1、分類號： 密級： UDC: 編號： 山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告中國礦業(yè)大學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)2011 年年 05 月月參研人員：參研人員： 路培超 碩士張少帥 碩士周中立 碩士李 偉 碩士報告編寫：報告編寫： 張少帥 路培超報告審核：報告審核： 楊勝強 報告批準：報告批準： 蔣承林 聯(lián)系地址：聯(lián)系地址： 江蘇省徐州市解放南路郵政編碼：郵政編碼： 221008電子郵件：電子郵件： 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：目參研人員姓 名職稱/學(xué)歷工 作 內(nèi) 容簽 名張少帥碩士報告編寫路培超碩士數(shù)據(jù)整理周中立碩士現(xiàn)場測定參研人員

2、李偉碩士現(xiàn)場測定姓 名職 稱職 務(wù)簽 名報告審核楊勝強教授、博導(dǎo)報告批準蔣承林教授、博導(dǎo)山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- I -前前 言言山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司為資源整合礦井，位于朔州市懷仁縣西南 35km 處，行政隸屬懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)管轄。整合后的礦井包括原懷仁縣地方國營砂石煤礦和已關(guān)閉的原懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)吳家窯村榆樹溝煤礦。根據(jù)晉礦整采劃字2007225 號文，批準開采 1、2、3、4、5、8 號煤層，5、8 號煤層井田面積4.1004km2，1、2、3、4 號煤層井田面積 4.7538km2。

3、建設(shè)規(guī)模為 0.9Mt/a。設(shè)計可采儲量合計為 29.69Mt。計算現(xiàn)有井田可服務(wù)年限為 23.6a。為了掌握達產(chǎn)時的礦井瓦斯涌出量，并為該礦井通風(fēng)和瓦斯治理提供依據(jù)，2011 年 5 月，山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司委托中國礦業(yè)大學(xué)開展“山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測”項目研究。研究人員通過收集礦井瓦斯地質(zhì)資料，及鄰近礦井瓦斯涌出量，結(jié)合煤層賦存條件、開采技術(shù)條件和設(shè)計開采方案，對砂石煤礦 5-1號煤層進行了瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測了達產(chǎn)后不同開采時期的礦井瓦斯涌出量，確定了相應(yīng)瓦斯涌出等級?，F(xiàn)提交項目研究報告，請有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)和專家審查。本研究

4、報告主要以下列規(guī)程、規(guī)范為依據(jù)編制：中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準 AQ1018-2006礦井瓦斯涌出量預(yù)測規(guī)范 ；國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2010 年頒布實施的最新版煤礦安全規(guī)程 ； 安全生產(chǎn)行業(yè)標準 AQ/T1047-2007煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法 ；國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2006 年新頒布的礦井瓦斯抽放管理規(guī)范（AQ1027-2006）砂石煤礦提供的地質(zhì)和技術(shù)資料；其它相關(guān)標準及規(guī)程規(guī)范。項目研究過程中，得到了山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員的大力支持，在此深表感謝！山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井

5、瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- II -目目 錄錄1 礦井概況礦井概況 .11.1 礦井位置和交通條件 .11.2 井田地貌與地質(zhì)構(gòu)造 .31.3 煤層賦存情況 .61.4 礦井開拓開采情況 .101.5 礦井通風(fēng)及瓦斯 .111.6 煤塵爆炸性及自然傾向性 .121.7 周邊礦井及小窯 .122 煤層瓦斯含量及分布規(guī)律煤層瓦斯含量及分布規(guī)律 .142.1 煤層原始瓦斯壓力測定 .142.2 井下瓦斯含量測定 .142.3 煤層殘余瓦斯含量 .182.4 煤樣的工業(yè)性分析和煤體的組成 .192.5 煤的真密度、視密度、孔隙度測定 .192.6 瓦斯含量分布規(guī)律 .192.7 煤層瓦斯

6、含量分布預(yù)測圖 .223 3 礦井瓦斯涌出量預(yù)測礦井瓦斯涌出量預(yù)測.253.1 預(yù)測方法 .253.2 預(yù)測條件及參數(shù)取值 .293.3 瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果 .313.3 礦井瓦斯涌出來源分析 .334 結(jié)論和建議結(jié)論和建議.34 山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- III -附件：附件：1、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒發(fā)的安全生產(chǎn)檢測檢驗機構(gòu)資質(zhì)證書2、中國礦業(yè)大學(xué)事業(yè)單位法人代表授權(quán)委托書3、報告編制方承諾書4、砂石煤礦采礦許可證5、關(guān)于山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司礦井資源整合地質(zhì)報告的批復(fù)6、關(guān)于朔

7、州市懷仁縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案的批復(fù)7、礦方承諾書8、山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司委托我校編制礦井瓦斯涌出量預(yù)測的委托書。山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- IV -附圖目錄附圖目錄1、附圖 1：地層綜合柱狀圖2、附圖 2：開拓平面圖3、附圖 3：5-1號煤層瓦斯含量等值線圖4、附圖 4：5-1號煤層埋深等值線圖5、附圖 5：開拓剖面圖6、附圖 6：5-1號煤層資源儲量估算圖7、附圖 7：井上井下對照山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤

8、層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 1 -1 礦井概況礦井概況1.11.1 礦井位置和交通條件礦井位置和交通條件砂石煤礦位于朔州市懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)北部，行政隸屬懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)管轄。，整合后井田地理坐標為：東經(jīng) 1125036-1125234，北緯 394721-394852。礦井東北距懷仁縣城 35km，礦區(qū)內(nèi)有左砂公路穿過，距大運公路 10km，距南窯煤炭集運站 35km，距北同蒲金沙灘煤炭集運站 11km，北至大同市與京包鐵路相接，交通十分方便。見交通位置圖(圖 1-1)。圖圖 1-1 礦井交通位置圖礦井交通位置圖山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司由原仁懷縣地方國營砂石煤礦和已關(guān)閉的原懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)吳家窯

