【正文】 p） 突出危險(xiǎn) Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ ≥10 ≤ ≥ 安陽礦區(qū)在瓦斯治理方面做了大量的工作，采取了許多措施，也取得了一定成效，但是仍然存在煤與瓦斯突出事故、生產(chǎn)效率不高、抽放濃度低等多種制約煤礦高效、安全生產(chǎn)及瓦斯資源利用等問題，針對這些問題，結(jié)合安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)特征，運(yùn)用現(xiàn)代地質(zhì)理論提出安陽礦區(qū)瓦斯預(yù)測與治理技術(shù)建議。 通風(fēng)系 統(tǒng)的優(yōu)化和各類風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行以及科學(xué)的通風(fēng)管理，為采掘用風(fēng)地段具有足夠的風(fēng)量，奠定了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。 安陽礦區(qū)由于資料的不完整，無法準(zhǔn)確記錄出其突出礦井的突出頻度，龍山煤礦資料相對完整 ，具體數(shù)據(jù)見表 84。安陽礦區(qū)各突出礦井始突深度、始突標(biāo)高見表 82。 （ 2）破壞煤層的儲(chǔ)集結(jié)構(gòu)，使煤層喪失儲(chǔ)集能力 這種作用可在兩種情況下出現(xiàn)：一是巖漿熱作用十分強(qiáng)烈，導(dǎo)致煤過渡熱演化。 該區(qū)三疊紀(jì)后遭受了廣泛的抬升剝蝕作用，至中侏羅世，已有部分煤層甲烷散失，導(dǎo)致煤層含氣量降低。從圖 714 可以看出，一般情況下，涌水量大，瓦斯涌出量小。因此，全區(qū)主采二 1 煤層瓦斯含量普遍較高。進(jìn)一步分析可知，煤儲(chǔ)層本身就是一種高度致密的低滲透性巖層，上部分層和下部分層對中部分層有封蓋作用，煤儲(chǔ)層厚度越大，中部分層煤層瓦斯向頂?shù)装鍞U(kuò)散的路徑就越長，擴(kuò)散阻力就越大，對煤層瓦斯的保存越有利 。 y = R2 = 05101520253035370360350340330320310300煤層底板標(biāo)高（m）相對瓦斯涌出量（m3/t） 圖 71 龍山煤礦二 1煤層底板標(biāo)高與瓦斯相對涌出量趨勢圖 y = + R2 = 0510152025305004003002001000100200底板標(biāo)高(m)瓦斯含量(m3/t) 圖 72 龍山井田煤層底板標(biāo)高與瓦斯含量趨勢圖 16 y = + R2 = 0510152025303540450 200 400 600 800 1000 1200 1400埋藏深度/ m瓦斯含量/m3/t 圖 73 二 1 煤瓦斯含量變化梯度示意圖 圖 74 安陽礦區(qū)二 1 煤層甲烷含量變化 趨勢 圖 三、 煤層特征 煤層頂?shù)装? 煤層圍巖主要指煤層直接頂、老頂和直接底板等在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。瓦斯含量相對較低 。 斷裂附近煤層 由于 受 到構(gòu)造應(yīng) 力 的作用， 原 生結(jié)構(gòu)被破壞形成軟煤 （構(gòu)造煤） ，增強(qiáng)吸附瓦斯能力，減弱抵抗瓦斯壓力助力，形成遇斷層瓦斯含量和涌出量增高的現(xiàn)象。 綜合分析安陽礦區(qū)瓦斯地質(zhì)條件， 影響煤層瓦斯賦存的主要地質(zhì)因素有地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋藏深度、煤的變質(zhì)程度、煤層厚度及其變化、圍巖類型及破碎程度、地下水活動(dòng)、巖漿巖 等。 ④ 斷層附近瓦斯涌出量變化較大。 ② 三個(gè)構(gòu)造小區(qū) 從北到南，瓦斯含量由低到高。