煤层瓦斯赋存及涌出规律分析
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“三软”煤层煤巷工作面瓦斯涌出规律分析摘要:在实际生产过程中,通过对掘进后的巷道进行煤壁及落煤的瓦斯涌出量的准确、有效的计算,有针对性的对预掘巷道的煤层瓦斯赋存情况及已掘巷道的落煤及煤壁瓦斯涌出量进行定量分析研究,旨在探索在对该煤层煤巷掘进工作时,其工作面瓦斯涌出的相关规律。
关键词:瓦斯参数三软瓦斯涌出煤层工作面定量分析裴沟煤矿具有50年发展历史的国有煤矿,矿井核定生产能力2.05Mt/a,主采煤层为二煤。
裴沟矿31131上巷在掘进过程中瓦斯绝对涌出量达3.5 m3/min以上,配风量达750 m3/min,回风流瓦斯浓度一直处于0.4%左右,由于该处的煤层松软极不稳定,并给钻孔施工造成困难,形不成有效的瓦斯释放空间和瓦斯通道,其抽放的效果比较差,并在施工过程中多次出现了逼近瓦斯超限的预警现象,故此,探索该煤层煤巷掘进工作面瓦斯涌出的相关规律,这对煤矿企业矿井的高效、安全生产,极具现实意义。
由于裴沟矿属于典型的豫西“三软”煤层,地质结构复杂,煤层内瓦斯赋存及涌出机理呈现出多样化特征。
本文按照理论与实际工作相结合的基本思路,得出矿井巷道掘进期间的瓦斯涌出的一般性规律。
1 矿井瓦斯涌出机理一般来说,掘进煤壁瓦斯和掘进落煤瓦斯几乎涵盖了矿井掘进区瓦斯的所有来源,二者的涌出强度可以作为掘进巷道瓦斯涌出量的决定性因素。
煤层内部呈现的多孔隙以及不同程度的裂隙结构为气体流通提供了极为方便的通道条件。
在对巷道掘进过程中,如果在巷道周围煤层内的瓦斯压力平衡状态持续遭到破坏之后,其瓦斯压力将会重新进行分布,煤层内瓦斯会呈出现渗透性增加从而形成了卸压带。
煤体内部到煤壁间由于存在着不同程度的瓦斯压力梯度,这就造成了瓦斯涌出强度伴随着煤壁暴露时间的不断延长而降低,这也就是说,煤壁瓦斯涌出的强度就是暴露时间的函数。
1.1 巷道掘进工作面的风流流动状态在对巷道掘进工作中,此期间会因多种因素导致风流的多向性及其不稳定性,最终引发了瓦斯涌出时也呈现出不均匀性。
蒋庄煤矿瓦斯地质规律与瓦斯涌出浅析本文介绍了蒋庄煤矿地质构造和瓦斯情况,分析论述了褶皱、断层,围岩、水文地质、埋深等与瓦斯的关系,并进行了瓦斯含量、瓦斯涌出量及瓦斯与煤突出危险性预测。
标签:瓦斯地质规律瓦斯涌出1 井田地质构造特征蒋庄井田位于滕南煤田的中部,井田内为第四系覆盖,没有基岩露头。
本井田受高庙断层、刘仙庄断层、尹家洼断层等控制,总体构造线展布为NNE向,形成一断裂构造发育,以地堑、地垒为主要特点的宽缓褶皱区。
井田内断层很多,含煤地层沿走向、倾向产状均有变化,个别地段有岩浆侵入。
依据《矿井地质规程》和《生产矿井地质条件分类工作有关问题补充说明》等有关规定,根据统计和计算的各有关指标、数据,将蒋庄煤矿矿井地质条件综合评定为Ⅱ类,即Ⅱ-Ⅱa,Ⅰd,Ⅱeg型,属构造中等区。
井田内褶曲发育,褶曲轴向一般为北东向,局部轴向转为北北东向或北东东向,两翼岩层倾角一般为5~10°,个别地段达15°左右。
枢纽常有起伏,其角度一般小于5°,使褶曲成短轴状。
各个褶皱都不同程度地受到断层的破坏,使形态变得不明显或不完整。
井田内的主要褶曲由西向东有:柴里向斜、孔庄背斜、张庄向斜、高崮堆向斜、尹家洼背斜、房庄向斜、于桥背斜等。
共发现落差大于20m的断层36条,1.029条/km2,长度104080m,2973.7m/km2;落差10~20m的断层16条,0.44条/km2,长度4840m,132.1m/km2;落差5~10m的断层条比较多见,小型断层(落差5m以下)最发育,有280余条,占85.5%。
