【正文】 nomic and institutional barriers include lack of information pertinent to development of the resource, lack of capital and low natural gas prices. A possible option for encouraging coal mine methane recovery and use would be international 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)33adoption of a tradeable permit system for methane emissions.Key words coalmine coal mine methane recovery and useIn recent years, coal bed methane has gained attention as a saleable natural gas resource. Methane can be extracted either from coal seams which will never undergo mining, or it can be produced as a part of the coal mining process. This paper focuses on methane which is produced in conjunction with coal mining operations (coal mine methane). According to the United States Environmental Protection Agency (USEPA,1994a), underground coal mines liberate an estimated 29 to 41 109 m3of methane annually, of which less than 109 m3 are used as fuel. The remaining methane is vented to the atmosphere, representing the loss of a valuable energy resource. This paper examines the potential for recovering and using the methane which is currently being emitted from coal mines.There are three primary reasons for recovering coal mine methane. The first reason is to increase mine safety. Worldwide, here have been thousands of recorded fatalities from underground mine explosions in which methane was a contributing factor. Using methane drainage systems, mines can reduce the methane concentration in their ventilation air, ultimately educing ventilation requirements.The second reason is to improve mine economics. By reducing emissions and preventing explosions and outbursts, methane drainage systems can cost effectively reduce the amount of time that the coal mine must curtail production. Moreover, recovered methane can be used either a。在即將畢業(yè)踏上工作崗位之際，我衷心祝愿我的母校像一艘巨輪，乘風(fēng)破浪，不斷開拓新的天地。張老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的人生閱歷所彰顯的個(gè)人魅力，讓我永生難忘。在即將畢業(yè)之際，我要把最美好的祝福獻(xiàn)給我們敬愛的老師，祝他們身體健康、桃李滿天下！在本論文完成之際，我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師張子敏教授、張玉貴教授、閆江偉老師和陳敬軼師兄以及給予我?guī)椭娜吮硎居芍缘木匆夂蜕钌畹母兄x。所以進(jìn)行煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)時(shí)，構(gòu)造煤厚度可作為一項(xiàng)指標(biāo)考慮。成莊礦構(gòu)造煤判識(shí)結(jié)果顯示其分布具有以下規(guī)律：區(qū)域上，推覆構(gòu)造下盤或推覆體夾塊部位，是構(gòu)造煤相對(duì)發(fā)育部位；層域上厚度大的煤層，其構(gòu)造煤相對(duì)較發(fā)育。其中混雜有團(tuán)塊狀碎粒煤，甚至碎裂煤，光澤暗淡。E210∠ 3H=.6m圖 5－ 5 平頂山八礦丁 56—12230 斷層素描有些切層斷層與順煤層剪切帶有時(shí)具有成因聯(lián)系，切層斷層消失在滑動(dòng)構(gòu)造帶之中，平頂山戊 910 順煤斷層的主斷面位于頂板下 60～80cm 處，平行煤層層面穩(wěn)定地沿層延伸，僅在局部地段略有起伏斜切層理，形成所謂構(gòu)造不整合現(xiàn)象。