礞煤田地.pdf

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1、 7 26 礞 煤 田地 质 与勘 探 1 9 9 6年 6月 ，8 一 井 田 深 部 瓦 斯 预 测 方 法 赵存 明 (煤炭科学研 究总 院西安 分院 7 1 0 0 5 4)_ f型 生 邢少春 (徐州 矿务 局庞庄煤矿 徐州 2 2 1 1 4 1)A 。摘要以徐 州 张 小楼 井 田 7 煤 为例，采 用 逐 步 回 归分析 方 法，将 绝 对 瓦斯 涌 出量 与煤 犀、埋 深 及构造应力联 系起来，对井田深部 的瓦斯赋存规律做 了预测，取得 了切合实际的效果。美键词 瓦斯 涌出 瓦斯预测 回归分析 中 国图 书资 料 分 类法 分类 号T D7 1 2 5 作者简介赵存 明男2

2、岁硕士研究生矿 井地质 l引言 掌握 瓦斯 赋 存规 律对 于煤 矿 安全 生 产具 有重 要 意义。研究 瓦 斯的 赋存 规 律，应 考 虑 瓦斯 的生、储、运 三 方面 的 因素。生是 指瓦 斯 的生 成，煤层 作 为瓦斯 的 母岩，显然煤 层越 厚 瓦斯 的生成 量 就越 大。储指 的 是 瓦斯 的储 集。运 是指 瓦斯 的运穆。构 造 变动 为瓦 斯提供 了运移通道和富集场所。埋深与瓦斯 的赋存 有 密切 的相 关 性，盖层 条 件 即煤层 顶底 板 的 透气 性 也严重影响着瓦斯的后期富集。本 文 从 影 响 瓦 斯 涌 出 量 的 以 上 几 方 面 因素 人 手，采 用 多 元

3、统 计 方 法，将 煤 厚、埋 深(煤 层 底 板 标 高)、构造应力联系起来，力图为矿井开采区瓦斯 预 测 开辟 一 条 新途 径 两 极 厚 度 0 4 4 3 m，平 均 2 5 m，煤 层 顶 板 岩性 为 泥 岩、砂 泥 岩、砂 岩，底 板 岩 性 主 要 为 泥 岩、砂 泥 岩，局 部 为砂岩。井 田构 造 以断 裂为 主，多 发育 北东、北 西 向正 断层。张小楼井 田在勘探期间没有获得 比较可靠 的瓦 斯地质资料，根据邻近矿井 瓦斯 涌出量类 比定为一 级 瓦 斯矿(低 沼气 井)。但 投产 后经 实 际测 定 为二、三 级 矿 井或 超级 瓦斯 矿 井，并 多 次发 生局 部

4、 瓦斯 喷 出。自 1 9 7 8年以来一直按高沼气井管理。矿 井投产 以 来共 发 生瓦 斯 喷 出 1 O次，均 发 生在 山西 组 7煤 层 中，其 中最 大 的一 次 发 生 于 1 9 7 4-年 1 月，在 一 2 5 0 m水 平 东 翼 大 巷 掘 进 中，喷 出 量 达 4 6 0 0 m。d，历 时 1年 5个 月。到 1 9 7 5年 5月 复 工 再 掘 进 时，瓦斯仍 然超 限。2 井田概况 3 绝对瓦斯涌出量与相关因素的多元统计分析 张 小 楼 井 田位 于 徐 州 市 西 北 1 3 k m 处，面 积 1 1 5 k m。主采 煤 层之 一 山西组 7煤 全 区

5、广泛 发 育，由于 煤层 顶 底 板 岩 性 对 瓦 斯赋 存 的影 响，很 难 找 到一个确切的数量指标来衡量，因而在多元统计 煤层 很可能 更适 宜 当作 地面 采气 目的层 当然 必须 通过实测方能获得其具体 的渗透性参数。以上 有 关 煤 层气 的 几个 基 本 问题 的认 识，其 中 有些 观点 在 煤 岩学、煤化 学 和 煤 矿 瓦 斯 的 著 作 中 已 有 阐述，并非 笔 者首 次提 出 学科 之 间互 相学 习 与渗 透十 分重 要，作 为 煤 岩工 作 者 应 在 本 学 科 领域 内为 煤成 烃 研究 作 出 贡献。十多 年 来，笔者有 幸参 加 过 一 些 研究 工作，

6、在研 究 思 路 上套 用有 机地 球 化 学 的 理 论和 方 法较 多，反 而 忽视煤 本 身 的特 点，以致 得 出过 片面性 的结 论。现 在 的认 识 也 难免 还 有 片面性，甚 至 错 误，现提 出供 讨 论(收 稿 日期 1 g 9 6-0 31 1)维普资讯 http:/ 第 3期 赵存 明，刘永先等：井 田浑部瓦斯预测方法 2 7 表 1 绝 对瓦斯涌 出量 与相 美困素一元 回归分 析结 果 往：F0 l(1 3 2 j 一 2 89 分 析 中暂不 考 虑。井 田 的构 造 展 布 规 律表 明 本 区存 在 两 期 明显 的 构造 运 动：一 期是 印 支 期 NW

