煤层瓦斯压力分布规律
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煤层瓦斯压力分布规律
1．煤层瓦斯压力
煤层瓦斯压力是指赋存在煤层孔隙中的游离瓦斯游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力。它是决定煤层瓦斯含量一个主要因素，当煤的孔隙率相同时，游离瓦斯量与瓦斯压力成正比；当煤的吸附瓦斯能力相同时，煤层瓦斯压力越高，煤的吸附瓦斯量越大。煤层瓦斯压力也是间接法预测煤层瓦斯含量的必备参数。在瓦斯喷出、煤与瓦斯突出的发生、发展过程中，瓦斯压力也起着重大作用，瓦斯压力是预测突出的主要指标之一。
2．煤层瓦斯压力分布规律
研究表明，在同一深度下，不同矿区煤层的瓦斯压力值有很大的差别，但同一矿区中煤层瓦斯压力随深度的增加而增大，这一特点反映了煤层瓦斯由地层深处向地表流动的总规律，也揭示了煤层瓦斯压力分布规律。
煤层瓦斯压力的大小，取决于煤生成后煤层瓦斯的排放条件。在漫长的地质年代中，煤层瓦斯排放条件是一个极其复杂的问题，它除与覆盖层厚度、透气性能、地质构造条件有关外，还与覆盖层的含水性密切相关。当覆盖层充满水时，煤层瓦斯压力最大，这时瓦斯压力等于同水平的静水压力；当煤层瓦斯压力大于同水平静水压力时，在漫长的地质年代中，瓦斯将冲破水的阻力向地面逸散；当覆盖层未充满水时，煤层瓦斯压力小于同水平的静水压力，煤层瓦斯以一定压力得以保存。图1-16是实测的我国部分局、矿煤层瓦斯压力随距地表深度变化图，从中可以看出，绝大多数煤层的瓦斯压力小于或等于同水平静水压力。
图1也反映出有少部分煤层的瓦斯压力实测值大于同水平的静水压力，这种异常现象可能与受采动影响产生的局部集中应力有关，也可能有裂隙与深部高压瓦斯相连通，造成实测的煤层瓦斯压力值偏高。
在煤层赋存条件和地质构造条件变化不大时，同一深度各煤层或同一煤层在同一深度的各个地点，煤层瓦斯压力是相近的。随着煤层埋藏深度的增加，煤层瓦斯压力成正比例增加。
图1煤层瓦斯压力随距地表深度的变化 1—重庆各局；2—北票局；3—湖南各局；4—其它局
在地质条件不变的情况下，煤层瓦斯压力随深度变化的规律，通常用下式描述： 00HHmPP— （1-7）
式中： P——在深度H处的瓦斯压力，MPa；
P0——瓦斯风化带H0深度的瓦斯压力，MPa，一般取0.15～0.2，预测瓦斯压力时可取0.196；
H0——瓦斯风化带的深度，m；
H——煤层距地表的垂直深度，m；
m——瓦斯压力梯度，MPa/m。由下式计算：
0101HHPPm—— （1-8）
式中： P1——实测瓦斯压力，MPa；
H1——测瓦斯压力P1地点的垂深，m。
根据我国各煤矿瓦斯压力随深度变化的实测数据，瓦斯压力梯度m一般在0.007～0.012
MPa/m，而瓦斯风化带的深度则在几米至几百米之间。表1-7是我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值。
表1-7 我国部分矿井的煤层瓦斯压力和瓦斯压力梯度实测值
矿井名称 煤层 垂深/m 瓦斯压力/MPa 瓦斯压力梯度/
MPa·m-1
南桐一井 4
4 218
503 1.52
4.22 0.0095
北票台吉一井 4
4 713
560 6.86
5.12
0.0114
涟邵蛇形山 4
4 214
252 2.14
2.60 0.0120
淮北芦岭 8
8 245
482 0.20
2.96 0.0116
对于一个生产矿井，应该注意积累和充分利用已有的实测数据，总结出适合本矿的基本规律，为深水平的瓦斯压力预测和开采服务。
例1-1 某矿井地面标高100m，瓦斯风化带深度为250m，测得-400m水平的煤层瓦斯压力为0.784 MPa，试预测-460m水平煤层的瓦斯压力。
解 H0=250m，取P0=0.196 MPa，瓦斯梯度为：
0101=HHPPm——
250500196.0784.0=——
= 0.00235 MPa/m
预测—460m水平煤层的瓦斯压力为： ()00+=HHmPP—
=0.196+0.00235×（560—250）
=0.925 MPa
答：-460m水平的煤层瓦斯压力为0.925 MPa。