9、村榆樹溝煤礦據(jù)整合而成。懷仁縣砂石煤礦大同市山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 2 -原仁懷縣地方國營砂石煤礦批準開采石炭系太原組 1、2、3、4、5、8 號 6層煤，生產(chǎn)規(guī)模 30 萬 t/a，井田面積 4.0052km2，有效期限自 2004 年 1 月至 2008年 1 月。井田范圍拐點坐標為：表表 1-1 原仁懷縣地方國營砂石煤礦拐點坐標原仁懷縣地方國營砂石煤礦拐點坐標序號XY14408490196579202441070519658763344100971966065444409136196606

10、7054409107196589306440885719658914744078901965914084407824196581719440852619658279榆樹溝煤礦(已關(guān)閉)批采 2、3、4 號煤層，井田面積：0.7049km2，生產(chǎn)規(guī)模15 萬 t/a，井田范圍拐點坐標為：表表 1-2 榆樹溝煤礦榆樹溝煤礦(已關(guān)閉已關(guān)閉)拐點坐標拐點坐標序號XY1X=4408866Y=196589032X=4408866Y=196600643X=4407874Y=196594104X=4407870Y=196591602009 年 10 月 14 日山西省國土資源廳為山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公

11、司換發(fā)的采礦許可證（證號 C1400002009101220038685） ，山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司批采 1、2、3、4、5、8 號煤層，井田范圍由下列 11 個拐點連線圈定（1980 西安坐標系）：面積 4.1004km2。表表 1-3 現(xiàn)砂石煤礦現(xiàn)砂石煤礦 1980 西安坐標系拐點坐標一覽表西安坐標系拐點坐標一覽表序號XY14408443.4319657848.7424410658.4419658691.7434410578.4419659065.7444410494.4419659067.7454410050.4419660582.74山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南

12、窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 3 -64409089.4419660598.7574409041.4319658906.7484408822.4319658944.7494407777.4319659068.74104407777.4319658099.74114408479.4319658207.741.21.2 井田地貌與地質(zhì)構(gòu)造井田地貌與地質(zhì)構(gòu)造1）礦區(qū)地層本井田處于吳家窯勘探區(qū)中南部，區(qū)內(nèi)大面積為新生界黃土覆蓋，僅大峪河兩岸及沖溝中零星出露有二疊系上、下石盒子組地層。現(xiàn)依據(jù)以往地質(zhì)勘探資料，對井田內(nèi)地層特征敘述如下：（1）奧陶系中統(tǒng)下

13、馬家溝組（O2x）由于華北地臺的隆起，大同地區(qū)在石炭紀以前長期處于被剝蝕的古地理環(huán)境。因此，僅賦存有中、下統(tǒng)地層，巖性主要為灰黑及暗灰色石灰?guī)r與塊狀白云質(zhì)石灰?guī)r組成。上部下馬家溝組(O2x) 為深灰色、灰色厚層狀及薄層狀石灰?guī)r和泥灰?guī)r，區(qū)域地層厚度 0-245m。與下伏寒武系地層呈整合接觸。與上覆本溪組地層呈平行不整合接觸。（2）石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）在底部侵蝕面上有一層不成層的褐鐵礦，其上為青灰色及豬肝色的鋁土質(zhì)泥巖。本組地層上部為深灰色砂質(zhì)泥巖，偶夾砂巖，中部及下部常夾有灰黑色石灰?guī)r(K1)，含有海百合、紡綞蟲、珊瑚、有孔蟲、石燕等動物化石。本組厚 22.40-34.02m，平均 29

14、.60m，與上覆太原組地層呈整合接觸。（3）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）為本井田主要含煤地層。其巖性主要為灰白、深灰色，石英質(zhì)中粗粒砂巖，礫狀砂巖，灰色、黑灰色砂質(zhì)泥巖和煤層，同時在煤層中含有黑色，暗灰色炭質(zhì)泥巖，高嶺巖或高嶺質(zhì)泥巖。地層厚度 100.0-114.0m，平均厚度 110.0m 左右，與上覆山西組地層呈整合接觸。（4）二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）為本井田主要含煤地層。其巖性多以深灰色砂質(zhì)泥巖與灰白色石英砂巖組成，并夾有 1-4 層不連續(xù)之薄煤層。地層厚度 45.00-83.00m，平均 70.0m。與上覆下石盒子組地層呈整合接觸。山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤

15、業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 4 -（5）二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）本組地層在井田內(nèi)有出露，鉆孔也全組揭露，其巖性特征為：上部為紫色泥巖，砂質(zhì)泥巖及灰黃色細粒砂巖，中部有一層灰白色粗粒砂巖或礫狀粗砂巖，含石英成分較高，在本區(qū)發(fā)育較為良好。下部多為紫色、黃灰色、雜色泥巖，與砂質(zhì)泥巖及灰白色、黃綠色砂巖互層。底部為灰白色含礫粗砂巖（K4） ，厚 2.39-5.29m，平均 3.50m。與上覆上石盒子組地層呈整合接觸。本組厚 60.42-123.66m，平均 90.29m。（6）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）其巖性主要為黃綠色、灰黃色、紫色砂巖及砂質(zhì)泥巖，

16、夾薄層泥巖，底部為黃綠色的中粗粒砂巖，成分為石英，長石，云母等。粘土質(zhì)膠結(jié)，風(fēng)化后松散，厚度變化較大，底部為標志層 K6，在本井田發(fā)育不良。該組地層在井田內(nèi)只有零星出露，最大殘留厚度 79.8m，與上覆第四系地層呈不整合接觸。（7）第四系中上更新統(tǒng)（Q2+3）井田內(nèi)大面積分布，平均厚度 8m 左右，俗稱黃土，呈淺黃色，以石英顆粒成分較多，粘土質(zhì)較少，也可稱微粒砂質(zhì)亞粘土，垂直節(jié)理發(fā)育，受雨水沖刷，成直立之陡壁，經(jīng)現(xiàn)代風(fēng)吹堆積后，形成良好之風(fēng)成波痕。在溝與河底、河床及兩旁堆積為沖積層，以砂、砂礫石及次生黃土為主，一般厚度小于 10m。（8）第四系全新統(tǒng)（Q4）為現(xiàn)代河流沖積層，以砂、礫石及黃土為