礦區(qū)中部煤層露頭大部分為第三系粘土層覆蓋，且構(gòu)造復(fù)雜，多為壓性、壓扭性正斷層，甲烷逸散條件相對較差，二 1 煤層都處在甲烷帶內(nèi)。 瓦斯含量的測試結(jié)果受 測試方法和采樣深度的影響，故地質(zhì)勘探階段的瓦斯含量，為使其更接近于真實(shí)值，根據(jù)其測試方法特點(diǎn)和采樣深度，均采取一定的校正系數(shù)。2+3+12=，呈直線式。 (5)煤層甲烷含量計(jì)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。 (3) 損失氣體量的計(jì)算 損失氣體量的計(jì)算是按經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)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(shí)間未準(zhǔn)確確定，因此計(jì)算的損失氣體量僅是估算。 （ 3） 解吸法 解吸法主要優(yōu)越之處 是 由 專用儀器在孔內(nèi)采樣，改為利用普通煤芯管在孔底鉆取煤芯，當(dāng)煤芯提升至孔口后，裝入密封罐。礦井開采正常涌水量為 150~200m3/h。目前井下共布置 4 個(gè)采區(qū)， 1 23 采區(qū)為生產(chǎn)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?！?8176。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。 煤層的透氣性系數(shù)為 ～ 礦井開采二 1 煤層，煤類為無煙煤。 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(jié)構(gòu) 礦井瓦斯等 級(jí) 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(biāo)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(jià) 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。 當(dāng)采用該法測定煤層甲烷含量時(shí)，由于煤樣裝罐前，氣體已經(jīng)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(shí)間推算損失氣體量是該方法的關(guān)鍵。 a 值即為所求的損失氣體量。 地勘鉆孔解吸法在我國應(yīng)用 以來 ，經(jīng)在淮南、淮北、鐵法、陽泉和焦作等礦區(qū)用間接法和實(shí)測涌出量反推法驗(yàn)證，該方法的測定結(jié)果偏小 10%～ 25%。 凡屬于下列情況的鉆孔煤層瓦斯資料，認(rèn)為不可靠，棄而不用。 各種測試方法測得的均為可燃基瓦斯含量，而原煤的瓦斯含量要考慮水分和灰分的影響，所以有必要進(jìn)行水分和灰分的校正，把可燃基瓦斯含量換算為原煤瓦斯含量。 煤層瓦斯的總體分布情況如表 6－ 3。如礦區(qū)南部 龍山 礦， 煤層底板標(biāo)高同為 500177。煤層瓦斯含量的多少是煤層瓦斯生成量及保存條件共同作用的結(jié)果。 位于 F1 斷層以北構(gòu)造 小 區(qū) 內(nèi)的 紅嶺、主焦 兩煤 礦瓦斯較低，瓦斯含量最大值 14 m3/t，平均 ；因?yàn)樵搮^(qū)總體是一個(gè)地壘構(gòu)造，地層抬升使煤層埋藏深度變淺；區(qū)內(nèi) NNE向正斷層密集發(fā)育， 盡管 從 目前來 看 ， 這些斷層 均 屬壓性、壓扭性 正斷層（ 這是由于喜山期構(gòu)造應(yīng)力為 NEE 向所 導(dǎo)致 ） ， 但 在燕山晚期形成時(shí)屬張性，其間使瓦斯部分散失 ，導(dǎo)致瓦斯含量較低 。這是因?yàn)榍罢叩耐咚惯\(yùn)移路線長，所受阻力大，去氣難，后者，則相反。 