【正文】 龍山煤礦 瓦斯治理技術研究 技術報告 2 目 錄 礦 區(qū) 概 況 ..........................................3 一、礦井基本概況： ..................................... 3 二 、礦區(qū)生產礦井開采及瓦斯概況 ......................... 4 礦區(qū)瓦斯分布特征 ........................................6 一、 煤層瓦斯資料及其評價 ............................... 6 二、瓦斯風化帶 ........................................ 9 三、瓦斯分布特征 ...................................... 10 影響瓦斯分布的主要地質因素 ..............................13 一、地質構造控制 ...................................... 13 二、煤層埋藏深度 ...................................... 14 三、煤層特征 ......................................... 16 煤的變質程度 ..................................... 17 水文地質條件 ..................................... 20 巖漿活動 ........................................ 21 煤與瓦斯突出特征與機理 ..................................23 一、煤與瓦斯突出的特征 ................................ 23 瓦斯治理技術 ...........................................27 一、瓦斯治理技術現狀 .................................. 27 二、煤與瓦斯突出預測技術 ............................. 28 結 論 與 建 議 .........................................35 3 礦 區(qū) 概 況 一、礦井基本概況： 龍山煤業(yè)公司位于河南省安陽縣水冶鎮(zhèn)南約 6Km 處，南距鶴壁市17Km，井田東起 F165 斷層，西至 F303 斷層。南以煤層露頭和老窯開采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長 ，傾斜寬，面積 。 安陽鑫龍煤業(yè)集團龍山煤業(yè)公司由安陽礦務局龍山煤礦于 20xx年 7 月改制而成。始建于 1969 年， 1978 年簡易投產。 本礦井主采煤層為二 1煤層，平均厚度為 4～ 6 米，傾角為 7176?！?8176。；煤塵爆炸指數最高為 %，為無爆炸危險性煤層；煤自燃傾向性為三類不易自燃。 根據 20xx 年瓦斯等級鑒定結果，龍山煤礦為煤與瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量為 ，絕對瓦斯涌出量為 。 煤層的透氣性系數為 ～ d，煤層的瓦斯壓力為～ 。 礦井水文地質簡單，正常涌水量 180m3/h。最大涌水量 300m3/h，目前礦井實際涌水量 100m3/h。 龍山公司是單水平反斜井上下山開采，開采水平為 220m。目前井下共布置 4 個采區(qū)， 1 23 采區(qū)為生產采區(qū)， 2 25 采區(qū)為接替采區(qū)，采煤方法為走向長壁傾斜采煤法，回采工藝為炮采。 4 圖 21 交 通 位 置 圖 二、 礦區(qū)生產礦井開采及瓦斯概況 礦區(qū)生產礦井開采 概況 安陽鑫龍煤業(yè)集團 龍山礦開采主要依據《河南省安陽煤田天喜鎮(zhèn)井田地質精查報告》，始建于 1968 年， 1978 年 12 月建成投產，設計生產能力 50 萬噸 /年，設計服務年限 68 年。 目前 實際生產能力為 40 萬噸 /年。礦井開采二 1 煤層，煤類為無煙煤。礦井 采用斜井開拓，走向長壁采煤法，放炮落煤，全部垮落法頂板管理。開采水平 220m，最大采深 500m。自建礦以來累計開采了 萬噸，礦山平均回采率為 75％。通風方式為 分區(qū)獨立通風， 主副斜井進風， 天喜鎮(zhèn)風 井 和馮家洞風井 回風。