17、主，一般厚度 0-4m，平均 2m 左右。2）構(gòu)造本井田位于大同煤田中部的東緣，由于本區(qū)緊鄰口泉山脈斷層帶，故斷層、巖漿巖較發(fā)育，同時形成一些幅度較小的向斜及背斜?？傮w看，井田為向北西傾斜的單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀較平緩，一般為 3以內(nèi)。（1）斷層井田內(nèi)發(fā)育有 8 條斷層，現(xiàn)分述如下： F2正斷層位于井田南部，走向近 NWW，傾向 NE，延伸長度 510m，落差 10m，傾角 70。對煤層的開采影響不大。 F3正斷層位于井田東部，走向 NW，傾向 NE，傾角 65，落差 10m。井田內(nèi)延伸長度山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌

18、出量預(yù)測- 5 -1550m。對煤層的開采影響不大。 F4正斷層位于井田中部，走向 NW，傾向 NE，傾角 70，落差 10-30m。井田內(nèi)延伸長度 1300m。因落差較大，影響開采，使本井田 F4 斷層分為南北兩部分，南部由 3號井開采，北部由 2 號井開采。 F14正斷層位于井田北部，走向 NW，傾向 SW，傾角 68-70，落差 30-50m。井田內(nèi)延伸長度 2070m。下盤抬升使 8 號煤層與奧灰?guī)r直接接觸，奧灰水很可能順斷層破碎帶涌入煤層。對 8 號煤層的開采構(gòu)成威脅。 F15正斷層位于井田北部 2 號井開采范圍內(nèi)的中部，走向 NE，傾向 SE，傾角 68，落差 14m。延伸長度 8

19、50m。與 F14 斜交，在交錯處，煤層底板較低，奧灰水位較高，很可能成為奧灰水及上層巖層水涌入井巷的通道。 F37正斷層位于井田西北角，走向 NW，傾向 NE，傾角 72，落差 3m。井田內(nèi)延伸長度220m。對煤層的開采影響不大。 F38正斷層位于井田西北角，走向 NW，傾向 NE，傾角 68，落差 10m。延伸長度280m。對煤層的開采影響不大。 F39正斷層位于井田中部，F(xiàn)4斷層南側(cè)，走向 NW，傾向 NE，傾角 70，落差 5m。延伸長度 270m。對煤層的開采影響不大。表表 1-4 井田斷層一覽表井田斷層一覽表序號斷層名稱性質(zhì)走向傾斜傾角（度）落差（m）延伸長度1F2正NWNE701

20、05102F3正NWNE651015503F4正NWNE70103013004F14正NWSW6870305020705F15正NESE68148506F38正NWNE68102807F39正NWNE7052708F37正NWNE723220山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 6 -（2）巖漿巖本井田巖漿巖均為玄武巖，呈墻狀侵入，侵入方向和本區(qū)的構(gòu)造線方向一致，分為北西和北東兩組，并以北東向為主。 D1玄武巖墻位于井田北部，深灰色，杏仁狀結(jié)構(gòu)，深灰色，風(fēng)化面含鐵質(zhì)，走向 N45E，寬 0.7m 左右，延伸長

21、度為 325m。 D2玄武巖墻位于井田北部，深灰色，杏仁狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化面含鐵質(zhì)，走向 N18E，寬0.7m 左右，延伸長度 265m。 D3玄武巖墻位于井田北部，與 D3 斜交，深灰色，杏仁狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化面含鐵質(zhì)，走向N78W，寬 0.7m 左右，延伸長度 290m。 D4玄武巖墻位于井田北部 D1北東，深灰色，風(fēng)化面含鐵質(zhì)，具杏仁狀結(jié)構(gòu)，走向 N20E，寬 0.8m 左右，延伸長度為 130m。 D5玄武巖墻位于井田北部，深灰色呈球狀，風(fēng)化面上有少量鐵質(zhì)，具杏仁狀結(jié)構(gòu)，走向N35E，寬 0.7m 左右，延伸長度為 100m。井田內(nèi)巖漿巖雖發(fā)育，但都呈高角度之巖墻侵入在巖煤層中，根據(jù)井田開采時遇見

22、玄武巖墻情況證明，雖侵入在煤層中，但對煤質(zhì)及煤層的開采影響不大。綜上所述，本井田為一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，斷層、巖漿巖均較發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。1.31.3 煤層煤層賦存情況賦存情況1）含煤性井田內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。現(xiàn)分別敘述如下：（1）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）為本井田主要含煤地層之一，其底部為灰白、黃褐色粗礫狀或礫狀砂巖，厚約 3.0-5.0m，平均 4.0m 左右，即 K2 標志層。本組巖性主要為灰白、灰褐色石英質(zhì)中粗砂巖、礫狀砂巖，灰色、黑灰色砂質(zhì)泥巖和 2、3（本井田內(nèi) 3、4 號煤層山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司

23、 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 7 -合并為一層，即 3 號煤層） 、5-1、5、6、8、9、10 號煤層。上部煤層為上 30m 層（2、3、4） ，下部為下 20m 層及 5m 層（5-1、5、6、8、9 及 10 號） ，上部和下部之間常有一砂巖帶，并含有小礫巖。本組厚度 100-114m，平均約 110m 左右。（2）二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）井田主要含煤地層之一，主要可采煤層山4號，賦存于該組下部，其底部為灰白色礫巖，石英質(zhì)粗砂巖及中砂巖，即 K3標志層，不論巖性或厚度均變化較大。本組巖性上部以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，中夾 2-3 層不穩(wěn)定砂巖，下部以砂巖為主，

24、特別是山4號煤層上面一層砂巖發(fā)育很好，在大部地段為山4號煤層的頂板，厚 9.31-16.33m，一般 14.02m 左右，巖性為灰白色中粗砂巖和礫狀粗砂巖，成份以石英，長石為主，含煤屑，鈣質(zhì)膠結(jié)。本組厚度 45-83m，平均 70m 左右。2）可采煤層及其特征本井田可采煤層主要為山西組山4號煤層和太原組 2、3、5-1、5、8 號煤層?，F(xiàn)分述如下：（1）山4號煤層山4號煤層現(xiàn)已采空。位于山西組底部，下距太原組頂界 4.0m 左右，煤層厚度 1.30-4.05m，平均 2.64m，為中厚-厚煤層，山4號煤層為穩(wěn)定可采煤層，含1-3 層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡單，本井田內(nèi)已采空。（2）2 號煤層位于太原組頂