这些断层可分为三组,即北北东向正断层组、近东西向正断层组和北东向逆断层组;北北东向和近东西向的正断层为本井田的主要断裂构造,对煤层埋藏深度、地层沉积厚度(特别是上侏罗统蒙阴组)、构造格局,起着控制作用。
蒋庄煤矿矿区井田井田内褶曲发育,褶曲轴向一般为北东向,局部轴向转为北北东向或北东东向,两翼岩层倾角一般为5~10°,个别地段达15°左右。
WESTERN RESOURCES2021年第二期基础地质1.引言阿戛煤矿位于水城县中部,矿区位于格目底向斜北翼东段。
构造形态为向西南急倾斜的单斜构造,地层走向北西,一般为105°~115°,倾向南东,倾角由东向西有规律地变陡(60°~80°)。
矿区可采煤层多,煤层瓦斯含量高,阿戛煤矿属突出矿井。
随着开采深度的逐渐增加,瓦斯涌出量日渐增大。
瓦斯已经成为制约阿戛煤矿安全高效生产的首要问题。
根据瓦斯地质相关理论,结合煤矿地质勘探的瓦斯地质资料,研究阿戛煤矿瓦斯资料,找到影响瓦斯赋存的主要控制因素,进而掌握煤矿的瓦斯分布规律,对煤矿在未来开采区域生产过程中的瓦斯防治工作提供依据。
2.区域地质背景阿戛煤矿区域构造属羌塘—扬子—华南板块(Ⅰ)扬子陆块(Ⅱ)上扬子陆块(Ⅲ)威宁隆起区(Ⅳ)威宁穹盆构造变形区[1]。
矿区处在威宁穹盆构造变形区格目底向斜和水城断裂之间(见图1)。
水城断裂作为威宁穹盆构造变形区和六盘水裂陷槽的边界断裂,不仅对六盘水裂陷槽的构造演化进行了约束,同时对其西南部包括矿区在内的穹盆构造变形区产生了重要的影响。
格目底向斜位于水城断裂西南侧约10km~15km,北西向延伸约70km。
向斜两翼不对称,南西翼地层向北东方向倾斜,约15°~45°,北东翼地层倾向南西,一般在66°~86°,部分地段甚至倒转。
格目底向斜卷入的地层为二叠系、三叠系以及侏罗系。
由于褶皱卷入的地层最新为侏罗系,结合区域资料分析,该向斜为燕山期构造作用的产物。
图1区域构造纲要图矿区位于格目底向斜北翼东段。
构造形态为向西南急倾斜的单斜构造,地层走向北西,倾向南东,倾角由东向西有规律地变陡(60°~80°)。
矿区内断层发育断层3条。
其中走向正断层1条(F1)、逆断层2条(F2、F3)。
贵州水城县阿戛煤矿煤层瓦斯赋存规律及影响因素分析金黎黎贵州省煤田地质局地质勘察研究院贵阳550008摘要:根据阿戛煤矿地质资料,对煤矿瓦斯成分、瓦斯含量、瓦斯分带及瓦斯空间变化规律进行分析,初步探讨影响瓦斯赋存因素,为矿井建设及生产过程中编制防突专项设计提供了地质依据,对防治煤矿瓦斯事故的发生有着重要意义。
长平矿井地质特征及瓦斯涌出规律分析长平井区阴怀海李海涛辛宪耀摘要:通过分析长平矿井地质特征、影响瓦斯积聚的因素,对长平矿井瓦斯涌出规律进行了科学分析,为长平矿井今后瓦斯综合防治提供了可靠的依据。
关键词:地质特征;瓦斯;涌出规律;分析山西长平煤业有限责任公司长平矿井于1999年开始筹建,2003年10月1日首采工作面试生产,年生产能力210万t,现开采3号煤层,为低瓦斯矿井,煤尘具有爆炸性。
1 长平矿井地质概况1.1 总的构造特征长平井田位于太行山背斜南段位置,沁水煤盆地之东缘,晋(城)获(鹿)褶断带西缘。
井田内主要为一走向北北东、倾向北西、倾角7º左右的单斜构造,伴有宽缓褶曲和小型断裂。
受区域构造影响,井田内褶曲较为发育,在井田中南部发育一组轴向北东东的背斜和向斜,由于褶曲影响,井田中南部地层倾角较陡,一般多在7-12º左右,北部则较平缓,倾角一般2-4º间。
另外,在井田西北边界处,发育一条正断层(即李家河断层),断层走向N70E,西北盘断落,该断层向西延伸数公里,最大落差60米。
1.2 煤系地层井田范围出露基岩为二叠系上统上石盒子组地层,分布于井田中西部山梁,井田东部及沟谷处则为第四系覆盖层,井田地层由老至新依次为:奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、第四系。
