【導(dǎo)讀】為了能安全生產(chǎn)，采取了一系列的措施。煤層鉆孔，工作面淺孔抽放，上拐角埋管抽放。針對(duì)12241工作面設(shè)計(jì)了防突措施。新安煤礦是年產(chǎn)150萬(wàn)噸的現(xiàn)代化礦井，是國(guó)家一級(jí)企業(yè)。井安全生產(chǎn)的實(shí)際情況。本文采用了理論分析和實(shí)際的條件相結(jié)合的方法對(duì)。新安煤礦瓦斯突出規(guī)律及防止技術(shù)進(jìn)行了研究。的提高和現(xiàn)代化礦井的有序管理。規(guī)律及其主要影響因素。了劃分，并根據(jù)規(guī)律提出了針對(duì)性的防治措施。的總體效益具有十分重要的意義。

　　

【正文】 ts— 試驗(yàn)室作吸附試驗(yàn)的溫度，℃； t— 井下煤體溫度，℃； Mad— 煤中水分含量， %； n— 系數(shù)，按下式確定： K— 煤的孔隙容積， m3/t； k— 甲烷的壓縮系數(shù)。 用間接法測(cè)定煤層瓦斯壓力， 12241 工作面瓦斯壓力測(cè)定如下表： 表 新安礦 12241 工作面壓力間接計(jì)算結(jié)果 編號(hào) 采樣位置 瓦斯含量 (m3/t) 反演瓦斯壓力 (MPa) 1 12241 上巷距開口188m 2 12241 下巷距開口180m 3 12241 下巷距開口357m 4 12241 下巷距開口474m pn ??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 5 12241 下巷距開口560m 瓦斯放散初速度△ P，煤層堅(jiān)固性系數(shù) f ，煤層堅(jiān)固性系數(shù) f 的測(cè)定方法及步驟 該指標(biāo)煤抵抗外力能力的一個(gè)綜合性指標(biāo)，它由煤的強(qiáng)度、硬度、脆性決定。 現(xiàn)場(chǎng)采下煤樣，從中選取塊度為 10～ 15mm 的小煤塊分成 5 份，每份重40g，各放在測(cè)筒內(nèi)進(jìn)行落錘破碎試驗(yàn)。測(cè)筒包括落錘 (重 )，圓筒及搗臼組成。測(cè)料的量具包括量筒及量柱。 測(cè)定時(shí)，將各份煤樣依次倒入圓筒 8及搗臼 9內(nèi)，落錘自距臼底 600mm高度自由下落，撞擊煤樣．每份試樣落錘 1～ 5次，由煤的堅(jiān)固程度決定。 5份煤樣全部搗碎后，倒入 篩孔的篩子內(nèi)，小于 的篩下物倒入直徑 23mm 的量筒內(nèi)，測(cè)定粉末的高度 h，試樣的堅(jiān)固系數(shù)按下式求得： f＝ 20n/h 式中： f— 煤樣粒度 2030m 的堅(jiān)固系數(shù) 測(cè)定值； n— 落錘撞擊次數(shù)，次； h—— 量筒測(cè)定粉末的高度， mm。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 附圖 ：煤的堅(jiān)固系數(shù)測(cè)定裝置圖 4— 手柄； 5— 繩索（鐵絲或尼龍繩）； 6— 銷（ 45 號(hào)鋼）； 7— 落錘（鋼重 ） 。8— 筒（ 45 號(hào)鋼） 9— 曰（ 45 號(hào)鋼），量柱刻度為 mm，零點(diǎn)位置，當(dāng)量柱接觸底塞時(shí)量筒上邊緣對(duì)齊量柱零點(diǎn) 煤體瓦斯放散指數(shù)△ P的測(cè)定方法與步驟： 該指標(biāo)是在實(shí)驗(yàn)儀器吸附瓦斯，放散 1分鐘內(nèi)瓦斯壓力的變化值。它表示煤放散瓦斯的性能，該性能 是由煤的物理、力學(xué)性質(zhì)來(lái)決定的，在瓦斯 含量相同的條件下，煤的放散初速度越大，煤的破壞類型越嚴(yán)重，越易于形成具有攜帶破碎能力的瓦斯流，越有利于突出的發(fā)生。 當(dāng)儀器接好真空泵和瓦斯 (甲烷 )罐，而且玻璃塞的磨口上涂好真空油后，儀器即可工作。 首先把煤樣 裝入杯內(nèi)，煤樣的粒度決定于煤的牌號(hào)，對(duì)于無(wú)煙煤粒度為 2～ 3mm，其它煤種為 ～ 。煤樣上放入 — 今小棉花團(tuán)，將裝好試樣的杯口涂真空油并安在玻璃塞上。 煤樣脫氣。打開開關(guān) 10，扭轉(zhuǎn)測(cè)杯的玻璃塞，使內(nèi)部通路與套筒上玻璃管 4的孔口相通，開動(dòng)真空泵，抽吸煤樣中的氣體 小時(shí)。 煤樣充氣。