林南仓矿煤层瓦斯赋存规律及其灾害防
治研究
技 术 方 案
开滦集团林南仓矿 华北科技学院 2009年3月10日
林南仓矿煤层瓦斯赋存规律及其灾害防治研究
技术方案
1概述
煤层瓦斯治理是一个世界性的难题，目前还没有从根本上解决瓦斯灾害。我国煤层赋存条件复杂多变，瓦斯灾害最为严重，是瓦斯事故最多的国家之一。在长期治理瓦斯的实践中，我国已探索形成了“以煤层瓦斯含量测定为基础，以瓦斯危险程度预测为依据，以瓦斯防治措施为手段”的瓦斯综合治理模式。其中，煤层瓦斯基本参数测定及赋存规律研究是一切瓦斯防治工作的基础。
近十年来，国内外对煤层瓦斯参数（瓦斯压力、瓦斯含量、透气性等）及赋存规律进行了大量的研究。在瓦斯压力测定方面主要采用直接测定法，根据封孔原理的不同，一般分为被动式与主动式两种。被动式封孔测定法采用黄泥、水泥沙浆、胶圈、胶囊等进行封孔测定，由于该方法对钻孔周边微裂隙缺乏封堵能力，故而容易发生瓦斯泄漏，造成所测瓦斯压力值偏低。主动式封孔测压方法在20世纪80年代由周世宁院士等提出，其基本原理是用固体封液体、用液体封气体，且封孔液体的压力始终高于瓦斯压力，被称为能够准确测定煤层瓦斯压力的有效方法。瓦斯含量测定法也分为两类，即直接法和间接法。间接法是国内外最常用的煤层瓦斯含量测定方法，该法根据已知的煤层原始瓦斯压力和实验室测出煤的吸附常数值，通过朗格缪尔方程和气体状态方程分别求出煤层的吸附瓦斯量和游离瓦斯量，将两者相加后得出煤层的瓦斯含量。直接法通过测定和计算采样过程的损失瓦斯量、解吸瓦斯量和残存瓦斯量这三部分之和获得煤层原始瓦斯含量。几十年来,人们在探索直接测定原始煤层透气性系数上作了很多工作，提出了很多煤层透气性系数测定方法，其中有代表性的有马可尼压力法、克氏压力法、克里切夫斯基流量法及周氏钻孔流量法。
国内外对煤层瓦斯赋存规律进行了大量的研究，但对煤层瓦斯赋存规律的基础参数测定准确性多不高，测点选择典型性不够；同时对瓦斯赋存规律的影响因子、影响因素的权重是主观人为确定的，缺少科学性。对煤层瓦斯赋存规律的分
析评估存在人为划分质量等级等问题，没有建立科学表现煤层瓦斯赋存规律的分析、评估、预测模型，因而影响了瓦斯灾害防治措施的有效性。
本项目的研究的主要目的是获取林南仓研究区内煤层瓦斯赋存基础参数，在此基础上得出煤层瓦斯赋存分布规律。项目的开发实施将对林南仓矿煤层的瓦斯预测和灾害防治提供坚实的基础，对于保障林南仓矿的安全生产具有重大的意义。
2 主要研究内容与目标
2.1主要研究内容
（1）结合林南仓矿研究区煤层的实际情况，选择有6~9个代表性的煤层瓦斯参数测定地点，进行煤层瓦斯基础参数测定。
（2）根据测定的瓦斯基础参数，分析影响煤层瓦斯赋存状态的因素，建立能科学表征煤层瓦斯赋存状态的评估指标体系。
（3）量化指标体系中的定性因素，定量分析各因素对煤层瓦斯赋存规律的影响程度，建立能科学分析、评估、预测林南仓矿煤层瓦斯赋存规律的模型。
（4）在上述研究基础上，得出林南仓矿研究区煤层瓦斯赋存规律，给出瓦斯含量（压力）分布等值线图，从而提出合理、有效的瓦斯治理措施建议，确保煤矿安全生产。
2.2目标
（1）获得林南仓矿研究区煤层瓦斯压力、含量等典型瓦斯赋存基础参数。 （2）得出林南仓矿研究区煤层瓦斯压力、含量等赋存分布规律。 （3）对林南仓矿研究区煤层提出合理、有效的瓦斯治理技术与措施。
3具体实施方案
3.1研究区瓦斯参数测定点布置方案
为了最大限度反应原始状态下的瓦斯压力、含量等基础参数，选择瓦斯参数
测定地点时可参考以下原则：
1、目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年新开拓的岩石巷道； 2、瓦斯压力测量地点一般选择在岩石比较完整，周边地质结构单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带；
3、煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少大于10m；
4、同一地点测压应打两个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应不小于20 m。瓦斯压力测量结果以压力较大的一个为准；
5、选择瓦斯压力测定地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜小于10m；
6、应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔，同一地点测压应打两个测压钻孔；
7、如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度不小于10m，选取构造简单有利于施工的最新开掘的煤巷。
根据上述原则，在研究区内，皮带上山由于有运输皮带，影响打钻，并且皮带运输巷内有断层影响，因此，瓦斯压力测定地点选择在新掘探煤巷中，其布置示意如图1所示。
测压钻孔参数：
（1）钻孔角度：垂直煤巷两帮，上仰1-5度； （2）钻孔深度：12-15m； （3）钻孔孔径：直径75mm； （4）钻孔成孔工艺：压风排碴。
2#钻孔 6#钻孔 5#钻孔 3#钻孔 皮带上山 1#钻孔 待掘探煤巷
8#钻孔 4#钻孔 待掘探煤巷 7#钻孔 研究区瓦斯参数测点布置示意图
瓦斯压力测定技术方案（林南仓矿）
