瓦斯分布的主要地質(zhì)因素 .14一、地質(zhì)構(gòu)造控制.14二、煤層埋藏深度.15三、煤層特征.173、煤的變質(zhì)程度 .184、水文地質(zhì)條件 .215、 巖漿活動 .22煤與瓦斯突出特征與機(jī)理 .24一、煤與瓦斯突出的特征.24瓦斯治理技術(shù) .28一、瓦斯治理技術(shù)現(xiàn)狀.28二、煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù) .29結(jié) 論 與 建 議 .36礦礦 區(qū)區(qū) 概概 況況一、礦井基本概況：一、礦井基本概況：龍山煤業(yè)公司位于河南省安陽縣水冶鎮(zhèn)南約 6km 處，南距鶴壁市17km，井田東起 f

8、165 斷層，西至 f303 斷層。南以煤層露頭和老窯開采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長 3.68km，傾斜寬2.65km，面積 5.1378km2。安陽鑫龍煤業(yè)集團(tuán)龍山煤業(yè)公司由安陽礦務(wù)局龍山煤礦于 2006年 7 月改制而成。始建于 1969 年，1978 年簡易投產(chǎn)。 本礦井主采煤層為二1煤層，平均厚度為 46 米，傾角為728；煤塵爆炸指數(shù)最高為 9.04%，為無爆炸危險性煤層；煤自燃傾向性為三類不易自燃。根據(jù) 2008 年瓦斯等級鑒定結(jié)果，龍山煤礦為煤與瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量為 25.73m3/t，絕對瓦斯涌出量為 18.76m3/min。煤層的透氣性系數(shù)為 2.9

9、28.36m2/mpad，煤層的瓦斯壓力為0.671.89mpa。礦井水文地質(zhì)簡單，正常涌水量 180m3/h。最大涌水量 300m3/h，目前礦井實(shí)際涌水量 100m3/h。龍山公司是單水平反斜井上下山開采，開采水平為-220m。目前井下共布置 4 個采區(qū)，11、23 采區(qū)為生產(chǎn)采區(qū)，21、25 采區(qū)為接替采區(qū)，采煤方法為走向長壁傾斜采煤法，回采工藝為炮采。圖圖 2-12-1 交交通通位位置置圖圖二、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采及瓦斯概況二、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采及瓦斯概況1 1、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采概況、礦區(qū)生產(chǎn)礦井開采概況安陽鑫龍煤業(yè)集團(tuán)龍山礦開采主要依據(jù)河南省安陽煤田天喜鎮(zhèn)井田地質(zhì)精查報告 ，始建于 196

10、8 年，1978 年 12 月建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力 50 萬噸/年，設(shè)計服務(wù)年限 68 年。目前實(shí)際生產(chǎn)能力為 40 萬噸/年。礦井開采二1煤層，煤類為無煙煤。礦井采用斜井開拓，走向長壁采煤法，放炮落煤，全部垮落法頂板管理。開采水平-220m，最大采深 500m。自建礦以來累計開采了 457.3 萬噸，礦山平均回采率為 75。通風(fēng)方式為分區(qū)獨(dú)立通風(fēng)，主副斜井進(jìn)風(fēng)，天喜鎮(zhèn)風(fēng)井和馮家洞風(fēng)井回風(fēng)。礦井開采正常涌水量為 150200m3/h。2 2、生產(chǎn)礦井瓦斯情況、生產(chǎn)礦井瓦斯情況目前，安陽鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）所屬礦井均為煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井，瓦斯參數(shù)、突出情況及礦井等級如表 2-2。目前各礦

11、均建成有井下瓦斯抽放系統(tǒng)，井下瓦斯抽放系統(tǒng)運(yùn)行正常，2007 年集團(tuán)公司共抽放純瓦斯 847 萬 m3。 表表 2 2- -2 2 礦礦井井瓦瓦斯斯情情況況一一覽覽表表礦名礦井位置瓦斯含量瓦斯遞增率瓦斯相對涌出量瓦斯絕對涌出量瓦斯壓力瓦斯壓力梯度pf煤體結(jié)構(gòu)礦井瓦斯等 級是否發(fā)生過重大事故龍山煤礦安陽市龍安區(qū)17.56 m3/t1.43 m3/t/100m32.08 m3/t.d27.44m3/min0.671.89（平均為1.004）0.47（-500標(biāo)高以淺）380.98、突 出發(fā)生過煤與瓦斯突出事故礦區(qū)瓦斯分布特征一、一、煤層瓦斯資料及其評價煤層瓦斯資料及其評價瓦斯含量測試方法瓦斯含量測

12、試方法瓦斯含量測試方法有三種：真空罐、集氣式和解吸法。（1）真空罐法工作原理是利用煤芯管上下兩端的結(jié)構(gòu)，將含有瓦斯的煤芯的孔底嚴(yán)密封閉在煤芯管內(nèi)。鉆具提至地面后，卸下已裝有煤芯的煤芯管，送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行脫氣，得出煤層甲烷含量。（2）集氣式工作原理是在普通煤芯采取器的上部安裝帶閥門的集氣室，收集提鉆過程中煤芯泄出的瓦斯。鉆具提至地面后，卸下已裝有瓦斯及煤芯的帶集氣室的取樣器保持密閉狀態(tài)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行脫氣，得出煤層甲烷含量。（3）解吸法解吸法主要優(yōu)越之處是由專用儀器在孔內(nèi)采樣，改為利用普通煤芯管在孔底鉆取煤芯，當(dāng)煤芯提升至孔口后，裝入密封罐。這樣既減少了鉆孔采樣的困難、提高了含量測定成功率，又不影響

13、正常施工鉆進(jìn)。該方法自 1973 年起在美國得到廣泛應(yīng)用，撫順分院在 19781981 年期間經(jīng)過在我國一些煤田試驗(yàn)后，改進(jìn)了測定所用的儀器和工具，并已形成部標(biāo)，在我國廣泛應(yīng)用。當(dāng)采用該法測定煤層甲烷含量時，由于煤樣裝罐前，氣體已經(jīng)損失，利用裝罐后所測定的煤層甲烷解吸規(guī)律和煤樣暴露時間推算損失氣體量是該方法的關(guān)鍵。具體測定步驟如下：(1) 采樣用普通煤芯管采取煤芯，當(dāng)煤芯提到地表后，先取煤樣 300400g，立即放進(jìn)密封罐中。在采樣過程中，標(biāo)定提升煤芯和煤樣在空氣中的暴露時間。(2) 氣體解吸規(guī)律測定煤樣裝罐后與氣體解吸速度測定儀連接，測定煤層甲烷解吸量與時間的關(guān)系。測定 2h 后，將裝有煤樣

