关于矿井瓦斯地质规律和瓦斯预测的相关

[摘 要]在我国现阶段的经济社会发展中,煤矿安全生产事故层出不穷,而安全事故很大一部分是由瓦斯涌出导致的,瓦斯涌出成为威胁煤矿安全生产的一大杀手.在这种情况下,探讨矿井瓦斯赋存的规律,开展瓦斯的预测,也就有了重要的意义.在本文中,笔者结合自身的工作实际,探讨了矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测这一命题.

[关 键 词]矿井瓦斯；地质规律；瓦斯预测

中图分类号：TD712文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）23-0292-01

当前,随着我国采煤生产技术一体化水平的提高,我国的煤矿安全生产形势有了一定的好转,但是总体的形势仍然不容乐观.对于煤矿企业来说,安全生产始终是企业发展的主体,因为其直接关系着企业的经济效益与人员的生命安全.在本文中,笔者结合自身的工作实际,从矿井瓦斯地质规律和瓦斯预测两方面分析了该命题.

一、某矿井概况

某煤矿位于我国贵州省境内,矿井的面积16平方千米,总的生产规模达到了1.2Mt/a,其中工业储量为209Mt,矿井的怎么写作年限与我国城市房屋的拥有年限相同,为70年.矿井开采采用的是立井、两水平与集中式运输详解和分方式,其中第一水平标高为+200m,而第二水平标高为+100m.当前,水平煤层为1#煤层,平均厚度为1.4m.煤层的透气性系数为1.6Mpa～3.34/Mpa,由此可知,该煤矿的透气性良好,属于可抽采煤层,煤尘具有相当的危险性.

二、矿井瓦斯地质规律分析

(一)瓦斯形成条件

瓦斯的形成与煤层有密切的关系,这是毫无疑问的.众所周知,煤是植物的遗体经过转化而形成的物质,在这一转化过程中,会形成多种物质,而瓦斯也是这个转化过程中的产物之一,可对煤矿的安全生产构成威胁.

（1）瓦斯形成的首要条件,煤层必须有丰富的煤物质,这是其形成的必要条件.而且这些物质需要沉淀有一定的厚度.此外,这些煤物质还需是富集在一起的,在形成过程中,很快埋到地下的,没有被氧化分解.最后,瓦斯的形成还要有一个不断下沉的盆地,瓦斯赋存在这种地形中,如盆地下沉速度和物质的堆积厚度,这二者之间保持平衡,则下沉持续的时间越长,煤层中的瓦斯也就会越多.

（2）煤层中形成瓦斯,除了要有富集的煤物质外,还要有良好的地热条件.良好的地热条件也就意味着,在持续下沉的盆地中,从理论上来说,有一个位于地热环境高的区域.在煤炭形成过程中,所有的化学反应,地热的作用是决定性的,且地热还是煤发生变质的最关键的因素.其中,煤的变质程度大小的决定性因素地热梯度,梯度越大,则变质程度也就越好.如地热梯度和煤炭受热持续时间相当长,则煤的变质程度也较高,煤层中生成的瓦斯量也就相当多.

（3）煤物质在沉积过程中形成的瓦斯,除了上述两点之外,还要有良好的水环境.众所周知,水面以上是氧化的环境,植物残体和大气接触,不断被氧化,不断被分解,因此也就持续形成煤层和瓦斯地质.

(二)煤层瓦斯的赋存状态

我们知道,煤是一种较大孔隙容积孔体,造成这种现象的主要原因在于,煤在煤化过程中生成许多的瓦斯,同时排出大量的、具有挥发性的物质.由此可以看出,煤孔隙是瓦斯赋存的天然空间,孔隙大小与瓦斯含量之间有直接关系,影响瓦斯赋存量的大小.而孔隙变化率与煤炭变质程度之间的关系比较密切,煤炭的变质程度越大,则其挥发性也就越小,孔隙形成率也就跟着下降了.但是,如果变质程度持续增高,由于煤中的水分会减少,孔隙率反而会出现上升的现象,在这种情况下,孔隙的直径变大,瓦斯储量升高.

