1、1河南神火兴隆矿业有限责任公司泉店煤矿二 1 煤 层 瓦 斯 基 础 参 数 测 定 与 分 析报 告 书河南理工大学瓦斯地质研究所二 一 一 年 三 月 二 十 日1目 录前 言 11、矿井概况 22、矿井瓦斯基础参数测定 22.1 瓦斯含量 22.2 煤的坚固性系数（f） .42.3 煤的瓦斯放散初速度（P） .52.4 瓦斯压力 63、煤层瓦斯基本参数测定结果分析 71前 言受神火兴隆矿业有限公司泉店煤矿的委托，河南理工大学承担了“泉店煤矿二 1煤层瓦斯基础参数测定”项目的技术服务工作。在签订项目合同后，河南理工大学瓦斯地质研究所按合同要求，派专业工程技术人员来泉店煤矿深入井下现场考察，
2、确定测定地点，完成了项目测定技术方案的制定和方案设计，具体指导项目工程施工、参数测定等技术工作的实施，并深入井下进行瓦斯基础参数的日常考察和测定；甲方承担了项目工程的施工，安排工程技术人员配合乙方进行项目测定技术工作。在双方真诚合作和共同努力下，经过井下测定和实验室分析，全面完成了煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的瓦斯放散初速度以及煤的坚固系数等重要瓦斯基础参数的测定工作。在系统统计分析泉店煤矿矿井、工作面瓦斯涌出状况，全面测定瓦斯基础参数的基础上，现提出项目成果“泉店煤矿煤层瓦斯基础参数测定”技术报告，以期指导泉店煤矿日常瓦斯防治技术工作，提高矿井防治瓦斯技术工作的针对性，确保矿井安全生产。1
3、、矿井概况泉店煤矿位于禹州煤田东部的禹州市和许昌县之间，大部分属许昌县管辖，西北隅在禹州市境内。矿井设计年生产能力 1.2Mt，服务年限 44.26a 。矿井采用立井、单水平上下山开拓。水平大巷标高为二 1煤层底板500m，立井井筒深度为 672.6m。矿井设计采用走向长壁后退式综采放顶煤开采方法，全部垮落法管理顶板。矿井通风方式为抽出式，通风系统为中央并列式，工业场地内设风井，副井进风，风井回风，目前矿井总风量为 135m3/s。2、矿井瓦斯基础参数测定本次瓦斯基础参数测定针对泉店煤矿二 1煤层，由于条件有限，参数测定区域选择在东翼 11 采区二 1煤层 11070 工作面，测点沿11070
4、 工作面上、下顺槽以及切眼合理布置。2.1 瓦斯含量煤层原始瓦斯含量是指单位质量原始煤体所含有的瓦斯量（换算成标准状态下的体积） ，常用 m3/t 或 ml/g 作为计量单位。煤层原始瓦斯含量是实施矿井瓦斯预测和煤与瓦斯突出预测的重要依据。本次研究过程中采用井下解吸法测定二 1煤层瓦斯含量。测定方法采用“ AQ1046-2007 地勘时期煤层瓦斯含量测定方法”进行，测定仪器见图 1。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再通过实验室解吸测定煤样中残存瓦斯量后计算煤层瓦斯含量。图 1 瓦斯含量测定解吸仪首先在井下选定的合适测定
5、地点，即在 11070 工作面上顺槽260 米处、11070 工作面上顺槽 600 米处、11070 工作面切眼距下口70 米处、11070 工作面下顺槽 240 米处、11070 工作面下顺槽 700米处。在打到设计深度后采集煤样 300400g，立即装入煤样罐中密封，然后与瓦斯解吸速度测定仪连接，以测定煤样解吸瓦斯量随时间变化规律。瓦斯解吸测定结束后，对煤样罐进行检漏试验，然后送实验室进行残存瓦斯量测定。解吸测定前煤样暴露在大气中损失的瓦斯量，即损失瓦斯量由下式采用最小二乘法回归计算：(1)0tkVs式中 Vs煤样自煤壁脱落暴露在大气中起到解吸测定开始前煤样解吸瓦斯量，ml；t0煤样在解吸
6、测定前的暴露时间，min。煤层瓦斯含量测试结果见表 2.1.表 2.1 二 1煤层原始瓦斯含量测试成果表编号 测试点位置 瓦斯含量（m 3/t.r） CH4（ %） 标 高（m）Wp1 11070 工作面上顺槽 260 米处 1.68 7.12 -452Wp2 11070 工作面上顺槽 600 米处 1.63 6.98 -446Wp3 11070 工作面切眼距下口 70 米处 1.85 7.15 -479Wp4 11070 工作面下顺槽 240 米处 2.12 12.65 -520Wp5 11070 工作面下顺槽 700 米处 1.72 8.26 -5022.2 煤的坚固性系数（f）煤的坚固性
7、系数是一个反映煤体抵抗外力作用能力的综合指标，它取决于煤的组成成分、煤级、煤体结构等。这种方法是建立在脆性材料破碎遵循破碎材料面积力能学说的基础上形成的，即“脆性材料被破碎时所消耗的功与其所增加的表面积的 n 次方成正比。根据这一原理，目前通常采用落锤法进行煤坚固性系数的测定，并按下式计算： enf20式中： 煤的坚固性系数；f落锤次数（对于、类煤 n=5；对于、类煤nn=3） ；5 份煤样粉末总高度，mm。e在瓦斯突出预测中， 值是一个有效指标，它定量地反映了煤f体结构和煤体强度特征。 值越大，煤体结构相对越完整，突出危险性越小；反之突出危险性越大。本次测试工作主要从 11070 工作面上、