14、的煤樣罐送到試驗(yàn)室進(jìn)行脫氣和氣體分析。(3) 損失氣體量的計算損失氣體量的計算是按經(jīng)驗(yàn)公式近似計算的，即該法未考慮煤芯在鉆孔和空氣中解吸規(guī)律的差異，且煤樣在鉆孔中解吸的時間未準(zhǔn)確確定，因此計算的損失氣體量僅是估算。其具體方法是，煤樣從提鉆至地面解吸測定初期 1012min 以內(nèi)，由解吸儀測定的解吸量與暴露時間的平方根近似成正比。存在如下關(guān)系（見式 6-1） （6-1）attq0b式中：q煤樣暴露時起至解吸測定時間為(t0+t)時的氣體解吸總量，ml；t0煤樣在解吸測定前的暴露時間，min；t0+t2；21tt1煤樣在鉆孔內(nèi)提鉆時間，min；t2煤樣在地表解吸測定前的暴露時間，min；t煤樣解吸

15、測定時間，min；a、b待定系數(shù)，可以根據(jù)最小二乘法求出。a 值即為所求的損失氣體量。(4) 煤樣殘存氣體含量測定及氣體成份分析將經(jīng)過解吸測定的煤樣，在密封狀態(tài)下盡快送到試驗(yàn)室進(jìn)行加熱脫氣，首次脫氣完后將煤樣粉碎，再進(jìn)行一次脫氣。每次脫出氣體后進(jìn)行氣體組份分析。脫氣過程在撫順分院研制的 fh-4 型脫氣儀上進(jìn)行。殘存氣體含量的測定方法同樣適用于井下解吸法測定煤層甲烷含量殘存量和礦井甲烷涌出量預(yù)測中測定采落煤炭中的殘存量。(5)煤層甲烷含量計算煤層甲烷含量是上述各程序放出的氣體量之和同煤樣重量的比值。即：w=(q1+q2+q3+q4)g （6-2）式中：w煤層甲烷原始含量，ml/g；q1煤樣解吸

16、測定過程累計解吸的氣體體積，ml；q2推算出的氣體損失量，ml；q3煤樣粉碎前的脫出氣體量，ml；q4煤樣粉碎后脫出的氣體量，ml；g煤樣重量，g。地勘鉆孔解吸法在我國應(yīng)用以來，經(jīng)在淮南、淮北、鐵法、陽泉和焦作等礦區(qū)用間接法和實(shí)測涌出量反推法驗(yàn)證，該方法的測定結(jié)果偏小 10%25%。且有鉆孔越深、煤越粉碎、偏差越大。究其原因主要是由損失氣體量估算產(chǎn)生誤差過大。在損失氣體量計算中，除該法未考慮煤芯在鉆孔和空氣中解吸規(guī)律的差異及煤樣在鉆孔中解吸的開始時間未準(zhǔn)確確定外，另一個重要原因是采用 t 式造成的。目前我國的煤田鉆具提鉆速度大部分均小于 20m/min，500m 孔深提鉆時間要超過 25min

17、，若地面裝罐前時間為3min，解吸測定 6 個點(diǎn)要 12min，這樣用 t 式計算時，要求在 252+3+12=27.5min，呈直線式。瓦瓦斯斯含含量量評評價價和和校校正正由于勘探時期的不同，勘探單位所采取的測試方法也不盡相同。為保證資料的可靠性，并使各種方法的測試結(jié)果之間具有可比性，有必要對收集到的地質(zhì)勘探期間鉆孔瓦斯含量進(jìn)行評價和校正。凡屬于下列情況的鉆孔煤層瓦斯資料，認(rèn)為不可靠，棄而不用。（1）瓦斯成分百分比之和大于 105%及小于 80%的數(shù)據(jù)。（2）根據(jù)瓦斯含量算出的甲烷百分比與實(shí)測瓦斯成分之中的甲烷百分比之差大于20%的數(shù)據(jù)。（3）評價為“不合格”、 “不采用”、 “漏氣”、 “

18、灰分過高”、 “氧超限”、 “煤樣超重”、 “廢”； 備注為“未利用”的數(shù)據(jù)。（4）無“煤層埋深”、或“水分”、或“灰分”數(shù)據(jù)，而不能得到應(yīng)有校正的數(shù)據(jù)。瓦斯含量的測試結(jié)果受測試方法和采樣深度的影響，故地質(zhì)勘探階段的瓦斯含量，為使其更接近于真實(shí)值，根據(jù)其測試方法特點(diǎn)和采樣深度，均采取一定的校正系數(shù)。據(jù)統(tǒng)計，真空罐和集氣式方法測得的瓦斯含量較解吸法大約偏低 30%和 20%；當(dāng)埋藏深度大于 500m 后，由于樣品暴露時間較長，測得的瓦斯含量大約偏低 20%。據(jù)此制定校正原則為：真空罐和集氣式測試的瓦斯含量分別乘以 1.3 和 1.2，解吸法乘以 1，當(dāng)深度大于 500m 時，各種測試方法獲得的瓦

19、斯含量均再乘以 1.2，見表 61。各種測試方法測得的均為可燃基瓦斯含量，而原煤的瓦斯含量要考慮水分和灰分的影響，所以有必要進(jìn)行水分和灰分的校正，把可燃基瓦斯含量換算為原煤瓦斯含量。校正公式如下： （6-3）100100dafmavv式中：v原煤瓦斯含量，ml/g；vdaf可燃基瓦斯含量，ml/g；a煤中灰分，無鉆孔灰分資料時，取井田煤層平均灰分，%；m煤中水分，無鉆孔水分資料時，取井田煤層平均水分，%；表表 6-16-1 校正原則一覽表校正原則一覽表校正系數(shù)采樣方法500m 以淺500m 以深真空灌1.31.31.2集氣式1.21.21.2解吸法111.2校正后數(shù)據(jù)見附件一（表 6-2） 。