扭 轉(zhuǎn)測(cè)杯玻璃塞，使內(nèi)部通路與管口 5相通，甲烷從瓦斯罐經(jīng)氣表流入測(cè)杯內(nèi)，使煤在 條件下充甲烷 小時(shí)。 測(cè)定瓦斯放散指數(shù)。測(cè)定前檢查水銀壓力計(jì)的兩個(gè)水銀柱面是否在同一水平上，若不在同一水平線上。應(yīng)把開關(guān) 10 打開數(shù)秒鐘，把自由空間和水銀壓力計(jì)空間抽真空后再關(guān)上開關(guān) 10。 依次測(cè)定兩個(gè)測(cè)杯煤樣，扭轉(zhuǎn)玻璃塞 8使測(cè)杯內(nèi)煤樣與水銀壓力計(jì)相通。當(dāng)水銀柱面開始變化時(shí)，立刻開動(dòng)秒表， 10 秒鐘時(shí)把玻璃塞扭至中立位置 (即切斷測(cè)杯與水銀壓力計(jì)的通路 )，但不停秒表，記錄水銀壓力計(jì)兩汞面之差p1(mmHg)，玻璃塞保持中立位 置 35 秒鐘，即第 45 秒時(shí)再把玻璃塞扭轉(zhuǎn)到使測(cè)懷與水銀壓力計(jì)相通位置 15 秒鐘。在第 60 秒時(shí)停止秒表，把玻璃塞擰到中立位置，再次讀出水銀壓力計(jì)兩汞面之差 p2(mmHg)，這樣該煤樣的瓦斯放散指數(shù)為 △ P＝ p2— p1 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 附圖 ：瓦斯放散指數(shù)△ P測(cè)定儀 1— 玻璃杯； 2— 水銀壓力計(jì)； 3— 標(biāo)尺； 4`5— 管口；玻璃球形腔； 7— 玻璃管； 8— 玻璃塞； 9— 套管； 10— 開關(guān)； 表 12241 工作面煤體強(qiáng)度及瓦斯放散特征表 序號(hào) 采樣地點(diǎn) 類型 f △ P K 1 12241 上巷開口以 里 95m Ⅲ類 2 12241 上巷開口以里 180m Ⅱ類 3 12241 上巷開口以里 375m Ⅲ類 4 12241 上巷開口以里 595m Ⅳ類 5 12241 上巷開口以里 220m Ⅲ類 6 12241 上巷開口以里 474m Ⅱ類 7 12241 下巷開口以里 188m Ⅲ類 8 12241 下巷開口以里 15m Ⅲ類 9 12241 下巷開口以里 95m Ⅲ類 10 12241 下巷開口以里 290m Ⅳ類 11 12241 下巷開口以里 300m Ⅲ類 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 12 12241 下巷開口以里 400m Ⅳ類 13 12241 下巷開口以里 500m Ⅳ類 14 12241 下巷開口以里 560m Ⅲ類 煤層瓦斯含量測(cè)定 瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)一般有兩種，即吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)；而煤層瓦斯含量實(shí)際上是指吸附瓦斯量和游離瓦斯量之和，其值的大小往往是評(píng)價(jià)煤層瓦斯儲(chǔ)量和是否具有抽放價(jià)值的重要指標(biāo)。在成煤過(guò)程中，瓦斯的生成量是十分可觀的；但是，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況中，煤層中賦存的瓦斯量卻比生成量要少的多。其原因就在于大量瓦斯在生成的同時(shí)，得不斷地排放。亦即，現(xiàn)今煤層中瓦斯量的大小不僅取決于成煤中生成量的多少，而且還與煤層及圍巖的賦存條件有 關(guān)。目前的實(shí)驗(yàn)表明：在煤的瓦斯含量中，一般吸附瓦斯占80~90%；而吸附瓦斯量的多少，主要取決于對(duì)瓦斯的吸附能力，瓦斯壓力，溫度等條件。 煤層瓦斯含量包括游離瓦斯含量和吸附瓦斯含量；在計(jì)算中，一般應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。 1）煤的游離瓦斯量 一般情況下，煤的游離瓦斯含量是按氣體狀態(tài)方程（媽略特定律）進(jìn)行計(jì)算，即： ?。TPvptXy? 式中 Xy 煤的游離瓦斯含量， m3/t V 單位重量煤的空隙容積， m3/t P 瓦斯壓力， MPa T。 P。 