【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A (m3/t)B(MPa1)東翼主皮帶巷205運(yùn)輸巷2051運(yùn)輸巷 煤的孔隙率測(cè)定煤中瓦斯90%以上是以吸附狀態(tài)賦存在煤層中的孔隙內(nèi)表面上，孔隙內(nèi)表面的大小決定著煤吸附瓦斯能力的大小。作為孔隙發(fā)育程度的衡量指標(biāo)，孔隙率測(cè)定是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，它通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的煤樣測(cè)定煤的真假密度來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式如下： Φ=（d真d假 ）/ d真 式中：Φ—煤孔隙率，m3/m3；d真—煤真密度，t/m3； d假—煤假密度（又稱視密度），t/m3。**煤礦2號(hào)煤層煤的孔隙率見(jiàn)表22。 鉆孔自然瓦斯涌出特征 表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數(shù)有兩個(gè)，它們是鉆孔初始瓦斯涌出強(qiáng)度q0和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α，其中鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α是評(píng)價(jià)煤層瓦斯預(yù)抽難易程度的一個(gè)重要指標(biāo)。q0和α值是通過(guò)測(cè)定不同時(shí)間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的： qt=q0eαt （21） 式中：qt—自排時(shí)間t時(shí)的鉆孔自然瓦斯流量，m3/min；q0—自排時(shí)間t=0時(shí)的鉆孔自然瓦斯流量，m3/min；α—鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)，d1； t—鉆孔自排瓦斯時(shí)間，d。對(duì)（21）式積分，可以得到任意時(shí)間t內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量Qt； 即：Qt=QJ(1eαt) 式中：Qt—時(shí)間t內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量，m3；QJ—鉆孔極限瓦斯涌出量，QJ= 1440q0/α，m3其余符號(hào)意義同前。 具體測(cè)定步驟為： (1)在掘進(jìn)工作面選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個(gè)孔徑φ75mm，長(zhǎng)30～40m的鉆孔，用φ15mm鋼管和聚氨酯或水泥沙漿封孔，封孔長(zhǎng)度2m左右，并記錄成孔和封孔時(shí)間； (2)定期測(cè)量鉆孔自然瓦斯流量q，并記錄流量測(cè)定時(shí)的鉆孔自排瓦斯時(shí)間t； (3)根據(jù)不同自排時(shí)間下的鉆孔自然瓦斯流量測(cè)定數(shù)組（ti，qi），用（21）式回歸分析求出q0和α，即為鉆孔自然排放瓦斯規(guī)律。利用以上方法，在**煤礦東翼主皮帶巷442m處和205運(yùn)輸巷442m處各打一個(gè)煤層順層鉆孔，測(cè)定鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減情況見(jiàn)表2圖226。表23 施工參數(shù)煤層打鉆地點(diǎn)鉆孔深度（m）鉆孔直徑（mm）封孔長(zhǎng)度（m）凈孔長(zhǎng)度（m）初始涌出量（l/min）衰減系數(shù)（d1）2號(hào)東翼主皮帶巷41424372號(hào)205運(yùn)輸巷3842434圖25 東翼主皮帶巷百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖圖26 205運(yùn)輸巷百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖 煤層瓦斯壓力及透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)是衡量煤層中瓦斯流動(dòng)難易程度的重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)煤層瓦斯能否實(shí)行預(yù)抽的基本參數(shù)。目前，國(guó)內(nèi)通常采用徑向流量法來(lái)確定煤層透氣性系數(shù)。由于**煤礦井下巷道都為煤巷不具備由巖巷穿巖層向煤層施工鉆孔的條件，因此本次測(cè)定采用間接法測(cè)定瓦斯壓力，只能采用測(cè)定煤層鉆孔瓦斯流量的方法來(lái)近似計(jì)算煤層透氣性系數(shù)作為參考。徑向流量法測(cè)定煤層透氣性系數(shù)時(shí)的主要步驟如下：(1)煤層原始瓦斯壓力確定煤層原始瓦斯壓力確定方法有二種，其一為實(shí)測(cè)法，即利用石門揭煤巷道在揭煤前打穿層鉆孔穿透煤層，封孔測(cè)定煤層原始瓦斯壓力；其二為間接法，即利用新鮮煤樣，測(cè)定煤層原始瓦斯含量，然后用郎格繆爾方程反推煤層原始瓦斯壓力。本次測(cè)定采用間接法確定煤層原始瓦斯壓力。間接法計(jì)算煤層原始瓦斯壓力的方法和公式如下：式中X—煤層原始瓦斯含量，m3/t；a、b—煤的瓦斯吸附常數(shù)，m3/t；p—煤層瓦斯壓力，MPa； Aad—煤的灰份，%；Mad—煤的水份，%；k—煤的孔隙體積，m3/m3；γ—煤的視密度，t/m3。采用間接法計(jì)算瓦斯壓力。已知煤層原始瓦斯含量X時(shí)，利用上式即可反算出煤層原始瓦斯壓力p，計(jì)算結(jié)果如表24所示。表24 2號(hào)煤層瓦斯壓力計(jì)算結(jié)果 測(cè)試地點(diǎn)地表標(biāo)高（m）取樣標(biāo)高（m）可燃質(zhì)瓦斯含量(m3/)吸附常數(shù)灰份（%）水份（%）孔隙率（m3/t）瓦斯壓力(MPa)A(m3/t)B(MPa1)東翼主皮帶+1260+750205運(yùn)輸巷+1260+9202051運(yùn)輸巷+1260+950根據(jù)間接法推算，**煤礦2號(hào)煤層在東翼主皮帶下山442m（標(biāo)高+750m）、205運(yùn)輸順槽442m（標(biāo)高+920m）和2051運(yùn)輸順槽400m（標(biāo)高+950m）、。