20、二、瓦斯風(fēng)化帶二、瓦斯風(fēng)化帶據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范（1985 年修訂稿）中的分帶標(biāo)準(zhǔn)：co2n2帶：ch4成分10%；n2ch4帶：ch4成分 1080%，co220%；ch4帶：ch4成分80%，co2含量20%。以 ch4成分 80%作為煤層瓦斯風(fēng)化帶的分界線，瓦斯風(fēng)化帶主要分布在煤田淺部地段，形態(tài)和煤層露頭大體一致。安陽礦區(qū)北部二1煤層甲烷逸散條件較好，二1煤瓦斯風(fēng)化帶沿標(biāo)高-75m 煤層底板等高線擺動。礦區(qū)中部煤層露頭大部分為第三系粘土層覆蓋，且構(gòu)造復(fù)雜，多為壓性、壓扭性正斷層，甲烷逸散條件相對較差，二1煤層都處在甲烷帶內(nèi)。根據(jù)各礦井地質(zhì)報告，主焦礦 f12 斷層以淺為風(fēng)化帶，以深應(yīng)為

21、 ch4 帶；紅嶺礦f30 斷層以淺為風(fēng)化帶，以深應(yīng)為 ch4 帶；龍山礦+25m 以淺為風(fēng)化帶，以深為 ch4帶；大眾礦二1煤層埋深 250m850m，瓦斯成分 ch4兩極值為 86.9097.18%，平均含量為 92.83%，co2平均 3.90%、n2平均為 3.28%，均為沼氣帶。 三、瓦斯分布特征三、瓦斯分布特征經(jīng)過評價和校正，安陽礦區(qū)共有合格的鉆孔煤層瓦斯樣 72 個，目前所開采的均為二1煤層。煤層瓦斯的總體分布情況如表 63。由表 6-3 可以看出：龍山、大眾 2 個井田主采煤層瓦斯含量最高，平均在 14m3/t 以上；其次為彰武-倫掌及龍宮 2 個深部開發(fā)區(qū)，其二1煤層瓦斯含量

22、次之，平均值在 12.91m3/t 和 15.09m3/t；紅嶺主采煤層瓦斯含量較低，平均值為 7.67m3/t。上述只是對各井田煤層瓦斯情況的總體進(jìn)行了評價，而對于不同礦井，由于地質(zhì)條件各異，導(dǎo)致其瓦斯分布的局部差異。表 6-3 安陽礦區(qū)鉆孔煤層瓦斯資料一覽表序號井田鉆孔數(shù)最大值/m3/t平均值/m3/t埋深/m平均埋深/m1紅嶺1314.297.67321.54646.19518.582主焦511.617.18567.79649.6620.353彰武-倫掌537.1515.09155.111195.96872.574龍宮勘探區(qū)1927.2912.91514.79858.72694.625龍

23、山827.8517.56149.51686.51478.066大眾734.2814.28303.16576.78433.717北善應(yīng)414.149.15205.04285.92253.83 通過對安陽礦區(qū)主采煤層二1煤瓦斯資料分析研究，其瓦斯分布特征（圖 6-1）主要表現(xiàn)在： 南北呈條帶狀分布。從西向東由淺部至深部，瓦斯含量整體呈現(xiàn)沿煤層傾向，隨煤層埋深增加而增高的趨勢；煤層瓦斯風(fēng)化帶下界至埋深 750m 范圍內(nèi)，瓦斯含量變化梯度為 3.42m3/t/100m；埋深 7501200m 范圍內(nèi)，瓦斯含量變化梯度則為1.42m3/t/100m，即深部瓦斯含量增幅較小，淺部瓦斯含量增幅相對較大。 三

24、個構(gòu)造小區(qū)從北到南，瓦斯含量由低到高。從最北部的（f1斷層以北構(gòu)造小區(qū)）主焦、紅嶺至中部（f1f174構(gòu)造小區(qū)）的大眾再到最南部（f174以南構(gòu)造小區(qū)）的龍山煤礦，其瓦斯含量平均值分別由 6.74 m3/t、8.36m3/t、12.81 m3/t 和 15.46m3/t。 向斜構(gòu)造的翼部、仰起端瓦斯含量相對較高，而核部及接近核部瓦斯含量相對較低。如礦區(qū)南部龍山礦，煤層底板標(biāo)高同為-500，向斜翼部 ck30 鉆孔瓦斯含量為27.85m3/t，而位于核部的 ck22 的鉆孔瓦斯含量為 20.65m3/t；同樣，煤層底板標(biāo)高同為-300處，向斜翼部 ck24 鉆孔瓦斯含量為 18.93 m3/t，

25、而接近核部的 ck5 為 13.24 m3/t。又如，龍山瓦斯遞增率為 1.43 m3/t/hm，處于0 的 ck7 鉆孔瓦斯含量為 13.24 m3/t，處于-150 的 ck8 為 13.37m3/t，處于-200 的 ck9 為 9.63m3/t，處于-350 的 ck5為 14.42m3/t。 斷層附近瓦斯涌出量變化較大。如礦區(qū)南部龍山井田，在 f303斷層（斷距為140m）的東翼的三個工作面依次為 11041、11061、11081，其瓦斯相對涌出量分別為10.61m3/t、18.02 m3/t、11.99 m3/t，在距斷層約 300m 時涌出量出現(xiàn)峰值；礦區(qū)中部的大眾井田：199

26、5 年 8 月揭露 f101斷層，巷道與斷層垂直相交，掘進(jìn)巷道距斷層 186 米范圍出現(xiàn)峰值內(nèi)（12 m3/t） ，距斷層 65 米出現(xiàn)峰谷（3.5 m3/t） ；在礦區(qū)北部紅嶺：08年 11 月 f5101 斷層，落差 5.6 米，距 50 米時出現(xiàn)涌出峰值。 圖圖 6-16-1 安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)圖安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)圖影響瓦斯分布的主要地質(zhì)因素煤層瓦斯主要以吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)賦存于煤層中，二者在一定溫壓條件下保持動態(tài)平衡。煤層瓦斯含量的多少是煤層瓦斯生成量及保存條件共同作用的結(jié)果。ba烏斯別斯基根據(jù)地球化學(xué)與煤化作用反應(yīng)物與生成物平衡原理，計算出各煤化階段的煤生成的甲烷量，如表 7-1 所示。

27、表 7-1 各煤化階段的煤生成的甲烷量煤 階褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤生氣量 （m3/t）68168212229270287333419階段生氣量（m3/t）100441741174686由表 7-1 可見，肥煤階段已經(jīng)能夠生成足夠的甲烷量，而安陽各煤礦主采煤層為中、高變質(zhì)煤，故其含氣量主要取決于保存條件。綜合分析安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)條件，影響煤層瓦斯賦存的主要地質(zhì)因素有地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋藏深度、煤的變質(zhì)程度、煤層厚度及其變化、圍巖類型及破碎程度、地下水活動、巖漿巖等。一、地質(zhì)構(gòu)造控制一、地質(zhì)構(gòu)造控制從廣義上講，地質(zhì)構(gòu)造因素直接或間接控制著從含煤地層形成至煤層瓦斯生成聚集過程中的每個環(huán)節(jié)，

