低渗突出煤层瓦斯赋存规律及孔隙特征研究
发布时间：2021-04-15 16:51
针对五轮山煤矿区域瓦斯治理效果不理想、采掘工程严重滞后的问题,统计分析了现采8号煤层已采和待采工作面的瓦斯赋存规律,并采用压汞及电镜表征待采工作面切眼、中部、停采线煤样的孔隙特征,为区域防突措施的设计和施工提供基础参数。结果表明:矿井瓦斯含量的赋存规律为北部高、南部低,中部、中深部高,浅部和深部低;影响煤层瓦斯赋存的首要因素为岩浆热演化作用,煤的变质程度升高,不仅增大了瓦斯的生成量,同时体积和比表面积占比很高的微孔存在增加了煤层瓦斯的吸附能力;对于8号煤层的工作面而言,相邻工作面的瓦斯含量具有相似的变化规律,总体趋势为停采线至切眼的走向方向瓦斯含量在平均值上下起伏,总体呈下降趋势。其影响因素主要为高程差和停采线端的煤体变质程度略高所致。
【文章来源】：中国煤炭. 2020,46(07)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
可采及局部可采煤层瓦斯含量分布
五轮山煤矿前期发生过煤与瓦斯突出事故,同时,对主采煤层突出指标鉴定,均为煤与瓦斯突出煤层。现主采8号煤层,8号煤层平均厚度1.6 m,倾角11°,平均埋深470 m,位于K4标志层下面平均8.61 m;上距6-3煤层平均28.59 m,划分2个采区,一采区共布置1803、1805、1807、1809、1813、1815、1817综采工作面,停采线与切眼之间的高程差平均相差80 m。1803、1805、1807工作面于2017年前回采完毕,且各综采面回风巷均采用沿空掘巷,1809工作面于2019年12月回采完毕,1811、1813作为接续工作面,回风巷采用沿空留巷。根据前期勘探,8号煤层最高原始瓦斯含量26.78 m3/t,最低为5.73 m3/t,基于直接测定的已有数据,统计1807、1809综采面和1811待采面原始瓦斯含量沿工作面走向变化趋势,如图2所示。从统计结果看,3个工作面原始瓦斯含量具有相似的变化规律,均在平均值上下起伏,总体呈现下降趋势,其平均原始瓦斯含量分别为14.57 m3/t、14.74 m3/t,14.65 m3/t,而地面煤样瓦斯解吸量(W2值)占原始瓦斯含量的百分比分别为72%、68%、71%,总体趋势为停采线至切眼逐渐下降。4 煤层孔隙分布特征
表2 工作面不同取样位置原煤煤样孔隙结构特征分布 取样位置 总孔体积/(ml·g-1) 不同孔径孔体积分布/% 渗透率/mD 孔隙率/% 平均渗透率/mD 平均孔隙率/% <10 nm 10～100 nm 100～1000 nm >1000 nm 1811切眼 0.05550 20.68 35.68 4.19 39.45 989.432 4.58 987.919 4.56 1811中部 0.05539 20.54 35.83 4.11 39.52 986.564 4.55 1811停采线 0.05547 20.62 36.44 4.14 38.94 987.762 4.56煤中的有效孔隙包括开放孔和半封闭孔2种基本类型,原煤进/退汞曲线的“滞后环”可反映孔隙的基本形态及其连通性。本次煤样的进汞表现均为“S”型,退汞曲线呈横“L”型。随着汞压力的降低,退汞曲线与进汞曲线发生偏离,因此退汞存在滞留现象,部分汞永久性残留在煤样当中,产生“滞后环”[19],说明原煤存在开放型透气性孔,且原煤微孔和小孔体积占比较大,所以“滞后环”也较大,即进退汞曲线间距较大,表明残留汞较多,孔隙连通性差,瓦斯不易排出。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小角X射线散射技术计算不同孔形的煤孔隙特征比较研究[J]. 聂百胜,王科迪,樊堉,张乐同,伦嘉云,张佳斌. 矿业科学学报. 2020(03)
[2]基于改进的GA-ELM煤与瓦斯突出预测模型[J]. 韩永亮,李胜,胡海永,罗明坤. 地下空间与工程学报. 2019(06)
[3]扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究[J]. 杨昌永,常会珍,邵显华,郝春生,田庆玲,武杰,刘明杰,季长江,贾晋生. 煤炭科学技术. 2019(12)
[4]矿井构造预测及其在瓦斯突出评价中的意义[J]. 姜波,李明,程国玺,李凤丽. 煤炭学报. 2019(08)
[5]煤层冲刷带对瓦斯赋存影响效应及其涌出控制机理[J]. 蔺亚兵,刘军,赵雪娇,蒋同昌,余智秘,杨国栋. 煤炭科学技术. 2019(07)
[6]地质构造及水动力条件对瓦斯赋存的控制作用[J]. 赵俊山,陈亮,李瑞敬,郭建行,刘桂凤. 煤炭科学技术. 2019(07)
[7]不同粒径条件下煤孔隙结构特征分析[J]. 王福生,张志明,孙超,王川. 工业安全与环保. 2019(05)
[8]构造复杂矿区煤与瓦斯突出瓦斯地质分析[J]. 高魁,乔国栋,刘健,张树川. 中国安全科学学报. 2019(01)
