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大黄山豫新煤业有限责任公司大黄山煤层瓦斯基本参数测定及其突出危险性鉴定实施方案大黄山豫新煤业有限责任公司通风部2010年3月目录一、前言二、矿井基本情况1、交通位置2、地形地貌3、井田构造4、煤系地层及煤层5、开拓、开采三、通风、瓦斯四、技术方案1、煤样瓦斯参数实验测定1）坚固性系数测定步骤：2）瓦斯放散初速度测定步骤（WFC-2型）3)煤层瓦斯含量4) 煤层瓦斯压力测定5）煤层测压孔布置：五、煤层突出危险性评价六、工作安排说明七、所需设备和材料准备一、前言近年来所属矿井随着开采深度和开采强度的增加，瓦斯灾害越来越严重，矿井安全生产面临着许多新问题。
对于瓦斯矿井而言，瓦斯事故是煤矿的重大灾害和安全隐患之一。
在瓦斯综合防治中为避免盲目性，作到经济、有效、可靠和有预见性，需要对矿井煤层的瓦斯基本情况有一个准确的把握。
通过对瓦斯参数测定，确定煤层的瓦斯压力、煤的相关物理性质等特性，为瓦斯综合治理方案的制定，以及瓦斯抽放设计和综合利用提供基础和依据。
为此，新疆大黄山豫新煤业有限责任公司，根据大黄山煤矿采掘部署情况，现场测定+690、+772、+733中大、+733八尺煤层的瓦斯压力；同时取煤层的煤样，实验室分别测定煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度ΔP。
根据上述煤层瓦斯基本参数的测定并计算的结果，依据有关标准对大黄山煤矿煤层的突出危险性进行鉴定（或评价）。
二、矿井基本情况1、交通位置新疆豫新煤业公司大黄山煤矿位于阜康市、距乌鲁木齐125km，行政区划属阜康市管辖。
矿区以北7km有乌--奇公路和吐--乌--大高等级公路通过，矿区的沥青公路与之相连，交通较为方便。
新疆国土资源厅新疆生产建设兵团农六师大黄山煤矿划定矿区范围。
整个范围由8个拐点圈定，勘探区东西长约3.5km面积8km2。
由农六师于1958年建井，设计年产量9万吨，1997年后，通过逐年的技术改造后,现实际生产能力为60万吨，主要开采中大槽、八尺槽、2、地形地貌矿区地处准噶尔盆地东南缘之博格达山北麓低山～丘陵地带,地表植被稀疏，地形以黄山河为界东西各具特点。
瓦斯参数测定及措施效果检验消突评价相关要求瓦斯参数测定及措施效果检验、消突评价相关要求防突及措施效果检验、消突评价等补充资料一、瓦斯基本参数测量一、瓦斯基本参数测定的内容及原则一)用作瓦斯喷出量预测及瓦斯煤层气论证的瓦斯基本参数1．煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是指在矿井大气条件下(环境温度为20℃，环境大气压力为0．1mpa)单位质量煤体中所含有的瓦斯气体(通常指甲烷)体积量，一般用m3／t表示其大小，即1t煤中所含瓦斯的立方米数。
煤层瓦斯含量又可分为：煤层瓦斯完整含量――未受到开采采动及煤层气影响的煤体内的瓦斯含量。
煤层瓦斯残存含量――受采矿采动及抽采影响的煤体内现存的瓦斯含量。
原煤瓦斯含量――单位质量原煤中所含的瓦斯量。
可燃基瓦斯含量――原煤中除去灰分和水分后的单位质量可燃部分煤中的瓦斯含量。
2．煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力就是指瓦斯成矿于煤层中所呈现出的气体压力，即为气体促进作用于孔隙壁的压力。
煤层瓦斯压力的单位通常用mpa则表示。
煤层瓦斯压力又可以分成：煤层瓦斯原始压力――未受采矿采动及抽采影响的煤体内的瓦斯压力。
煤层瓦斯存留压力――受到开采采动及煤层气影响的煤体内现存的瓦斯压力。
二)用于突出危险性鉴定的瓦斯基本参数1．煤层瓦斯压力12．煤层瓦斯含量<8m3/t)2．煤层的结构毁坏类型(ⅰ～v类)：用煤层的结构特征、光泽、节理性质、断口性质及强度等指标综合充分反映的煤层被毁坏程度。