礦井開采正常涌水量為 150~200m3/h。 5 生產礦井瓦斯情況 目前，安陽鑫龍煤業(yè)（集團）所屬礦井均為煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井，瓦斯參數、突出情況及礦井等級如表 22。目前各礦均建成有井下瓦斯抽放系統，井下瓦斯抽放系統運行正常， 20xx 年集團公 司共抽放純瓦斯 847 萬 m3。 表 22 礦井瓦斯情況一覽表 礦名 礦井位置 瓦斯含量 瓦斯遞增率 瓦斯相對涌出量 瓦斯絕對涌出量 瓦斯壓力 瓦斯壓力梯度 △ P f 煤體結構 礦井瓦斯等 級 是否發(fā)生過重大事故 龍山煤礦 安陽市龍安區(qū) m3/t m3/t/100m m3/ min ~9 （平均為） （ 500標高以淺） 38 Ⅲ、Ⅳ 突 出 發(fā)生過煤與瓦斯突出事故 6 礦區(qū)瓦斯分 布特征 一、 煤層瓦斯資料及其評價 ① 瓦斯含量測試方法 瓦斯含量 測試方法有三種：真空罐、集氣式和解吸法。 （ 1） 真空罐法 工作原理是利用煤芯管上下兩端的結構，將含有瓦斯的煤芯的孔底嚴密封閉在煤芯管內。鉆具提至地面后，卸下已裝有煤芯的煤芯管，送到實驗室進行脫氣，得出煤層甲烷含量。 （ 2） 集氣式 工作原理是在普通煤芯采取器的上部安裝帶閥門的集氣室，收集提鉆過程中煤芯泄出的瓦斯。鉆具提至地面后，卸下已裝有瓦斯及煤芯的帶集氣室的取樣器保持密閉狀態(tài)送到實驗室進行脫氣，得出煤層甲烷含量。 （ 3） 解吸法 解吸法主要優(yōu)越之處 是 由 專用儀器在孔內采樣，改為利用普通煤芯管在孔底鉆取煤芯，當煤芯提升至孔口后，裝入密封罐。這樣既減少了鉆孔采樣的困難、提高了含量測定成功率，又不影響正常施工鉆進。該方法自 1973 年起在美國得到廣泛應用，撫順分院在 1978～ 1981 年期間經過在我國一些煤田試驗后，改進了測定所用的儀器和工具，并已形成部標，在我國廣泛應用。 當采用該法測定煤層甲烷含量時，由于煤樣裝罐前，氣體已經損失，利用裝罐后所測定的煤層甲烷解吸規(guī)律和煤樣暴露時間推算損失氣體量是該方法的關鍵。具體測定步驟如下： (1) 采樣 用普通煤芯管采取煤 芯，當煤芯提到地表后，先取煤樣 300～ 400g，立即放進密封罐中。在采樣過程中，標定提升煤芯和煤樣在空氣中的暴露時間。 (2) 氣體解吸規(guī)律測定 煤樣裝罐后與氣體解吸速度測定儀連接，測定煤層甲烷解吸量與時間的關系。測定 7 2h 后，將裝有煤樣的煤樣罐送到試驗室進行脫氣和氣體分析。 (3) 損失氣體量的計算 損失氣體量的計算是按經驗公式近似計算的，即該法未考慮煤芯在鉆孔和空氣中解吸規(guī)律的差異，且煤樣在鉆孔中解吸的時間未準確確定，因此計算的損失氣體量僅是估算。其具體方法是，煤樣從提鉆至地面解吸測定初期 10～ 12min 以內，由解吸儀測定的解吸量與暴露時間的平方根近似成正比。存在如下關系 （見式 61） attQ ??? 0b （ 61） 式中 ： Q——煤樣暴露時起至解吸測定時間為 (t0+t)時的氣體解吸總量， ml； t0——煤樣在解吸測定前的暴露時間， min； t0——21t +t2； t1——煤樣在鉆孔內提鉆時間， min； t2——煤樣在地表解吸測定前的暴露時間， min； t——煤樣解吸測定時 間， min； a、 b——待定系數，可以根據最小二乘法求出。 a 值即為所求的損失氣體量。 (4) 煤樣殘存氣體含量測定及氣體成份分析 將經過解吸測定的煤樣，在密封狀態(tài)下盡快送到試驗室進行加熱脫氣，首次脫氣完后將煤樣粉碎，再進行一次脫氣。每次脫出氣體后進行氣體組份分析。脫氣過程在撫順分院研制的 FH4 型脫氣儀上進行。 殘存氣體含量的測定方法同樣適用于井下解吸法測定煤層甲烷含量殘存量和礦井甲烷涌出量預測中測定采落煤炭中的殘存量。 (5)煤層甲烷含量計算 煤層甲烷含量是上述各程序放出的氣體量之和同煤樣重量的比值。即： W=(Q1+Q2+Q3+Q4)247。G （ 62） 式中 ： W——煤層甲烷原始含量， ml/g； Q1——煤樣解吸測定過程累計解吸的氣體體積， ml； Q2——推算出的氣體損失量， ml； Q3——煤樣粉碎前的脫出氣體量， ml； Q4——煤樣粉碎后脫出的氣體量， ml； 8 G——煤樣重量， g。 地勘鉆孔解吸法在我國應用 以來 ，經在淮南、淮北、鐵法、陽泉和焦作等礦區(qū)用間接法和實測涌出量反推法驗證，該方法的測定結果偏小 10%～ 25%。且有鉆孔越深、煤越粉碎、偏差越 大。究其原因主要是由損失氣體量估算產生誤差過大。在損失氣體量計算中，除該法未考慮煤芯在鉆孔和空氣中解吸規(guī)律的差異及煤樣在鉆孔中解吸的開