煤层瓦斯赋存规律综合研究.doc

煤层瓦斯赋存规律综合研究（完整版）实用资料
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收稿日期:2007-03-08
基金项目:国家“十五”科技攻关资助项目(2005BA813B0711
作者简介:秦法秋(1971-,男,河南辉县人,现任郑煤集团大平煤矿总工程师,主要从事煤矿安全管理与生产
工作。
煤层瓦斯赋存规律综合研究
秦法秋
(郑州煤业集团有限责任公司大平煤矿,河南登封452473
摘要:利用多源数据融合和瓦斯地质要素分析的方法,研究了勘探和生产期间实测瓦斯含量,利用瓦斯参数和瓦斯含量等数据及数据融合,并通过丰富翔实的钻孔资料建立起瓦斯含量预
测公式,实现了对矿井瓦斯含量的预测。关键词:煤层;瓦斯赋存规律;预测
中图分类号:TD712+
15文献标识码:B文章编号:1671-0959(20070820069203
大平煤矿隶属于郑煤集团,属于突出矿井,2004年10月20日21轨道下山岩巷掘进工作面发生了特大型煤与瓦斯突出事故。瓦斯地质研究、预测与防治成为矿井的中心工作之一。目前,煤层瓦斯含量主要依靠勘探和生产期间实测获得,数据来源比较单一。文章利用多源数据融合分析的方法,综合生产期间实测瓦斯含量、反算的瓦斯含量、预测的瓦斯含量等几组数据,1,测点
14个。21采区及其附近,其它区
域测点稀少。
由于采样质量、测定方法不同等原因,实测瓦斯含量测值并不全部真实可靠,需要进行分析校正,如集气法瓦斯含量测值乘112的损失系数、瓦斯带煤样甲烷成分低于80%时剔除等
[1]
。根据以上可靠性分析原则,获得勘探期
间合格钻孔点15个,生产期间14个(见表1。合格点瓦斯
含量与埋深具有较好的线性关系,R2
>018,评价结果可靠。
2计算瓦斯含量
煤层瓦斯含量计算公式如下:
X=X1+X2
式中X———煤层瓦斯含量,m3/t;
X1———煤层中游离瓦斯含量,m3/t;X2———煤层中吸附瓦斯含量,m3
/t。
1煤层中游离瓦斯含量按气体状态方程求得:
X1=VPT/T0P0K
式中V———煤的孔隙容积,V=01064m3/t;P———煤层绝对瓦斯压力,MPa;P0———标准状况下的压力,0

MPa;K———甲烷压缩系数,KT0—,0273K;T=293K。
Langmuir方程计算:2=
1+bPen(tn-t1+(0110+010058Vr
Mad
・100-A-M100
式中a、b———吸附常数;
e———自然对数的底,e=21718;tn———吸附试验温度,取30℃;t———煤层温度,取20℃;
Vr
、Mad、Ad———煤中挥发分含量、水分含量、灰分含量,%。
研究中,共收集瓦斯压力点15个,a、b值21个,实际计算瓦斯含量点14个,其中21采区7个,与实测含量点重复,只作为多源数据融合分析的依据;16采区7个,换算后作为最终瓦斯含量数据(表1。14个瓦斯含量点与埋深具有较好的线性关系,可决系数R2
>017,说明计算结果可靠。
3利用瓦斯涌出量反算瓦斯含量
瓦斯含量是瓦斯涌出量的主要影响因素之一,在其它
条件相同或相似时,可以利用瓦斯涌出量反演瓦斯含量[2-3]。其计算公式是:
W=
(1-Cq
K+R0
式中W———原煤甲烷含量,m3/t;
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62007年第8期
煤炭工程研究探讨
Q———绝对瓦斯涌出量(包括抽放量,m3/min;———日平均产量,t;
R———残余瓦斯含量(可实测获得,R=2m3
/t;C———扣除系数,C=
A
(式中A—工作面采场长,
m,B—工作面上下顺槽释放宽度,B=15m;
K———本煤层瓦斯涌出构成,老顶初次来压前取1,
老顶初次来压后计算值为0171。
根据以上计算公式,计算了4个保存资料较好、月份回采正常的工作面瓦斯含量,计算结果见表1。瓦斯含量与埋深具有较好的线性关系,R2
>016,计算结果可靠。
表1

煤层瓦斯含量汇总表
4瓦斯含量多源数据融合分析
多源数据融合分析的方法是通过相同测点不同数据源瓦斯含量进行一系列的对比校正,最后使多源数据间能够进行有效互换和数据统一,共同而真实的反应煤层瓦斯含量值。通过对以上四组数据对比有如下特点:
1从整体上看,四组数据瓦斯含量值总体上能表现出
一致性的变化规律,对应性较好,见图1。
2勘探和生产期间实测的瓦斯含量值耦合较好,数据
间相对误差较小,一般在10%以内,可以作为对比的依据。
3利用瓦斯参数和瓦斯涌出量反算的瓦斯含量值总体偏
大,与实测的瓦斯含量值对比相对误差一般在30%左右,在利用时应当校正,校正成实测瓦斯含量的平均比例为0175。
5瓦斯含量预测
根据井田瓦斯地质要素分析,

影响煤层瓦斯含量的地
1—瓦斯涌出量反算值;2—勘探实测值;
3—生产实测值;4—参数计算值
图1四组瓦斯含量对比图
质因素有煤层基岩埋深、顶板岩