第四系为松散覆盖层,不整合于基岩之上。
1.3 煤层含煤地层为太原组和山西组,总厚124.23m,含煤10层,煤层编号自上而下依次为1、2、3、5、8、9、11、12、13、15号,煤层总厚10.88m,含煤系数8.76%,其中3、15号为主要可采煤层,2、9号为局部可采煤层。
长平矿主要对3号煤层进行回采。
3号煤位于山西组下部,下距K7砂岩6.25m,煤层最小厚度4.6m,最大厚度5.7m,平均5.03m。
煤层下部含泥炭或炭质泥岩夹石一层,上部局部夹矸。
回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析摘要:影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的,除瓦斯地质因素外,主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。
通过分析回采工作面采空区瓦斯涌出现象及规律,掌握影响回采工作面采空区瓦斯涌出的主要因素,以便采取相应的瓦斯治理方法,保证采面正常回采。
关键词:瓦斯涌出规律主要因素治理10300采区采面为对拉式回采面,煤层厚度0.90m~1.30m,煤层倾角约8°,无烟煤,面长90m,走向长壁后退式炮采,单体液压柱支护,充填法控制顶板;采用上出口主进风,中间运煤巷辅助进风,下出口回风。
采面在回采过程中,多次发生过瓦斯异常涌出,严重影响了采面正常生产。
1瓦斯来源分析在开采初期,高瓦斯采面风流瓦斯浓度在0.11%~0.35%,采面回风隅角瓦斯浓度在0.35%~0.90%,采面回风流瓦斯浓度在0.22%~0.65%。
顶板初期来压后,高浓度瓦斯大量由采空区涌向回风隅角,瓦斯浓度在1.25%~9.0%,采面回风流瓦斯浓度在0.5%~2.5%,面上风流瓦斯浓度没有大的变化。
经分析可知,采面回风隅角、回风流瓦斯浓度高的原因,在于采空区高浓度瓦斯大量涌出的结果。
2 回采工作面瓦斯涌出规律通过分析资料,回采工作面瓦斯涌出量的大小与工作面所在的区域有关,受回采工艺的影响很大,并且随开采工艺的变化回采工作面瓦斯涌出的来源也有所不同,既有本煤层、本煤层采空区、邻近采空区和邻近层采空区涌出的瓦斯量不同。
2.1 本煤层与本煤层采空区瓦斯涌出开采初期,回采工作面风量充足,工作面瓦斯涌出量比较稳定,瓦斯涌出无异常现象,且瓦斯涌出量约为0.6m3/min。
开采一段时间后,采空区面积增多,煤层和围岩的瓦斯大量涌入到采空区,在通风负压的作用下,高浓度瓦斯从采空区涌出到回采工作面的回风隅角,造成回采工作面回风流瓦斯浓度超限,瓦斯涌出量高达21.8 m3/min。
2.2 邻近采空区瓦斯涌出回采工作面开采前,位于同一煤层的邻近采面已经开采结束。
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存规律是指煤矿中煤层瓦斯的分布、存在形式及其规律。
煤层瓦斯是由煤中的有机质在埋藏过程中形成的,在煤矿开采过程中具有潜在的危险性。
煤层瓦斯的赋存规律对煤矿安全生产具有重要意义。
煤层瓦斯赋存规律可以归纳为以下几个方面:
1. 吸附瓦斯:煤层中的瓦斯主要以吸附态存在于煤体孔隙中。
随着压力的减小或温度的升高,吸附瓦斯可以解吸并逸出。
吸附瓦斯的赋存量受煤种、煤质、压力及温度等因素的影响。
2. 渗透瓦斯:煤层中的瓦斯可以通过煤层间隙或裂隙的渗透而存在。
渗透瓦斯的赋存与煤层孔隙度、赋存压力、地应力及煤层裂隙特征等因素有关。
3. 包裹瓦斯:煤层中的瓦斯可以包裹在煤体中的微小气泡中存在。
包裹瓦斯的赋存量受煤体孔隙结构、煤质及煤体松散程度等因素的影响。
4. 瓦斯运移规律:煤层瓦斯的运移与煤体孔隙连通性、地应力、渗透能力等因素有关。