25、部，上距 K3 0.72-2.50m，平均 1.30m。煤層厚度 0.65-3.28m，平均 1.07m，現(xiàn)已采空，為薄-中厚煤層，較穩(wěn)定大部可采煤層，含 1-3層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡單。在井田內(nèi)已采空。（3）3 號煤層位于 2 號煤層下 2.65m，煤層厚度 1.75-22.88m，平均 6.41m，一般厚度在3.16-9.77m 之間，位于井田南部邊界外 185m 的 554 號鉆孔煤厚為 1.75m，位于井田北部 F14斷層上盤的 573 號鉆孔煤厚 22.88m(和 2 號煤合并)，除去這兩個變薄，變厚點外，煤層厚度變化不大，3 號煤層為較穩(wěn)定可采煤層。含有 0-7 層夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（4）

26、5-1號煤層位于 3 號煤層下 39.06-59.96m，平均 52.21m。煤層厚度為 1.23-3.97m，平均 2.59m，只在井田西北角 5-1號煤層與 5 號煤層合并。除井田東部邊界外 X37 號山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 8 -鉆孔煤層厚度為 1.23m 外，其余均大于 1.30m，為中厚-厚煤層，5-1號煤層為穩(wěn)定可采煤層，結(jié)構(gòu)較簡單，含 0-2 層夾矸。圖圖 1-2 煤層綜合柱狀圖煤層綜合柱狀圖（5）5 號煤層位于 5-1號煤層下 0.7-7.49m，平均 2.87m。煤層厚度 2.

27、35-8.26m，平均3.73m。位于井田南部大峪河谷中的 553 號鉆孔煤厚 0.70m，據(jù) 3 號井在 553 號鉆孔附近采掘，測得煤厚為 3.88m。說明 553 號鉆孔 5 號煤層資料不可靠。在本次評價煤層及資源/儲量估算時未利用此孔 5 號煤層成果。煤層為中厚-特厚煤層，5 號煤層為穩(wěn)定可采煤層，含 0-6 層夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（6）8 號煤層位于太原組下部 5 號煤層下 14.67-23.66m，平均 21.16m。煤層厚度 3.80-山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 9 -7.71m，平均 5

28、.67m，含 0-1 層夾矸，結(jié)構(gòu)簡單。8 號煤層為穩(wěn)定可采厚煤層。各主要可采煤層穩(wěn)定性、可采煤層厚度，層間距見表 1-5。表表 1-51-5 主要可采煤層情況一覽表主要可采煤層情況一覽表煤層厚度煤層間距煤層頂?shù)装鍘r性含煤地層煤層號最小-最大平均(m)最小-最大平均(m)煤層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可采性頂板底板備注山西組山41.30-4.052.64較簡單(1-3)穩(wěn)定全區(qū)可采粗砂巖中砂巖采空1.20-9.503.3020.65-3.281.07較簡單(1-3)較穩(wěn)定大部可采泥巖炭質(zhì)泥巖采空0.60-5.802.6531.75-22.886.41復(fù)雜(0-7)較穩(wěn)定全區(qū)可采炭質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖39.06-59

29、.9652.215-11.23-3.972.59較簡單(0-2)穩(wěn)定全區(qū)可采中砂巖中細砂巖0.70-7.492.8752.35-8.263.73復(fù)雜(0-6)穩(wěn)定全區(qū)可采中細砂巖砂質(zhì)泥巖太原組83.80-7.715.6714.67-23.6621.16簡單(0-1)穩(wěn)定全區(qū)可采砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖3）煤質(zhì)（1）煤的物理性質(zhì)3 號煤層：黑色、光亮型、半亮型，由亮煤及少量暗煤組成。瀝青-玻璃光澤，質(zhì)地較硬，平坦狀斷口，參差狀斷口及階梯狀斷口，發(fā)育少許內(nèi)生裂隙，水平層理，塊狀構(gòu)造，條帶狀，透鏡狀及均一結(jié)構(gòu)，含黃鐵礦。5-1、5 號煤：黑色、半亮型-半暗型，由亮煤及暗煤組成。瀝青光澤-玻璃光澤，質(zhì)地堅硬，

30、平坦狀，參差狀，階梯狀斷口，內(nèi)生裂隙發(fā)育，水平層理，碎塊狀構(gòu)造，條帶狀，透鏡狀及均一狀結(jié)構(gòu)，含黃鐵礦。8號煤：黑色、半暗型、半亮型，由暗煤及少量亮煤組成。瀝青光澤-玻璃光澤，質(zhì)地較硬，平坦狀，參差狀斷口及少許階梯狀斷口，裂隙發(fā)育，水平層理，碎塊狀構(gòu)造，條帶狀，透鏡狀及均一狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，充填方解石脈和黃鐵礦膜，含黃鐵礦結(jié)核。（2）煤質(zhì)特征各煤層煤質(zhì)化驗結(jié)果匯總表 1-6。山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 10 -從表中可知，3 號煤層為中灰高灰，特低硫氣煤。 5 號煤層為低灰高灰，特低硫中高硫氣煤。8

31、號煤層為中灰高灰、特低硫中高硫氣煤。表表 1-6 3、5-1、5、8 號號煤煤層層煤煤質(zhì)質(zhì)特特征征匯匯總總表表工業(yè)分析煤層號原浮水分Mad%灰分Ad%揮發(fā)分Vdaf%固定碳FCd%全硫St.d%粘結(jié)指數(shù)GR.I膠質(zhì)層指數(shù)Ymm煤類原煤3.21-3.403.3017.23-31.2724.2537.32-41.2839.3043.26-50.1246.690.40-0.460.433浮煤2.98-4.103.549.94-10.0510.0035.37-40.2337.8052.69-56.4054.540.44-0.480.4652-62578-1512QM原煤2.15-3.102.6222.