[9]基于多重分形奇异性理论的瓦斯地质规律预测方法——以淮南矿区潘一矿为例[J]. 李云波,张腾飞,宋党育,张玉贵. 煤炭学报. 2018(12)
[10]基于压汞法的低阶煤储层孔隙结构表征——以准噶尔盆地南缘为例[J]. 李昌峰,魏迎春,王安民,曹代勇. 中国煤炭地质. 2018(02)
本文编号：3139717
【文章来源】：中国煤炭. 2020,46(07)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
可采及局部可采煤层瓦斯含量分布
五轮山煤矿前期发生过煤与瓦斯突出事故,同时,对主采煤层突出指标鉴定,均为煤与瓦斯突出煤层。现主采8号煤层,8号煤层平均厚度1.6 m,倾角11°,平均埋深470 m,位于K4标志层下面平均8.61 m;上距6-3煤层平均28.59 m,划分2个采区,一采区共布置1803、1805、1807、1809、1813、1815、1817综采工作面,停采线与切眼之间的高程差平均相差80 m。1803、1805、1807工作面于2017年前回采完毕,且各综采面回风巷均采用沿空掘巷,1809工作面于2019年12月回采完毕,1811、1813作为接续工作面,回风巷采用沿空留巷。根据前期勘探,8号煤层最高原始瓦斯含量26.78 m3/t,最低为5.73 m3/t,基于直接测定的已有数据,统计1807、1809综采面和1811待采面原始瓦斯含量沿工作面走向变化趋势,如图2所示。从统计结果看,3个工作面原始瓦斯含量具有相似的变化规律,均在平均值上下起伏,总体呈现下降趋势,其平均原始瓦斯含量分别为14.57 m3/t、14.74 m3/t,14.65 m3/t,而地面煤样瓦斯解吸量(W2值)占原始瓦斯含量的百分比分别为72%、68%、71%,总体趋势为停采线至切眼逐渐下降。4 煤层孔隙分布特征
表2 工作面不同取样位置原煤煤样孔隙结构特征分布 取样位置 总孔体积/(ml·g-1) 不同孔径孔体积分布/% 渗透率/mD 孔隙率/% 平均渗透率/mD 平均孔隙率/% <10 nm 10～100 nm 100～1000 nm >1000 nm 1811切眼 0.05550 20.68 35.68 4.19 39.45 989.432 4.58 987.919 4.56 1811中部 0.05539 20.54 35.83 4.11 39.52 986.564 4.55 1811停采线 0.05547 20.62 36.44 4.14 38.94 987.762 4.56煤中的有效孔隙包括开放孔和半封闭孔2种基本类型,原煤进/退汞曲线的“滞后环”可反映孔隙的基本形态及其连通性。本次煤样的进汞表现均为“S”型,退汞曲线呈横“L”型。随着汞压力的降低,退汞曲线与进汞曲线发生偏离,因此退汞存在滞留现象,部分汞永久性残留在煤样当中,产生“滞后环”[19],说明原煤存在开放型透气性孔,且原煤微孔和小孔体积占比较大,所以“滞后环”也较大,即进退汞曲线间距较大,表明残留汞较多,孔隙连通性差,瓦斯不易排出。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小角X射线散射技术计算不同孔形的煤孔隙特征比较研究[J]. 聂百胜,王科迪,樊堉,张乐同,伦嘉云,张佳斌. 矿业科学学报. 2020(03)
[2]基于改进的GA-ELM煤与瓦斯突出预测模型[J]. 韩永亮,李胜,胡海永,罗明坤. 地下空间与工程学报. 2019(06)
[3]扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究[J]. 杨昌永,常会珍,邵显华,郝春生,田庆玲,武杰,刘明杰,季长江,贾晋生. 煤炭科学技术. 2019(12)
[4]矿井构造预测及其在瓦斯突出评价中的意义[J]. 姜波,李明,程国玺,李凤丽. 煤炭学报. 2019(08)
[5]煤层冲刷带对瓦斯赋存影响效应及其涌出控制机理[J]. 蔺亚兵,刘军,赵雪娇,蒋同昌,余智秘,杨国栋. 煤炭科学技术. 2019(07)
[6]地质构造及水动力条件对瓦斯赋存的控制作用[J]. 赵俊山,陈亮,李瑞敬,郭建行,刘桂凤. 煤炭科学技术. 2019(07)
[7]不同粒径条件下煤孔隙结构特征分析[J]. 王福生,张志明,孙超,王川. 工业安全与环保. 2019(05)
[8]构造复杂矿区煤与瓦斯突出瓦斯地质分析[J]. 高魁,乔国栋,刘健,张树川. 中国安全科学学报. 2019(01)
[9]基于多重分形奇异性理论的瓦斯地质规律预测方法——以淮南矿区潘一矿为例[J]. 李云波,张腾飞,宋党育,张玉贵. 煤炭学报. 2018(12)
[10]基于压汞法的低阶煤储层孔隙结构表征——以准噶尔盆地南缘为例[J]. 李昌峰,魏迎春,王安民,曹代勇. 中国煤炭地质. 2018(02)
本文编号：3139717
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