瓦斯通常遵循从高压区到低压区的流动规律,地质构造、矿井开采等因素会影响瓦斯的运移路径和速度。
了解煤层瓦斯赋存规律对煤矿安全生产具有指导意义,可以帮
助矿井管理人员做好瓦斯抽放、通风以及瓦斯爆炸防治等工作,从而提高煤矿的生产安全性。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征简介煤炭资源是我国主要能源资源之一,煤层瓦斯则是其中一种无形的能源资源。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征的研究,可以为煤层气开发提供理论依据和技术支撑,同时也可以为煤层气的安全生产提供重要参考。
本文将围绕深部煤层瓦斯的赋存规律及其涌出特征展开讨论。
深部煤层瓦斯赋存规律赋存形式煤层瓦斯的赋存形式一般包括两种,一种是吸附在煤体孔隙中,另一种是游离在煤层裂隙中。
在深部煤层中,由于地下水的压力增大以及煤体孔隙逐渐关闭等因素的影响,煤层瓦斯的主要赋存形式是游离气体。
吸附气体则占据了较少的比例。
煤性对瓦斯赋存的影响煤层瓦斯的赋存量与煤性有直接关系。
由于不同煤性的孔隙率和比表面积不同,因此不同煤性的煤层瓦斯赋存量也会有所不同。
一般来说,具有较高孔隙率和比表面积的煤层,其孔隙中的煤层瓦斯含量相对较高。
同时,煤层的厚度也会对瓦斯赋存量产生影响。
厚度较小的煤层由于煤体间的连通性较差,瓦斯的堆积容易导致局部区域的高压,进而影响其可开采性。
底板岩性对瓦斯赋存的影响在深部煤层中,底板岩性的不同也会对煤层瓦斯的赋存量产生影响。
底板岩性若是致密型岩石,则瓦斯无法透过岩石而向地面逸出,而会向煤层上部和两侧的煤体中渗透和堆积,从而增加其含量。
反之,底板岩性若为通透型岩石,则瓦斯会向地面逸出,导致其含量减少。
深部煤层瓦斯的涌出特征涌出类型深部煤层瓦斯的涌出类型通常分为两种,一种是常规涌出,另一种是突发涌出。
常规涌出是由瓦斯压力自然产生,较为稳定。
而突发涌出则是由于煤层瓦斯压力快速释放,可能会导致爆炸等灾害事件的发生。
涌出量深部煤层瓦斯的涌出量与煤层深度、煤性、地质构造等因素有关。
一般来说,随着煤层深度的增加,瓦斯的赋存量和压力会增大,从而导致涌出量增加。
此外,含有大量煤层气的煤层,其瓦斯的涌出量也会相应增加。
涌出过程深部煤层瓦斯的涌出过程是一个较为复杂的过程,涉及到煤层瓦斯的释放、扩散、迁移等环节。
煤层瓦斯赋存及涌出规律研究现状及分析王伟安全09-2班摘要:瓦斯是指井下有害气体的总称,主要由煤变质作用生成的,瓦斯赋存及其分布与成煤后期的改造作用有着密切的关系。
近年来,随着煤层开采向纵向深度逐步发展,矿井瓦斯问题日益严重,成为煤矿的主要灾害之一。
掌握瓦斯赋存的规律和瓦斯的涌出规律,预测瓦斯的涌出量是瓦斯治理、矿井通风设计、瓦斯抽采系统设计和矿井及工作面产量确定的重要依据。
本文为了超前防治矿井瓦斯灾害, 通过讨论影响瓦斯赋存的地质因素,分析煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量影响因素, 研究了煤层瓦斯赋存和瓦斯涌出规律, 根据研究结果预测了矿井煤与瓦斯突出危险性, 对瓦斯防治工作具有指导意义。
关键词:煤层瓦斯瓦斯赋存瓦斯涌出规律煤炭是我国的主要能源,占一次能源的70%以上,我国煤炭工业在保障国家经济快速增长的同时,也使煤炭的开采条件不断恶化,突出表现在开采深度增加、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质构造条件复杂,瓦斯灾害日趋严重。
为了科学指导煤矿瓦斯灾害防治工作, 达到超前预测瓦斯灾害的目的, 必须掌握矿井开采煤层的瓦斯赋存及涌出规律。