28、是所有地質(zhì)因素中最為重要和直接的控氣因素。在聚煤期，構(gòu)造控制著含煤地層和煤層發(fā)育的特征，在聚煤期后，構(gòu)造特征及其演化通過對瓦斯地質(zhì)條件的改變，不僅對煤層瓦斯的生成、賦存產(chǎn)生影響，而且直接控制煤層瓦斯的運(yùn)移、聚集、保存特征，從而決定著煤層瓦斯的分布規(guī)律。位于 f1斷層以北構(gòu)造小區(qū)內(nèi)的紅嶺、主焦兩煤礦瓦斯較低，瓦斯含量最大值14.29 m3/t，平均 7.4m3/t；因?yàn)樵搮^(qū)總體是一個地壘構(gòu)造，地層抬升使煤層埋藏深度變淺；區(qū)內(nèi) nne 向正斷層密集發(fā)育，盡管從目前來看，這些斷層均屬壓性、壓扭性正斷層（這是由于喜山期構(gòu)造應(yīng)力為 nee 向所導(dǎo)致） ，但在燕山晚期形成時屬張性，其間使瓦斯部分散失，導(dǎo)致

29、瓦斯含量較低。位于 f1斷層以南兩個構(gòu)造小區(qū)內(nèi)的龍山和大眾兩煤礦都處于不同斷層所構(gòu)成的地塹內(nèi)，瓦斯含量相對較高。龍山礦瓦斯含量最大值 27.85 m3/t，平均 17.56 m3/t；大眾礦最大值 34.28 m3/t，平均 14.28 m3/t。同時龍山礦受龍山向斜、馮家垌背斜控制，大眾礦受銅冶背向斜與安林向斜控制，造成瓦斯分布不均衡， 在褶皺轉(zhuǎn)折端瓦斯含量較高，這是因?yàn)樵诜忾]的條件下，瓦斯向上運(yùn)移的結(jié)果。區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂多屬正斷層，由于喜山期構(gòu)造應(yīng)力方向?yàn)?nee，現(xiàn)代應(yīng)力方向?yàn)閟e 向，使斷層性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閴盒曰驂号ば?，封閉瓦斯逸散通道，有利于瓦斯保存。 斷裂附近煤層由于受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，原

30、生結(jié)構(gòu)被破壞形成軟煤（構(gòu)造煤） ，增強(qiáng)吸附瓦斯能力，減弱抵抗瓦斯壓力助力，形成遇斷層瓦斯含量和涌出量增高的現(xiàn)象。 煤層傾角變化對瓦斯賦存也有影響。在其它條件近似，煤層圍巖封閉條件較好的情況下，一般傾角平緩的煤層所含的瓦斯量較傾角陡的煤層要大。這是因?yàn)榍罢叩耐咚惯\(yùn)移路線長，所受阻力大，去氣難，后者，則相反。如龍山向斜，其北西翼，傾角一般在 415，瓦斯含量相對較高；南東翼傾角一般在 1428，瓦斯含量相對較低。 二、煤層埋藏深度二、煤層埋藏深度在瓦斯風(fēng)化帶以下，煤的瓦斯含量、涌出量隨著深度加深而有規(guī)律的增加。從瓦斯含量等值線圖上可以看出，礦區(qū)內(nèi)瓦斯含量與埋藏深度密切相關(guān)。從整體趨勢看，瓦斯含量總

31、體呈現(xiàn)由西向東沿煤層傾向，隨煤層埋深增加而增高。 并且隨著標(biāo)高絕對值的增加，相對瓦斯涌出量也在增加，見圖 7-1。一般地，隨著埋深的增加瓦斯含量隨之增高，兩者呈正相關(guān)關(guān)系（見圖 7-2，圖 7-3） 。但不完全是線性關(guān)系(圖 7-4)，隨著煤層埋藏深度增加，地壓增加，封閉條件相對變好，煤的甲烷吸附能力變強(qiáng)，游離瓦斯向吸附瓦斯轉(zhuǎn)化，使大量氣體保存下來，但到一定深度，煤層密度加大，孔隙減少，氣體滲透率下降，瓦斯含量的增長幅度減弱，逐漸趨于平穩(wěn)。 在研究區(qū)內(nèi)，根據(jù)統(tǒng)計對 72 個鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，煤層瓦斯風(fēng)化帶下界至埋深750m 范圍內(nèi)，瓦斯含量變化梯度為 3.42m3/t/100m；埋深 7501

32、200m 范圍內(nèi)，瓦斯含量變化梯度則為 1.42m3/t/100m，即深部瓦斯含量增幅較小，淺部瓦斯含量增幅相對較大。y = -0.2142x - 47.786r2 = 0.910405101520253035-370-360-350-340-330-320-310-300煤層底板標(biāo)高（m）相對瓦斯涌出量（m3/t）圖 7-1 龍山煤礦二1煤層底板標(biāo)高與瓦斯相對涌出量趨勢圖y = -0.0143x + 20.793r2 = 0.8186051015202530-500-400-300-200-1000100200底板標(biāo)高(m)瓦斯含量(m3/t)圖 7-2 龍山井田煤層底板標(biāo)高與瓦斯含量趨勢圖

33、y = 0.0242x + 0.1556r2 = 0.47430510152025303540450200400600800100012001400埋藏深度/m瓦斯含量/m3/t圖圖 7 7- -3 3 二二1 1煤煤瓦瓦斯斯含含量量變變化化梯梯度度示示意意圖圖圖圖 7 7- -4 4 安安陽陽礦礦區(qū)區(qū)二二1 1煤煤層層甲甲烷烷含含量量變變化化 趨趨勢勢圖圖 三、煤層特征三、煤層特征1 1、 煤層頂?shù)装迕簩禹數(shù)装迕簩訃鷰r主要指煤層直接頂、老頂和直接底板等在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。煤層的頂?shù)装鍘r性決定于成煤泥炭沼澤發(fā)育的背景和泥炭層形成后掩埋沉積物的環(huán)境。煤層頂?shù)装宸忾]條件是控制煤層甲烷含量的主

