【毕业论文】深部高地温区域瓦斯赋存特征研究

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瓦斯毕业论文范文

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瓦斯毕业论文范文一、论文说明本团队专注于毕业论文写作与辅导服务,擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等,论文写作300起,具体价格信息联系二、论文范文参考如下矿井瓦斯涌出及瓦斯流动预测的统计研究思路:煤矿瓦斯灾害防治历来是备受关注的重大科研课题,瓦斯涌出及瓦斯流动预测的统计研究具有重要意义。

本文首先分析了煤矿灾害的严重性及如何预防的方法,对国内外有关矿井瓦斯灾害防治技术进行了广泛的文献调研,提出了本文研究的重点为瓦斯涌出量的统计研究及预测瓦斯流动区域的瓦斯流量。

从现场基础资料入手进行定量化分析探讨,为现场瓦斯防治提。

题目:基于危险源理论的煤矿瓦斯事故风险评价研究思路:本文将危险源理论和煤矿瓦斯事故相结合,提出煤矿危险源这一全新概念,用三类危险源思想来分析瓦斯事故危险源。

在研究瓦斯危险源辨识方法、分类分级方法的基础上分析煤矿瓦斯危险源系统结构,通过典型事故案例剖析煤矿瓦斯事故危险源系统结构。

基于危险源风险评价方法,运用模糊风险评价方法对瓦斯事故危险源系统进行研究。

题目:矿井掘进瓦斯爆炸实时智能预警监控系统思路:我国95%的煤矿是井工开采,受煤层地质赋存条件等客观因素的制约,煤矿各种灾害严重。

瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的最大威胁,重、特大瓦斯灾害(煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸)事故时有发生,严重影响煤矿职工的生命安全和煤炭工业的可持续发展。

本文首先在分析我国煤矿瓦斯爆炸事故的基本特点的基础上,提出包含物理。

题目:南屯煤矿深部仰斜松软煤层综放开采的瓦斯涌出规律与防治技术研究思路:通过对我国煤矿重大事故的统计分析,结果表明:由瓦斯因素造成的重大事故无论在次数或人员的伤亡方面都是最严重的。

但目前,我国在防治瓦斯的通风方面主要存在着通风系统稳定性差、通风网络不合理等缺陷。

同时,放顶煤综采工作面的瓦斯治理也是世界各国煤矿瓦斯灾害防治技术的薄弱环节。

随着煤炭生产逐步向深部转移。

题目:隧道瓦斯的动态监测与适时跟踪预报研究思路:瓦斯是地质作用的产物,瓦斯的生存、运移、保存条件和赋存以及煤与瓦斯突出动力现象都是地质作用的结果,存在瓦斯地质规律。

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究深部低透高瓦斯矿井是煤矿瓦斯治理中的一个重点难点问题。

瓦斯异常区是指在煤矿开采过程中,瓦斯含量明显高于周围矿井的区域。

瓦斯异常区的存在对矿井的安全生产和环境保护都构成了严重的威胁,瓦斯异常区的治理技术一直是矿业领域的研究热点之一。

本文将就深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术进行分析与研究,以期为相关领域的研究和生产提供一定的参考。

一、瓦斯异常区的成因分析深部低透高瓦斯矿井中的瓦斯异常区的形成原因主要包括地质构造、矿井开采方式、煤层气含量和矿井通风系统等多方面因素的综合作用。

地质构造是瓦斯异常区形成的首要因素。

在地质条件复杂的深部低透高瓦斯矿井中,地质构造的复杂性导致了矿层断层、裂隙和孔隙等空间结构的多样性,从而使瓦斯的运移和分布形式复杂多变。

煤层气的丰富程度和矿井开采方式也会对瓦斯异常区的形成产生一定的影响。

只有全面深入地分析瓦斯异常区的成因,才能制定出有效的治理策略和技术方案。

二、瓦斯异常区的治理技术1. 注水灭瓦斯技术注水灭瓦斯技术是通过向煤层或瓦斯异常区注入水进行抑制瓦斯的释放和扩散,从而减少瓦斯的危害。

该技术适用于局部瓦斯异常区的治理,通过注水可以降低瓦斯的压力和浓度,减少瓦斯的扩散范围,提高矿井的安全生产水平。

注水灭瓦斯技术也存在着水源供应难、注水效果难以评估等问题,因此在实际应用中需要考虑技术的可行性和经济性。

通风灭瓦斯技术是在矿井采空区域和瓦斯异常区设置专门的通风设备,通过调整通风系统的工作状态,降低瓦斯的浓度和压力,减少瓦斯的积聚和扩散。

该技术是治理深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的常用方法,通过增加通风量和改变通风方式,可以有效地减少瓦斯事故的发生概率。

在实际应用中,需要考虑通风系统的能效、硬件设施的建设和维护成本等问题。

瓦斯异常区的治理是深部低透高瓦斯矿井中的一项重大挑战,需要充分考虑地质条件、矿井布局和通风系统等多方面因素,在技术上不断创新和完善,提出针对性的治理方案和技术手段。

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征瓦斯是煤矿的主要自然灾害之一,长期以来一直严重威胁着煤矿的安全生产和矿井的经济效益。

近几年来,少数低瓦斯矿井由于瓦斯规律不明,对突发的局部瓦斯异常涌出常疏于防范,相继发生了一系列的重大瓦斯事故(根据近几年统计资料初步表明,该类事故约占事故总数的25%左右),给国家和人民的生命财产造成了巨大损失。

因此,矿井瓦斯赋存、瓦斯涌出及其防治技术的研究多年来一直是我国煤矿,特别是高、突瓦斯矿井的重点研究课题,瓦斯研究工作受到了人们的高度重视。

1 夹河煤矿深部煤层瓦斯赋存规律及涌出特征研究的目的和意义夹河煤矿是徐州矿务集团公司主力矿井之一。

从近几年生产中瓦斯涌出情况及实际瓦斯涌出资料来看,夹河煤矿矿井瓦斯来源较为丰富,因此,随着矿井开采深度的进一步延伸,瓦斯涌出量的增加,瓦斯涌出异常现象的发生将成为可能。

故探明并了解深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征,对于更好地采取具有针对性的瓦斯防治技术措施,避免采掘工作面瓦斯积聚和超限、甚至煤与瓦斯突出事故的发生,做到预防瓦斯超前,实现矿井安全采煤具有十分重要的现实意义。

2 夹河煤矿2#、7#和9#煤层物理性质和煤层特征分析2.12#、7#和9#煤层描述(1)下石盒组2#煤层2#煤层全区发育,沉积特征明显,属结构复杂、沉积较稳定的可采中厚煤层。

煤层厚度0.20~4.41m,平均1.81m,煤的容重为1.34t/m3,其变化规律与井田构造格架有关。

(2)山西组7#煤层7#煤层全区发育,沉积特征明显,属全区可采的较稳定中厚煤层。

煤层厚度0.37~5.35m,平均2.28m,煤的容重为1.34t/m3,其变化规律与井田构造格架有关。

(3)山西组9#煤层9#煤层在夹2号断层以东及F1号断层上盘,总体上9#煤层沉积厚度大,稳定性好;而夹2号断层以西煤层沉积厚度小,稳定性差,属大部区域可采的较稳定中厚煤层。