1、煤层瓦斯赋存规律1.1瓦斯的生成煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生成的。
煤是一种腐植型有机质高度富集的可燃有机岩,是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转化而成。
从植物死亡、堆积到转变成煤要经过一系列演变过程,这个过程称为成煤作用。
在整个成煤过程中都件随有烃类、二氧化碳、氢和稀有气体的产生。
结合成煤过程,大致可划分为两个成气时期。
1.1.1 生物化学作用成气时期这是成煤作用的第一阶段,即泥炭化或腐植化阶段。
这个时期是从成煤原始有机物堆积在沼泽相和三角训相环境中开始的,在温度不超过65℃条件下,成煤原始物质经厌氧微生物的分解生成瓦斯。
这个过程,一般可以用纤维素的化学反应方程式来表达:4C6 H10O5 →7CH4↑+8CO2↑+C9H6O+3H2O或2C6 H10O5 →CH4↑+2CO2↑+C9H6O+5H2O 在这个阶段,成煤物质生成的泥炭层埋深浅,上覆盖层的胶结固化不好,生成的瓦斯通过渗透和扩散容易排放到古大气中去。
因此,生化作用生成的瓦斯一般不会保留在现有煤层内。
此后,随着泥炭层的下沉,上覆盖层越来越厚,成煤物质中所受的温度和压力也随之增高.生物化学作用逐渐减弱直至结束。
在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤,并逐渐进入变质作用阶段。
1.1.2 煤化变质作用成气时期这是成煤作用的第二阶段,即泥炭、腐泥在以压力和温度为主的作用下变化为煤的过程。
在这个阶段中,随着泥炭层的下沉,上覆盖层越积越厚.压力和温度也随之增高,个物化学作用逐渐减弱直至结束,进入煤化变质作用成气时期。
由于埋藏较深只覆盖层已固化,在压力和温度影响下,泥炭进一步变为褐煤,褐煤再变为烟煤和无烟煤。
煤中的有机质基本结构单元是带侧键官能团并含有杂原于的缩合芳香核体系。
在煤化作用过程中,芳香核缩合和侧链与官能团脱落分解,同时会件有大量烃类气体的产生,其中主要的是甲烷。
从褐煤到元烟煤,煤的变质程度越高,生成的瓦斯也越多。
1.2煤层瓦斯的赋存1.2.1煤体内的孔隙特征煤体之所以能保存一定数量的瓦斯,这与煤体内具有大量的孔隙有密切关系。
根据煤的组成及其结构性质,煤中的孔隙可以分为三种:(1)宏观孔隙:指可用肉服分辨的层理、节理、劈理及次生裂隙等形成的孔隙。
一般在0.1mm以上。
(2)显微孔隙:指用光学显微镜和扫描电镜能分辨的孔隙。
(3)分子孔隙:指煤的分子结构所构成的超微孔隙。
一般在0.1μm以下。
1.2.2瓦斯在煤层中的赋存状态瓦斯在煤层中的赋存状态一段有两种,即吸附状态和游离状态。
而煤层瓦斯含量实际上是指吸附瓦斯量和游离瓦斯量之和,其值的大小往往是评价煤层瓦斯储量和是否具有油放价值的重要指标。
1)游离状态游离状态也叫自由状态,存在于煤的孔隙和裂隙中,如图1—1所示。
这种状态的瓦斯以自由气体存在,呈现出的压力服从自由气体定律。
游离瓦斯量的大小主要取决于煤的孔隙率。
在相同的瓦斯压力下,煤的孔隙率越大,则所含游离瓦斯量也越大。
在储存空间一定时,其量的大小与瓦斯压力成正比,与瓦斯温度成反比。
1)吸附状态这种状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上(吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。
吸着状态是在孔隙表面的团体分子引力作用下,瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上,形成很薄的吸附层;油吸收状态是瓦斯分子充填到极其微小的微孔孔隙内,占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间,如同气体溶解于液体中的状态。
