煤层瓦斯压力分布规律及预测方法(2)

文献[10]描述了地温与地应力对含瓦斯煤微元体作用下的煤层瓦斯压力理论推导公式

　　对于Pc与Hc的选择,为消除开采条件及各种人为因素等对煤层瓦斯压力实测结果的影响,可以将一定埋深范围(如垂距50m)作为一个区段,对相应的压力与埋深进行加权平均处理,作为每个区段的瓦斯压力Pc,平均埋深作为Hc,即按下式计算

nPc=

∑P

ni=1n

i

Hi

,

i

∑H

n

Hc=

∑H

i

,

式中　n为相应区段内的瓦斯压力实测值数量.

煤层瓦斯压力测定

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4

采矿与安全工程学报第25卷　

为了保证瓦斯压力推测值对指导深部开采的充分安全,在实际操作时建议采用相同地质单元内浅部各区段加权较大的数值作为Pc与Hc.

　　标志点需要结合风化带下限临界值(风化带下部边界条件中瓦斯压力为P=0.15～0.2MPa)确定,当选择两个标志点做出的曲线通过该临界点(或在附近)时,标志点选择正确;否则需要重新确定标志点,在无法找到两个标志点时,充分考虑风化带下限临界值点,选择一个标志点,取静水压力梯度(0.01MPa/hm)作为瓦斯压力梯度做出安全线,并应满足除异常点外的其余部分测点均在该直线以下.值得注意的是,由于测压环境及封孔质量影响,导致深部水平部分测定的压力值较低,不符合深部瓦斯压力变化基本规律,不能作为标志点予以采用.

此外,0.010.,浅部由于构造应力,P=0.01H;,由于地应力(其中包括自重、构造和温度应力)随垂深成线性增加,瓦斯压力可以超过静水压力,P值可达(0.013～0.015)H[11],且在个别集中应力和开采集中应力很高的地带,存在瓦斯压力异常区域.

4　瓦斯压力预测方法对比分析

在生产过程中,存在大量的瓦斯压力实测值,其瓦斯压力随埋深的变化由于地质条件的复杂性,很难找出统一的规律,采用理论公式进行计算推导需要考虑的因素较多,并且不具备现场技术人员的普遍可操作性.目前在生产实践中,多数采用一元线性回归方法对实测瓦斯进行回归分析,从而对瓦斯随埋深关系进行预测,该方法综合考虑了所有测取数据,能够反应复杂地质条件下埋深与瓦斯压力两个变量之间的不确定性关系,并着眼于在甲烷带内瓦斯压力与埋深的线性关系,一般情况下理论上回归效果均显著,,其存在很大安全隐患,斯压力,,此时若采用该预测数据进行指导采取措施消突与

校检,理论上达到了消突标准(0.74MPa,8m3/t)以下,可是实际仍然大于该标准.因此该方法对于煤矿这种危险程度大,要求安全可靠性强的企业,生产过程中对瓦斯压力的预测不应采用该方法.

此外,部分学者根据个别矿区(井)地质条件下的瓦斯压力历史数据进行统计分析,发现瓦斯压力随着埋深呈现先增大后减小的趋势,得出瓦斯压力随埋深符合多项式回归方法,该方法预测深部瓦斯压力同样具有安全隐患.一般深部测定压力值低于浅部,多处于特殊构造附近(如落差较大的开放型断层、岩浆岩侵蚀等),并不具有普遍代表意义.

经过长期的生产实践,提出了安全线图解法进行瓦斯压力随埋深关系的预测,该方法对大量生产过程中测定瓦斯压力值进行统计分析,排除由于承压水等因素导致的数值较大的异常测点,然后选取其中两个真实的标志点进行线性连接,做出安全线,使除异常点外的其余部分测点均在该直线以下,如图2所示.

5　工程实践

桃园煤矿位于安徽省宿州市南部,为煤与瓦斯突出矿井,82煤层为突出煤层,在生产期间对该煤层打钻,常出现卡钻、喷孔等现象,在Ⅱ2药库回风

上山5#钻场(标高-749m)处测得最大瓦斯压力为4.5MPa,二水平(-520～-800m)煤层瓦斯压力为2.43～5.46MPa,煤层瓦斯含量为9.99～15.84m3/t.对82煤层进行了煤与瓦斯突出危险

区域划分,具体情况见表1.

表1　桃园煤矿82煤层突出危险区域划分Table1　Coalandgasoutburstdangerareaspartition

内容无突出危险区突出威胁区突出危险区

标高/m

-310(风化带)～-400-400～-520-520m以下

瓦斯压力/

MPa0.16～1.131.13～2.43

瓦斯含量/(m3 t-1)

1.12～6.006.00～9.99

≥2.43≥9.99

　　为了给深部水平瓦斯治理提供指导依据,需要在现有瓦斯参数测定基础上对深部煤层瓦斯压力进行预测,图3为桃园煤矿突出煤层82煤层生产

图2　瓦斯压力预测方法2安全线法

Fig.2　Gaspressureforecastingmethod2safetyline

过程中的瓦斯压力预测曲线,分别采用了一元线性回归、多项式回归与安全线图解方法.

煤层瓦斯压力测定

　第4期田靖安等:

煤层瓦斯压力分布规律及预测方法

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　　3)通过桃园矿82煤层瓦斯压力预测的实例,对3种不同预测方法进行了对比分析,研究表明在

实测瓦斯压力基础上采用一元线性回归与多项式回归方法预测深部煤层瓦斯压力变化情况,不具有普遍适用性,且具有较大的安全隐患;而采用安全线图解法预测煤层瓦斯压力,现场的实用性与可操作性强,安全、可靠,能够保证矿井的安全生产.

图3　各种方法下桃园煤矿82煤层瓦斯压力预测曲线图

Fig.3　Gaspressureforecastingcurvesusingdifferent

methodsof82seaminTaoyuancoalmine

参考文献:

[1]　俞启香.煤层突出危险性的评价指标及其重要性排

序的研究[J].煤矿安全,1991(9):11214.

　　从图3中可以看出采用一元线性回归与多项

式回归方法时,大量的实测的真实瓦斯压力被排除在外,深部瓦斯压力预测值较小,根据该数值做出的瓦斯治理对策与工程无法保证采掘工作面的安全,并且该方法得出的桃园矿82限标高在-420m左右,的风化带标高(-m.,图中瓦斯压力曲线方程为P=0.01082H-3.45473,计算出的瓦斯压力埋深为330m(对应标高为-306m),与风化带下限标高基本一致,瓦斯压力梯度为0.01082MPa/m,处于0.01±0.005范围内,符合深部原始煤体瓦斯压力变化情况,此外在后续的生产实践中继续测定的瓦斯压力均在安全线附近,验证了该方法的安全性与合理性.

YUQi2xiang.Studyontheevaluationindexofcoalseamoutbursthazardanditsranking[J].SafetyCoal)214.

[2]:中国矿业大学出

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[4]　中华人民共和国煤炭工业部.煤与瓦斯突出细则

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[6]　国家安全生产监督管理总局.煤与瓦斯突出矿井鉴

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[8]　程远平,俞启香.高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共

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2003,32(5):4712475.

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6　结　论

1)煤层瓦斯压力与煤与瓦斯突出关系紧密,

是突出事故发生的重要影响因素之一,影响原始煤体中瓦斯压力主要因素为煤层的埋藏深度、煤系地

层的透气性、地质构造、矿井采掘活动、水文地质条件以及岩浆侵蚀活动等.

2)国内外对煤层瓦斯大量的观测结果表明,赋存在煤层中的瓦斯 …… 此处隐藏：2364字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……