4．煤样的瓦斯阴之木初速度(△p)：实验室测量的溶解瓦斯煤样在忽然卸压后最初一段时间内MALDI瓦斯释出快慢的相对指标。
5．煤样的坚固性系数(∫)：用炖煮法测定的煤样抗炎碎裂强度指标。
6．煤的瓦斯MALDI特征曲线：现场实行煤样经实验室真空退附后，取值相同的溶解瓦斯压力并使其吸附平衡，然后而令其在大气压力状态下展开瓦斯MALDI量随MALDI时间关系的测量，统计分析得出结论MALDI特征参数。
发生改变吸附平衡的瓦斯压力，得出结论相同的MALDI特征参数，获得吸附平衡瓦斯压力与MALDI特征参数之间的关系曲线，该曲线即为为煤样的瓦斯MALDI特征曲线。
煤层瓦斯基本参数测定方案二零一三年八月目录1 煤层瓦斯压力测定 (1)1。
1 测压操作步骤 (2)1.2 瓦斯压力测定结果 (3)2 煤层瓦斯含量测定 (3)2.1 测定方法及过程 (4)2。
2 煤层瓦斯含量测定结果 (5)3 煤层透气性系数测定 (7)3。
1 测定原理 (7)3。
2 测定方法 (8)3。
3煤层透气性系数计算结果 (9)4 钻孔瓦斯流量衰减系数的测定 (9)4.1 测定原理 (10)4.2 测定方法 (10)5 煤的破坏类型测定 (12)6 煤的坚固性系数测定 (12)6.1 仪器设备 (12)6。
2 煤样制取 (12)6。
3 测定步骤 (13)6。
4 数据计算 (13)7 瓦斯放散初速度测定 (14)7.1 仪器设备 (14)7.2 煤样制取 (14)7。
3 测定步骤 (14)7。
4 数据计算 (15)8 煤层瓦斯吸附常数测定 (15)8。
1 煤样制取 (16)8.2 测定步骤 (16)8.3 试验结果输出 (18)9 煤层瓦斯钻屑指标测定 (19)9。
1 钻屑量测定 (19)9.2 钻屑瓦斯解吸指标测定 (19)煤层瓦斯基本参数的测定主要包括煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、煤的破坏类型、坚固性系数、放散初速度、瓦斯吸附常数、煤层瓦斯钻屑指标、钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯抽采参数的测定。
煤层瓦斯基本参数的测定，可以为矿井瓦斯防治和瓦斯抽采提供基础参数支持，同时可以指导瓦斯管理，采取有效的瓦斯治理安全技术措施，合理使用煤矿瓦斯治理的资源，减少瓦斯管理及治理费用的浪费，确保煤矿的安全生产。
1 煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定的钻孔布置在岩石巷道内，均为穿层钻孔，封孔方式和测压方法严格执行《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T 1047—2007）的有关规定.采用注浆封孔测压法，封孔材料为水泥浆加速凝剂、膨胀剂等，利用压风将密封罐内的水泥浆注入钻孔内，测压方式为被动测压法，即钻孔封孔完成后,等待被测煤层瓦斯的自然渗透达到瓦斯压力平衡后，测定煤层瓦斯压力.首先在距被测煤层一定距离的岩巷内打孔，孔径一般取直径φ75mm以上，钻孔最好垂直煤层布置,成孔后在孔内安设测压管，然后对钻孔进行封孔(〉10m）；封孔后，安设压力表开始测压。
瓦斯性质及瓦斯参数测定
瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。
瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。
瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。
瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。