8、下顺槽采集多组煤样，通过实验室分析测试二 1煤层坚固性系数值（表 2.2） 。表 2.2 二 1煤层坚固性系数和瓦斯放散初速度测定成果表测 试 地 点见煤标高（m）煤层埋深（m）fP11070 工作面回上顺槽 90m -452 572 0.22 1711070 工作面回上顺槽 150m -451 571 0.13 2111070 工作面回上顺槽 240m -451 571 0.63 1611070 工作面回上顺槽 420m -450 570 0.15 16.511070 工作面回上顺槽 550m -449 569 0.25 1311070 工作面回上顺槽 630m -448 568 0.25
9、17.511070 工作面回上顺槽 680m -447 567 0.12 15.511070 工作面回下顺槽 90m -521 641 0.14 1711070 工作面回下顺槽 130m -519 639 0.14 2111070 工作面回下顺槽 200m -515 635 0.17 2211070 工作面回下顺槽 280m -519 639 0.14 1811070 工作面回下顺槽 340m -521 641 0.19 1411070 工作面回下顺槽 420m -517 637 0.17 2011070 工作面回下顺槽 530m -510 630 0.2 2311070 工作面回下顺槽 60
10、0m -502 622 0.24 1511070 工作面回下顺槽 700m -502 622 0.12 1411070 工作面回下顺槽 760m -500 620 0.18 1711070 工作面回下顺槽 820m -521 641 0.18 182.3 煤的瓦斯放散初速度（P）煤的瓦斯放散初速度定量地反映了瓦斯从新揭露煤体中解吸、运移出来的快慢程度。一般情况下煤体结构越不完整，瓦斯放散初速度值越高，瓦斯突出危险性也越大。本次鉴定工作主要从 11070工作面上、下顺槽采集多组煤样，通过实验室分析测试二 1煤层瓦斯放散初速度值（表 2.2） 。2.4 瓦斯压力由于矿井条件的限制，二 1煤层瓦斯压
11、力的测定采用间接法。测定方法为在工作面采用直接法测定瓦斯含量，然后将测定煤层瓦斯含量的煤样送实验室测定煤的吸附常数、灰分、水分、孔隙率以及视密度等煤层物理参数，由式（2）计算煤层瓦斯压力，即间接法测定煤层瓦斯压力。rPMAbpaPXadad103.1)01( （2）式中：X为煤层瓦斯含量，m 3/t；a、b吸附常数，单位分别为 m3/t 和 MPa -1；P煤层原始瓦斯压力，MPa；Aad煤的灰分，%；Mad煤的水分，%；煤的孔隙率，m 3/m3；r煤的视密度，t/m 3。对(2)式变换，并整理有：（3）0)103.1)01(102 XPbrMAabPr adad（3）式即为瓦斯压力 P 的一
12、元二次方程，求解该方程，即得到煤层瓦斯压力 P。测定煤层瓦斯含量的煤样吸附常数、灰分、水分、孔隙率以及视密度等参数实验室分析结果见表 2.5。表 2.5 二 1煤层瓦斯吸附常数及相关指标测定成果表测 试 点 位 置 a b Mad（ %） Aad（ %） 孔隙率K（ %）11070 工作面上顺槽 260 米处 33.361 0.617 0.81 13.36 3.511070 工作面上顺槽 600 米处 33.361 0.617 0.81 13.36 3.511070 工作面切眼距下口 70 米处 29.441 0.749 1.03 14.02 2.9611070 工作面下顺槽 240 米处 2
13、9.441 0.749 1.03 14.02 2.9611070 工作面下顺槽 700 米处 29.802 0.595 0.70 12.38 3.47将测得的表 2.1 中瓦斯含量值，以及表 2.5 中各个数值代入方程（3） ，可得出瓦斯压力值，其结果见表 2.6。表 2.6 间接法测得二 1煤层瓦斯压力成果表测定地点原煤瓦斯含量X(m3/t）间接法测定瓦斯压力p（MPa）11070 工作面上顺槽 260 米处 1.68 0.1311070 工作面上顺槽 600 米处 1.63 0.1211070 工作面切眼距下口 70 米处 1.85 0.1411070 工作面下顺槽 240 米处 2.12
14、 0.1611070 工作面下顺槽 700 米处 1.72 0.133、煤层瓦斯基本参数测定结果分析1)由于目前泉店煤矿井下巷道工程量有限且煤层倾角较大,在目前矿井生产条件下不能在不同标高布置取样钻孔,因此无法得出瓦斯含量与其埋深之间的相互关系。但本次实测数据反映的二 1煤层瓦斯赋存特征与与勘探阶段实测数据反映特征相符。所以说本次测定结果是可靠的,可以代表测定区域煤层瓦斯赋存的基本特征。2)煤层瓦斯含量分布本身存在不均匀性,同一煤层不同区域瓦斯含量有差异,它的分布主要取决于含瓦斯煤层生成和赋存条件、地质构造、煤质差异、水文、温度、顶底板岩性等;煤层埋藏深度是决定煤层瓦斯含量的主要因素,国内外煤矿大量的生产实践证明,随着煤层埋藏深度的增大,煤层瓦斯压力增大,煤的瓦斯吸附量增大,从而使煤层瓦斯含量增加。在标高为-540m 以下范围内二 1煤层的瓦斯含量,随着下部煤层埋藏深度的增加其煤层的瓦斯含量也会相应的增加。总之,准确测定煤层瓦斯的基本参数为研究煤层瓦斯的流动规律、煤层瓦斯抽放奠定了基础。泉店煤矿二 1煤层瓦斯基本参数的测试结果,对矿井瓦斯综合治理具有一定的指导意义。