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征简介煤炭资源是我国主要能源资源之一,煤层瓦斯则是其中一种无形的能源资源。

深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征的研究,可以为煤层气开发提供理论依据和技术支撑,同时也可以为煤层气的安全生产提供重要参考。

本文将围绕深部煤层瓦斯的赋存规律及其涌出特征展开讨论。

深部煤层瓦斯赋存规律赋存形式煤层瓦斯的赋存形式一般包括两种,一种是吸附在煤体孔隙中,另一种是游离在煤层裂隙中。

在深部煤层中,由于地下水的压力增大以及煤体孔隙逐渐关闭等因素的影响,煤层瓦斯的主要赋存形式是游离气体。

吸附气体则占据了较少的比例。

煤性对瓦斯赋存的影响煤层瓦斯的赋存量与煤性有直接关系。

由于不同煤性的孔隙率和比表面积不同,因此不同煤性的煤层瓦斯赋存量也会有所不同。

一般来说,具有较高孔隙率和比表面积的煤层,其孔隙中的煤层瓦斯含量相对较高。

同时,煤层的厚度也会对瓦斯赋存量产生影响。

厚度较小的煤层由于煤体间的连通性较差,瓦斯的堆积容易导致局部区域的高压,进而影响其可开采性。

底板岩性对瓦斯赋存的影响在深部煤层中,底板岩性的不同也会对煤层瓦斯的赋存量产生影响。

底板岩性若是致密型岩石,则瓦斯无法透过岩石而向地面逸出,而会向煤层上部和两侧的煤体中渗透和堆积,从而增加其含量。

反之,底板岩性若为通透型岩石,则瓦斯会向地面逸出,导致其含量减少。

深部煤层瓦斯的涌出特征涌出类型深部煤层瓦斯的涌出类型通常分为两种,一种是常规涌出,另一种是突发涌出。

常规涌出是由瓦斯压力自然产生,较为稳定。

而突发涌出则是由于煤层瓦斯压力快速释放,可能会导致爆炸等灾害事件的发生。

涌出量深部煤层瓦斯的涌出量与煤层深度、煤性、地质构造等因素有关。

一般来说,随着煤层深度的增加,瓦斯的赋存量和压力会增大,从而导致涌出量增加。

此外,含有大量煤层气的煤层,其瓦斯的涌出量也会相应增加。

涌出过程深部煤层瓦斯的涌出过程是一个较为复杂的过程,涉及到煤层瓦斯的释放、扩散、迁移等环节。

矿井深部瓦斯赋存状态的地质成因分析

矿井深部瓦斯赋存状态的地质成因分析
层和地质 构造历 史 演化 的结 果 , 决 于煤 层 瓦 斯 的 取 生成条件 和 在 历 次 构 造运 动 中经 受 坳 陷 、 起 、 隆 挤 压、 拉张 等作用 的保存 条件 , 以瓦斯 的赋存 状况是 所
义马组 ( ) 侏 罗 系 中统 上 部 ( ) 侏 罗 系 上 统 J, 、 _ 、 l ( 及新 生 界 第 三 系 ( 、 四系 ( 地 层 。其 中 J) R) 第 Q) 侏 罗 系中统义 马组为 井 田的主要含煤地 层 。 义 马组 为本 区中侏 罗 系含煤 沉 积 , 系 厚度 较 煤 薄, 最大 厚度仅百 余 米 , 但却 赋存着厚 ~巨厚煤 层多 层 。含煤 沉积 发育 在 近东 西 方 向 的聚煤 拗 陷 中 , 经 过后期 改造 , 保存 在义 马向斜之北翼 , 仅 沉积 厚度 由 北 向南逐 渐变 薄 , 部 含煤 砂 岩段 煤层 依 次 合并 到 下
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矿 业 快

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总 第 4 4期 7
20年 1 08 0月第 l O期
矿井 深部 瓦斯 赋存 状 态 的地质成 因分析
计 该矿深 部 23煤 层 最 大 瓦 斯 涌 出量 可 达 到 l . 5~
2m / i, 5 r n 而且具 有随煤 层 埋 藏深 度 的增 加 而增 大 a 的总 体 趋 势 , 斯 涌 出 量 梯 度 约 6~8 10 瓦 m / 0 m。 20 0 5年 以前矿井 绝对 瓦斯涌 出量 都低 于 3 m / i , 0 m n 20 0 5年矿 井绝对 瓦斯 涌出量达 到 3 . m / i, 2 7 r n 河南 a

高瓦斯矿井深部区瓦斯治理技术研究

高瓦斯矿井深部区瓦斯治理技术研究
工 业 技 术
山 泵工案提术
高瓦斯 矿 井深部 区瓦斯治理 技术研究
周廷 扬 , 杨 汉 宏
( 神华集团煤炭生产部通风处 , 北京 1 0 0 0 1 1 )
摘 要 :随着采掘面逐 步向深部 区延伸 ,瓦斯治理压 力急剧增 大。针对 回采 面上隅角及 回风 流瓦斯 浓度 高问题 ,采取 回采面超前预抽和 回采期 间采 空区埋 管抽放 的治理措施;针对掘进 面瓦斯 涌出量较 大 问 题 ,采取 掘进 区域超前预抽和 边掘 边抽 的综合治理措 施,确保采掘生产过程 中瓦 斯 不超 限。形 成以大流量 采空区抽放 ,超 前规 划长短预抽钻 孔施 工,合理调 配通风 系统的综合 瓦斯治理模 式。 关键词 :深部 区;瓦斯 ;抽 采;治理
安全监 测监控系统对作业场所 、要害部位 瓦斯变化情况进行实 时 厚度 6 . 5 m。矿 井采 用 “ 平硐 +斜井 +立 井 联 合开拓 ,走 向长壁 后 监控 ,从 而使 矿井瓦斯防治工作发生质 的改变 ,实现对灾害事故 的早 退式开采 , 全 部垮落法管理 顶板 ;采用掘锚一体化施工掘进 巷道 ;采 期预测预报 ,并及时进行处理 ,安全准确地指挥生产 。 用综合机械化放顶煤开采 。
根据 2 0 1 4 年4 月 上旬瓦 斯涌 出量测定 结果 ,矿 井绝对 瓦斯 涌出 4 结 论
量为 1 2 0 m , / m i n ,相对 瓦斯 涌出量 为 4 . 2 0 m 3 / t ,矿 井为 高瓦斯矿 井 。
矿井在南 、 北部区各建 有一套高、 低负压抽采系统 , 现 有抽采 钻机 8 台。
1 引言
向方向施工千米定向钻孔抽放瓦斯 ,降低 发生瓦斯 事故的危险。
常规钻 孔边掘边抽 。在 回顺 和胶运顺槽联巷 间施 工 1 0~ 3 O 个预 对于高 瓦斯矿 井 ,采掘面 已经延伸 到煤层 深部区 ,煤层最大 瓦斯 抽常规钻孔 ,确保待掘巷道全部被 钻孔覆 盖 ,无盲 区。 含量超过 6 . 5 m , / t , 最大瓦斯压力达到 1 . 9 MP a 以上 , 具有突出危险性。 “ 四位一体 ”防突。针 对深 部区按照防突管理 的掘进 面 ,在超前 回采及 掘进面 瓦斯治理难度较大 。回采 面主要采取超前预抽 、回采期 预抽的前提下 ,深 部区掘进面均严格执行两个 “ 四位 一体 综合防突 间安设大流量 采空区抽放系统 以及 回采 面通 风综合治理瓦斯措施 ; 在 措施 ,区域预抽后进 行效 果检验 ,效果检验达标后方可 掘进 ,掘进过 掘进面主要采 取超前预抽和边掘边抽 瓦斯 抽采措施 ,瓦斯治理效果 较 程中每 5 0 m进 行 2 次 区域验证 ,只有 区域验证合格后在 采取 安全防护 好 ,但依然存在 抽、掘、采不平衡 ,防突工作 与矿 井生产任务冲突 的 措施 的前提下方可继续掘进 。 矛盾。 目前正通过研 究深 孔预裂与快速消突技 术将 瓦斯治理和高产高 3 . 2 . 3 抽采效果 。 效 有机结合。 矿井 瓦斯 抽采率 4 8 %左 右;采面采前预抽 时间均 3 0  ̄ 3 6 个月 ,采