吸附瓦斯量的大小,取决于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。
一般规律是:煤中的微孔越多、瓦斯压力越大,吸附瓦斯量越大;随着煤的温度增加,煤的吸附能力下降;煤的水分占据微孔的部分表回积,故煤的湿度越大,吸附瓦斯量越小。
煤体中的瓦斯含量是一定的,但处于游离状态和吸附状态的瓦斯量是可以相互转化的,这取决于外界的温度和压力等条件变化。
如当压力升高或温度降低时,部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态,这种现象叫做吸附;相反,如果压力降低或温度升高时,又会有部分瓦斯由吸附状态转化为游离状态,这种现象叫做解吸。
吸附和解吸是两个互逆过程,这两个过程在原始应力F处于一种动态平衡,当原始应力发生变化时,这种动平衡状态将被破坏。
根据国内外研究成果,现今开采的深度内,煤层中的瓦斯主要是以吸附状态存在着.游离状态的瓦斯只占总量的10%左右。
但在断层、大的裂隙、孔洞和砂岩内,瓦斯则主要以游离状态赋存。
随着煤层被开采,煤层顶底板附近的煤岩产生裂隙,导致透气性增加,瓦斯压力随之下降,煤体中的吸附瓦斯解吸而成为游离瓦斯,在瓦斯压力失去平衡的情况下,大量游离瓦斯就会通过各种通道涌入采掘空间,因此,随着来掘工作的进展,瓦斯涌出的范围会不断扩大,瓦斯将保持较长时间持续涌出。
1.3煤层瓦斯赋存的垂直分带当煤层露头或在冲击层下有含煤地层时,在煤层内存在两个不同方向的气体运移,即煤层中经煤化作用生成的瓦斯经煤层、亡覆岩层和断层等由深部向地表运移;地面的空气、表土中的生物化学作用生成的气体向煤层深部渗透和扩散。
这两种反向运移的结果,形成了煤层中各种气体成分内浅到深有规律地变化,呈现出沿赋存深度方向亡的带状分布。
煤层瓦斯的带状分布是煤层瓦斯含量及老道瓦斯涌出量预测的基础,也是搞好瓦斯管理的重要依据。
煤层瓦斯沿垂向一般分为两个带:瓦斯风化带和甲烷带。
1)瓦斯风化带瓦斯风化带是氮气一二氧化碳带、氮气带和氮气一甲烷带的统称。
各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯含量也不同。
现代瓦斯风化带是煤田在长期地质进程的结果,是有一系列地质因素综合作用所致,如风化剥蚀、围岩性质、煤层倾角等。
瓦斯风化带深度随煤系地层的具体条件而变化,不同矿区、不同井田瓦斯风化带深度变化很大,即使在同一井田的不同煤层有时也相差很大。
如开滦矿区的唐山矿和赵各庄矿,两矿的瓦斯风化带深度下限就相差80 m。
2)甲烷带瓦斯风化带以下是甲烷带,是大多数矿井进行采掘活动的主要区域。
在甲烷带内,煤层的瓦斯压力、瓦斯含量是随着埋藏深度的增加呈有规律的增长。
增长的梯度,随不同煤质(煤化程度)、不同地质构造和赋存条件有所不同。
相对瓦斯涌出量也随着开采深度的增加而有规律地增加,不少矿井还出现了瓦斯喷出、煤与瓦斯突出等待殊涌出现象。
因此,要搞好瓦斯防治工作,就必须重视币烷带内的瓦斯赋存与运动规律,并采取针对性措施,才能防止瓦斯的各种涌出危害。
1.4煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量,煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始瓦斯含量,如果煤层受到采动影响,已经排放出部分瓦斯,则剩余在煤层中的瓦斯含量称为残存瓦斯含量。
煤层瓦斯含量是煤层的基本瓦斯参数,是计算瓦斯蕴减员、预测瓦斯涌出量的重要依据。
国内外大量研究和测定结果表明,煤层原始瓦斯含量一般不超过20m3/t一30m3人.仅为成煤过程生成瓦斯量的1/5—1/10或更少。