(2)瓦斯含量系數(shù)測(cè)定 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的煤層瓦斯含量和間接法反算出的煤層瓦斯壓力，用下式確定瓦斯含量系數(shù)： α=Xγ/ 式中 α—瓦斯含量系數(shù)，m3/(m3)；X—煤層原始瓦斯含量，m3/t；γ—煤容重，t/m3；P—煤層原始瓦斯壓力，MPa。經(jīng)計(jì)算， 2號(hào)煤層的瓦斯含量系數(shù)如表25所示。表25 煤層瓦斯含量系數(shù)計(jì)算 試驗(yàn)地點(diǎn)煤層瓦斯含量（m3/t）容重（t/m3）瓦斯壓力(MPa)瓦斯含量系數(shù)m3/(m3)東翼主皮帶205運(yùn)輸巷2051運(yùn)輸巷(3)煤層透氣性系數(shù)計(jì)算徑向流量法計(jì)算煤層透氣性系數(shù)的公式如下表26 徑向流量法計(jì)算煤層透氣性系數(shù)公式表 時(shí)間準(zhǔn)數(shù)F0=Bλ煤層透氣性系數(shù)λ常 數(shù)A常 數(shù)B102～11～1010～102102～103103～105105～107λ=λ=λ=λ=λ=λ=qr1A=P02P12 B=αr12表中：F0—時(shí)間準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； P0—煤層原始的絕對(duì)瓦斯壓力（），MPa； P1—鉆孔中的瓦斯壓力，；r1—鉆孔半徑，m；λ—煤層透氣性系數(shù)，m2/(MPa2d)； q—在排放瓦斯時(shí)間為t時(shí)，鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量，m3/(m2d)，可由下式確定：q=Q/2πr1L； Q—在時(shí)間t時(shí)的鉆孔總流量，m3/d； L—鉆孔見(jiàn)煤長(zhǎng)度，一般等于煤層厚度，m； α—煤層瓦斯含量系數(shù)，m3/(m3)。因?yàn)?*煤礦沒(méi)有巖巷掘進(jìn)，不具備徑向條件。按照上述方法在**煤礦利用東翼主皮帶巷、205運(yùn)輸巷煤層瓦斯流量衰減系數(shù)測(cè)定鉆孔近似考察2號(hào)煤層透氣性。對(duì)表26中所列煤層的煤層透氣性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其所需參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于表27。地點(diǎn)測(cè)定地點(diǎn)標(biāo)高（m）煤層瓦斯壓力（MPa）瓦斯含量系數(shù)(平均)m3/ ()煤層透氣性系數(shù)m2/ ()時(shí)間準(zhǔn)數(shù)F0東翼主皮帶 +750150205運(yùn)輸巷+920165表27 煤層透氣性系數(shù)計(jì)算結(jié)果3 2號(hào)煤層瓦斯抽放可行性論證礦井瓦斯儲(chǔ)量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和。瓦斯儲(chǔ)量的大小標(biāo)志著瓦斯資源多少，同時(shí)亦是衡量有無(wú)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的重要指標(biāo)，可按下式計(jì)算： Wk=Wl十W2十W3 式中Wk—礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； Wl—可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； Ali—礦井可采煤層i的地質(zhì)儲(chǔ)量，Mt； X1i—礦井可采煤層i的瓦斯含量，m3／t； W2—受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放瓦斯的各不可采煤層的總瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； A2i—受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲(chǔ)量，Mt； X2i—受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量，m3／t； W3—受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的圍巖瓦斯儲(chǔ)量，Mm3，實(shí)測(cè)或按下式計(jì)算： W3＝K(W1十W2) K—圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，取K＝。礦井可開(kāi)發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開(kāi)采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開(kāi)發(fā)程度，與其抽放工藝技術(shù)和抽放能力密切相關(guān)。一般采用下式計(jì)算：Wkc=ηkWk 式中 Wkc—礦井可抽瓦斯量，Mm3；ηk—礦井瓦斯抽放率，按照我國(guó)目前的技術(shù)水平，采用本煤層預(yù)抽和采空區(qū)抽放瓦斯時(shí)ηk=30～35%，取ηk=30%；Wk—礦井瓦斯儲(chǔ)量 Mm3；礦井開(kāi)采2號(hào)煤層時(shí)，礦井瓦斯儲(chǔ)量包括2號(hào)煤層及受采動(dòng)影響后能向2號(hào)煤層涌出瓦斯的鄰近層煤層，為1號(hào)、3號(hào)、6號(hào)。所以在計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量時(shí)計(jì)算2號(hào)煤層、1號(hào)、3號(hào)、6號(hào)煤層及圍巖的瓦斯儲(chǔ)量。礦井瓦斯儲(chǔ)量和可開(kāi)發(fā)瓦斯量的