【精编】《安全技术》之基于瓦斯地质编图中煤层瓦斯含量与瓦斯涌出量关联特征的探讨.docx

基于瓦斯地质编图中煤层瓦斯含量与瓦斯涌出量关联特征的探讨

《煤矿安全规程》第181条规定，突出矿井必须及进编制矿井瓦斯地质图。煤层瓦斯含量和回采期间瓦斯涌出量是编图过程中必须涉及的两个重要瓦斯参数，通常以预测等值线的形式展示于图中。一般认为，在瓦斯带以内瓦斯含量和瓦斯涌出量都具有随煤层埋深增加而增大的线性数值关系，所以二者之间也应该具的某种关联特征和数量关系。本文认为，明确了该两个瓦斯参数间的这种关系不仅有利于芦岭矿进一步开展瓦斯预测工作，而且对提高矿井瓦斯地质图中相关内容的可靠度的精确性也具有非常重要的现实意义和应用价值。1井田概况芦岭井田是淮北矿业集团公司下属的一对设计年生产能力为150万t的大型突出矿井。矿井采用竖井石门分水平开拓方式，总共划分为3个开采水平：I水平的为－210～－140m，II水平标高为－140～－590m，III水平下限的标高暂定为－800m。针对主采的8号突出煤层，井田以中央主、副井为界，东南部划分为一、三、五、七采区，西南部划分为二、四、六、八采区。目前主要的采掘区域为一、二、四、八采区。2瓦斯含量与瓦斯涌出量之间的关联特征2.1瓦斯含量与煤层底板标高之间的关系根据井田的瓦斯、地质状况，通过对大量瓦斯含量实测数据的回归数值分析，最终确定芦岭矿的瓦斯含量预测关系为：W=k（-0.025H+4.83）,m3t；其中系数k按以下方式取值：①煤层底板的标高-550m以下区域，k=0.65；②煤层底板标高-550m～-650m区域，k=0.75;③煤层底板标高-650m以下区域，k=0.55。2.2瓦斯涌出量与煤层底板标高之间的关系顶分层瓦斯涌出量在整个8煤层的瓦斯涌出总量中占着主导地位（占50％以上），因此，瓦斯是制约顶分层开采的最突出因素，而预测深部顶分层开采的相对瓦斯涌出量值则具有非常实际的意义。本次研究采用线性回归法分采区、分队段对顶分层工作面瓦斯涌出量及回采深度（采用工作面中点垂深值）统计分析，所采用的基础数据资料为芦岭矿投产以来对各个采区、不同水平、不同阶段8煤层顶分层回采工作面统计的通风、瓦斯数据，采用对每日实际产量加权平均法获取不同工作面一分层回采期间的平均相对瓦斯涌出量。预测结果见图1～图4。图2二采区瓦斯涌出量回归分析图图3四采区瓦斯涌出量回归分析图图4八采区瓦斯涌出量分析图2.3瓦斯含量与瓦斯涌出量的关联分析由以上图形看出，除了东部一采区外，其它西部二、四、八采区瓦斯涌出量与8煤层底板标高之间具有比较好的线性拟和关系。考虑到先前已经得到了瓦斯含量与8煤层底板标高的线性回归关系，下面将二者结合起来，以煤层底板标高为中间变量得到二、四、八采区瓦斯含量与瓦斯涌出量的数值关联，如表1所示。通过以上方法导出的瓦斯含量和瓦斯涌出量之间的数值关联属于当前阶段性成果，在现场逐步应用时还需考虑以下几个方面：（1）由于表1中导出的数值关联是建立在对大量实际生产实测数据的统计、分析基础之上，因此对芦岭矿深部水平实施瓦斯涌出量预测时可以和目前已被广泛推广应用的瓦斯涌出量分源预测法有机配合、相互验证。（2）根据矿山统计法的实质，对表1中成果的应用首先应该在芦岭矿二、四、八采区深部相信的阶段，具有与已统计区域相同或近似的瓦斯地质条件。（3）该数值关联来源于生产实践，因此在此基础上进一步深入拓展、完善后可以逐步推广应用于其它采区、井田，成为进行瓦斯涌出量的另一有效途径。3瓦斯地质编图中的一些相关问题矿井瓦斯地质图是用于煤矿日常生产和瓦斯管理的一种综合性指导图件。瓦斯含量和瓦斯涌出量等值线是图中必须包括的两个重要元素，并力求展示准确、可靠。考虑以上对二者之间的关联分析，编图过程中应该注意以下方面的问题。（1）不仅要分别利用瓦斯含量与瓦斯涌出量各自与煤层底板标高（或埋深）之间的拟和关系，还要有机结合二者之间的相互关联，使其在图中具有良好的对应关系。即一旦确定了瓦斯含量和瓦斯涌出量之间的数值关联，数量上相对应的两类线条在图中不能出现相交差的现象。（2）两类等值线均源于实测点的回归拟和分析，所以要充分考虑图中展示线条与实测点之间的关系，尽量保证其两侧所有实测值的算术平均值为零。（3）根据目前掌握相关资料的数量和可靠程度，能够将以上导出的数值关联灵活转换，即瓦斯含量实测资料比较丰富的区域，以瓦斯含量为基础计算瓦斯涌出量值；反之，则以瓦斯涌出量为基础导出瓦斯含量值。（4）紧密联系生产实践，并充分考虑该两个量与其它瓦斯参数（瓦斯压力等）和地质因素（断层特征等）之间的关系，力求保持整个图形内容的统一。《煤矿安全》（张瑞林张彬李东印）