system: [SYSTEM]

user: 5. 矿井瓦斯含量 5.1. 地勘阶段瓦斯含量测试结果 全区勘探阶段共采取瓦斯样品109个，样点105个，其中合格样品89个，合格样点85个。可采煤层中合格瓦斯样品101个，合格样点97个；其它煤层合格样品5个；合格样点3个。 测试方法为解吸法，资料的取舍原则为剔除不合格样品后每个样点取其最大值。在地勘阶段，由于 Table 2 Summary of the measured data of gas pressure and the results of gas content calculation in the 7 coal sea 区域 钻孔位置 煤层标高 瓦斯压力 瓦斯含量 区域 钻孔位置 煤层标高 瓦斯压力 瓦斯含量 82采区 728腰巷1# −529.5 0.12 2.62 82采区 728机巷22#钻场 −554 0.26 5.12 82采区 728腰巷2# −537.5 0.28 5.44 82采区 2#瓦斯抽排巷5#钻场 −490 0.7 10.57 82采区 728腰巷3# −522.5 0.23 4.63 82采区 2#瓦斯抽排巷7#钻场 −479 0.63 9.88 82采区 728腰巷4# −528.2 0.26 5.12 82采区 2#瓦斯抽排巷9#钻场 −470 0.63 9.88 82采区 728腰巷5# −518.3 0.19 3.94 82采区 2#瓦斯抽排巷11#钻场 −463 0.67 10.28 82采区 728腰巷6# −515.2 0.14 3.01 82采区 2#瓦斯抽排巷13#钻场 −491 0.69 10.47 82采区 728腰巷7# −508.5 0.21 4.29 82采区 2#瓦斯抽排巷15#钻场 −488 0.76 11.12 82采区 728腰巷8# −517 0.12 2.62 82采区 2#瓦斯抽排巷19#钻场 −479 0.69 10.47 82采区 728腰巷9# −514 0.15 3.2 82采区 2#瓦斯抽排巷20#钻场 −499 0.75 11.03 82采区 728腰巷10# −515 0.09 2.01 82采区 2#瓦斯抽排巷23#钻场 −447 0.71 10.66 82采区 728腰巷11# −513 0.11 2.42 82采区 2#瓦斯抽排巷24#钻场 −506 0.73 10.85 82采区 728腰巷12# −514 0.08 1.8 82采区 3#瓦斯抽排巷1#钻场 −540 0.71 10.66 82采区 728钻场 −585 0.56 9.13 83采区 3#瓦斯抽排巷2#钻场 −550 0.42 7.45 82采区 728机巷1#钻场 −595 0.85 11.89 82采区 3#瓦斯抽排巷3#钻场 −541 0.65 10.08 82采区 728机巷3#钻场 −587.8 0.55 9.02 82采区 3#瓦斯抽排巷5#钻场 −536 0.68 10.37 82采区 728机巷5#钻场 −582.5 0.52 8.68 82采区 3#瓦斯抽排巷7#钻场 −530 0.51 8.56 82采区 728机巷7#钻场 −577.2 0.48 8.2 82采区 3#瓦斯抽排巷9#钻场 −527 0.64 9.98 82采区 728机巷9#钻场 −574.3 0.45 7.83 82采区 3#瓦斯抽排巷11#钻场 −534 0.27 5.28 82采区 728机巷11#钻场 −557.5 0.39 7.05 82采区 3#瓦斯抽排巷13#钻场 −515 0.72 10.75 82采区 728机巷13#钻场 −566 0.51 8.56 82采区 3#瓦斯抽排巷15#钻场 −522 0.76 11.12 82采区 728机巷14#钻场 −561 0.43 7.58 82采区 3#瓦斯抽排巷17#钻场 −505 0.62 9.77 82采区 728机巷15#钻场 −554.5 0.37 6.77 82采区 3#瓦斯抽排巷19#钻场 −503 0.68 10.37 82采区 728机巷16#钻场 −559 0.41 7.32 82采区 3#瓦斯抽排巷21#钻场 −504 0.69 10.47 82采区 728机巷18#钻场 −556.5 0.31 5.9 82采区 3#瓦斯抽排巷23#钻场 −510 0.68 10.37 82采区 728机巷20#钻场 −555 0.29 5.6 84采区 3#瓦斯抽排巷25#钻场 −513 0.63 9.88 82采区 82轨道上山 −576 0.9 12.29 工业广场 东翼回风石门 −565 1.7 16.82 井底车场 副井井筒 −618 1.2 14.33 井底车场 西翼轨道大巷 −585 1 13.03 井底车场 副井清理斜巷 −620 1 13.03 工业广场 东翼胶带机斜巷 −551 0.2 4.11 表2. 