矿井瓦斯赋存特征及关键控制地质因素分析

矿井瓦斯赋存特征及关键控制地质因素分析

318瓦斯突出与煤矿开采井田内的地质构造密切相关,只有充分掌握矿井瓦斯地质情况才可以实现对瓦斯涌出、煤与瓦斯突出等灾害预测,使得瓦斯治理更有针对性[1~2]。

国内的众多学者对瓦斯与地质构造间关系进行了广泛研究,但是由于煤层赋存差异,不同井田间的瓦斯与地质构造间关系存在有差异[3~5]。

文中以山西某矿为背景,对井田瓦斯赋存分析,以期研究结果可以在一定程度上指导矿井生产。

1 矿井概况及地质构造山西某矿开采煤层为2、4、8、9号。

煤层瓦斯赋存受到埋深、水文条件、变质程度以及地质构造等因素影响。

当煤层顶、底板为致密性岩层时,更有利于煤层内瓦斯赋存。

水文地质条件影响瓦斯运移;瓦斯事故多是发生在地质构造发育区域。

1.1 埋深 矿井开采井田埋深呈现出东北部浅、西南部深特征。

西南部煤层埋深在700m以上,东北部煤层埋深则一般在250m以内。

具体现场实测的不同煤层瓦斯压力随埋深变化情况见图1。

图1 煤层瓦斯压力随埋深变化情况从图中看出:2号、4号、8号、9号煤层瓦斯压力随埋深增加梯度分别为:0.34、0.18、0.75、0.34MPa/hm。

1.2 变质程度 井田开采的2~9号煤层变质程度接近,测试得到的镜质组反射率R o 介于1.46~2.13%。

测量得到的不同煤层a、b常数结果也表明,9号煤层对瓦斯具有较强吸附能力,这也与9号煤层瓦斯含量最大相吻合。

1.3 水文地质矿井开采井田内水文地质简单,从上到下有4个含水层,但是含水层与煤层间有多个致密隔水层隔离,从而使得含水层对煤层瓦斯含量影响较小。

1.4 地质构造1)褶曲矿井井田内发育有4个大褶曲,倾角介于4~13°,其中有3个褶曲对煤层瓦斯赋存影响较小。

但是东大岭向斜分布与矿井开采三采区,轴向方向为NE30°,两翼角度在4~10°,根据煤层底板等高线变化情况得知,该向斜两翼煤层埋深在380~510m,轴部煤层埋深在460~520m且煤层顶、底板板岩性多为致密,不利于瓦斯扩散,煤层内瓦斯含量高。

影响煤层瓦斯赋存规律的地质因素研究

影响煤层瓦斯赋存规律的地质因素研究

2019年第26卷第7期影响煤层瓦斯赋存规律的地质因素研究陈景凯,朱振祥,祁新波(郑煤集团超化煤矿,河南新密452385)摘 要:主要以超化煤矿钻孔揭煤资料、勘探中测量瓦斯含量作为切入点,通过线性回归以及瓦斯地质因素分析的方法,对煤层瓦斯赋存情况的地质因素进行了探究,旨在弄清楚各因素(煤层埋藏深度、煤体结构、煤层围岩、厚度、地质构造等)和煤层瓦斯含量之间的关系,最终得出影响该煤矿瓦斯赋存的主要地质因素,即煤层埋藏深度、煤层顶板40m内含砂率以及断层,以此为煤矿防治瓦斯提供参考建议。

关键词:煤层瓦斯;影响因素;概况;关系doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2019.07.121 引言瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成的物质,通常情况下是以游离和吸着状态存在于煤体或者是围岩当中,它的赋存以及分布和地质条件有着直接关系。

因此,很有必要对该矿区的瓦斯赋存和分布情况进行细致研究,弄清楚瓦斯赋存和地质因素之间的具体关系,可以为煤矿治理煤和瓦斯突出工作提供帮助。

 矿区概况分析该矿位于河南省新密煤田西南部,在划分的时候是以大的断层构造为依据,井田初步设计生产能力为90万t/a,后经技术改造,矿井生产能力不断提高,2015年核定生产能力为2.15Mt/a,总面积可达11.29km2,主采二叠系下统山西组二1煤层,煤层较稳定,普遍可采,但煤厚变化较大,煤厚0.34~44.84m,正常煤厚5~10m;煤层偶含夹矸,局部结构复杂,含夹矸2~4层。

 煤层瓦斯赋存受地质条件影响分析地质条件在很大程度上影响了瓦斯的赋存、生成、富集以及运移,在不同煤田和块段、不同区域,地质条件对瓦斯的赋存影响也有较大差异,并且主因素也有区别。

通过相关研究能够得出,该矿区瓦斯含量和分布规律与煤层厚度、围岩、埋深、地质构造等有直接关系。

2.1 地质构造地质构造不但能够改变煤层围岩透气,而且也会影响到煤层赋存形态和结构。

煤层瓦斯赋存特征及其关键地质因素影响研究

煤层瓦斯赋存特征及其关键地质因素影响研究

煤层瓦斯赋存特征及其关键地质因素影响研究作者:王晓鹏来源:《中国化工贸易·下旬刊》2019年第08期摘要:煤与瓦斯突出通常与煤田的地质构造有关,主要发生在构造复杂区和构造煤发育区。

只有明确了煤层瓦斯地质情况,才能对瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯综合治理等工作做到有的放矢。

煤层瓦斯的形成、运移、赋存和瓦斯灾害的发生一般与地质构造的复杂程度相关。

高原认为一般距地质构造带越近,瓦斯赋存越异常、构造应力越集中。

基于此,本文以山西焦煤集团屯兰矿“2·22”特大瓦斯爆炸事故为例进行分析。

关键词:煤层瓦斯;赋存特征;关键地质;因素影响;研究1 矿井地质概况及影响瓦斯赋存地质因素1.1 煤层埋深对瓦斯赋存的影响屯兰井田煤层埋深由东北向南部加深,东北部煤层埋深较浅平均小于100m,南部埋深可达700m。