34、要因素之一。據(jù)長慶石油勘探研究院研究結(jié)果，在裂隙不發(fā)育的條件下，泥質(zhì)含量大于 40%的泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的巖體滲透率變化范圍為 10-410-6md，滲透性極差。研究區(qū)內(nèi)二1煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖夾粉砂巖，厚度一般 0.515m，節(jié)理、裂隙均不發(fā)育，滲透系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 0.001m/d，具有較好的隔氣阻水性能。二1煤層底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，厚度達(dá) 3050m，節(jié)理、裂隙不發(fā)育，滲透性差，滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于 0.001m/d，阻水隔氣性能極佳。二1煤層的直接頂?shù)装宥紝俑魵庾杷?，具有良好的封閉性，有利于煤層瓦斯氣體的富集。 2 2、煤層厚度、煤層厚度根據(jù)菲克

35、定律和質(zhì)量平衡原理建立的煤層甲烷擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型可知，在其他初始條件相似的情況下，煤儲層厚度越大，達(dá)到中值濃度或擴(kuò)散終止所需時間就越長。進(jìn)一步分析可知，煤儲層本身就是一種高度致密的低滲透性巖層，上部分層和下部分層對中部分層有封蓋作用，煤儲層厚度越大，中部分層煤層瓦斯向頂?shù)装鍞U(kuò)散的路徑就越長，擴(kuò)散阻力就越大，對煤層瓦斯的保存越有利。本區(qū)主采二1煤層層位穩(wěn)定，煤厚 0.5614.49，平均 6.95，屬全區(qū)可采的中厚厚煤層。大部分含夾矸 12 層，結(jié)構(gòu)簡單，唯紅嶺井田夾矸 15 層，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。煤層厚度整體呈現(xiàn)北西薄南東厚的變化規(guī)律，煤層瓦斯含量也隨之呈現(xiàn)規(guī)律性的變化北西部的主焦、紅嶺至南東部的龍山

36、煤礦，瓦斯含量在增加，同時也加大了煤與瓦斯突出的危險性。從圖 7-5圖 7-10 可以看出：整體趨勢是隨著煤層厚度的增加瓦斯含量也在增加，盡管大眾規(guī)律不是很明顯（原因可能是由于受地塹式向斜構(gòu)造影響，煤體結(jié)構(gòu)破碎，瓦斯重新分布不均衡所造成） ，但不違背整體趨勢。3、煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)程度是決定煤層甲烷生成、儲集的主導(dǎo)因素。煤的變質(zhì)程度控制著煤層甲烷的生成量，也是煤內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)、微組分的變化過程，從而影響煤層甲烷含量。本區(qū)主要為高變質(zhì)煙煤無煙煤，煤化程度高，有較大的生氣量，煤中微孔隙發(fā)育，對甲烷吸附能力強(qiáng)。因此，全區(qū)主采二1煤層瓦斯含量普遍較高。通過對研究區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析可知，在中高變質(zhì)階段

37、，隨著煤變質(zhì)程度的增高，鏡質(zhì)組和絲質(zhì)組成分在煤中所占比例愈大。在高變質(zhì)階段，煤中甲烷含量主要取決于鏡質(zhì)組在煤中所占比例，即鏡質(zhì)組比例越大，煤中甲烷含量就越大。見表 7-4，以及圖 7-11、圖 7-12。表 7-4 煤巖組分與瓦斯含量表煤種鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組原煤瓦斯含量jm65.9617.545.756.74sm6619.93.47.67wy76.1816.690.3311.7101020304050607080jmsmwy煤變質(zhì)程度煤巖組分（）鏡質(zhì)組惰質(zhì)組圖 7-11 煤變質(zhì)程度與煤巖組分關(guān)系圖60626466687072747678jmsmwy煤變質(zhì)程度煤巖組分（）02468101214瓦

38、斯含量（m3/t）鏡質(zhì)組分原煤瓦斯含量圖 7-12 煤變質(zhì)程度與原煤瓦斯含量關(guān)系圖瓦斯主要是煤變質(zhì)作用的產(chǎn)物，隨著煤的變質(zhì)程度增高，瓦斯含量與變質(zhì)程度成正比關(guān)系變化。見表 7-5，圖 7-13。由此可以看出，在圍巖等條件無大的改變之情況下，研究區(qū)內(nèi)由北向南隨著煤變質(zhì)程度的增加，瓦斯含量整體呈現(xiàn)加大的趨勢。表 7-5 不同變質(zhì)階段的瓦斯含量煤類揮發(fā)份 vdaf(%)瓦斯含量(m3/t)jm21.326.74sm20.3167.67pm10.9111.71wy6.99517.560510152025jmsmpmwy煤類瓦斯含量（m3/t）02468101214161820揮發(fā)份（）揮發(fā)份瓦斯含量圖

39、 7-13 不同煤種瓦斯含量變化示意圖4、水文地質(zhì)條件通過對安陽礦區(qū)礦井涌水量和瓦斯相對涌出量的資料分析統(tǒng)計，繪出了安陽礦區(qū)相對瓦斯涌出量與涌水量關(guān)系圖（見表 7-6，圖 7-14） 。從圖 7-14 可以看出，一般情況下，涌水量大，瓦斯涌出量小。由此可以得出一個明顯的規(guī)律是：含水豐度大，則含氣豐度小。但就龍山煤礦而言，這一規(guī)律表現(xiàn)的不是很明顯。龍山煤礦現(xiàn)開采二1煤層，礦井充水水源主要為二1煤層頂板砂巖水，多以淋水、滴水為主，水量較小，全礦建井至今除頂板淋水外，共發(fā)生頂板突水 6 次，其水量 3-55 m3/h，宜于疏干。礦井正常涌水量多年來一直保持在 150 m3/h，最大時也僅為 200m

40、3/h，隨開采深度增加，礦井涌水量增加不明顯。表表 7-67-6 安陽礦區(qū)瓦斯相對涌出量與礦井涌水量安陽礦區(qū)瓦斯相對涌出量與礦井涌水量礦名礦名瓦斯涌出量瓦斯涌出量涌水量涌水量紅嶺18.9780主焦11.59120大眾1580銅冶12.7220果園12.9980龍山32.0815005101520253035紅嶺主焦大眾銅冶果園龍山瓦斯涌出量（m3/t）050100150200250涌水量（m3/h)瓦斯涌出量涌水量圖 7-14 安陽礦區(qū)相對瓦斯涌出量與涌水量關(guān)系圖5、 巖漿活動深成變質(zhì)作用通常是一個地區(qū)煤化作用的主要營力，但巖漿熱作用的影響也不能忽視，特別在巖漿活動強(qiáng)烈的地區(qū)，巖漿熱作用對煤的