32、24-30.3426.2936.89-39.2438.0642.60-48.2545.420.40-0.480.445-1浮煤2.85-3.243.048.46-9.569.0135.72-39.5837.6554.78-56.9355.860.49-0.510.5056-605810-1211QM原煤2.12-3.782.958.69-30.6419.6637.24-42.2839.7641.56-50.7146.140.50-0.560.535浮煤1.78-2.892.347.76-10.569.1637.56-40.3338.9452.16-54.0653.110.51-0.570.54

33、56-796810-1211QM原煤1.89-2.702.3021.05-28.5624.8038.76-39.9139.3446.16-52.1649.161.03-1.681.348浮煤1.88-3.242.569.65-10.4810.0639.32-39.5639.4453.79-54.7654.281.23-1.481.3655-67619-1211QM（3）煤的可選性3 號煤層為極易選易選，5 號煤層為極易選極難選，8 號煤層為極難選。1.41.4 礦井開拓開采情況礦井開拓開采情況1）井筒根據(jù)開拓布置，達產(chǎn)時布置有 3 個井筒，即主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井。1、主斜井：現(xiàn)有井筒凈寬

34、3.5m，傾角 15，斜長 530m，延深部分斜長296m，傾角 21.8，延深后總斜長 826m。裝備 B1000mm 鋼繩芯膠帶輸送機, 擔(dān)負全礦井的提煤任務(wù),為礦井的進風(fēng)井兼安全出口。2、副斜井：凈寬 3.0m，凈斷面 8.3m2，斜長 729m，傾角 19，裝備單鉤串車，擔(dān)負礦井輔助提升任務(wù)，為礦井的進風(fēng)井兼安全出口。3、回風(fēng)斜井：凈寬 4.0m，凈斷面 11.0m2，斜長 257m，傾角 30， 擔(dān)負全礦井的回風(fēng)任務(wù),設(shè)臺階、扶手作為礦井的專用回風(fēng)井兼安全出口。山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測-

35、11 -2）水平劃分及大巷布置根據(jù)本井田中部尚未開采煤層為 5-1、5、8 號煤層。5-1號煤層厚 1.23-3.97m，平均厚 2.59m，5 號煤層厚 2.31-8.27m，平均厚 3.73m，兩層煤平均間距2.87m，5 號煤下距 8 號煤層 21.16m，為減少 5、8 號煤層中的巖石聯(lián)絡(luò)巷工程量，所以在一采區(qū)將 5-1、5 號煤層分為一個煤層組，利用+1077m 水平聯(lián)合布置分層開采，一采區(qū)西翼的 8 號煤層也由此水平開采，一采區(qū)東翼的 8 號煤層采用+1054m 水平開采。這樣井田共劃分為+1054m 和+1077m 兩個水平。由+1077m 水平大巷過 F4 號斷層回采二采區(qū)剩余

36、的 8 號煤層，過 F14 號斷層回采三采區(qū)的 8號煤層。因 5-1、5、8 號煤層屬中厚煤層至厚煤層，故運輸、軌道大巷和回風(fēng)大巷均沿煤層布置。在井田中部+1077m 水平運輸和軌道大巷沿 5 號煤層布置，回風(fēng)大巷沿 5-1號煤層布置，在 F4 號斷層以南三條大巷均沿 8 號煤層布置。+1054m 水平三條大巷均沿 8 號煤層布置。運輸、軌道、回風(fēng)大巷均沿煤層布置，矩形斷面，錨網(wǎng)噴支護形式。軌道和回風(fēng)大巷凈寬 4.0m，凈斷面 12.0m2，運輸大巷凈寬4.0m，凈斷面 10.0m2。運輸順槽凈寬 4.4m，凈斷面 11.0m2，回風(fēng)順槽凈寬4.0m，凈斷面 10.0m2。3）回采及掘進工作面

37、布置礦井移交生產(chǎn)及達到生產(chǎn)能力時在一采區(qū)，在 5-1號煤層布置 1 個綜采一次采全高工作面。采煤工作面采用“四六”制作業(yè)方式，三班生產(chǎn)，一班準備。根據(jù)所選設(shè)備生產(chǎn)能力，結(jié)合國內(nèi)高產(chǎn)高效礦井工作面長度，確定工作面長度150m，采高 2.59m，工作面回采率為 95%。采用端部斜切進刀，單向割煤，截深取 0.6m，每班進三刀，日進 9 刀，日進度 5.4m，年進度 1782m。配二個綜掘工作面，掘進速度 400m/Mon，采掘比為 1：2。4）采區(qū)劃分及接續(xù)根據(jù)井田開拓部署，本井田+1077m 水平共劃分為三個采區(qū)，一采區(qū)開采 5-1、5號煤層和一采區(qū)西翼 8 號煤層，二、三采區(qū)開采 8 號煤層，

38、+1054m 水平開采一采區(qū)東翼的 8 號煤層。煤層由上向下依次開采，采區(qū)按一、二、三的順序接替。在一采區(qū)中先采東翼后采西翼。1.51.5 礦井通風(fēng)及瓦斯礦井通風(fēng)及瓦斯礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)。由二號井工業(yè)場地的主斜井和副斜井山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 12 -進風(fēng)，三號井工業(yè)場地的回風(fēng)斜井回風(fēng)。通風(fēng)方式為機械抽出式。掘進工作面采用局部通風(fēng)機通風(fēng)，選用局扇為 FD-16B 型。通風(fēng)方式采用壓入式獨立通風(fēng)。井下變電所、水泵房和膠帶機頭硐室采用獨立通風(fēng)，其它硐室采用并聯(lián)通風(fēng)。1.61.6 煤塵爆

39、炸性及自然傾向性煤塵爆炸性及自然傾向性根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2011 年 4 月對砂石煤礦 5-1號煤層的鑒定，5-1煤層煤塵火焰長度 110mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量為 50%，砂石煤礦 5-1煤層有煤塵爆炸危險性。根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2011 年 4 月對砂石煤礦 5-1號煤層的鑒定，5-1煤層煤樣吸氧量為 0.64cm3/g，自燃發(fā)火等級為級，為自燃煤層。1.71.7 周邊礦井及小窯周邊礦井及小窯整合后井田東北與小峪煤礦相接，東鄰?fù)跗好旱V，西靠峙峰山煤礦和左云縣水磨灣煤礦，以上均為生產(chǎn)礦井，南側(cè)二南窯煤礦現(xiàn)正在參與資源整合之中。(見圖 1-3)1.小峪煤礦：