通过实测,井田内2、4、8、9煤在不同的埋深下的瓦斯压力经过线性回归分析,各煤层瓦斯含量与埋藏深度具有良好的线性关系,瓦斯压力P随埋藏深度H增大而加大。

2、4、8、9煤瓦斯压力与埋深梯度为0.43、0.19、0.77、0.34MPa/hm,梯度主要表现与埋深相关。

2、4煤属于一个煤系且同为上组煤(山西组),8、9煤属于一个煤系且同为下组煤(太原组)。

上组煤与下组煤相比,瓦斯压力相对较小。

随着煤层埋深的增加,上组煤与下组煤煤层的瓦斯压力均逐渐升高。

1.2 煤的变质程度对煤层瓦斯赋存影响为了研究不同煤系内煤体在物性参数和吸附性能上的差异,取得各煤层的煤样测定镜质组反射率、煤的吸附常数各煤样测得的镜质组反射率Ro在1.42%~2.13%,整体差异不大,2煤变质程度稍高。

吸附常数a、b表明下组煤的煤体极限吸附瓦斯能力比上组煤稍强,这与煤层瓦斯含量表现出的趋势一致。

1.3 围岩对煤层瓦斯赋存的影响2、4煤顶板以砂质泥岩和泥岩为主,底板以炭质泥岩、砂质泥岩为主,8煤顶板以L1灰岩为主,9煤顶板以粉砂质泥岩为主,煤层底板均以粉砂质泥岩、粉砂岩为主。

影响瓦斯赋存的地质因素浅析

影响瓦斯赋存的地质因素浅析

影响瓦斯赋存的地质因素浅析摘要:用地质学的角度,对煤层中瓦斯赋存情况做简要分析,总结出红阳三矿北一采区1213综采工作面是典型的瓦斯富集区,由此为鉴,科学的指导矿井的安全生产。

关键词:瓦斯断层褶皱一、引言沈煤集团红阳三矿北一采区1213综采工作面,在掘进过程中,由于瓦斯含量高,不得不停止掘进,并多次修改工作面布置。

不仅严重影响掘进的施工进度,而且浪费时间和人力,对本来就接续紧张的生产状况来说可谓是雪上加霜。

本文从该工作面所处的地质环境着眼,对其瓦斯赋存情况做简要的分析。

二、瓦斯在煤层中的赋存状态瓦斯又称煤层气,是一种地质成因的气体地质体,它是在数千万年至数亿年前由煤的演化作用形成的,它产生于煤层、并存储于煤层及围岩中,它的生成条件、保存条件、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质作用的控制。

在煤矿五大自然灾害中,瓦斯造成的危害程度位列第一,被称为“煤矿第一杀手”。

煤层中瓦斯的赋存状态一般有游离状态和吸附状态两种:游离瓦斯:瓦斯以自由的气体状态存在于煤体和围岩的孔隙、裂隙或空洞中,瓦斯分子在孔隙中可以自由运动。

吸附瓦斯:又分为吸着瓦斯和吸收瓦斯。

吸着瓦斯:在被吸附瓦斯中,通常把附着在煤体表面的瓦斯称为吸着瓦斯;吸收瓦斯:而把进入煤体内部的瓦斯称为吸收瓦斯。

在煤体中,吸附瓦斯和游离瓦斯在外界条件不变的条件下处于动态平衡状态,吸附状态的瓦斯分子和游离状态的分子处于不断的交换之中;当外界的瓦斯压力和温度发生变化或给予冲击或振荡、影响了分子的能量时,则会破坏其动态平衡,而产生新的平衡状态。

三、影响瓦斯含量的地质因素[1]因为瓦斯是易运移的流体,所有地质因素如构造(断层、裂隙)、围岩透气性、水文地质条件、岩浆侵入、煤层厚度、埋藏深度及煤层的变质程度等,都可以对其产生正面的或者负面的影响。

(一)地质构造地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。

目前总的认为,封闭型地质构造有利于封存瓦斯,开放型地质构造有利于瓦斯排放。

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究

深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术分析与研究【摘要】本文主要围绕深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理技术展开研究。

在介绍了研究背景和研究意义,为接下来的内容做了铺垫。

在针对深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区特点进行了分析,并综述了瓦斯治理技术,包括物理治理技术和化学治理技术的探讨。

接着通过具体案例分析展示了综合治理技术的应用实例。

在总结了研究成果,并展望了未来的研究方向。

通过本文的研究,可以为深部低透高瓦斯矿井的安全生产提供重要参考,推动矿井瓦斯治理技术的不断创新和完善。

【关键词】深部低透高瓦斯矿井、瓦斯异常区、瓦斯治理技术、物理治理、化学治理、综合治理、研究成果、未来展望1. 引言1.1 研究背景深部低透高瓦斯矿井是矿业领域的一种特殊类型矿井,其瓦斯含量高、易发生瓦斯突出等安全风险。

瓦斯异常区是指矿井中瓦斯涌出异常的区域,一旦形成瓦斯异常区,将给矿井的安全生产带来严重的威胁。

在传统的煤矿瓦斯治理技术中,针对深部低透瓦斯矿井瓦斯异常区的治理技术相对滞后,传统的通风抽放、局部抽放等方法难以有效解决瓦1.2 研究意义瓦斯治理一直是煤矿安全生产中的重点难点问题,而深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理则更显复杂和困难。

对这一问题进行深入研究具有重要意义。

研究深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区的特点能够为矿井的安全生产提供科学依据和技术支撑,有效预防和控制瓦斯事故的发生。

通过探讨瓦斯治理技术的适用性和优劣势,可为矿井管理者在选择适合的治理方案提供参考。

深入研究物理治理技术和化学治理技术的应用效果,有助于完善瓦斯治理技术体系,提高矿井瓦斯治理的效率和水平。

综合利用不同的治理技术,探索瓦斯治理的新路径和新方法,可以为深部低透高瓦斯矿井的矿井安全生产提供重要支持,有重要的理论和实践意义。

2. 正文2.1 深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区特点分析深部低透高瓦斯矿井瓦斯异常区是指在深部开采过程中,由于地层构造特殊、煤层气含量高、煤岩结构疏松等因素导致瓦斯涌出异常明显的区域。

《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》范文

《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》范文

《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采,复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力测定问题逐渐凸显出来。

瓦斯压力的准确测定对于矿井安全、煤炭开采和环境保护都具有重要意义。

然而,由于复杂煤层赋存条件的特殊性,瓦斯压力的直接测定一直是一个技术难题。

本文旨在研究复杂煤层赋存条件下瓦斯压力的直接测定技术,以提高瓦斯压力测定的准确性和可靠性。

二、复杂煤层赋存条件分析复杂煤层赋存条件主要包括煤层厚度变化大、地质构造复杂、瓦斯含量高且分布不均等特点。

这些特点使得瓦斯压力的测定变得困难。

首先,煤层厚度的变化会导致瓦斯压力的分布不均匀;其次,地质构造的复杂性使得瓦斯运移路径复杂,难以预测;最后,高瓦斯含量和分布不均的特性使得瓦斯压力的测定更加困难。