41、變質(zhì)程度可有很大影響。大量研究表明，巖漿侵入對煤層含氣性具有雙重作用。（1）改善煤層含氣性、增加氣含量巖漿侵入的熱作用一方面促使煤層進(jìn)一步熱演化和煤層甲烷的進(jìn)一步生成，為煤層甲烷的吸附聚集提供大量的氣源；另一方面，進(jìn)一步的熱演化導(dǎo)致煤級的升高，提高了煤層的吸附能力，有利于煤層甲烷的吸附儲集。該區(qū)三疊紀(jì)后遭受了廣泛的抬升剝蝕作用，至中侏羅世，已有部分煤層甲烷散失，導(dǎo)致煤層含氣量降低。而中侏羅早白堊世廣泛發(fā)生的巖漿侵入所導(dǎo)致的煤的再次熱演化，即提高了煤層的儲集能力，又提供了大量的氣源，使得煤層能再次吸附更多的煤層甲烷，增加了煤層的氣含量。因此，遭受過抬升剝蝕和煤層甲烷散失，其后又經(jīng)歷了再次熱演化的

42、含煤區(qū)具有較好的含氣性，為煤層甲烷保存的有利地區(qū)。三疊紀(jì)末，印支運(yùn)動使本區(qū)整體抬升，遭受剝蝕，深層變質(zhì)作用減弱乃至終止。到晚侏羅早白堊世，燕山運(yùn)動巖漿活動熱事件處于主導(dǎo)地位，區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用使本區(qū)煤的變質(zhì)程度劇增，造成以巖漿體為中心，由天然焦無煙煤貧煤分瘦煤瘦煤焦煤組成的環(huán)帶狀變質(zhì)帶，呈由南到北、由西至東變質(zhì)程度減小的規(guī)律。煤的變質(zhì)程度是決定煤層甲烷生成、儲集的主導(dǎo)因素。煤的變質(zhì)程度控制著煤層甲烷的生成量，也是煤內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)、微組分的變化過程，從而影響煤層甲烷含量。由于區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用，使本區(qū)煤變質(zhì)程度較高，生氣量較大，煤層甲烷含量普遍較高。（2）破壞煤層的儲集結(jié)構(gòu)，使煤層喪失儲集能力這種

43、作用可在兩種情況下出現(xiàn)：一是巖漿熱作用十分強(qiáng)烈，導(dǎo)致煤過渡熱演化。當(dāng)煤級達(dá)到超天然無煙煤甚至石墨階段時，由于儲集結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，煤層的儲集能力急劇降低，甚至徹底喪失；二是各種巖漿侵入體直接侵入煤層。由于強(qiáng)烈的熱接觸變質(zhì)作用，受侵入體影響的煤將會被焦化，形成天然焦，喪失對煤層甲烷的儲集能力。 煤與瓦斯突出特征與機(jī)理一、煤與瓦斯突出的特征一、煤與瓦斯突出的特征安陽礦區(qū) 6 對礦井中有 4 對為煤與瓦斯突出礦井，其中龍山煤礦突出相對比較嚴(yán)重，也比較典型，故以龍山煤礦煤與瓦斯突出資料為主進(jìn)行分析。龍山煤礦自建井到2008 年 12 月共生發(fā)煤與瓦斯突出事故 111 次，均發(fā)生在煤巷掘進(jìn)工作面，其中煤

44、平巷突出 76 次，占 70.3，上山突出 22 次，占 20.4%，下山突出 7 次，占 6.5，石門突出 3 次，占 2.8。平均突出強(qiáng)度 118t，最大一切突出發(fā)生在 1999 年 4 月 6 日 13081切眼掘進(jìn)時，突出強(qiáng)度為 1070t，噴出瓦斯量 167435m3。龍山煤礦所發(fā)生的動力現(xiàn)象數(shù)據(jù)統(tǒng)計見附件一（表 8-1） 。通過總結(jié)分析，安陽礦區(qū)煤與瓦斯突出具有以下特征： 始突深度始突深度是指某地開始突出的深度（或標(biāo)高） ，也就是該地突出的最淺深度（或最大標(biāo)高） 。安陽礦區(qū)各突出礦井始突深度、始突標(biāo)高見表 8-2。始突深度受多種因素影響，各礦因地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件等不同而有所不同

45、，我國煤礦的始突深度一般在垂深 200m 以下。從表 8-2 可以看出，龍山煤礦始突深度為 155m，說明突出相對比較嚴(yán)重。表表 8 8- -2 2 安安陽陽礦礦區(qū)區(qū)煤煤與與瓦瓦斯斯突突出出 有有關(guān)關(guān)突突出出指指標(biāo)標(biāo)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)表表 突出指標(biāo)突出指標(biāo)龍山龍山大眾大眾銅冶銅冶始突深度（m）155304205始突標(biāo)高（m）+15-268+20 突出強(qiáng)度突出強(qiáng)度用煤（巖）和瓦斯的突出數(shù)量來衡量。一般情況下，以突出煤量（巖石量）表示突出強(qiáng)度。根據(jù)強(qiáng)度大小，一般將突出劃分為五種類型，安陽礦區(qū)礦井突出強(qiáng)度見表 8-3。龍山煤礦以小型突出為主，占統(tǒng)計突出次數(shù)的 47.6%，其次為中型和次大型，各占 22.9%和

46、 25.7%，大型和特大型少見，僅占 3.8%，大眾礦、果園礦、銅冶礦從有限的資料分析也符合這個特征。表表 8 8- -3 3 突突出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計計表表礦井名稱礦井名稱龍山龍山大眾大眾銅冶銅冶果園果園突出總次數(shù)（次）11182360統(tǒng)計次數(shù)（次）1057總煤量（t）12139.3639最大突出強(qiáng)度（t/次）1070320250436最小突出強(qiáng)度（t/次）612煤量平均（t/次）111.492統(tǒng)計次數(shù)（次）1057最大突出瓦斯量（m3）16743538000200000最小突出瓦斯量（m3）135總瓦斯量（m3）2010093瓦斯量平均（m3/次）20303.97小型（50t 以下）503中

47、型（50100t 以下）242次大型（100500 t 以下）272大型（5001000t 以下）3突出強(qiáng)度特大型（1000t 以上）1 突出頻度突出頻度是以單位時間（一般為年）內(nèi)突出的平均次數(shù)來衡量。安陽礦區(qū)由于資料的不完整，無法準(zhǔn)確記錄出其突出礦井的突出頻度，龍山煤礦資料相對完整，具體數(shù)據(jù)見表 8-4。表 8-4 安陽礦區(qū)煤與瓦斯突出頻度表 礦井名稱礦井名稱龍山龍山大眾大眾銅冶銅冶突出頻度（次/年）3.480.5（1979-1995）0.575（1959-1999）突出壓力突出壓力是指突出點(diǎn)在臨突前的瓦斯壓力。按照我國煤礦安全規(guī)程 ，瓦斯壓力大于 0.74mpa 時才有發(fā)生突出的可能。龍山