煤对瓦斯吸附量与三个因素有关,首先,煤变质程度的大小；其次,环境温度；第三,煤层的压力.在这三个因素中,煤对瓦斯与吸附性之间是正比例关系,在同等地质条件下,煤的固定炭越高,则对瓦斯吸附量越大,如果其挥发性低,则煤对瓦斯的吸附量通常较低.

但是在煤层岩层中,岩石不吸附瓦斯,不过岩层的围岩中常常含有瓦斯,这些瓦斯的来源有两个方面,一方面来源于相邻的煤层,一方面则来源于其本身,是其本身的有机物所形成的.通常,煤层瓦斯含量比岩层多,但由于岩层厚度比煤层要厚,所以岩层瓦斯含量一般情况下也是比较大的,在煤矿生产中,应重视围岩中赋存的瓦斯.

(三)瓦斯分布的规律

从煤矿瓦斯涌出来看,不少的矿井属于高瓦斯矿井或瓦斯突出矿井.高瓦斯矿井,或者是瓦斯突出矿井是否出现、分布状况与三因素：一、岩性组合特征；二、煤变质程度大小；三、地质构造.

瓦斯赋存的条件包括两个方面：一个方面是成煤时期的沉积环境,另外一个方面是岩性组合的特征.瓦斯形成的物质基础：煤和煤系中的有机物质.这些有机物质对高瓦斯矿井的出现与分布起着决定性的作用.在煤系地层中,还有一种比较厚的砂岩和灰岩,这两种岩石均是游离瓦斯的储存层.

三、煤矿瓦斯含量与瓦斯涌出量的预测分析

反映煤层赋存参数的指标有很多,其中一个便是瓦斯含量的大小.根据矿井瓦斯赋存量分析的经验,在预测煤层瓦斯的含量时,一般首先需要考虑断层对于瓦斯含量的影响,然后考虑煤层底板标高与煤层埋深对瓦斯赋存量的影响,最后进行线性预测.

在本文中,笔者分析了该煤矿瓦斯含量与煤层底板标高之间的线性关系,然后应用二者之间的关系预测了该煤矿的瓦斯含量.具体的预测数值可以参见图1.

（二）矿井瓦斯涌出的分布及其预测

矿井瓦斯涌出的分布的确定,需要参照矿井历年来的回采工作面的瓦斯涌出量数据,从中找出瓦斯分布的规律,经过分析发现,煤矿东部与西部之间的瓦斯涌出量相比较而言,东一采区、西二采区的瓦斯含量比较大.但是随着煤矿的开发,西三采区的瓦斯涌出量将会最大.

通过分析,断层可以以下公式来预测：q等于-0.0121h+0.0576.在这一公式中,相关系数r为0.897.其中,q为瓦斯涌出量,而h为煤层底板的标高.利用煤层的绝对瓦斯涌出量与煤层底板标高的回归方程,便可以得到矿井在一定标高下的瓦斯涌出量.比如如果煤层底板的高度为―400m,则煤层深度的瓦斯涌出量为5m?/min.而如果矿井的深度为地下800m,则瓦斯的涌出量为10m?/min.

通过上文中的分析和探究,笔者得出以下结论：第一,通过分析,影响煤矿瓦斯赋存的主要因素是断层,随着断层落差的增加,瓦斯的涌出量也会相应增加；第二,瓦斯含量与煤层底板标高之间具有相关性,而且相关性比较高,煤矿瓦斯的含量,一般情况下,会随着煤层底板标高和埋深的增加而增加；第三,在本文中,笔者利用现行回归方法分析了煤层瓦斯含量与瓦斯涌出量的预测.

结语：

当前,我国的煤矿安全生产形势不容乐观,由于煤矿瓦斯涌出酿成的安全生产事故还时有发生,这就要求我们必须加强对煤矿瓦斯赋存规律及其涌出量的研究,为煤矿的安全生产提供可靠的数据资料.在本文中,笔者结合自身的工作实际与具体的煤矿,从煤矿瓦斯的成因、一般的赋存规律及其涌出量预测等方面分析了关于矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测的相关探讨这一命题.