三、传统瓦斯压力测定方法及其局限性传统的瓦斯压力测定方法主要包括钻孔瓦斯压力测定法和井下瓦斯压力测定法。

这些方法在简单煤层条件下具有较高的准确性,但在复杂煤层赋存条件下存在一定局限性。

例如,钻孔瓦斯压力测定法受钻孔位置和深度的限制,难以准确反映整个煤层的瓦斯压力分布;井下瓦斯压力测定法则受矿井环境干扰较大,测量结果易受影响。

四、新技术研究与应用针对复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力直接测定问题,本文提出以下新技术研究与应用方向:1. 高精度传感器技术:采用高精度传感器技术,实现对瓦斯压力的高精度测量。

通过引入新型传感器材料和优化传感器结构,提高传感器的稳定性和可靠性,降低测量误差。

2. 地质模型与数值模拟技术:结合地质模型与数值模拟技术,对煤层瓦斯运移进行模拟分析。

通过建立煤层地质模型,利用数值模拟软件对瓦斯运移过程进行模拟,预测瓦斯压力分布情况,为实际测量提供指导。

3. 多点同步测量技术:采用多点同步测量技术,实现对整个煤层瓦斯压力的全面测量。

通过在煤层不同位置布置多个传感器,实现同步测量,提高测量结果的代表性和准确性。

4. 数据处理与分析技术:采用数据处理与分析技术,对测量结果进行去噪、滤波和修正等处理,提高测量数据的准确性和可靠性。

《2024年复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》范文

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《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采,煤层瓦斯压力的测定成为煤矿安全生产和资源有效开发的重要环节。

然而,在复杂煤层赋存条件下,由于地质条件多变、煤层厚度不均、瓦斯赋存状态复杂等因素,瓦斯压力的直接测定技术面临诸多挑战。

本文旨在研究复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定的关键技术,以提高瓦斯压力测定的准确性和可靠性。

二、复杂煤层赋存条件分析复杂煤层赋存条件主要包括地质构造复杂、煤层厚度变化大、瓦斯赋存状态多样等。

这些因素导致瓦斯压力在空间上分布不均,时间上随地质活动发生变化,增加了瓦斯压力测定的难度。

此外,煤矿生产过程中的开采活动也会对瓦斯压力分布产生影响,进一步增加了测定的复杂性。

三、瓦斯压力直接测定技术现状目前,瓦斯压力直接测定技术主要包括钻探法、物理法、化学法等。

这些方法在简单煤层条件下具有较高的准确性,但在复杂煤层条件下,由于地质条件多变、测量环境复杂,往往难以得到准确的结果。

因此,需要研究适应复杂煤层赋存条件的瓦斯压力直接测定技术。

四、瓦斯压力直接测定关键技术研究(一)多参数综合测定技术针对复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力测定,可以采用多参数综合测定技术。

该技术通过同时测定煤层温度、瓦斯组分、地应力等多个参数,综合分析煤层瓦斯赋存状态,提高瓦斯压力测定的准确性。

(二)高精度传感器技术高精度传感器技术是瓦斯压力直接测定的关键技术之一。

通过研发高灵敏度、高稳定性的传感器,提高瓦斯压力测量的精度和可靠性。

同时,采用数字化处理技术,对传感器数据进行实时处理和传输,确保测量结果的及时性和准确性。

(三)数据处理与分析技术数据处理与分析技术是瓦斯压力直接测定的另一个关键环节。

通过对测量数据进行统计分析、趋势预测和模式识别等处理,可以揭示煤层瓦斯赋存状态的时空变化规律,为煤矿安全生产和资源有效开发提供科学依据。

五、技术应用与实施在具体应用中,可以根据煤矿实际情况选择合适的瓦斯压力直接测定技术。

《2024年复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》范文

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《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采,复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力测定问题逐渐成为煤矿安全生产的重大难题。

瓦斯压力的准确测定对于煤矿安全生产、瓦斯灾害防治以及瓦斯资源开发具有重要意义。

本文针对复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力直接测定技术进行研究,以期为煤矿安全生产提供有力支持。

二、复杂煤层赋存条件概述复杂煤层赋存条件主要表现在煤层厚度变化大、地质构造复杂、瓦斯含量高等方面。

这些条件给瓦斯压力的测定带来了极大的困难。

因此,需要针对这些特点,研究有效的瓦斯压力直接测定技术。

三、瓦斯压力直接测定技术现状及存在的问题目前,瓦斯压力的测定方法主要包括钻探法、地质统计法、物理模拟法等。

然而,在复杂煤层赋存条件下,这些方法往往存在一定的问题。

如钻探法受地质构造影响较大,地质统计法受数据来源及准确性的限制,物理模拟法受实验条件及模拟精度的制约等。

因此,需要研究更为准确、可靠的瓦斯压力直接测定技术。

四、瓦斯压力直接测定技术研究针对复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力直接测定技术,本文提出以下研究方法:1. 结合地质勘探资料,分析煤层厚度、地质构造、瓦斯含量等参数对瓦斯压力的影响,为瓦斯压力的准确测定提供依据。

2. 研究钻探法在复杂煤层中的适用性,优化钻探工艺,提高钻探精度和效率。

3. 结合物理模拟法,通过建立复杂的煤层地质模型,模拟瓦斯在煤层中的运移规律,从而推算瓦斯压力。

4. 引入先进的传感器技术和数据处理技术,实现对瓦斯压力的实时监测和准确测定。

五、技术研究的应用及效果通过上述技术研究,我们可以得到更为准确、可靠的瓦斯压力数据。

这些数据对于煤矿安全生产、瓦斯灾害防治以及瓦斯资源开发具有重要意义。

具体应用及效果如下:1. 为煤矿安全生产提供有力支持。

准确测定瓦斯压力,可以及时发现瓦斯异常区域,采取相应的安全措施,防止瓦斯事故的发生。

2. 有效防治瓦斯灾害。

通过测定瓦斯压力,可以了解瓦斯的分布规律和运移趋势,为瓦斯灾害的预测和防治提供依据。

《2024年复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》范文

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《复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究》篇一一、引言随着煤矿开采技术的不断发展,对于瓦斯压力的测定在复杂煤层赋存条件下变得尤为重要。

瓦斯压力是矿井安全生产的关键因素之一,直接影响着煤矿的瓦斯治理、安全预防及高效采矿等方面。

在复杂的煤层赋存环境下,如何准确地直接测定瓦斯压力成为一项重要研究课题。

本文将对复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定的技术进行探讨与研究。

二、复杂煤层赋存条件分析复杂煤层赋存条件通常指煤层地质条件复杂,煤层结构不稳定,煤质多变,且伴随多种伴生矿产,如瓦斯、煤尘等。

在这样的条件下,传统的瓦斯压力测定方法往往难以准确、及时地反映真实的瓦斯压力状况。

因此,研究适合于复杂煤层赋存条件的瓦斯压力直接测定技术具有重要意义。

三、现有瓦斯压力测定方法分析目前,煤矿中常用的瓦斯压力测定方法包括直接法和间接法。

直接法主要是通过安装瓦斯压力传感器进行实时监测;间接法则是通过测量其他相关参数间接推算瓦斯压力。

然而,在复杂煤层赋存条件下,这些方法均存在一定局限性,如传感器易受环境影响、测量结果误差较大等。

四、复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究针对复杂煤层赋存条件下的瓦斯压力直接测定问题,本文提出以下技术研究方向:1. 新型瓦斯压力传感器研发:研发能够适应复杂煤层环境的瓦斯压力传感器,提高其抗干扰能力、测量精度及稳定性。