40、位于本礦北部，現(xiàn)開采上煤組 2、3 號煤層，生產(chǎn)能力為 210萬 t/a，涌水量小，屬低瓦斯礦井。2.王坪煤礦：位于本礦東部，現(xiàn)開采上組煤 2、3 號煤層，生產(chǎn)能力為 180萬 t/a，涌水量小，屬低瓦斯礦井。3.峙峰山煤礦：位于本礦西部，現(xiàn)開采 5 號煤層，生產(chǎn)能力為 300 萬 t/a，涌水量小，屬低瓦斯礦井。4.吳家窯煤礦：位于本礦南部，現(xiàn)開采 5、8 號煤層，生產(chǎn)能力為 90 萬 t/a，涌水量小，屬低瓦斯礦井。表表1-7 各礦基本情況綜合表各礦基本情況綜合表礦名產(chǎn)量萬t/a可采煤層號開采煤層煤層爆炸性自燃傾向性砂石902、山4、3、5、5-1、85-1有小峪1202、山4、3、5、5

41、-1、82、3有王坪1802、山4、3、5、5-1、82、3有山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 13 -峙峰山300山4、3、5、85有吳家窯305、5-1、85、8有圖圖1-31-3 砂石煤礦鄰近礦井示意圖砂石煤礦鄰近礦井示意圖各鄰近礦井瓦斯涌出量見表 1-8 所示。表表 1-8 鄰近礦井瓦斯基本情況表鄰近礦井瓦斯基本情況表2009 年2010 年礦井絕對涌出量（m3/min）相對涌出量（m3/t）絕對涌出量（m3/min）相對涌出量（m3/t）瓦斯等級結(jié)論來源砂石1.0510.5/低瓦斯等級鑒定小峪9

42、.072.1714.533.26低瓦斯等級鑒定王坪/3.440.92低瓦斯等級鑒定山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 14 -峙峰山0.69/4.041.66低瓦斯等級鑒定吳家窯/1.270.61低瓦斯等級鑒定山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 15 -2 煤層瓦斯含量及分布規(guī)律煤層瓦斯含量及分布規(guī)律2.12.1 煤層原始瓦斯壓力測定煤層原始瓦斯壓力測定煤層瓦斯壓力是瓦斯涌出的動力，也是煤層瓦斯含量多少的標志。準確測定瓦

43、斯壓力對礦井預(yù)測開采煤層瓦斯涌出量，有效而合理地制定防治瓦斯的措施，合理制訂瓦斯治理方案等均具有十分重要的意義。為準確測定煤層瓦斯壓力，使測出的壓力值能夠代表煤層的原始瓦斯壓力，要求測壓地點應(yīng)選在不受斷層影響和裂隙小的地區(qū)。根據(jù)測定瓦斯壓力的 AQ/T1047-2007 的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合本礦的瓦斯地質(zhì)條件，中國礦業(yè)大學(xué)與 2011 年 5 月在砂石煤礦主排水泵房布置鉆場測 8 號煤層瓦斯壓力。測壓點鉆孔技術(shù)參數(shù)見表 2-1。表表 2-1 測壓鉆孔施工參數(shù)及測壓結(jié)果測壓鉆孔施工參數(shù)及測壓結(jié)果煤層測壓地點孔號鉆孔傾角（）方位角（）鉆孔長度（m）煤孔長度（m）終孔埋深（m）瓦斯壓力（MPa）主排水泵

44、房1301426.5226008 號主排水泵房22243031.522600.062.22.2 井下瓦斯含量測定井下瓦斯含量測定砂石煤礦 3 號煤層已基本采空，對 5-1號煤層瓦斯已經(jīng)起到了釋放作用。因此不論從儲氣條件，還是從埋藏深度來講，8 號煤層都比 5-1號煤層瓦斯含量要高。但由表 2-1 可以看出，8 號煤層瓦斯壓力基本為零，由此可以推斷繼續(xù)測定 5-1號煤層瓦斯壓力已沒有意義。為了獲得 5-1號煤層瓦斯含量規(guī)律，2011 年 5 月進行了 5-1號煤層瓦斯含量井下直接測定。2.2.1 測定方法測定方法鉆屑解吸法測定煤層瓦斯含量的原理是：井下采集新鮮原始煤樣，實測煤樣瓦斯解吸量，根據(jù)煤

45、樣瓦斯解吸規(guī)律推算取樣過程煤樣的損失瓦斯量，然后在實驗室測定煤樣的殘存瓦斯量，最后根據(jù)煤樣的取樣損失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、殘存瓦斯量和煤樣重量計算煤層瓦斯含量。鉆屑解吸法井下測定煤層瓦斯含量的步驟如下：在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤電鉆垂直煤壁打一個42mm 的鉆孔，當鉆孔鉆到預(yù)定位置時開始取樣，并記錄采樣開始時間 t1；山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 16 -1排水口 2量管 3彈簧夾 4底塞5排氣管 6穿刺針頭或閥門 7煤樣罐 8吊環(huán)圖圖 2-1 瓦斯解吸速度測定儀示意圖瓦斯解吸速度測定儀示意圖

46、將采集的新鮮煤樣裝罐并記錄煤樣裝罐后開始解吸測定的時間 t2，用瓦斯解吸速度測定儀（圖 2-1）測定不同時間 t 下的煤樣累計瓦斯解吸量 V，一般測定2 個小時，解吸測定停止后擰緊煤樣罐以保證不漏氣，送實驗室測定煤樣殘存瓦斯量；損失量計算損失瓦斯量選取法，根據(jù)煤樣開始暴露一段時間內(nèi) V 與呈直線關(guān)ttt0系確定，即： (2-1)損0VttKV式中：V-t 時間內(nèi)的累積瓦斯解吸量，cm3； -暴露時間 t0內(nèi)的瓦斯損失量，cm3；損VK-待定常數(shù)。設(shè)煤樣解吸測定前的暴露時間為 t0（t0=t2-t1） ，不同時間 t 下測得的 V 值所對應(yīng)的解吸時間為 t0+t；以為橫坐標，V 為縱坐標繪圖，由