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對(duì)溫度（ 273K）與壓力（ ） 2）煤的吸附瓦斯含量 目前一般按 Langium 方程計(jì)算，在計(jì)算中同時(shí)應(yīng)考慮煤中水分，可燃物百分比以及溫度的影響；因此，煤的吸附瓦斯量為： 100 )100( 11 ).( WAWebPabPXx ttn ????? ? 式中 t。 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤的吸附參數(shù)時(shí)的實(shí)驗(yàn)溫度，℃ t 煤層溫度，℃ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) n 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般情況下可按下式確定： Pn ?? P 煤層瓦斯壓力， MPa a,b 煤的吸附參數(shù)； A， W 煤中灰分與水分， % Xx 煤的吸附瓦斯含量， m3/t 3) 煤的瓦斯含量 根據(jù)上述可知，煤的瓦斯含量等于游離瓦斯含量與吸附瓦斯含量之和，故而有： X = Xy + Xx = ?。TPvpt+ 100)100( 11 ).( WAWebPabP ttn ???? ? 式中 X 煤的瓦斯含量， m3/t 其余符號(hào)意義相同。 此外，目前有些瓦斯工作者，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用孔隙率和瓦斯壓力來(lái)計(jì)算游離瓦斯量。即： Xy = K 178。 P 4) 煤樣吸附參數(shù) a,b 值的測(cè)定 為了得出煤層瓦斯含量，我們首先在現(xiàn)場(chǎng)采取了所需測(cè)定的煤樣，并測(cè)定了瓦斯壓力；然后在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程實(shí)驗(yàn)室 研制的等溫吸附儀器上進(jìn)行。該實(shí)驗(yàn)采用壓力法進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)時(shí)煤樣經(jīng)過(guò)粉碎后，用 60~80目的篩子取粒度為 ~ 的煤樣，真空干燥后，在恒溫 30℃下，放入吸附缸中真空脫氣，向吸附缸中充入一定體積甲烷，使吸附缸中壓力達(dá)到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離態(tài)處于死體積中，已知充入的甲烷體積，扣除死空間的游離體積，即為吸附體體積。重復(fù)這樣的測(cè)定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來(lái)即為吸附等溫線，而求得吸附參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如表 示 5）吸附參數(shù)的計(jì)算 由 Langmuir吸附方程 bpabpQ ??1 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 得出 abapQp 1?? 式中， P 吸附平衡壓力， MPa a,b Langmuir吸附參數(shù)， a飽和吸附量或極限吸附量， ml/g或 (m3/t)。b吸附參數(shù)， 1?MPa 表 新安礦 12241 工作面瓦斯含量、吸附常數(shù)和工業(yè)分析結(jié)果表 采樣位置 Mad(%) 水分 Aad(%) 灰分 Vf(%) 揮發(fā)分 a (m3/t) b (MPa1) 瓦斯含量(m3/t) 12241 上巷距開口 188m 2 4 3 12241 下巷距開口 180m 2 52 12241 下巷距開口 357m 1 84 12241 下巷距開口 474m 1 6 12241 下巷距開口 560m 5 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 第 4 章 煤層瓦斯賦存規(guī)律及主要影響因素 煤層瓦斯是與煤層伴生的氣態(tài)地質(zhì)體，煤是生成瓦斯的母巖和煤層瓦斯賦存的的主要載體。 在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，煤層瓦斯與其它地質(zhì)體一樣，在地質(zhì)變遷中歷盡了滄桑。