從整體趨勢看， 瓦斯含量總體呈現(xiàn)由西向東沿煤層傾向，隨煤層埋深增加而增高。據(jù)長慶石油勘探研究院研究結(jié) 17 果，在裂隙不發(fā)育 的 條件下，泥質(zhì)含量大于 40%的泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的巖體滲透率變化范圍為 104～ 106mD，滲透性極差。煤層厚度 整體呈現(xiàn)北西薄南東厚的變化規(guī)律，煤層瓦斯含量也隨之呈現(xiàn)規(guī)律性的變化 —— 北西部的主焦、紅嶺至南東部的龍山煤礦，瓦斯含量在增加，同時(shí)也加大了煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。見表 74， 以及 圖 71圖 712。龍山煤礦現(xiàn)開采二 1 煤層，礦井充水水源主要為二 1 煤層頂板砂巖水，多以淋水、滴水為主，水量較小，全礦建井至今除頂板淋水外，共發(fā)生頂板突水 6 次，其水量 355 m3/h，宜于疏干。 三疊紀(jì)末，印支運(yùn)動(dòng)使本區(qū)整體抬升，遭受剝蝕，深層變質(zhì)作用減弱乃至終止。 23 煤與瓦斯突出特征與機(jī)理 一、 煤與瓦斯突出的特征 安陽礦區(qū) 6 對礦井中有 4對為煤與瓦斯突出礦井，其中龍山煤礦突出相對比較嚴(yán)重，也比較典型，故以龍山煤礦煤與瓦斯突出資料為主進(jìn)行分析。 表 82 安陽礦區(qū)煤與瓦斯突出 有關(guān)突出指標(biāo)數(shù)據(jù)表 突出指標(biāo) 龍山 大眾 銅冶 始突深度（ m） 155 304 205 始突標(biāo)高（ m） +15 268 +20 ② 突出強(qiáng)度 突出強(qiáng)度用煤（巖）和瓦斯的突出數(shù)量來衡量。 龍山礦 的始突深度為 +15 標(biāo)高處， 經(jīng)推測 計(jì)算該處的 瓦斯 壓力約為 （見表 85，圖 81） ， 大眾煤礦瓦斯壓力在 以上時(shí)就有發(fā)生突出的危險(xiǎn)。 3）加強(qiáng)煤層瓦斯預(yù)抽 煤層瓦斯預(yù)抽技術(shù)，可降低煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，改善突出煤層的應(yīng)力狀態(tài)，是防止煤與瓦斯突出的根本途徑。 表 93 安陽 部分礦井煤與瓦斯突出參數(shù)情況 礦井 等級(jí) 煤層 煤體破 壞類型 △ p f p K 龍山 突出 二 1 Ⅱ ~Ⅲ 38 大眾 突出 二 1 Ⅲ ~Ⅴ 紅嶺 高瓦斯 二 1 Ⅲ ~Ⅴ 12 主焦 高瓦斯 二 1 Ⅲ 從安陽礦區(qū)礦井煤與瓦斯突出參數(shù)看（ 表 93）， 礦井的單項(xiàng)指標(biāo)及綜合指標(biāo)均超出 29 臨界值 ， 突出具有普遍性 。利 用灰色系統(tǒng)理論之核心 —— 灰色關(guān)聯(lián)分析法確定控制礦井煤與瓦斯突出的主控因素，并對煤與瓦斯突出主控因素進(jìn)行篩選，建立煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并利用該模型對礦井進(jìn)行煤與瓦斯突出的預(yù)測工作。發(fā)生突出前并非所有特征同時(shí)出現(xiàn) ， 往往出現(xiàn)其中一種或某幾種預(yù)兆。 ξ 0 ,j (i)為第 i 時(shí)刻比較序列 Xj 與參考序列 X0的相對差值，即 Xj 對 X0 在 i 時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)； K 為分辨系數(shù) ， K取值不同， ξ 0 ,j (i)也不同，從而關(guān)聯(lián)度 r0， j 也不同。 （ 3）從瓦斯抽采角度深入研究了煤層特征，全面分析煤層空間展布、形態(tài)、煤質(zhì)、煤體結(jié)構(gòu)、煤孔隙和煤吸附特征，為煤層瓦斯抽采提供了 地質(zhì)