47、圖判定呈線性關(guān)tt0系的各測點，然后根據(jù)測點的坐標值，按最小二乘法或做圖法求出損失量，如圖2-2 所示。將解吸測定后的煤樣連同煤樣罐送實驗室測定其殘存瓦斯量、水分、灰分等；將井下自然解吸瓦斯量和兩次脫氣氣體體積分別換算成標準狀態(tài)下體積：山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 17 -圖圖 2-2 煤屑解吸瓦斯速率煤屑解吸瓦斯速率 V 與解吸時間與解吸時間 t 的回歸曲線的回歸曲線 (2-2)t2w1wlVp0.00981hpT273.2101.3273.2V式中-換算為標準狀態(tài)下的氣體體積，cm3； lV-t

48、時刻量管內(nèi)氣體體積讀數(shù)，cm3；tV-大氣壓力，KPa；1p-量管內(nèi)水溫，；wT-量管內(nèi)水柱高度，mm；wh-時水的飽和蒸汽壓，Kpa。2pwT (2-3)Tn201nTnVp0.0167CpT273.2101.3273.2V式中 -換算為標準狀態(tài)下的氣體體積，cm3； TnV-實驗室溫度，；nT-大氣壓力，KPa；1p-氣壓計溫度，。0C-在室溫下飽和食鹽水的飽和蒸汽壓，KPa；2pnT-在實驗室，大氣壓力條件下；量管內(nèi)氣體體積，cm3。TnVnT1p將各階段含空氣瓦斯體積按式 2-4 換算成無空氣瓦斯體積： (2-4)100O4.57c100VV2ii 式中-扣除空氣后標準狀態(tài)下的各階段瓦

49、斯體積（i=1，2，3，4） ，cm3； i V山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 18 -扣除空氣前標準狀態(tài)下的各階段瓦斯體積（i=1，2，3，4） ，cm3； iV- 濃度，%。2Oc2O將各階段瓦斯體積按式 2-5 計算： (2-5)100CHAVV4i i式中 -標準狀態(tài)下的各階段瓦斯體積（i=1，2，3，4） ，cm3；iV-瓦斯成分中的濃度，%。4CHA4CH根據(jù)換算成標準狀態(tài)下的煤樣井下解吸瓦斯量、損失瓦斯量、殘存瓦斯量（粉碎前瓦斯量和粉碎后瓦斯量）和煤的質(zhì)量，可求出煤樣的瓦斯含量。X=(V1

50、+V2+V3+V4)/m (2-6)式中V1-井下解吸瓦斯量，cm3；V2-損失瓦斯量，cm3；V3-粉碎前瓦斯量，cm3；V4-粉碎后瓦斯量，cm3；m-煤樣重量，g；X-煤樣瓦斯含量，cm3/g。2.2.2 煤層瓦斯含量測定結(jié)果煤層瓦斯含量測定結(jié)果利用上述方法，對砂石煤礦 5-1號、8 號煤層的瓦斯含量進行了現(xiàn)場實測，測定結(jié)果如表 2-2。表表 2-2 5-1號、號、8 號煤層井下瓦斯含量測定結(jié)果號煤層井下瓦斯含量測定結(jié)果氣體組分（%）煤層編號測定地點埋深(m)鉆孔深度CH4CO2N2瓦斯含量(m3/t)5-1軌道大巷2102531.0816.3752.552.65-1軌道大巷230274

51、2.2317.2440.533.25-1115-103 回風(fēng)順槽2602537.2411.2851.483.45-1115-105 運輸順槽2802545.3114.6540.043.38主排水泵房2653127.6719.4252.913.0山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 19 -圖圖 2-3 殘余瓦斯含量測定裝置殘余瓦斯含量測定裝置2.32.3 煤層殘余瓦斯含量煤層殘余瓦斯含量煤樣的殘余瓦斯含量測定是在實驗室內(nèi)進行的。取樣時間為 2010.05.5；5-1號煤層取樣地點為 115-105 回風(fēng)順槽，

52、8 號煤層取樣地點為回風(fēng)大巷。首先將現(xiàn)場帶回的煤樣罐放入水浴鍋中，用針頭插入后于脫氣裝置相連，見圖 2-3 所示。經(jīng)過 6 小時的加熱脫氣，測定脫出的氣體體積，按照下式計算出標準狀態(tài)下氣體體積： (2-7)0273.2760273.2VVpWt式中在室溫為 t（） 、大氣壓為 P（mmHg）條件下管內(nèi)氣體的體積，VmL；換算成標準狀態(tài)下氣體體積 mL；0V在室溫為 t 下飽和食鹽水的飽和蒸汽壓力，mmHg。W第一次脫氣結(jié)束后，將煤樣從煤樣罐中取出，稱重得到煤樣的重量 G。然后放入罐式磨煤機中進行粉碎，時間約 12 小時，煤樣中 80%以上的粉末小于 0.25mm，再重新進行第二次加熱脫氣。第二

53、次脫氣的時間也是 6 小時，脫氣結(jié)束后按上式再計算標準條件下的脫氣體積。兩次脫氣結(jié)束后還要用光學(xué)瓦斯鑒定儀測定氣體中的瓦斯?jié)舛?C，用下式可以計算出這兩次脫氣獲得的瓦斯量： (2-8)00100V CV 式中換算成標準狀態(tài)下瓦斯0V的脫氣體積，mL；脫氣時瓦斯的濃度，%C脫氣得到的氣體體積，0VmL；由此得到煤樣的殘余瓦斯含量，計算方法如下山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 20 - (2-9)12VVXG式中煤樣的瓦斯含量，ml/g煤；X第一次脫氣得到的瓦斯量；1V第二次脫氣得到的瓦斯量；2V煤樣的重量，

