【正文】 煤層 打鉆地點(diǎn) 鉆孔 長(zhǎng) 度（ m） 鉆孔直徑（ mm） 封孔長(zhǎng)度（ m） 鉆 孔長(zhǎng)度（ m） A8 +1818 石門(mén) 75 16 A3 +1818 石門(mén) 75 10 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦瓦斯抽放可行性研究報(bào)告 39 1鉆孔 ； 2測(cè)壓管 ； 3壓力表 ； 4閥門(mén) ； 5流量計(jì) ； 6封孔段 ； 7煤層 圖 212 煤層透氣性系數(shù)測(cè)定示意圖 表 28 徑向不穩(wěn)定流動(dòng)參數(shù)計(jì)算公式 流量準(zhǔn)數(shù) Y 時(shí)間準(zhǔn)數(shù) ?BF?0 系數(shù) a 指數(shù) b 煤層透氣性 系數(shù) λ 常數(shù) A 常數(shù) B ?AYaFY b?? 0 102～ 1 1～ 10 10～ 102 102～ 103 103～ 105 105～ 107 1 1 9/BABABABABABA???????????? 2120 1pp qrA ?? 214 tpB r???? ? 表中： Y—流量準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； F0—時(shí)間準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； a、 b—系數(shù)與指數(shù)，無(wú)因次； ? —煤層瓦斯含量系數(shù)， m3/m3其物理意義是：在 1m 長(zhǎng)的煤體上，當(dāng)瓦斯壓力平方差為 1MPa2時(shí)，通過(guò) 1m2煤層斷面每日流過(guò)的瓦斯立方米數(shù)。 對(duì)（ 225）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 tQ ： ?? ?? ???? t ttttt eqdteqdtqQ 0 000 )1( ??? 即： )1( tjt e ???? …………(2 12) 式中： tQ —時(shí)間 t 內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量， m3/hm； jQ —鉆孔極限瓦斯涌出量， ? 01440qQj ? ， m3/hm； 其余符號(hào)意義同前。 0q 和 ? 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進(jìn)行回 歸分析求得的。則 A7 煤層、 A5 煤層瓦斯含量梯度分別為、 。煤層瓦斯含量隨深度的變化程度，通常用瓦斯含量梯度來(lái)表示， 百米瓦斯含量梯度 是指煤層賦存深度每增加 100m 時(shí)瓦斯含量的平均增加值，一般采用下式計(jì)算： )( )(100 12 12 HH XXG ??? ???????????????????????????????????????????(210) 式中： G — 煤層瓦斯含量梯度， m3/(t要利用間接方法測(cè)定出煤層原始瓦斯含量，首先需要在井下實(shí)測(cè)或根據(jù)已知規(guī)律推算煤層原始瓦斯壓力，并在 井下采取新鮮煤樣后送 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤的孔隙率、 吸附常數(shù) a 和 b 值 和煤的工業(yè)分析，然后再根據(jù)公式計(jì)算煤層瓦斯含量。 表 23 煤層 瓦斯含量測(cè)定結(jié)果表 煤層 編號(hào) 測(cè)定地點(diǎn) 標(biāo)高（ m） 瓦斯解 吸 量(m3/t) 瓦斯損失量(m3/t) 瓦斯殘存量 (m3/t) 原煤瓦斯含量 (m3/t) A9 運(yùn)輸石門(mén) +1818 A8 運(yùn)輸石門(mén) +1818 A7 運(yùn)輸石門(mén) +1818 A7 運(yùn)輸石門(mén) +1818 A7 付井 +1864m 順槽 +1864 A5 運(yùn)輸石門(mén) +1818 A5 運(yùn)輸石門(mén) +1818 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦瓦斯抽放可行性研究報(bào)告 33 間接法 煤是一種富含裂隙和孔隙的非均質(zhì)多孔性物質(zhì)，是天然的吸附劑，煤體吸附瓦斯是煤的一種自然屬性。 