2. 多参数融合算法研究:结合煤层地质参数、瓦斯组分等多元信息,研究多参数融合算法,以提高瓦斯压力测量的准确性。

3. 实时监测与预警系统建设:建立实时监测与预警系统,对瓦斯压力进行连续监测,并及时发出预警信息,确保煤矿安全生产。

4. 地质因素与瓦斯压力关系研究:通过分析煤层地质因素与瓦斯压力之间的关系,为瓦斯压力测定提供更加科学的依据。

5. 实验与现场应用验证:在实验室和实际矿井中开展实验,验证新技术、新方法的可行性和实用性,不断优化和改进瓦斯压力测定技术。

五、结论通过对复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术的研究,可以有效地提高瓦斯压力测量的准确性和可靠性,为煤矿安全生产提供有力保障。

潞安集团王庄矿井后备区(深部)3#煤层瓦斯赋存特征研究

潞安集团王庄矿井后备区(深部)3#煤层瓦斯赋存特征研究

潞安集团王庄矿井后备区(深部)3#煤层瓦斯赋存特征研究张亮;邢元;雷东记【摘要】随着王庄矿井后备区开采深度的增加,矿井转为高瓦斯矿,使得瓦斯地质规律的研究势在必行.针对矿井的构造格局,采用瓦斯参数的方法定性分析了构造分区控制瓦斯分区的瓦斯赋存特征.结果表明:后备区主体是NE-SW向的安昌断层与二岗山北断层夹持与呈反\"S\"形的NNW、NW向宽缓的背、向斜贯穿之中的构造格局,控制着瓦斯赋存具有南北分段、东西分带的特征:南北上受断层的切割作用,呈南北边界瓦斯低,中部高的分段特点;东西上受近南北向褶曲的控制,呈现沿轴部条带分布的特点;后备区域内伴生次生构造(陷落柱)受主体构造控制,陷落柱主要发育在主干断层与褶曲轴部附近,容易造成局部低瓦斯区.【期刊名称】《采矿技术》【年(卷),期】2018(018)006【总页数】3页(P80-82)【关键词】构造格局;瓦斯地质单元;瓦斯赋存特征【作者】张亮;邢元;雷东记【作者单位】潞安环能股份有限责任公司王庄煤矿, 山西长治市 046000;潞安环能股份有限责任公司王庄煤矿, 山西长治市 046000;河南理工大学安全学院, 河南焦作市 454000【正文语种】中文瓦斯,煤炭生成过程中的伴生物,现场实践表明,瓦斯的赋存和分布与地质因素有密切关系,瓦斯地质规律控制着煤层瓦斯的形成、分布和赋存特征[1]。

在国外,前苏联的B.M.吉马科夫[2]和 A.Э.彼特罗祥[3]指出,瓦斯的分布与构造复杂程度、煤层围岩、煤变质程度有关,受地质因素控制,呈现不均匀分布的规律。

英国的DAVID P.提出在煤层中的瓦斯分布特征主要受煤系地层中地质构造的影响[4]。

BiblesCJ等学者在研究煤矿开采过程中的瓦斯涌出现象时,提出煤层瓦斯的生成条件、运移条件、保存条件都受矿区、矿井的构造运动格局的影响[5]。

在国内,周世宁院士研究了地质构造与瓦斯含量之间的关系,并细化了8项主要影响因素[6];张子敏提出了瓦斯赋存构造逐级控制理论[7-8];曹代勇研究了潞安矿区构造格局及其构造演化规律[9];关英斌研究了潞安矿区构造应力场及其形成机理[10];从以上研究可以看出,瓦斯赋存特征与地质构造的关系,早已被学者认可,并进行了大量研究,也说明地质构造对瓦斯赋存的影响应作为矿井安全生产的一个必要环节。

深部煤层开采瓦斯赋存规律与灾害防治

深部煤层开采瓦斯赋存规律与灾害防治

深部煤层开采瓦斯赋存规律与灾害防治李晨【摘要】深部煤炭资源的开采是今后煤炭发展的趋势,也是研究的重要课题。

文中主要结合浅部煤层瓦斯赋存与灾害防治,对深部煤层开采瓦斯的赋存规律、瓦斯爆炸的危害性以及针对瓦斯赋存规律的防治措施进行探讨。

%As important research topic ,the deep mining of coal resources is the coal development trend in the fu-ture .Combined with gas occurrence and disaster prevention in shallow coal bed ,the paper discussed gas occur-rence regularity ,gas explosion hazardous and the prevention measures in deep coal bed as well .【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P15-16)【关键词】深部煤层;瓦斯;赋存规律;灾害防治【作者】李晨【作者单位】山西霍尔辛赫煤业有限责任公司,山西长治046600【正文语种】中文【中图分类】TD712+.2据资料统计,我国主要煤矿全部都是瓦斯矿井,其中低瓦斯矿井占53.5%,高瓦斯矿井占29.5%,煤与瓦斯突出矿井占17%,而瓦斯事故一直是矿井灾害事故中最严重的事故之一。

近年来,随着开采深度的增加,煤矿瓦斯防治的难度也在急剧增加,由于深部的煤层处于高地压和高煤层瓦斯压力的环境中,危险程度剧增,并且与浅部瓦斯有明显的差别,因此深部煤炭的瓦斯问题将更加严重。

在如此复杂的地质环境中,深部瓦斯的赋存特征十分复杂,矿井绝对瓦斯涌出量增加,深部煤层瓦斯含量监测困难,这些种种不安全因素都会给煤矿安全生产带来隐患,因此对此对于深部煤炭资源开采中瓦斯赋存规律的研究与灾害防治具有十分重要的意义。