與巖石相接觸的下盤全部為原生結(jié)構(gòu)煤，斷層面上有 3～5cm ，厚的粉狀結(jié)構(gòu)糜棱煤。 240176。 切層斷層—構(gòu)造煤局部發(fā)育 切層斷層使構(gòu)造煤呈現(xiàn)帶狀分布，構(gòu)造煤厚度變化和分布的范圍，與斷層性質(zhì)、斷層落差有關(guān)，并與斷層展布方位有關(guān)，如圖 5－3 所示。在同一煤層中，剪切作用優(yōu)先選擇以鏡質(zhì)組為主的光亮型煤分層。正斷層 逆斷層 粉砂巖圖 5－3 波狀起伏的順煤層剪切帶山西沁水東北部的陽泉礦區(qū)，一個(gè)分布范圍較廣的順煤層剪切帶發(fā)育于山西組 3＃ 煤層的頂部，厚度 40cm，這一厚度很小的剪切帶在煤田幾百平方公里范圍內(nèi)廣泛存在?！?4H=176。局部受一些切層斷層的影響，其產(chǎn)狀略有變化。在后一種情況下，剪切帶可以相互交織形成比較復(fù)雜的滑面結(jié)構(gòu)。這種大型規(guī)模的順煤層剪切帶的走向、傾向、傾角與煤層產(chǎn)狀是近于一致的。張子敏論述了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)的分布特征，發(fā)現(xiàn)深層構(gòu)造陡變帶、深層斷裂帶、推覆構(gòu)造帶、強(qiáng)變形帶控制了中國(guó)眾多的煤與瓦斯突出礦區(qū)和礦井的分布，實(shí)際上，這些地帶都是區(qū)域構(gòu)造擠壓、剪切應(yīng)力集中帶和構(gòu)造變形最強(qiáng)烈的地帶，它常是構(gòu)造煤普遍發(fā)育的地帶，也是煤層瓦斯富集帶。條件不一樣，對(duì)煤體的破壞影響就有差別，應(yīng)力作用的快和慢，產(chǎn)生的現(xiàn)象也不同。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)235 成莊礦 3＃ 煤層構(gòu)造煤分布規(guī)律瓦斯突出預(yù)測(cè)中需要解決的是煤體的破壞程度和分布規(guī)律，大量觀測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)研究均揭示出，礦井煤與瓦斯突出往往是從構(gòu)造煤分層開始發(fā)生的，一定厚度的構(gòu)造煤分層是瓦斯突出的“源頭” 。由于正斷層的存在，沿著切層斷層的走向，煤層也會(huì)發(fā)生線狀破壞，但范圍很小。 在斷層兩側(cè) 70m 內(nèi)構(gòu)造煤較發(fā)育，多為碎裂煤。其中，21 個(gè)鉆孔曲線全部顯示有Ⅰ類煤，并且厚度較大，占所觀測(cè)厚度的 95%以上；18 個(gè)鉆孔曲線中判識(shí)出Ⅲ類煤，其厚度為 3~6cm 局部厚度不超過 40cm，20 個(gè)鉆孔顯示有Ⅱ類煤，厚度10~20cm。該斷層兩側(cè) 60m外構(gòu)造煤厚度沒有異常變化。表 4－ 3 成 莊 礦 2232 煤 巷 觀 測(cè) 結(jié) 果距基點(diǎn)*/m構(gòu) 造 煤 類 型 （ 厚 度 / m）0 底板—碎裂()—碎底粒 ()—夾矸（）—碎裂（）—原生 底板—碎裂 ()—碎粒（）—碎裂（）—原生8 底板—碎裂（）—碎粒 () —碎裂（）—原生26 底板—碎裂 ()—碎粒 ()—夾矸（）—原生41 底板—碎裂 ()—夾矸（）—原生50 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生70 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生80 底板—碎裂（）90 底板—碎裂（）—原生95 底板—原生（）—碎裂（）100 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生110 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生130 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生150 底板—碎裂（）—碎粒（）—原生165 底板—碎裂 ()—夾矸（）—原生175 底板—碎裂 ()—夾矸（）—原生187 底板—碎裂 ()—夾矸（）—原生270 底板—碎裂（）—原生（）—碎裂（）—原生285 底板—碎裂（）—夾矸（）—碎裂（）—原生300 底板—碎粒（）—原生308 底板—原生（）—碎裂（）—夾矸（）—原生205 底板—原生（）—碎粒＋碎裂（）—原生220 底板—碎裂（）—原生注：2232 巷與 2104 巷交點(diǎn)為基點(diǎn)。采煤方法采用走向長(zhǎng)壁分層全部跨落式。礦井分兩個(gè)水平開采，即＋640 水平（一水平）和＋520 水平（二水平）。本井田北至大陽井田南界，南至寺河井田北界，東以煤層露頭及小窯批準(zhǔn)界線為界，西以潘莊井田東界為界，東西長(zhǎng) 10km，南北碎 裂 煤碎 粒 煤糜 棱 煤原 生 結(jié) 構(gòu) 煤河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)16寬約 ，面積 。3）在構(gòu)造煤定性準(zhǔn)確的前提下，進(jìn)行定厚判識(shí)：以視電阻率曲線為主曲線，但應(yīng)與伽瑪伽瑪曲線的基本同步反映；當(dāng)構(gòu)造煤分層較薄時(shí)，直接用煤層的視電阻率曲線中相對(duì)低幅值的上、下拐點(diǎn)作為構(gòu)造煤分層的界點(diǎn)且定厚；當(dāng)構(gòu)造煤分層較厚時(shí)，可用1/3～1/2相對(duì)低幅值點(diǎn)作為煤分層的界點(diǎn)定厚。