基于钻探信息的煤层瓦斯含量及涌出特征研究

瓦斯灾害是煤矿安全生产的最为严重的地质灾害之一。另一方面,煤层瓦斯又是一种宝贵的清洁能源,专家认为煤层瓦斯有望成为我国的新能源。研究煤层瓦斯的赋存与运移特征,对于煤层瓦斯资源量计算、瓦斯涌出量预测、瓦斯地质评价及瓦斯地质理论的发展、瓦斯治理与利用等,均具有重要的意义。基于煤层围岩岩体结构对煤层瓦斯赋存与运移起着控制作用的原理,本文利用钻孔岩芯采取率及冲洗液消耗量来定量评价煤层围岩岩体结构对煤层瓦斯赋存运移的控制作用,并对瓦斯资源量的计算提出了新的认识。 通过对祁东、祁南、卧龙湖及桃园煤矿7个煤层瓦斯资料及68个钻孔资料的进行资料整理及回归分析,研究结果表明: (1)瓦斯含量与岩芯采取率之间存在抛物线关系,且随着岩芯采取率的增加,煤层瓦斯含量也增加,但增加的幅度减小;当岩芯采取率接近100%时,煤层瓦斯含量趋于某个常量,该常量与煤层在变质作用阶段生成的瓦斯量有关。 (2)单位岩层深度钻孔冲洗液消耗量与煤层瓦斯含量存在线性关系;且煤层瓦斯含量随着单位岩层深度钻孔冲洗液消耗量的增加而减少,呈负相关关系。 (3)祁东井田主采煤层瓦斯含量与其相对应的钻孔岩芯采取率和单位岩层钻孔冲洗液消耗量三者之间存在多项式关系。 (4)根据岩芯采取率资料的分析,发现桃园煤矿北六采区10煤层顶板围岩平面上特征明显,可分为三个区块:中部区块顶板岩层破碎、裂隙发育,岩芯采取率较低,浅部与深部区块较中部岩层完整性较好,裂隙发育程度较差,岩芯采取率较高。桃园煤矿北六采区北八大巷绝对瓦斯涌出量与岩芯采取率存在多项式的关系,呈负相关关系。桃园煤矿北六采区北八大巷掘进过程中,瓦斯涌出异常,是由于在地质作用下,煤层瓦斯运移并富集在10煤层顶板围岩中,在岩石巷道掘进过程被释放到巷道空间。 (5)正常区域某一煤层瓦斯资源量应为该煤层在岩芯采取率为100%时所对应的煤层瓦斯含量与该区域该煤层煤炭地质储量的乘积,该区域总的瓦斯资源量应为该区域下所有煤层瓦斯资源量之和。