煤矿外围(深部)影响煤层瓦斯赋存的地质因素

煤矿外围(深部)影响煤层瓦斯赋存的地质因素

煤矿外围(深部)影响煤层瓦斯赋存的地质因素吴桁【摘要】The migration and occurrence of coal seam gas plays an important role in the process of mining.The influence factors are also varied.In order to identify the geological factors which affect the peripheral (deep) gas occurrence in Panji Coal Mine in Huainan., in this paper, the geological factors, such as the geological structure, the lithology of the top, bottom of the coal seam, the degree of coal metamorphism, the depth of coal seam and the water content of the coal measures were analyzed one by one by using the Panji Coal Mine exploration area exploration drilling and coal sample test data and Panji Coal Mine's mining real information.;meanwhile, the laws of occurrence and distribution of deep gas were predicted according to the actual production data of surrounding mine.The results show that the geological structure (mainly faults and folds), the seam roof and floor, the seam depth and the degree of metamorphism of coal are the main geological factors that affect the occurrence of gas in the periphery (deep) of Panji Coal Mine,and also determine the characteristics of high gas content, high gas pressure and high ground stress in the coal seam of this area.The research results provide theoretical basis for further excavation and gas control.%煤层瓦斯的运移和赋存在开采过程中占有很重要的地位,其影响因素也是多种多样.为查明影响淮南潘集煤矿外围(深部)瓦斯赋存的地质因素,利用潘集煤矿外围勘查区勘探钻孔及煤样测试资料,结合潘集煤矿采掘实见资料,对影响瓦斯赋存的地质构造、煤层顶底板岩性、煤变质程度、煤层埋深、煤系地层的含水性等地质因素逐一分析,同时根据周边矿井生产实测资料,预测深部瓦斯赋存及分布规律.研究结果表明:地质构造(主要为断层和褶曲)、煤层顶底板、煤层埋深以及煤的变质程度是影响潘集煤矿外围(深部)瓦斯赋存的主要地质因素,且共同决定了本区煤层高瓦斯含量、高瓦斯压力及高地应力的特征.研究成果为进一步的采掘部署和瓦斯防治工作提供理论依据.【期刊名称】《安徽理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】6页(P60-65)【关键词】深部;瓦斯赋存;地质因素;分析【作者】吴桁【作者单位】淮南矿业集团通防地质部,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TD712Highlights:The migration and occurrence of coal seam gas plays an important role in the process of mining. The influence factors are also varied. In order to identify the geological factors which affect the peripheral (deep) gas occurrence in Panji Coal Mine in Huainan., in this paper, the geological factors, such as the geological structure, the lithology of the top, bottom of the coal seam, the degree of coal metamorphism, the depth of coal seam and the water content of the coal measures were analyzed one by one by using the Panji Coal Mineexploration area exploration drilling and coal sample test data and Panji Coal Mine’s mining real information. ; meanwhile, the laws of occurrence and distribution of deep gas were predicted according to the actual production data of surrounding mine. The results show that the geological structure (mainly faults and folds), the seam roof and floor, the seam depth and the degree of metamorphism of coal are the main geological factors that affect the occurrence of gas in the periphery (deep) of Panji Coal Mine,and also determine the characteristics of high gas content, high gas pressure and high ground stress in the coal seam of this area. The research results provide theoretical basis for further excavation and gas control. 1.1 地理位置潘集煤矿外围(深部)主要位于淮南市潘集区和凤台县境内,东北部位于蚌埠市怀远县境内,该区域煤炭资源丰富,是淮南矿区最重要的接替资源,经查明区块内煤炭资源量47.92亿吨,规模达特大型,范围具体为:北部及西部以朱集东、潘二、潘一、潘三、丁集煤矿的深部矿井边界为界,东部及南部以13-1煤层-1 500m水平地面投影线及谢桥向斜轴为界(见图1)。

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学士学位论文深部高地温区域瓦斯赋存特征研究Research on Gas Occurrence Characteristics of High Ground Temperature Areas in Deep Mines作者:金侃导师:程远平教授中国矿业大学二○一一年六月目录1 绪论1.1 研究背景及意义随着全球范围内的经济复苏,世界各国对于传统化石能源的需求量日益增加,加之开采强度的不断加大,致使浅部资源日益减少,国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。

据不完全统计,国外开采超千米深的金属矿山有80多座,而国外一些主要产煤国家从20世纪60年代就开始进入深井开采。

1960年前,西德平均开采深度已经达650m,1987年已将近达900 m;原苏联在20世纪80年代末就有一半以上产量来自600 m以下深部。

国外深部工程开采现状如图1-1。

图1-1 国外深部工程开采现状煤炭是我国主体能源,是能源安全的基石。

煤炭在我国一次能源的生产和消费结构所占比例中一直达70%以上,预计2050年仍将占50%以上。

以煤炭为主要能源的局面,在今后相当长的时间内不会发生根本性的变化。

中国东部主要矿区经过多年的开采,浅部资源已接近枯竭,迫切需要开采深部地区的煤炭资源。

据第三次全国煤炭预测,仅东部的山东、河北、河南、安徽、江苏、江西、山西等七省在埋深在600~1000m区间的煤炭资源预测储量约1822.68亿吨,埋深在1000~1500m区间的煤炭资源预测储量约2494.11亿吨,二者累计为4316.79亿吨.2010年我国煤炭产量达到33亿吨,在有力地保障经济快速增长的同时,也导致我国煤矿每年以20~50m的速度向深部延伸。

近年来,全国已有50多对矿井开采深度超过1000m:如沈阳采屯矿开采深度为1197m;开滦赵各庄矿开采深度为1159m;徐州张小楼矿开采深度为1100m;北票冠山矿开采深度为1059m;新汶孙村矿开采深度为1055m;北京门头沟开采深度为1008m;长广矿开采深度为1000m。

我国国有重点煤矿平均采深变化趋势如图1-2所示。

图1-2 我国国有重点煤矿平均采深变化趋势在淮南和淮北矿区,平均开采深度达700~800m。

目前,淮北矿区祁南矿、朱仙庄矿等都在计划向深部开采。

国内外资料及有关数据表明,随着开采深度的增加,矿井可能出现的情况主要有:地温增高、瓦斯涌出量增加、矿压增大、底板水压增大等.其中瓦斯、水的富存条件经常伴随有异常的地质构造。

深部开采与浅部开采所处岩石力学环境的不同也对深部煤体的瓦斯的赋存特征产生了较大的影响[1]。

1.2 国内外研究现状梁冰利用高压容量法研究了韩城象山新井l#测压孔的煤样在不同温度(25、30、35、40、45℃)、不同瓦斯压力(0~6MPa)情况下,煤的瓦斯吸附性能的变化规律,得出了当温度、瓦斯压力变化时,煤的瓦斯吸附曲线以及吸附常数随温度变化的数学关系式,认为温度对煤吸附瓦斯量有很大的影响,随着温度的升高,煤的瓦斯吸附量呈现逐渐减小的趋势[2]。

分析其原因认为是因为煤对瓦斯的吸附主要以物理吸附为主。

物理吸附的速率快,在规定时间内易达到平衡,且为放热过程,所以出现平衡吸附量随温度的上升而降低的现象。

1.3 存在问题我国煤矿进入深部开采的时间较短,积累的资料较少。

且多数深部矿井现正处于论证或建井掘进阶段,尚未开始回采。

现在的关注重点大多集中于如何在深部高地应力的复杂条件下安全开展矿井的建设,以及如何处理深部矿井严重的热害问题对于人员的影响问题。

对于深部埋藏煤体的瓦斯赋存特征研究有限,且多数只是能通过地勘孔取样获得资料。

即便有研究温度、压力对于瓦斯赋存特征影响,也仅仅停留在实验室研究阶段,未能结合矿井的实际条件开展相关研究。

国外矿井虽然进入深部开采的时间较长,相关经验资料积累较多。

但由于国外矿井的煤埋藏条件较好,瓦斯较小,且遇到具有突出危险的矿井一律做关停处理。

因此国外对于深部矿井的主要研究深部岩石力学对于矿井的破坏作用、地质构造对于煤层瓦斯的控制作用以及如何防止矿井热害的产生等。

对于煤体瓦斯赋存特征的研究也较少。

1.4 研究内容及研究思路本文以规划中的祁南煤矿深部井为研究对象,以深部井地勘阶段取得的资料为依托,通过对祁南煤矿地质构造的分析,利用祁南浅部井已有的瓦斯压力、含量数据预测祁南深部井的瓦斯压力数据,并结合从浅部井在靠近深部的区域取得的煤样开展实验室研究。