实测表明，在目前开采深度下(1000～2000m以内)煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。
煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。
煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。
煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。
影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。
山东新河矿业有限公司3煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案山东鼎安检测技术有限公司二〇一五年一月山东新河矿业有限公司3煤层瓦斯参数测定现场施工技术方案编写：审核：批准：山东鼎安检测技术有限公司二0一五年四月煤层瓦斯基础参数测定项目一览表一、概况新河矿业自2000年9月开工建设，2003年建成开始联合试运转，2005年7月正式生产。
原设计生产能力0.3Mt/a，2008年后，在对井底车场、主要水平大巷及主提升、通风等矿井主要生产系统进行了扩容与改造的同时，对新河、唐口矿井井田边界进行了优化调整，经山东省国土资源厅批准，将相邻的唐口矿井630采区划归新河矿井开采，目前-400m生产水平处于收尾阶段，-980m水平正在进行开拓准备。
唐口矿井630采区划归新河矿井后，结合现场开采情况，将采区分为530采区、630采区和730采区，为确定新增加采区煤层的瓦斯参数，在530胶带集中巷及轨道集中巷施工瓦斯钻孔对煤层的瓦斯参数进行测定。
二、地质及水文地质条件（一）地层产状工作面穿越永东闸向斜两翼，西部处在永东闸西向斜的西翼，受两向斜构造影响，地层产状变化较大，走向SE～NE～SE，倾向SW～SE～SW，倾角5～29°，平均10°左右。
（二）褶曲根据矿井延深区三维地震勘探资料，延深区发育有两个褶曲，分别为永东闸向斜、永东闸西向斜，受其影响地层产状变化较大。
其特征如下：1、永东闸西向斜：位于延深区中部，永东闸以西。
轴向NW，延展长度约1.23km，幅度约40m。
该向斜两翼不对称，西翼倾角较陡可达30°，东翼相对较缓为11°。
2、永东闸向斜：位于延深区东部，永东闸北侧，T21-1孔以西。
轴向不明显，北部为NNE、南部转为NW，延展长度约0.58km，幅度约30m，西翼倾角较缓，在5°左右。
（三）断层根据延深区三维地震勘探资料分析，工作面掘进过程中将揭露断层1条，落差11m，对巷道掘进影响较大。
该掘进工作面附近各断层特征见下表：表3: 断层构造情况表（4）主要含水层530胶带集中巷掘进工作面沿3煤底板掘进，水文地质条件简单，主要受3煤顶底板砂岩及三灰含水层影响。
1、3煤顶底板砂岩含水层根据水文补勘DM-203孔资料，3煤顶底板砂岩含水层厚44.76m，主要由浅灰色、灰色和深灰色粗、中、细砂岩组成，发育少量高角度裂隙，岩石较破碎。
钻孔抽水试验资料表明，单位涌水量为0.004613L/s·m ，富水性弱。
另外，从-980m水平二节胶带暗斜井掘进揭露3煤顶板砂岩情况看，掘进过程中仅有少量顶板淋水，水量小。
2、三灰含水层该区域三灰厚4.82m，裂隙发育，充填方解石。
水文补勘DM-201孔三灰含水层抽水试验资料表明，单位涌水量0.000551 L/s·m，富水性弱。
三灰上距3煤层48.5m，对掘进无直接影响，但由于本区煤层埋藏深，三灰水压较高，构造复杂区域断层带、裂隙发育地段可能成为导通含水层通道，因此三灰为开采3煤层底板进水型直接充水含水层。