54、g。G測得砂石煤礦各煤層煤樣的殘余瓦斯含量見表 2-3 所示。表表 2-3 砂石煤礦煤層煤樣殘余瓦斯含量測定數(shù)據(jù)記錄表砂石煤礦煤層煤樣殘余瓦斯含量測定數(shù)據(jù)記錄表煤層編號取樣地點殘余瓦斯含量（m/t）5-1號115-105 回風(fēng)順槽2.48 號回風(fēng)大巷2.22.42.4 煤樣的工業(yè)性分析和煤體的組成煤樣的工業(yè)性分析和煤體的組成煤樣的工業(yè)性分析，主要測定煤樣的水分、灰分、揮發(fā)分和碳含量等各種組成成分。煤樣的工業(yè)性分析結(jié)果表 2-4。 表表 2-4 煤樣的工業(yè)性分析結(jié)果煤樣的工業(yè)性分析結(jié)果 分析項目樣品名稱基水分Mad(%)基灰分 Aad(%)基揮發(fā)分Vad(%)基固定碳FCad(%)5-1號煤層煤

55、樣2.5223.523.6550.332.52.5 煤的真密度、視密度、孔隙度測定煤的真密度、視密度、孔隙度測定孔裂隙的壓汞實驗，測定煤樣的真密度、視密度、孔隙度。利用煤層煤樣微孔結(jié)構(gòu)分析實驗所測得的煤的真密度和視密度，用下式進行計算：n=(Cg-Cv)/Cg100% (2-10)式中：Cg 真密度，g/cm3； Cv 視密度，g/cm3；n孔隙率，%；計算結(jié)果如表 2-5 所示。表表 2-5 孔裂隙的壓汞實驗表孔裂隙的壓汞實驗表 分析項目樣品名稱真密度（g/cc）視密度（g/cc）孔隙率（%）5-1號煤層煤樣1.25411.21643.0002山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通

56、砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 21 -2.2.6 6 瓦斯含量分布規(guī)律瓦斯含量分布規(guī)律2.6.1 煤層瓦斯組分分析煤層瓦斯組分分析研究結(jié)果表明，當煤層具有露頭或煤層處于沖積層之下時，煤層瓦斯會出現(xiàn)垂直分帶現(xiàn)象，即煤層瓦斯沿垂向可以分為兩個帶：瓦斯風(fēng)化帶和甲烷帶；依氣體組分的差異，瓦斯風(fēng)化帶還可細分為：二氧化碳氮氣帶、氮氣帶和氮氣甲烷帶。表 2-6 為煤層瓦斯垂直分帶劃分標準。表表 2-6 煤煤層層瓦瓦斯斯垂垂直直分分帶帶劃劃分分標標準準組分含量（%）帶名稱亞帶名稱CH4N2CO2二氧化碳氮氣帶01520802080氮氣帶0201580020瓦斯風(fēng)化

57、帶氮氣甲烷帶20802080020甲烷帶甲烷帶80100020015一般情況下，煤層瓦斯的垂直分帶現(xiàn)象具有連續(xù)性，如圖 2-4 所示，即：二氧化碳氮氣帶處于煤層的最淺部，其次是氮氣帶，之后是氮氣甲烷帶，最后是甲烷帶。在一些特定條件和特定環(huán)境下，煤層瓦斯的垂直分帶特性也可能是如下二種情形：氮氣帶處于煤層的最淺部，之后是氮氣甲烷帶，最后是甲烷帶；或者是氮氣甲烷帶處于煤層的最淺部，然后是甲烷帶。AB1234060 (%) 01020 (m /t)3CH4CH4N2N2圖圖 2-4 煤煤層層瓦瓦斯斯分分帶帶及及其其帶帶序序 A含量，m3/t B占總瓦斯成分的百分比；山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西

58、懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 22 -1二氧化碳氮氣帶 2氮氣帶 3氮氣甲烷帶 4甲烷帶從砂石煤礦 4 個 5-1號煤層含量測值來看，5-1號煤層瓦斯中甲烷（CH4）成份為 31.08%45.31%，平均 38.97%；二氧化碳（CO2）成份為 11.68%17.24%，平均 14.89%；氮氣（N2）成份為 40.04%52.55%，平均 46.15%。由表 2-2 可知，測點最深處為 280m，對照表 2-6 可以看出：砂石煤礦在埋深小于 280m 的 5-1號煤層處于瓦斯風(fēng)化帶中的氮氣甲烷帶。2.6.2 煤層處于煤層處于 N2CH

59、4帶主要原因分析帶主要原因分析本區(qū) 5-1號煤層瓦斯含量低，煤層埋藏深度、斷裂構(gòu)造、是控制本區(qū)瓦斯含量的主要因素。本井田構(gòu)造為向北西傾斜的單斜構(gòu)造。井田內(nèi)發(fā)育 8 條斷層，均為正斷層屬張性斷層，易使瓦斯逸散。根據(jù)鉆孔資料對井田內(nèi)可采的 3、5、5-1、8 號煤層頂板條件實驗數(shù)據(jù)可以看出其煤層頂?shù)装鍘r石均屬半堅硬類巖石。張性裂隙發(fā)育，隔氣性差，容易使瓦斯逸散。由 5-1號煤層埋深等值線可以看出 5-1號煤層埋深均在 300m 以下，煤層埋深較淺，同樣不利于瓦斯的賦存。煤層氣賦存與煤層埋深、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖性質(zhì)、煤層厚度、灰分、煤層結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。因此，煤層氣含量的大小是多種地質(zhì)條件共同作用的結(jié)果。

60、2.6.3 煤層瓦斯賦存規(guī)律分析煤層瓦斯賦存規(guī)律分析通常情況下，煤層瓦斯含量會隨著煤層埋藏深度的增加而增加。圖 2-5 所示為砂石煤礦 5-1號煤層瓦斯含量測值與埋藏深度關(guān)系圖。從圖中可以看出砂石煤礦 5-1號煤層瓦斯含量有隨煤層埋藏深度增加而增加的趨勢，但規(guī)律不太明顯。經(jīng)回歸分析，瓦斯含量（X）與埋藏深度（H） ，兩者之間具有如下形式的線性統(tǒng)計規(guī)律（相關(guān)系數(shù) r=0.82）：山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司山西懷仁南窯晉通砂石煤業(yè)有限公司 5-1號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測號煤層礦井瓦斯涌出量預(yù)測- 23 -2.52.72.93.13.33.53.7190210230250270290埋深（m）