48、礦的始突深度為+15 標(biāo)高處，經(jīng)推測計算該處的瓦斯壓力約為 0.8mpa（見表 8-5，圖 8-1） ，大眾煤礦瓦斯壓力在 0.70mpa 以上時就有發(fā)生突出的危險。表 8-5 龍山煤礦瓦斯壓力數(shù)據(jù)表序號測量地點(diǎn)瓦斯壓力/mpa標(biāo)高/m113021 上順槽0.6719.17213021 下順槽0.8-12.33313051 車場-155413021 集中巖巷0.85-12.33515041 工作面1.116-426巖石運(yùn)輸大巷1.89-220715051 車場-788鉆孔 ck101.479鉆孔 2550.6868410鉆孔 ck291.083.3411鉆孔 ck91.86-214.4812鉆

49、孔 ck242.16-320.3813鉆孔 ck32.45-447.761423051 下順槽 218 米處2.5-3701523051 下順槽 236 米處2.5-3701623051 下順槽 264 米處2.5-3751723051 下順槽 21 米處1.88-235y = -0.004x + 0.9184r2 = 0.968100.511.522.53-500-400-300-200-1000100200標(biāo)高（m）瓦斯壓力（mpa）圖 8-1 標(biāo)高與瓦斯壓力趨勢圖 突出類型煤與瓦斯突出分為突出、壓出和傾出三種類型。安陽礦區(qū)以突出為主，龍山礦有突出記錄記載的 41 次，其中突出的 36 次

50、，噴出的 2 次，壓出為 0 次，傾出 5 次，突出占 89%；大眾礦全為突出，具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表 8-6。表表 8 8- -6 6 安安陽陽礦礦區(qū)區(qū)煤煤與與瓦瓦斯斯突突出出類類型型表表煤與瓦斯突出情況其中有記錄記載次數(shù)（次）引突作業(yè)方式礦井名稱總次數(shù)（次）突出噴出傾出放炮其它龍山11136259120大眾87銅冶23果園60綜上分析，安陽礦區(qū)煤與瓦斯突出以中小型突出為主要型式，從突出強(qiáng)度、始突深度、突出壓力和突出頻度看介于嚴(yán)重突出與一般突出之間。瓦斯治理技術(shù)瓦斯治理技術(shù)一、瓦斯治理技術(shù)現(xiàn)狀一、瓦斯治理技術(shù)現(xiàn)狀安陽礦區(qū)所屬礦井均為高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井，集團(tuán)公司與各礦井十分重視瓦斯防治工作，牢

51、固樹立安全為天的理念，認(rèn)真貫徹落實(shí)“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)” 的瓦斯治理工作方針，和“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位” 的瓦斯綜合治理工作體系，除了采取完善制度，健全機(jī)構(gòu)，監(jiān)督檢查，加強(qiáng)培訓(xùn)等措施外，在瓦斯治理技術(shù)方面采取了以下措施： 1）優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)、加強(qiáng)通風(fēng)管理。通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化和各類風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行以及科學(xué)的通風(fēng)管理，為采掘用風(fēng)地段具有足夠的風(fēng)量，奠定了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2）安裝瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。井下瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為礦井瓦斯局部積聚的及早發(fā)現(xiàn)和及時處理提供了可能。3）加強(qiáng)煤層瓦斯預(yù)抽煤層瓦斯預(yù)抽技術(shù)，可降低煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，改善突出煤層的應(yīng)力狀態(tài)，是防止煤與

52、瓦斯突出的根本途徑。安陽礦區(qū)各礦多采用本煤層平行鉆孔、邊掘邊抽鉆孔、頂板高位巖孔、上隅角埋管抽放等抽放形式。龍山礦抽放前絕對涌出量為 5m3/min,抽放后絕對涌出量為 3m3/min；紅嶺礦抽放前瓦斯?jié)舛?0.7%，抽放后 0.4%。從抽放前后涌出量和瓦斯?jié)舛葘Ρ瓤?，效果比較明顯（見表 9-1） 。 圖 9-1 安陽礦區(qū)各礦抽放參數(shù)礦名鉆孔直徑 mm長度 m孔距 m負(fù)壓 kpa濃度抽出率封孔材料大眾755013.5626約 31聚胺脂紅嶺75 左右約 701.5-213.3310-30約 35聚胺脂4）加強(qiáng)煤與瓦斯突出預(yù)測礦區(qū)內(nèi)各礦都開展了煤與瓦斯突出預(yù)測，預(yù)測方法大多采用單項(xiàng)指標(biāo)法（見表

53、9-2） 。表 9-2 預(yù)測煤層突出危險性單項(xiàng)臨界指標(biāo)值煤層突出危險性煤層破壞類型瓦斯放散初速度（p）煤的堅固性系數(shù)（f）煤層瓦斯壓力（p）突出危險、100.50.74安陽礦區(qū)在瓦斯治理方面做了大量的工作，采取了許多措施，也取得了一定成效，但是仍然存在煤與瓦斯突出事故、生產(chǎn)效率不高、抽放濃度低等多種制約煤礦高效、安全生產(chǎn)及瓦斯資源利用等問題，針對這些問題，結(jié)合安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)特征，運(yùn)用現(xiàn)代地質(zhì)理論提出安陽礦區(qū)瓦斯預(yù)測與治理技術(shù)建議。二、煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù)礦區(qū)煤與瓦斯突出預(yù)測的目的是確定煤層中突出危險區(qū)域和工作面作業(yè)地點(diǎn)的突出危險性，使防突工作有的放矢，減少措施的盲目性，提高突出礦井的安全可靠

54、性和經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)外進(jìn)行煤與瓦斯突出區(qū)域危險性預(yù)測的方法較多，其中，常用的方法主要有：單項(xiàng)指標(biāo)法、綜合指標(biāo)法、地質(zhì)統(tǒng)計法和瓦斯地質(zhì)法。表 9-3 安陽部分礦井煤與瓦斯突出參數(shù)情況礦井等級煤層煤體破壞類型pfpk龍山突出二1380.981.00438.77大眾突出二119.3370.2790.869.31紅嶺高瓦斯二1120.260.9846.15主焦高瓦斯二113.260.3690.3935.93從安陽礦區(qū)礦井煤與瓦斯突出參數(shù)看（表 9-3） ，礦井的單項(xiàng)指標(biāo)及綜合指標(biāo)均超出臨界值，突出具有普遍性。繼續(xù)采用單項(xiàng)指標(biāo)法、綜合指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測，將會因指標(biāo)不敏感而影響預(yù)測效果，因此建議除了繼續(xù)采

