德兴煤与瓦斯突出灾害评估报告 - 图文

云南省富源县德兴煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告 中国矿业大学 第三节 煤层瓦斯压力测定

煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志。准确测定瓦斯压力对矿井有效而合理地制定防治瓦斯的措施，预测预报煤与瓦斯突出危险性，合理制订防突措施等均具有十分重要的意义。

煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志。准确测定瓦斯压力对矿井有效而合理地制定防治瓦斯的措施，预测预报煤与瓦斯突出危险性，合理制订防突措施等均具有十分重要的意义。 一、瓦斯压力测定原理及封孔技术

煤层瓦斯压力测定的原理是向煤层打一钻孔，深入煤层内，通过钻孔在煤孔内布置一根瓦斯管与外界沟通，连上瓦斯压力表，封闭钻孔与外界的联系。此时，由于煤孔内的瓦斯已经向外放散，压力较低，煤孔周围的煤层中瓦斯向煤孔内运移，压力逐渐增高。由于煤孔周围的煤体体积远大于煤孔的空间体积，煤层内的吸附瓦斯量又比游离瓦斯量大得多，故经过一段时间的瓦斯渗流，煤孔内的瓦斯压力逐渐接近煤层的原始瓦斯压力，从外部的压力表上可以读出煤孔内的瓦斯压力值。

由于压力气体无孔不入，测定原始瓦斯压力的关键在于钻孔密封的质量。此次我们采用的是M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪测定瓦斯压力。

M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪的结构示意图见图3-3-1，实物见图3-3-2。其主要组成部分为：第一胶囊、乳化液管、乳化液管、第二胶囊、气体管及压力表、手动乳化液泵1、手动乳化液泵2等。手动乳化液泵1将乳化液压入第一和第二胶囊，使胶囊膨胀，密封钻孔；手动乳化液2泵将乳化液压入两个胶囊之间，并向钻孔周边裂隙渗透，加强密封效果。气体压力表显示气体压力值。

乳化液管

第 二 胶 囊 气体管 第 一 胶 囊 气体管 气体入口（带过滤网） 乳化液

管1 图3-3-1 M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪结构示意图

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图3-3-2 M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪

在井下正式测试之前，需在地面模拟钻孔中做耐压试验，试验压力应高于井下气体压力0.5～1.0MPa（5～10atm）。在地面试验中应认真观察整个测试系统是否可靠，发现情况异常或泄漏应及时查明原因，并予以排除，以确保整个测试系统在井下安全可靠。重点应确保胶囊充水后能及时膨胀，并且不漏水。

测压人员可在巷道内将封孔器装配好，在乳化液槽内注入乳化液。乳化液配比为：5%油，95%水。

钻孔完工后，清除孔底的钻屑，然后立即将封孔器送入钻孔。及时封孔可缩短测量时间。将测压仪放入钻孔预定位置后，利用手动加压泵1将乳化液压力加至2.0MPa左右，用手动泵2将乳化液压入钻孔封孔段，并使乳化液压力高于气体压力0.3～0.5MPa；在测试中，胶囊内乳化液压力应大于乳化液压力1.0MPa左右，并使乳化液压力高于预计气体压力1.5MPa。

为了加速气体压力的上升，缩短测压时间，要向测压室充入高压氮气或二氧化碳气体。等压力稳定以后即可得到煤层瓦斯压力数值。

二、测压地点

为准确测定煤层瓦斯压力，使测出的压力值能够代表煤层的原始瓦斯压力，要求测压地点应选在不受断层影响和裂隙小的地区。

三、测压结果

2011年11月，中国矿业大学相关专家在邻近的吉克煤矿实地进行了瓦斯压力测定工作，测定标高在+1560m，得出M7、M9、M13煤层的煤层瓦斯压力，结果见表3-3-1所示。

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云南省富源县德兴煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告 中国矿业大学 表2-3-1 德兴煤矿M7、M9、M11煤层瓦斯压力测定结果

测压地点 煤层 编号 钻孔编号 1 钻孔方位角 （°） 42 45 46 51 44 55 钻孔倾角 （°） 4 8 3 6 4 7 钻孔长度 （m） 18 26 20 24 25 30 瓦斯压力 （MPa） 0.65 0.66 0.75 0.78 0.79 0.81 M7煤层石门处 M7 2 1 M9煤层石门处 M9 2 1 M13煤层石门处

M11 2

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云南省富源县德兴煤矿煤与瓦斯突出灾害评估报告 中国矿业大学 第四节 瓦斯含量分布和预测及邻近矿井的瓦斯参数

煤层瓦斯含量受多种地质因素制约，诸如煤质、埋藏深度、构造、煤的物理化学性质、煤层顶底板岩性等等，不同矿区，各种地质因素施加影响的显著性可能是不相同的。对某一个具体井田而言，在诸多地质因素中总有一个主导因素控制瓦斯含量在全井田范围内变化的总体趋势，其它因素只能在局部范围内影响煤层瓦斯含量。

德兴煤矿的井田地质构造总体属于地质构造复杂程度属中等偏简单类型，地质构造仅在局部影响煤层瓦斯赋存，对整个井田的影响范围较小，煤层埋深是控制瓦斯含量及压力变化的主导因素。

为了对瓦斯压力进行预测，采用《采矿工程设计手册》中瓦斯压力计算及测定推算法公式：

P=（2.03~10.13）H

式中： P—距地表垂深H处煤层瓦斯压力，kPa；

H---垂深，m；

根据《采矿工程设计手册》德兴煤矿周边矿吉克煤矿和鑫丰煤矿的经验值取参数3.1计算，确定瓦斯压力推算公式如下：

P=2.7*H

由上述公式计算埋深50、100、?500m处对应的压力值如下： 表3-4-1 瓦斯压力计算表

埋深（m） 50 100 150 200 250 274 300 350 400 450 500 瓦斯压力（MPa） 0.14 0.27 0.41 0.54 0.68 0.74 （参考值） 0.81 0.95 1.08 1.22 1.35 通过压力反演计算瓦斯含量，由于无测定参数条件，因此采用《采矿工程设计手册》中煤层瓦斯含量计算间接测定计算法公式：

Wh?WX?WY

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