7煤层井下实测瓦斯压力数据及瓦斯含量计算结果汇总表 Table 3 Summary of the measured data of gas pressure and the results of gas content calculation in the 8 and 10 coal sea 区域 钻孔位置 煤层标高 瓦斯压力 瓦斯含量 区域 钻孔位置 煤层标高 瓦斯压力 瓦斯含量 82采区 13回风揭煤测压1# −564 0.41 7.84 82采区 728机巷3#钻场 −615.3 0.65 10.78 82采区 13回风揭煤测压2# −561 0.5 9.04 82采区 728机巷5#钻场 −610 1.2 15.27 82采区 13回风揭煤测压3# −559 0.26 5.5 82采区 728机巷7#钻场 −605 0.66 10.89 81采区 814，2#钻场1# −560 0.01 0.26 82采区 728机巷9#钻场 −601 0.64 10.67 81采区 814，3#钻场1# −547 0.25 5.33 82采区 728机巷11#钻场 −571.5 0.47 8.66 81采区 814，11#钻场1# −517.5 0.15 3.44 82采区 728机巷14#钻场 −596.5 0.52 9.29 81采区 814，7#钻场1# −550.5 0.05 1.24 82采区 728机巷15#钻场 −578.5 0.53 9.42 81采区 814，8#钻场1# −526 0.01 0.26 82采区 728机巷16#钻场 −584.5 0.56 9.77 81采区 814，9#钻场4# −544 0.01 0.26 82采区 728机巷18#钻场 −581.5 0.39 7.56 81采区 814，测压孔1 −562.5 0.2 4.42 82采区 2#瓦斯抽排巷4#钻场 −518 0.79 12.16 81采区 814，测压孔2 −559 0.05 1.24 82采区 2#瓦斯抽排巷6#钻场 −508 0.81 12.34 81采区 814，测压孔3 −565.5 0.1 2.39 82采区 2#瓦斯抽排巷8#钻场 −499 0.79 12.16 81采区 814，测压孔4 −564 0.08 1.94 82采区 2#瓦斯抽排巷10#钻场 −465 0.87 12.87 81采区 814底抽巷揭煤孔1# −569 0.01 0.26 82采区 2#瓦斯抽排巷12#钻场 −483 0.85 12.69 81采区 814底抽巷揭煤孔2# −558 0.12 2.82 82采区 2#瓦斯抽排巷14#钻场 −491 0.79 12.16 81采区 814底抽巷揭煤孔3# −556 0.01 0.26 82采区 2#瓦斯抽排巷18#钻场 −503 0.8 12.25 82采区 814风巷1# −536.5 0.28 5.84 83采区 2#瓦斯抽排巷21#钻场 −502 0.68 11.09 82采区 814风巷2# −540 0.36 7.11 82采区 2#瓦斯抽排巷22#钻场 −506 0.75 11.79 82采区 814风巷3# −542 0.2 4.42 82采区 3#瓦斯抽排巷4#钻场 −565 1.1 14.62 82采区 814风巷下口1# −530 0.28 5.84 82采区 3#瓦斯抽排巷6#钻场 −565 0.9 13.12 82采区 814风巷下口2# −539 0.48 8.79 82采区 3#瓦斯抽排巷8#钻场 −550 0.7 11.3 82采区 824机巷1# −505 0.54 9.54 82采区 3#瓦斯抽排巷10#钻场 −541 0.52 9.29 82采区 824机巷2# −506 0.19 4.23 82采区 3#瓦斯抽排巷12#钻场 −532 0.85 12.69 82采区 824风巷1# −548 0.85 12.69 82采区 3#瓦斯抽排巷14#钻场 −515 0.4 7.7 82采区 824风巷2# −546.3 0.78 12.07 82采区 3#瓦斯抽排巷16#钻场 −517 0.69 11.2 82采区 824风巷3# −540.5 0.01 0.26 82采区 3#瓦斯抽排巷18#钻场 −523 0.72 11.5 82采区 82边界上山1# −558 