利用測(cè)井曲線定性判識(shí)煤層結(jié)構(gòu)是比較概略的，煤層結(jié)構(gòu)不可能劃分得很細(xì)；研究中劃分出三類（見表4－1），即I類為正常煤、Ⅱ類為過渡性煤和Ⅲ類為構(gòu)造煤（原Ⅲ+Ⅳ+V）?，F(xiàn)以一鉆孔測(cè)井曲線進(jìn)行形態(tài)特征描述如下：視 電 阻 率 曲 線人 工 伽 馬 曲 線 泥 巖原 生 煤γ γ ρ S砂 巖 構(gòu) 造 煤視 電 阻 率 曲 線人 工 伽 馬 曲 線圖3－4 測(cè)井曲線表現(xiàn)的構(gòu)造煤變化特征由圖3－4知，伽瑪伽瑪曲線異常幅值較高， 形態(tài)呈正臺(tái)階狀， 臺(tái)階呈鋸齒出現(xiàn)在煤層的上部；視電阻率曲線呈倒臺(tái)階狀，臺(tái)階呈鋸齒出現(xiàn)在煤層的下部，曲線上部異常幅值高。伽瑪伽瑪曲線反映的是被測(cè)煤層散射的伽瑪射線強(qiáng)度，當(dāng)所使用的伽瑪源的能量在一定范圍內(nèi)，這種被測(cè)定的散射伽瑪線強(qiáng)度與煤的密度密切相關(guān)；在同一煤層內(nèi)部，構(gòu)造煤的密度顯然不同于正常煤的密度，構(gòu)造煤的伽瑪伽瑪曲線呈現(xiàn)的幅值相對(duì)增高?？紤]到測(cè)井速度會(huì)使曲線的上、下半幅點(diǎn)及最大值都向儀器移運(yùn)方向移動(dòng)一段距離，定厚解釋為底界面在低異常開始下降的根部，頂界面在低異常由低向高變化的中部。不同巖層，其放射性物質(zhì)含量不同，因而在自然伽瑪曲線上就有不同的反映。從實(shí)測(cè)的伽瑪伽瑪曲線中也能看到，夾矸層出現(xiàn)的孔段曲線幅值驟然下降，這有利于將夾矸與構(gòu)造煤分層區(qū)別開來，一般巖石的密度差別并不太大，但煤相對(duì)于一般巖石卻存在著鮮明的低密度特性。因此，可根據(jù)伽瑪伽瑪測(cè)井曲線能判斷巖層密度的相對(duì)大小，識(shí)別出構(gòu)造煤和非構(gòu)造煤。構(gòu)造煤是在遭受構(gòu)造應(yīng)力破壞后，煤體裂隙增多，孔隙度增大，含水性增強(qiáng)，自由離子在導(dǎo)電情況下增多，這是構(gòu)造煤的電阻率出現(xiàn)明顯降低之一；另外，煤大分子的主體結(jié)構(gòu)單元是縮聚芳香核和氫化芳香核，結(jié)構(gòu)單元周邊還含有各種原子基團(tuán)（包括脂肪基、含氧基和雜原子團(tuán)等）。 視電阻率（ρs）曲線判識(shí)構(gòu)造煤利用視電阻率曲線定性、定厚判識(shí)構(gòu)造煤，首先要注意原生煤和構(gòu)造煤在電阻率的差異。KC 測(cè)井曲線判識(shí)構(gòu)造煤的理論基礎(chǔ)在煤礦井下，易突出的軟分層并不是獨(dú)立存在的，而是和巖石、硬煤等相互伴生的。但測(cè)井時(shí)，探測(cè)器記錄的伽瑪散射線仍然以一次散射為主，因此用一次散射伽瑪射線的計(jì)算結(jié)果近似表示總的散射結(jié)果?？傊?，劃分層面的劃分是視電阻率測(cè)井曲線解釋的重要內(nèi)容，也是應(yīng)用視電阻率測(cè)井資料解決地質(zhì)問題的重要方面。梯度電極系的突出優(yōu)點(diǎn)是有利于分層，包括劃分厚度小于電極距的薄層。由于 、 很大，所以 ，即：0?由圖3—1，設(shè)從A電極流出的電流強(qiáng)度為I，由點(diǎn)電源在均勻全無限介質(zhì)中電場(chǎng)的分布公式 可得A電極電流在M點(diǎn)的電位：rIUP14???? （3—2）I?其中： 表示A、M二電極間的距離。因此，只要預(yù)先掌握了由巖層改變而引起視電阻率變化的規(guī)律，在實(shí)際中，就可以運(yùn)用這些規(guī)律來解譯視電阻率曲線，從而根據(jù)視電阻率測(cè)井曲線來劃分鉆孔地質(zhì)剖面，確定巖層及煤層的位置和厚度等。為了正確劃分煤體結(jié)構(gòu)，收集了成莊礦3 ＃ 煤層的143個(gè)鉆孔的測(cè)井資料，并從測(cè)井原理、構(gòu)造煤的物理力學(xué)性質(zhì)以及實(shí)際對(duì)比中研究了構(gòu)造煤的測(cè)井特征。物理性質(zhì)差異越大，反映該種物理性質(zhì)曲線的分辨能力就越好，采用該種曲線判識(shí)構(gòu)造煤的結(jié)果就會(huì)越準(zhǔn)確?？傊?，構(gòu)造煤的高空隙率、低透氣性使構(gòu)造煤能夠保持較高的瓦斯壓力；結(jié)構(gòu)破碎性、吸附瓦斯的“隔離”作用及游離瓦斯的“氣墊”作用，使構(gòu)造煤抵御外力作用的能力大大降低；構(gòu)造煤變形幅度大的特性，為瓦斯的迅速解吸、放散和快速流動(dòng)創(chuàng)造條件；構(gòu)造煤薄弱分層或“通道層”的存在，則為煤與瓦斯突出的初始激發(fā)和持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。3）構(gòu)造煤中的瓦斯吸附層，削弱了煤分子之間的相互作用力，起著一定的“分隔”作用；而構(gòu)造煤中的游離瓦斯，在煤體發(fā)生破碎作用時(shí)充當(dāng)著“氣墊” 的作用，這兩方面的因素，一是造成了煤體強(qiáng)度明顯降低；二是有利于煤體顆粒相對(duì)移動(dòng)，煤與瓦斯突出拋出煤體，大大促進(jìn)了突出作用持續(xù)、迅速地發(fā)生與發(fā)展。 構(gòu)造煤對(duì)煤與瓦斯突出的控制作用 構(gòu)造煤對(duì)煤與瓦斯突出的控制作用，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1