55、用單項(xiàng)指標(biāo)法對工作面進(jìn)行預(yù)測、綜合指標(biāo)進(jìn)行區(qū)域預(yù)測外，還應(yīng)該加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)研究，采用瓦斯地質(zhì)法綜合預(yù)測。1、瓦斯地質(zhì)法瓦斯地質(zhì)法國內(nèi)外大量突出事例的統(tǒng)計分析表明，煤與瓦斯突出在井田內(nèi)的分布是不均衡的，往往比較集中地分布在某些區(qū)域，這種不均衡分布與地質(zhì)條件有密切的聯(lián)系，地質(zhì)條件對煤與瓦斯突出的區(qū)域性分布起控制作用。區(qū)域預(yù)測的目的就是預(yù)先找出這些具有突出危險和突出威脅的區(qū)域，為煤與瓦斯突出防治提供決策依據(jù)。煤與瓦斯突出的綜合假說認(rèn)為，突出是地應(yīng)力、高壓瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)等三個因素綜合作用的結(jié)果。瓦斯是突出發(fā)生的基本能源之一，較高的瓦斯壓力和瓦斯含量是突出發(fā)生的必要條件。因此，根據(jù)瓦斯含量和瓦斯壓

56、力，選取瓦斯含量為8m3/t、瓦斯壓力為 0.74mpa 等值線為界劃分出安陽礦區(qū)二1煤層瓦斯突出威脅區(qū)和突出危險區(qū)（見圖 9-1 安陽礦區(qū)二1煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖，圖 9-2 龍山煤礦二1煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖） 。圖圖 9-19-1 安陽礦區(qū)二安陽礦區(qū)二1煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖圖圖 9-29-2 龍山煤礦二龍山煤礦二1煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖煤層瓦斯地質(zhì)分區(qū)圖2 2、預(yù)測模型法、預(yù)測模型法除了瓦斯地質(zhì)法之外，本課題嘗試將灰色理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用于研究區(qū)的煤與瓦斯突出預(yù)測中。利用灰色系統(tǒng)理論之核心灰色關(guān)聯(lián)分析法確定控制礦井煤與瓦斯突出的主控因素，并對煤與瓦斯突出主控因素進(jìn)行篩選，建立煤與瓦

57、斯突出危險性預(yù)測人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并利用該模型對礦井進(jìn)行煤與瓦斯突出的預(yù)測工作?？刂泼号c瓦斯突出的主要因素控制煤與瓦斯突出的主要因素（1）地質(zhì)構(gòu)造因素 地質(zhì)構(gòu)造是控制瓦斯突出發(fā)生的主導(dǎo)地質(zhì)因素，地質(zhì)構(gòu)造類型、規(guī)模、性質(zhì)、疏密程度、排列組合以及構(gòu)造部位等的差異，對瓦斯突出均有不同程度的影響。安陽礦區(qū)的龍山、大眾兩礦井大多數(shù)突出都發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶，尤其是向斜構(gòu)造及壓性、壓扭性正斷層所組成的地塹、以及同向正斷層的下降盤和反向正斷層的上升盤。（2）煤層因素 煤層因素包括煤層厚度、煤層開采深度等，煤層開采越深，煤層越厚特別是軟分層越厚突出越頻繁，突出次數(shù)和突出強(qiáng)度也同時增多。龍山、大眾兩

58、煤礦較大型突出發(fā)生在煤層厚度變化煤層，尤其是軟分層變化煤層。強(qiáng)烈破壞的松軟煤層，由于強(qiáng)度低，極易發(fā)生煤與瓦斯突出。 （3）瓦斯因素 煤與瓦斯突出前總是伴隨著一些特征，這些特征是預(yù)測煤與瓦斯突出的依據(jù)之一。突出特征主要有巷道頂板來壓、掉渣、片幫、響煤炮、瓦斯壓力增大、噴孔、卡鉆等。發(fā)生突出前并非所有特征同時出現(xiàn)，往往出現(xiàn)其中一種或某幾種預(yù)兆。確定煤與瓦斯突出危險指標(biāo)確定煤與瓦斯突出危險指標(biāo)灰色系統(tǒng)理論是指既含已知信息、又含未知信息的分析方法，它以“部分”信息為已知， “部分”信息為未知的“小樣本” 、 “貧信息”的不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成開發(fā)，提取有價值的信息，實(shí)

59、現(xiàn)對系統(tǒng)的正確認(rèn)識和有效控制?；疑到y(tǒng)理論是在經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論（包括大系統(tǒng)理論） 、模糊控制理論（即白色控制理論）的基礎(chǔ)上，針對要求高而又難于用傳統(tǒng)方法建模的系統(tǒng)發(fā)展起來的新方法。（1） 灰色關(guān)聯(lián)模型對一個抽象系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，首先要選準(zhǔn)系統(tǒng)行為特征的映射量（反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)系列） ，進(jìn)一步明確影響系統(tǒng)行為的有效因素。在量化分析研究中，要對系統(tǒng)行為特征映射量和各有效因素進(jìn)行適當(dāng)處理，通過算子作用，使之轉(zhuǎn)化為無量綱數(shù)據(jù)，并將負(fù)相關(guān)因素轉(zhuǎn)化為正相關(guān)因素。 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)設(shè)煤的突出強(qiáng)度為母因素 ( y0 , 參考序列 ) ,各影響因素為子因素 ( yi , 比較序列 )。母因素的觀測值

60、為 （9-1）)(,),(,),2(),1 (00000nykyyyy子因素的觀測值為 （9-2）)(,),(,),2(),1 (nykyyyyiiiii其中：i = 1，2，m；由于在實(shí)際工作當(dāng)中，數(shù)據(jù)的量綱可能不一致，即使有的量綱一樣，但絕對值大小差別會很大，因此，需要進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的無量綱化處理，以獲得可以進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)列。將母因素觀測值進(jìn)行無量綱化計算，得 （9-3）)(,),(,),2(),1 (00000nxkxxxx式中： nttynkykx1000)(1)()( （9-4）)(,),(,),2(),1 (nxkxxxxiiiii式中： ， i = 1，2，m ntiiitynky