0.2 4.42 83采区 3#瓦斯抽排巷20#钻场 −503 0.5 9.04 82采区 82边界上山2# −559 0.01 0.26 82采区 3#瓦斯抽排巷22#钻场 −543 0.85 12.69 82采区 82边界4#钻场1# −557 0.61 10.35 83采区 3#瓦斯抽排巷24#钻场 −532 0.81 12.34 82采区 82边界4#钻场2# −556 0.36 7.11 85采区 3#瓦斯抽排巷26#钻场 −535 0.69 11.2 82采区 728联巷1# −551 0.32 6.5 86采区 3#瓦斯抽排巷28#钻场 −559 0.79 12.16 82采区 728联巷2# −547 0.22 4.79 井底车场 东翼轨道石门 −585 0.65 10.78 82采区 728联巷3# −545 0.19 4.23 82采区 82采区四中车场 −615 0.4 7.7 82采区 82轨道上山 −606 0.62 10.46 工业广场 东翼胶带机斜巷 −565 0.25 5.33 82采区 82轨道上山 −612 1 13.9 104采区 104轨道石门1#(10煤) −591.6 0.12 2.1 工业广场 东翼回风石门 −565 1.51 17 104采区 104轨道石门2#(10煤) −593.5 0.26 4.09 82采区 728钻场 −585 0.64 10.67 104采区 1044风巷(10煤) −547 0.01 1.19 104采区 1044机巷1#(10煤) −576.2 0.11 2.06 104采区 1044机巷2#(10煤) −565 0.01 2.19 表3. 8和10煤层井下实测瓦斯压力数据及瓦斯含量计算结果汇总表 采取样品质量、操作失误和测定方法缺陷等原因，地勘煤层瓦斯含量测值并不全部真实可靠，在利用他们时，必须进行包括去伪存真、测值校正等内容在内的可靠性分析，可靠性分析原则如下： 1) 集气法瓦斯含量测值需要乘1.2的系数进行校正。 2) 煤样灰分含量超过40%时，地勘解吸法瓦斯含量测值应剔除。 3) 采取的煤芯长度小于0.4 m或煤样重量少于250 g时，地勘解吸法瓦斯含量测值只具参考价值。 4) 煤样罐密封不严、脱气时漏气、无残余瓦斯成分等情况时，无论采用集气法还是解吸法，测值不合格，必须予以剔除。 5) 对于处于瓦斯带的煤层，所取煤样甲烷体积分数低于80%时，瓦斯含量测值不可靠，应予以剔除。 6) 1个钻孔有2个或2个以上合格瓦斯含量测值时，取较大值 [ 11 ] 。 按照上述可靠性评价原则，由于该矿地勘阶段瓦斯CH 4 含量绝大部分都小于80%，故本次以70%的CH 4 含量为依据，筛选出青东矿13对可靠的瓦斯含量(表4)。由青东矿地勘期间测得的瓦斯含量可靠值来看，区内7、8、10主采煤层瓦斯含量较低，都在8 m 3 /t以下。 5.2. 基于瓦斯压力推算瓦斯含量 对采集的青东煤矿7、8煤样进行瓦斯吸附常数的测定，通过试验测得7煤吸附常数：a = 27.70 ml/g，b = 0.86 MPa −1 ；8煤吸附常数：a = 28.3 ml/g，b = 0.88 MPa −1 ；10煤勘探阶段测试吸附常数为：a = 19.48 ml/g，b = 0.36 MPa −1 。10煤层吸附常数b = 0.36 MPa −1 明显小于淮北矿区其他矿井吸附常数b值。在低瓦斯含量情况下，计算出较大的瓦斯压力，影响瓦斯压力预测结果。因此青东煤矿10煤层吸附常数参考淮北矿区部分矿井10煤层吸附常数进行取值。淮北矿区部分矿井10煤层吸附常数见表5，青东煤矿10煤层吸附常数取各矿平均值为：a = 20.825 ml/g，b = 0.918 MPa −1 。 计算煤层中赋存的瓦斯含量直接受煤的工业成分的影响。因此，只有在对煤的工业成分进行分析以后，才可以对煤层瓦斯含量进行预测。青东煤矿7、8煤层煤样的工业组分测定结果如表6所示。 Table 4 Reliable test results of coal mine gas in the 7， 8 and 10 coal sea 煤层 孔号 底板标高 CH 4 % 煤层瓦斯含量m 3 /t 7 8西5 −754.8 71.40 7.74 7 9-10-6 −564.65 71.41 5.84 8 4-3 −655.01 74.69 7.11 8 6-3 −810.52 80.83 2.52 8 9-10-6 −596.27 75.27 3.52 8 11-3 −844.22 71.82 1.25 8 11-12-2 −309.59 72.79 1.42 10 4-3 −727.94 70.64 3.65 10 7-10 −991.97 76.94 3.48 10 8-2 −857.95 81.63 6.11 10 9西4 −323.82 83.55 2.54 10 11-12-2 −407.89 86.22 3.89 10 副检 −733.11 75.86 4.06 表4. 