圖 29 為損失瓦斯量推算方法示意圖。 其測(cè)定步驟如下： (1)在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤電鉆垂直煤壁打一個(gè)Ф42mm、孔深 8m 以上的鉆孔，當(dāng)鉆孔鉆至 8m 時(shí)開(kāi)始取樣，并記錄采樣開(kāi)始時(shí)間 t1； (2)將采集的新鮮煤樣裝罐并記錄煤樣裝罐后開(kāi)始解吸測(cè)定的時(shí)間t2，用 FHJ2 型瓦斯解吸速度測(cè)定儀（圖 28）測(cè)定不同時(shí)間 t 下的煤樣累積瓦斯解吸總量 Vi ，瓦斯解吸速度測(cè)定一般為 2 個(gè)小時(shí)，解吸測(cè)定停止后擰緊煤樣罐以保證不漏氣，送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤樣殘存瓦斯量。煤層原始瓦斯含量是煤層瓦斯主要參數(shù)之一，它是計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量和預(yù)測(cè)瓦斯涌出量的基礎(chǔ)，也是判定煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的重要參數(shù)之一。 表 22 瓦斯壓力測(cè)定鉆孔施工布置參數(shù)及測(cè)定結(jié)果表 煤層 標(biāo)高 (m) 傾 角( 176。鉆孔施工好后，立即清洗鉆孔，保證鉆孔暢通，然后插入測(cè)壓管至預(yù)定的深度，再用木塞將鉆孔嚴(yán)密封閉，用泥漿泵（或可控式注射儀）向孔內(nèi)注入預(yù)定量的水泥漿。測(cè)定地點(diǎn)還要盡量避開(kāi)大的斷層、褶曲、裂隙帶以及其它地質(zhì)構(gòu)造帶，鉆孔周?chē)簩討?yīng)處于原始狀態(tài)，且需保證鉆孔的巖石段完好。間接測(cè)壓法一般用于難以進(jìn)行直接測(cè)壓的條件下，根據(jù)煤層原始瓦斯含量 、 殘存瓦斯含量 等基礎(chǔ)參數(shù) 推算煤層瓦斯壓力 ，以及 由地層深度估算 煤層 瓦斯壓力 等。煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量的一個(gè)主要因素，當(dāng)煤的吸附瓦斯能力相同時(shí)，煤層瓦斯壓力越高，煤中所含瓦斯量也就越大。 ⑶ 煤的孔隙率測(cè)定結(jié)果 進(jìn)行煤的真、視相對(duì)密度測(cè)定后，根據(jù)公式 （ 28）計(jì)算出煤的孔隙率，計(jì)算結(jié)果 見(jiàn)表 21。在相同瓦斯壓力下，煤的孔隙率越大，則所含游離瓦斯量也越大。 ⑶ 煤樣工業(yè)分析結(jié)果 按上述方法分別對(duì)各煤層煤樣進(jìn)行工業(yè)分析，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表 21。放入箱形電爐內(nèi)灰化，然后在 815177。圖 22～ 26 為實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤樣的吸附瓦斯等溫線 。 ⑥ 保持 7小時(shí)，使煤樣充分吸附，壓力達(dá)到平衡，讀出平衡壓力 Pi，并計(jì)算出吸附罐內(nèi)剩余體積的游離瓦斯量 Qdi，煤樣吸附甲烷量 ?Qi以及每克煤可燃物吸附瓦斯量 Xi： ? ? 10 13 2 3 3 3 ??? ??? tZ PVQ i iddi ????????????????????????????（ 22） dicii Q ??? ?????????????????????????????????????????????（ 23） rii GQX ?? ???????????????????????????????????????????????????（ 24） 式中： Vd —吸附罐內(nèi)除煤實(shí)體煤外的全部剩余體積， cm3； Zi —Pi壓力下及 t3時(shí)瓦斯的壓縮系數(shù)； t3 —試驗(yàn)溫度， ℃ ； Gr —煤樣品可燃物質(zhì)量， g。1℃ ，開(kāi)啟真空泵，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間脫氣，直到真空計(jì)顯示壓力為 4Pa時(shí)，關(guān)閉真空抽氣閥和各 罐閥。 ⑵ 煤的瓦斯吸附常數(shù)測(cè)定方法 ① 稱(chēng)取已制備好的 煤樣 100g，放入稱(chēng)量皿。煤樣的工業(yè)分析值也是計(jì)算煤層瓦斯含量的重要參數(shù)。它包括煤層原始瓦斯含量、原始瓦斯壓力、煤的工業(yè)分析、煤的孔隙率、煤對(duì)瓦斯的吸附常數(shù)、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等。 礦井通風(fēng) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)為分區(qū)式，主、副斜井進(jìn)風(fēng)，西風(fēng)井回風(fēng) (主要為一、三采區(qū)服務(wù) )，東風(fēng)井回風(fēng) (為二、四采區(qū)服務(wù) )，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。 A A A6薄及中厚煤層采用偽傾斜單腿支撐式 “］ ”型柔性掩護(hù)支架采煤法。 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦瓦斯抽放可行性研究報(bào)告 18 采區(qū)：按一至六采區(qū)的順序開(kāi)采。副斜井采用半圓拱錨噴支護(hù)，鋪設(shè) 30kg/m 鋼軌，單鉤串車(chē)提升，擔(dān)負(fù)全礦井提矸、上下人員、升 降材料設(shè)備及主要進(jìn)風(fēng)任務(wù)，井筒內(nèi)敷設(shè)管路，并設(shè)人行臺(tái)階和扶手，作為礦井安全出口。 投產(chǎn)時(shí)布置一個(gè)風(fēng)井，即西風(fēng)井，西風(fēng)井位于主、副斜井之間， 3 號(hào)勘探線以西 46m，南距主、副斜井井口 300m。 設(shè)計(jì)礦井服務(wù)年限 約 。經(jīng)計(jì)算，礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為 萬(wàn) t。 A9 煤層屬易自燃煤層 。 表 13 原煤工業(yè)分析表 化驗(yàn)項(xiàng)目 煤層編號(hào) Mad (%) Ad (%) Vdaf (%) A3 A5 A6 A7 A8 A9 煤的硫含量 區(qū)內(nèi)各煤層硫含量低，原煤全硫均小于 1%，均屬特低 —低硫煤。黃鐵礦呈鮞粒狀分布。惰質(zhì)組分以絲質(zhì)體， 粗粒體為主。 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦瓦斯抽放可行性研究報(bào)告 13 表 12 可采煤層 特征 表 煤層 編號(hào) 煤層厚度 煤層間距 夾矸 層數(shù) 煤層厚度 變異系數(shù)（ %） 煤層結(jié)構(gòu)類(lèi)型 煤層 穩(wěn)定性 最小 最大平均 （ m） 最小 最大平均 （ m） A12 ～ ～ 0 13 簡(jiǎn)單 不穩(wěn)定 A11 ～ 0 13 簡(jiǎn)單 較穩(wěn)定 ～ A10 ～ 0 10 簡(jiǎn)單 極不穩(wěn)定 ～ A9 ～ 0 3 簡(jiǎn)單 不穩(wěn)定 ～ A8 ～ 0 6 簡(jiǎn)單 較穩(wěn)定 ～ A7 ～ 0～ 2 10 簡(jiǎn)單 穩(wěn)定 ～ A6 ～ 0 11 簡(jiǎn)單 不穩(wěn)定 ～ A5 ～ 0～ 3 8 中等 穩(wěn)定 ～ A3 ～ 0～ 2 6 簡(jiǎn)單 穩(wěn)定 二、煤質(zhì) 煤的物理性質(zhì)及煤 巖特征 井田內(nèi)塔里奇克組所含煤層的宏觀物理性質(zhì)具一定的相同性，顏色為深黑色，煤芯多為粉 末 狀至碎塊狀，煤巖組成以暗煤為主，光澤暗淡，宏觀煤巖類(lèi)型為暗淡煤類(lèi) 。 A11 號(hào)煤層：位于下侏羅統(tǒng)塔里奇克組上段（ J1t2）的上部，有益厚度在 ～ ，平均 ，煤層厚度變異系數(shù) 13%，可采性指數(shù)，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定煤層，煤層頂板為泥巖和粉砂巖，底板為炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖。煤層頂板為泥巖和粉砂巖，底板為炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖。煤層頂板為炭質(zhì)泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖、底板為炭質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖。 A6 號(hào)煤層：位于下侏羅統(tǒng)塔里奇克組下段（ J1t1）的上部， A5煤層之上，有益厚度 ～ ，平均 ，煤層厚度變異系數(shù) 11%，可采性指數(shù) ，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬于不穩(wěn)定煤層，在井田 4 線以西全部可采， 4 線以東被剝蝕，只有零星殘留， 9 線出現(xiàn)可采點(diǎn)，煤層底板巖性為炭質(zhì)泥巖和深灰色粉砂巖，頂板巖性為炭質(zhì)泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖、中砂巖。 A3號(hào)煤層：位于侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組下段（ J1t1）的底部。構(gòu) 造的復(fù)雜程度屬于中等 。左右，傾角 61176。早三疊世開(kāi)始至早侏羅世初為第一旋回，是一套以河流相至湖泊相的沉積。 下段（ J1t1）：巖性主要為灰白色砂巖或中粗砂巖、礫巖，黃綠色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖夾黑色炭質(zhì)泥巖及煤層，含煤 3 層，編號(hào) A3～ A6，地層厚度 ～ ，平均厚度 。 ② 侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組（ J1t） 井田西部有零星出露，分布與井田中、北部，呈北東向條帶狀展布， 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦瓦斯抽放可行性研究報(bào)告 9 根據(jù)鉆孔揭露，為一套河湖相、沼澤相、泥炭沼澤相沉積，巖性由灰 灰白色礫巖、砂巖、灰色粉砂巖和黑色炭質(zhì)泥巖及煤層組成。 （ 2）中生界（ Mz） ① 侏羅系下統(tǒng)阿合組 （ J1a） 本井田西南部有出露，分布于井田南部，呈北東向條帶狀展布，鉆孔揭露了下部層段，主要為一套河流相或三角洲相粗碎屑沉積，斜層理發(fā)育，地層厚度一般為 ～ ，與下伏塔里奇克組地層整合接觸。 井田 地震動(dòng)峰值加速度值為 ， 地震烈度為 Ⅶ 烈度區(qū) 。 氣象及地震 礦區(qū)屬大陸性中溫帶干旱氣候，冬、夏較長(zhǎng)，春秋較短，冬季寒冷，夏季涼爽，晝夜溫差大，歷年平均氣溫 +℃ ，年極端最高氣溫 +℃ ，年極端最低氣溫 32℃ ，年平均降水量 ，降雨多分布在北部山區(qū)，蒸發(fā)量 ，全年日照達(dá) 1564 小時(shí)，無(wú)霜期為 167 天，每年 12月到翌年的 3 月份為冰凍期，最大凍土深度 1m，春季多北風(fēng)。左右；東部溝谷發(fā)育，起伏較大，井田內(nèi)最高點(diǎn)在西北部，海拔標(biāo)高 +1986m，最低點(diǎn)在井田東南部，海拔標(biāo)高 +1910m，相對(duì)高差 76m。 煤礦提供的資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解收集的資料 。 6 、 國(guó) 家 安 全 生 產(chǎn) 監(jiān) 督 管 理 總 局 《 煤 礦 瓦 斯 抽 放 規(guī) 范 》（ AQ10272020）。 原煤炭工業(yè)部《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》（ 1997）。 新疆拜城縣梅斯布拉克煤礦，隸屬于新疆天然物產(chǎn)貿(mào)易有限公司。瓦斯賦存、涌出和防治技術(shù)的研究一直是我國(guó)煤礦，特別是高瓦斯和突出礦井的重要課題。近年來(lái)，隨著開(kāi) 采深度的延深及開(kāi)采強(qiáng)度的加大，低瓦斯礦井的瓦斯問(wèn)題也日益突出。為配合礦井設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行礦井