三、工程设计（一）布置原则钻孔位置充分考虑施工现场对瓦斯钻孔的影响，将施工瓦斯钻孔前后1个卸压孔均用水泥进行封堵严密，尽量减小卸压钻孔对其的影响，且不影响井下正常生产。
（二）钻孔结构采用SGZ-3B型煤矿用坑道钻机，钻具组合：φ50×5.5mm地质钻杆，φ75mm 钻头。
采用2ZBQ-10/15型注浆泵，浆液搅拌采用自制0.15m3水泥浆搅拌桶。
钻孔采用一级结构，采用φ75mm钻头开孔钻进50m，其中钻进30米后取芯2米。
施工完毕后孔内预留4分测压管（最里段安设一根花管），外段30米用水泥浆注浆封孔。
（三）钻孔位置及参数为准确测定煤层瓦斯压力，使测出的瓦斯压力值能够代表煤层的原始瓦斯压力，测定煤层瓦斯压力地点要避开断层、褶皱、裂隙带等地质构造带，使钻孔周围煤层处于原始状态。
通过察看矿井相关资料及井下实地考察结合煤层揭露情况，共布置3组测点（6个测压钻孔）测定3煤层的原始瓦斯压力测定。
瓦斯钻孔位置示意图见图1。
1#测点布置在530胶带集中巷L8右侧50m处与75～80m处，与巷道呈80°夹角，倾角8°开孔，终孔位置在3煤层顶板；2-1#钻孔布置在530轨道集中巷向里距离3-1#钻孔50m左右，2-2#钻孔布置在2-1#钻孔右侧距其35m左右处，垂直与巷道左帮开孔，终孔位置在3煤层顶板；3#测点布置在530胶带集中巷运输联络巷与530胶带集中巷交汇处及530胶带集中巷运输联络巷与530轨道集中巷交汇处附近(3-1#钻孔在530胶带集中巷运输联络巷与530胶带集中巷交汇处向内40m处、3-2#钻孔在530胶带集中巷运输联络巷与530轨道集中巷交汇处)，两钻孔均垂直所在巷道侧帮，3-1#钻孔倾角8°开孔，3-2#钻孔倾角7°开孔，终孔位置在3煤层顶板（预计两钻孔孔深均为60.0m左右）。
图1 瓦斯压力钻孔布置图-精品-（四）钻孔施工要求：①测压钻孔应选择在无断层、裂隙等地质构造处，应避开含水层、溶洞，并保证钻孔与其距离不小于50m，钻孔周围煤层应处于原始状态，应避开采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响范围，并保证钻孔与其距离不小于50m；②同一地点应设置两个测压钻孔，其终孔见煤点或测压气室应在相互影响范围外，其距离除石门测压外应不小于20m；③选择合适的测压地点后,以8°的仰角从向煤层打钻,钻孔采用φ75mm钻头，钻孔深度保证穿过整个煤层，终孔点为煤层顶板。
钻孔施工应保证钻孔平直、孔形完整，如钻孔报废应离开报废钻孔至少20m重新进行施工；钻孔施工过程中应准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔在煤层中长度、钻孔开钻时间、见煤顶板距离及时间及钻孔完成时间。
钻孔施工参数示意图见图2。
（五）封孔由于煤层瓦斯是粘性很小的气体，其粘度系数μ=1.08×10-6Pa·s，在高压作用下，可以说是无孔不入。
钻孔孔壁内存在细微孔道，在高压瓦斯的作用下很可能连通起来，形成瓦斯泄漏的立体交叉通道。
在具有煤与瓦斯突出危险的煤层中，一般地应力高，煤层透气系数小；因此测压时微量的漏气，就能导致所测压力值的很大降低。
在松软的煤层中测压时，钻孔周围往往具有卸压圈和裂隙网，发生漏气是显而易见的。
页岩、砂质页岩中也往往裂隙发育，所以在页岩、砂质页岩和煤层中测定瓦斯压力要取得可靠的结果较为困难。
而煤系地层大多为页岩和砂质页岩，这就是测压结果误差较大的主要原因。
实践表明，封堵孔壁裂隙用固体物显然是不行的，只能用粘性液体(或流体)，为了抵抗高压瓦斯的排斥，粘性液体压力应始终高于瓦斯压力，这是准确测压的关键。
本次压力测定决定采用水泥浆封堵测压钻孔。
测压管均选用Φ16×1.5mm无缝钢管（普通4分管），为便于安装,取每根钢管长1.5m或2.0m，根据现场实际情况用接箍联接成需要的长度；测压管根据需要一端位于测压室内（需加工成花管）,其露出钻孔一端接压力表。