全区7、8、10煤层地勘瓦斯可靠测试成果表 Table 5 Adsorption constant of the 10 coal seam in adjacent mine of Qing Dong coal min 矿井 煤层 吸附常数a/(ml/g) 吸附常数b/(MPa -1 ) 杨柳煤矿 10 19.0445 0.9521 临涣煤矿 10 19.3298 0.8713 海孜煤矿 10 24.1 0.931 青东煤矿(取平均值) 10 20.825 0.918 表5. 青东煤矿邻近矿井10煤层吸附常数 Table 6 Coal sample industry analysis results of the 7， 8 and 10 coal seam in Qing Dong coal min 所测煤层 分析基水分W ad (%) 分析基灰分A ad (%) 分析基挥发分V ad (%) 7 0.95 19.86 21.22 8 0.99 19.86 23.56 10 0.87 19.87 21.63 表6. 青东煤矿7、8和10煤层煤样工业分析结果 利用吸附常数a、b值、工业分析结果和煤层瓦斯实测压力值就可计算煤层瓦斯含量。煤层瓦斯含量包括游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量 [ 12 ] 。 可通过气体状态方程计算煤的游离瓦斯含量： X y = V P T 0 T P 0 ζ 式中，V——单位重量煤的孔隙容积，m 3 /t； P——绝对瓦斯压力，MPa； T 0 、P 0 ——标准状况下绝对温度(273 K)与压力(0.101325 MPa)； T——瓦斯绝对温度(K)； Ξ——瓦斯压缩系数； X y ——煤的游离瓦斯含量，m 3 (标准状态下)/t (煤)。 煤的吸附瓦斯含量，按朗格谬尔方程计算并考虑煤中水份、可燃物百分比、温度影响系数，由此，煤的吸附瓦斯量为 [ 13 ] ： X x = a b p ( 1 + b p ) e n ( t 0 − t ) 1 ( 1 + 0.31 W ) × ( 100 − A − W ) 100 式中，a、b——吸附常数； P——煤层瓦斯压力，MPa； t 0 ——实验室测定煤的吸附常数时的实验温度，℃； t——煤层温度，℃； n——系数，按下式计算： A、W——煤中得灰分和水分，%； X x ——煤的吸附瓦斯含量，m 3 (标准状态下)/t (煤)。 煤的瓦斯含量，等于游离瓦斯与吸附瓦斯含量之和： X = X x + X y 。 将实验室及现场实测参数带入以上公式计算各压力点对应的瓦斯含量，青东煤矿7、8、10煤瓦斯含 Table 7 Absolute emission scale of each coal sea (1) 728工作面瓦斯涌出量 (1) Gas emission in 728 working face 月份 绝对量m 3 /min CH 4 CO 2 7 0.65 0.85 8 0.65 0.85 9 2.30 2.42 10 2.30 2.42 平均值 1.48 1.64 总计 3.12 (2) 828机巷瓦斯涌出量 (2) Gas emission in 828 Lane 月份 绝对量m 3 /min CH 4 CO 2 6 0.63 0.49 7 1.07 0.49 8 1.07 0.49 9 0.58 0.58 平均值 0.84 0.51 总计 1.35 (3) 1044机巷瓦斯涌出量 (3) Gas emission in 1044 Lane 月份 绝对量m 3 /min CH 4 CO 2 6 0.19 0.24 7 0.19 0.24 8 0.57 0.66 平均值 0.32 0.38 总计 0.70 表7. 各煤层瓦斯绝对涌出量表 量计算结果汇总于表2、表3。 从表2、表3中可以看出，7煤层井下瓦斯含量在1.80~16.82 m 3 /t之间变化，均值为8.28 m 3 /t。8煤层井下实测瓦斯含量在0.26~17.01 m 3 /t之间变化，均值为8.19 m 3 /t。10煤层井下实测瓦斯含量测点较少，只有两个点，瓦斯含量在1.19~4.19 m 3 /t，均值为3.13 m 3 /t。