相對(duì)于其它固、液態(tài)地質(zhì)體而言，瓦斯對(duì)地應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的反映更為敏感，且應(yīng)變方式也具有其特殊性，主要表現(xiàn)為運(yùn)移、擴(kuò)散和吸收。在一定的圍巖、構(gòu)造邊界條件和地應(yīng)力作用下，煤層瓦斯通過(guò)不斷地運(yùn) 移、擴(kuò)散和吸收逐漸達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)，當(dāng)外界條件改變 時(shí)，舊的平衡被打破，瓦斯便再以上述方式尋求新條件下的相對(duì)平衡，如此循環(huán)往復(fù)。 根據(jù)研究，瓦斯是在煤層沉積后的煤化作用過(guò)程中由煤中有機(jī)質(zhì)生成的。瓦斯的生成量主要與煤層的發(fā)育程度和煤化程度有關(guān)，一般而言，煤層越發(fā)育、煤化程度越高，瓦斯生成量越大。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)算，煤化作用過(guò)程中生成的瓦斯，能保存在煤層及其圍巖中，成為現(xiàn)今煤層瓦斯的僅是瓦斯生成量的1/10，甚至更少，這是地質(zhì)歷史中煤層瓦斯不斷運(yùn)移、逸散的結(jié)果。顯然，瓦斯的生成、賦存和運(yùn)移受地質(zhì)條件控制，地質(zhì)條件的差異， 導(dǎo)致現(xiàn)今煤層瓦斯在縱向和橫向上的不均勻分布。 人們的采掘活動(dòng)，明顯打破了自然條件下煤層瓦斯的相對(duì)平衡狀態(tài)，在瓦斯壓力、采礦壓力等綜合因素作用下，煤層中的游離瓦斯首先涌入采掘空間，同時(shí)，吸附瓦斯也得到不斷解吸而成為游離瓦斯涌出，可見，研究煤層瓦斯賦存狀態(tài)是研究礦井瓦斯涌出規(guī)律和瓦斯災(zāi)害防治的基礎(chǔ)。 二 1 煤瓦斯賦存特征 井田內(nèi)邊界地質(zhì)條件基本相似，應(yīng)為同一瓦斯地質(zhì)單元。淺部二 1煤層露頭為逸散邊界，北東、南西兩端為封閉式斷裂（ F F2 F58），瓦斯受其阻截，深部隨煤層埋藏深度的增加，瓦斯含量逐 漸增大。由于井田內(nèi)地層傾角平緩，構(gòu)造簡(jiǎn)單，并以封閉式為主，煤層較厚，且變質(zhì)程度較高，瓦斯賦存條件較好，因此瓦斯含量較大。 根據(jù)鉆孔的瓦斯含量資料整理分析有如下特征： 瓦斯分帶性明顯 自二 1 煤層露頭向深部依次出現(xiàn)瓦斯風(fēng)化帶（ CO2N 、 N2 CH4）和瓦斯帶，大致沿煤層走向呈帶狀分布，局部地段與煤層底板等高線斜交，但交角一般比較小。 瓦斯風(fēng)化帶與瓦斯帶的分界線位置大約位于煤層底板標(biāo)高 +150m 一線。+150m 標(biāo)高以上為瓦斯風(fēng)化帶， CH4成份＜ 80%，含量在 ； +150m～中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 200m 之間應(yīng)屬瓦斯帶， CH4成份＞ 80%，含量為 。 新安礦淺部井田邊界標(biāo)高 +150m，深部井田邊界 200m，因此，整個(gè)井田完全處在瓦斯帶內(nèi)。 在瓦斯帶內(nèi) +50～ 100 m 標(biāo)高 1419 勘探線（東一、東三采區(qū)的局部地段）之間，有一橢圓形瓦斯風(fēng)化帶，軸線在 1508～ 1606～ 1707～ 1809～ 1907一線，帶內(nèi)瓦斯含量較正常值明顯偏低，最小瓦斯含量?jī)H m3/t，形成一鮮明的低值區(qū)。 瓦斯含量分布 總體上來(lái)看，瓦斯含量自二 1煤層露頭向深部逐漸 增大，瓦斯含量等值線與煤層底板等高線走向一致或小角度相交。井田上部邊界 +150m 一線瓦斯含量約 ，至井田深部 100m 一線瓦斯含量達(dá)到 10m3/t 以上。從 100m標(biāo)高至井田深部邊界 200m 瓦斯含量變化不明顯，主要原因是控制鉆孔稀少，統(tǒng)計(jì)意義不強(qiáng)，反映不出瓦斯含量變化趨勢(shì)。 井田內(nèi)瓦斯含量有一個(gè)明顯的高值區(qū)和低值區(qū)。上部低值區(qū)也是瓦斯風(fēng)化帶分布。區(qū)，高值區(qū)在低值區(qū)下部，并與其相鄰，標(biāo)高位于 25～ 125m之間，以及與 1116 勘探線圍限的范圍，軸線在 119～ 1205～ 1307～ 1502 鉆孔