比例：1:10图2 钻孔施工参数示意图-精品-钻孔打好以后，应在24h内进行封孔。
封孔时将连接好的瓦斯测压管送入测压钻孔内，并送入钻孔内见煤点测压气室。
在钻孔内测压管距孔口满足封孔深度要求处安设一个挡盘（缠绕棉纱）用于阻止封孔材料堵塞测压气室；根据预留封孔体积计算出所需封孔材料，利用棉纱塞住孔口，并快速注入水泥；封孔完成后，将引出孔外的测压管接上瓦斯压力表。
封孔完成24h后关闭压力表阀门即开始进行瓦斯压力测定，每3d 记录一次瓦斯压力，连续观察20d后如瓦斯压力连续3d内变化小于0.015MPa，则可认为这个稳定的压力就是煤层原始瓦斯压力；测压结束后,可以回收压力表。
四、煤层瓦斯含量直接测定瓦斯含量直接测定分为现场煤芯取样解析、实验室解析两部分。
根据现场瓦斯自然解吸量与实验室数据处理后得到的瓦斯解吸量，进行计算得出瓦斯含量。
1、采样前准备煤样罐在使用前必须进行气密性检测；气密性检测可通过向煤样罐内注空气至表压1.5MPa以上，关闭后搁置12h，压力不降方可使用。
禁止在丝扣及胶垫上涂润滑油。
解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来，放置10min，量管内水面不动为合格。
2、煤芯采集采样方式：在石门或岩石巷道可打穿层钻孔采取煤样，在新暴露煤巷中应首选煤芯采取器（简称煤芯管）或其他定点取样装置定点采集煤样。
采样深度应按以下两种情况确定：测定煤层原始瓦斯含量时，采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求：①在采掘工作面取样时，采样深度应根据采掘工作面的暴露时间来确定，但不应小于12m；②在石门或岩石巷道采样时，距煤层的垂直距离应视岩性而定，但不得小于5m。
采样时间：采样时间是指用于瓦斯含量测定的煤样从暴露到被装入煤样罐密封所用的实际时间不应超过5min。
3、井下自然解吸瓦斯量测定井下自然解吸瓦斯量采用解吸仪测定。
自然解析装置见图3。
煤样罐通过排气管5与解吸仪连接后，打开弹簧夹3，随即有从煤样泄出的瓦斯进入量管，用排水集气法将瓦斯收集在量管内。
如果量管体积不足以容纳60 min 内从煤样泄出的全部瓦斯，可以中途用弹簧夹3夹住排气管与解吸仪断开，重新迅速给解吸仪补足清水,然后打开弹簧夹3连通解吸仪继续观测。
如果在解吸仪观测中没有瓦斯泄出，应当检查排气管及煤样罐上部排气孔是否堵塞。
如果没有堵塞，则是瓦斯含量过小所至，此时，即可终止观测，送实验室测定。
图3 解吸装置示意图煤样罐密封运到井上后，要进行试漏，将煤样罐沉入清水中，仔细观察5min，检查有无气泡冒出。
如果发现有气泡渗出，则要更换煤样罐或胶垫重新取样。
如不漏气，可以送实验室继续进行实验。
4、实验室残存解吸将经过自然瓦斯解吸过的煤样送至实验室，先检查各设备的气密性，若是气密性良好，再进行以下实验。
将煤样罐与常压自然解析装置（见图4）连接，缓慢打开煤样罐阀门，测定粉碎前自然解析瓦斯量。
测定完毕后，称量煤样总重，从中称取两份二次煤样，进行粉碎，并与常压自然解析装置连接，测定粉碎后自然解析瓦斯量。
图4 常压自然解析测定装置5、瓦斯含量计算根据现场瓦斯自然解吸量与实验室数据处理后得到的瓦斯解吸量，进行计算得出瓦斯含量。
X=X1+X2+X3+X4+X b式中：X——瓦斯含量，cm3/g；X1——煤样的井下解吸瓦斯量，cm3/g；X2——煤样的瓦斯损失量，cm3/g；X3——煤样粉碎前解吸瓦斯量，cm3/g；X4——煤样粉碎后解吸瓦斯量，cm3/g；X b——不可解析瓦斯量，cm3/g。
五、煤样的采取1、煤样的采取目的此过程为了煤层瓦斯含量和瓦斯放散初速度（ΔP）的测定。
煤层瓦斯含量的测算可通过采集新鲜煤样，先进行工业性分析；然后进行瓦斯含量的测定与计算等步骤来完成。