1.5影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素煤层瓦斯含量的多少主要取决于保存瓦斯的条件,而不是生成瓦斯量的多少;也就是说不仅取决于煤质牌号.而更主要的是取决于储存瓦斯的地质条件。
根据目前的研究成果认为,影响层瓦斯含量的主要因素有:煤层储气条件、区域地质构造和采矿工作。
1) 煤层储气条件煤层储气条件对于煤层瓦斯赋存及含量具有重要作用。
这些储气条件主要包括煤层的埋藏深度、煤层和围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头以及煤的煤化作用程度等。
2) 区域地质构造地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的重要条件之一。
目前总的认为,封闭型地质构造有利于封存瓦斯.开放型地质构造有利于瓦斯排放。
具体而言,影响煤层瓦斯赋存的因素包括:褶曲构造、断层构造、构造复合与联合、构造组合和水文地质条件。
3)采矿工作煤矿井下来矿工作会使煤层所受应力重新分布,造成次生透气性结构;同时.矿山压力可以使煤体透气性增高或降低.其表现为在卸压区内透气性增高,在集中应力带内透气性降低。
这种情况会引起煤层瓦斯赋存状态发生变化,具体表现为在采掘空间中瓦斯涌出量的忽大忽小;如开采上、下保护层时,在保护范围内.由于煤(岩)体透气性的增大,使媒体中的瓦斯大旦释放。
由于引起地层应力的重新分布,导致瓦斯赋有状态发生很大的变化。
表现为保护层本身的开采过运中.瓦斯涌出量的增大,而使邻近被保护层中的瓦斯捐到释放。
此外,在厚煤层分层开采中,也会有类似的现象。
2、煤层瓦斯涌出规律在煤层中或其附近进行采掘工作时,在采动影响下煤岩的原始状态受到破坏,发生破裂、卸压膨胀变形、地应力重新分布等变化,部分煤岩的透气性增加。
游离瓦斯在其压力作用下,经由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流出并涌向采掘空间。
随着游离瓦斯的流出,煤体里面的瓦斯压力下降,这就破坏了原有的动平衡,一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出。
随着采掘工作的不断扩展,煤体和围岩受采动影响的范围不断扩大,瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展。
所以瓦斯能够长时间地、持续地从煤体中释放出来,这是瓦斯涌出的基本形式,又叫瓦斯的普通涌出。
与其对应的瓦斯特殊涌出是指在时间上突然,在空间上集中、大量的瓦斯涌出,主要有瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。
2.1瓦斯涌出量瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量,对应于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量,对应于翼、采区或工作面的,叫翼、采区或工作面的瓦斯涌出量。
瓦斯涌出量大小的表示方法有两种:绝对瓦斯涌出量——单位时间涌出的瓦斯体积,单位为m3/d 或m3/min。
相对瓦斯涌出量——平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量,单位是m3/t。
2.2影响瓦斯涌出的因素矿井瓦斯涌出量的大小,决定于自然因素和开采技术因素的综合影响2.2.1自然因素1)煤层和围岩的瓦斯含量它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。