最终得到深部井地温、瓦斯压力、瓦斯含量之间的关系。

2 瓦斯赋存的基础理论研究2.1 概述瓦斯(methane)是井下煤岩涌出的各种气体的总称,其主要成份是以甲烷为主的烃类气体。

在我国矿井的实际条件下,瓦斯主要是指甲烷,是腐植型有机物(植物)在成煤过程中生成的。

瓦斯的物理与化学性质一般也都是针对甲烷而言。

煤层中的甲烷的产生大致可分为两个阶段。

第一阶段为生物化学成气时期,在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中,有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下,被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。

由于这一过程发生于地表附近,上覆盖层不厚且透气性较好,因而生成的气体大部分散失于古大气中。

随泥炭层的逐渐下沉和地层沉积厚度的增加,压力和温度也随之增加,生物化学作用逐渐减弱并最终停止。

第二阶段为煤化变质作用时期,随着煤系地层的沉陷及所处压力和温度的增加,泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期,有机物在高温、高压作用下,挥发分减少,固定碳增加,这时生成的气体主要为CH4和CO2。

这个阶段中,瓦斯生成量随着煤的变质程度增高而增多。

但在漫长的地质年代中,在地质构造(地层的隆起、侵蚀和断裂)的形成和变化过程中,瓦斯本身在其压力差和浓度差的驱动下进行运移,一部分或大部分瓦斯扩散到大气中,或转移到围岩内,所以不同煤田,甚至同一煤田不同区域煤层的瓦斯含量差别可能很大。

在个别煤层中也有一部分瓦斯是由于油气田的瓦斯的侵入造成的,例如四川中梁山10号煤层的瓦斯有时与底板石灰岩溶洞中的瓦斯相连,陕西铜川焦坪煤矿井下的瓦斯又与底板砂岩含油层的瓦斯有关。

有的煤层中还含有大量的二氧化碳,如波兰的下西里西亚煤田的煤层中还有大量的二氧化碳,则是由于火山活动使碳酸盐类岩石分解生产的二氧化碳侵入的结果。

在某些煤层中还含有乙烷、乙烯等重碳氢气体。

但一般来说,煤田中所含瓦斯均以甲烷为主。

2.2 煤的孔隙结构由植物变成煤炭的过程中,在褐煤至无烟煤变质阶段,瓦斯(煤层气)生产量的总和达200~400m3/t。

其中的1/5~1/10将保存在煤体内。

煤体内保存瓦斯的数量,与煤的结构有关。

煤在变质过程中。

煤中的挥发分变为气体,使煤成为一种复杂的孔隙性介质,有发达的、各种不同直径的孔隙和裂隙,形成了庞大的孔隙表面与微空间,为瓦斯赋存提供了条件。

安徽理工大学梁红侠等人从压汞试验入手,对淮南煤田煤的孔隙结构随埋藏深度的变化进行分析,发现随着采样深度的增大,上覆地层的压力越来越大,煤的孔隙性向更致密的方向发展,煤中总比孔容积呈减小趋势,其中大孔的比孔容积在总比孔容积中所占比率逐渐减小,微孔的比孔容积在总比孔容积中所占比率显示增大趋势,微孔是甲烷吸附的主要场所,微孔的增多势必增加孔隙的比表面积,而比表面积的增大,给瓦斯提供更大的吸附空间,故深部瓦斯含量增大[3]。

2.3 瓦斯的赋存形态成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中,通常称为游离瓦斯(free gas )和吸附瓦斯(absorbed gas)。

游离状态也叫自由状态,这种状态的瓦斯以自由气体存在,呈现出压力并服从自由气体定律,存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于10nm) 内,如图10-2-2所示。

游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比,与瓦斯温度成反比。

图10-2-2 瓦斯在煤内的存在形态示意图1-游离瓦斯;2-吸着瓦斯;3-吸收瓦斯;4-煤体;5-孔隙吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上(吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。

吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下,瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上,形成很薄的吸附层;而吸收状态是瓦斯分子充填到纳米级的微细孔隙内,占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间,如同气体溶解于液体中的状态。

吸附瓦斯量的多少,决定于煤对瓦斯的吸附能力和瓦斯压力、温度等条件。

吸附瓦斯在煤中是以多分子层吸附的状态附着于煤的表面,因此煤对瓦斯的吸附能力决定于煤质和煤结构,不同煤质对瓦斯的吸附能力如图10-2-3。

图10-2-3 不同煤质对瓦斯的吸附能力的示意图煤的瓦斯含量和温度、压力的关系,如图10-2-4。

该图是某一煤样的测定曲线。

0123456瓦斯含量m 3/t瓦斯压力(p) MPa图10-2-4 瓦斯含量和温度、压力的关系2.4 瓦斯含量及其测定瓦斯含量是指单位重量或体积的煤岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量,即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和,以m3/m3(煤)或m3/t(煤)表示。

煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础,也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。

常用的瓦斯含量测定方法有两类:一类是直接测定法,多用于地质勘探部门,即在打钻过程中,遇到煤层后用专用的密闭式岩芯取样器或普通取样器,提取煤样,在实验室内抽取其中所含瓦斯,再加上打钻、取样过程中逸散的瓦斯,除以试样的质量,就是该煤层的瓦斯含量了。

抽出的瓦斯还应进行成分分析,用来确定瓦斯风化带的下部边界深度。

另一类是计算法,即根据测定得到的煤层的瓦斯压力和温度,结合实验室的试验,计算煤层的游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和,即为该煤层的瓦斯含量。

2.5 煤层瓦斯垂直分带煤田形成后,煤变质生成的瓦斯经煤层、围岩裂隙和断层向地表运动;地表的空气、生物化学及化学作用生成的气体由地表向深部运动。

由此形成了煤层中各种气体成分由浅到深有规律的逐渐变化,即煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。

一般将煤层由露头自上向下分为四个瓦斯带:CO2—N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。

图10-2-13给出了前苏联顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化,各带的煤层瓦斯组分含量见表10-2-5。

前三个带总称为瓦斯风化带,第四个带为甲烷带。

瓦斯风化带下部边界煤层中的瓦斯组分为80%,煤层瓦斯压力为0.1~0.15MPa,煤的瓦斯含量为2~3m3/t(烟煤)和5~7m3/t(无烟煤)。

在瓦斯风化带开采煤层时,相对瓦斯涌出量一般不超过2m3/t,瓦斯对生产不构成主要威胁。

我国大部分低瓦斯矿井皆是在瓦斯风化带内进行生产的。

图10-2-13煤层瓦斯垂向分带图瓦斯风化带的深度取决于煤层地质条件和赋存情况,如围岩性质、煤层有无露头、断层发育情况、煤层倾角、地下水活动情况等等。

围岩透气性越大,煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈,则瓦斯风化带下部边界就越深。

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