7、向 的挤 压 二 期是 晚 白垩 纪 以后 燕 山期 NE 向挤 压。前期 奠定 丁本 区 的构造 格 局 后 期 在 对 前 期构 造 形 迹 进 行 改 造 的 同 时 还 形成 了一 些新 的构造。利 用有 限元 法 模 拟井 田 两期舌构造应力场，模拟结果与井 田的构造形态吻 合 利 用 模 拟所得 的第 一、第 二期 最大 主应 力 值，作 为反 映瓦 斯 赋存 的构 造 因素。煤层 底 板标 高 可直 接 从煤层底板等高线上查得。各瓦斯 已知点和未知点 的煤 厚可 根 据 各 钻 孔 及 见 煤 点 的煤 层 厚 度 内插 求 得。下面 以线 性模 型 y A+B x，幂 函数 Y

8、=A x ，3 种 指 数 关 系 Y=Ae ，Y=A e ，Y=1 (A+B e 一 )对数 关 系 Y=A+Bl g x，双 曲线 1 y=A+z，6种 模 型经 3 4个 已知瓦 斯涌 出量 与 对应 的 煤厚、底板 标 高、第 一 期 主应 力、第 二期 主 应 力 分 别 进 行 回 归 分 析，挑 选 拟 合 度 最 高，回归 检验 效 果 最 显 著 的 模 型，结果 如表 1 由表 1可有 如 下认 识：a 绝 对 瓦 斯 涌 出 量Q与 煤 厚 呈 明 显 的 线 性 正 比例 关 系，表 明 煤 厚 越 大，绝 对 瓦 期 涌 出 量 越 大；b Q 与 煤层 底 板 标

9、高呈 双 曲线 关 系，表 明 随 埋 深增 大，绝对 瓦斯 涌 出量呈 增 大趋 势，但 当达 到某 一深度 以后趋 于稳 定；c Q 与 第 一期 最大 主 应力 呈 对 数 关 系，回归 检 验 的效 果 最 为 显 著，显示 了构 造 运 动 对 瓦 斯 赋 存 的重 要意 义；也 说 明 了第 一 期 构造 应力 在 本 区 的重 要性；d Q与第二期最大主应力呈双曲线关系。3种 因 素 与 Q 的 回归方 程效 果 都很 显 著。利 用 3种 因素，经 过必 要 的数 据 转换 与 Q 进行 逐步 回归 表 2 深部钻 孔瓦斯绝对涌 出量预 谢成果 团】团2 囱3 囵 囵5 口6

10、图 1 张小 楼井 田 7煤瓦斯预 萋 I 图 l 窖曲轴 2 断层 3 井 田边界 4 瓦斯捕 出量等 值线；5 喷 出危 险区|6 采空区曲界线 分 析，得 如 下 绝对 瓦 斯 涌 出量(Q)与 煤 厚(M)、底 板 标 高(H)、第 一期 主应力()的 回归方 程：Q 一o 0 8 3 M+8 1 5 (H+0 3 2)土0 0 7 1 6 9 1 g(a 1+0 3 2)十O 3 7 0 9。注：为拉应 力时取 十，0-I 为压应力 时取 一。该 方 程 将 瓦斯绝对 涌 出量 与影 响瓦斯 赋 存 的生、储、维普资讯 http:/ f 井 彩 屈 ，戌孝 弹 2 8 煤 田地 质

11、与勘 探 1 9 9 6年 6月 ，r Tf?l|萍 乡矿区高安逆断层展布及成生规律研 员争 荣(煤炭科 学研 究总院西 安分院7 1 0 0 5 4)_一 沈静 v 何 广辉 王柏萍(萍 乡矿 务局 3 3 7 0 0 3)摘 要通过 井下 卖地 观 测，结合前 人研 究成果 并应 用 构造 成 生理论 分析 认 为，高安逆 断 层是 在 大槽 煤层 层 滑构 造基 础上 发 育起 来 的 其展 布 主要 受煤层 的产 状 变化控 制 关 键 词逆掩 断层成 因 萍 矿 区 中国 图 书资料 分 类法 分类 号P 5 4 2 3 作者简介 员争荣 男 2 8岁 硕士矿井地质 1 引言 高 安

12、 逆 断 层 是 高 安 井 田 内 部 一 条 典 型 的缓 倾 角、压扭 性断 裂构 造，多 年 的生 产 实践 证实 了它 的存 在。其产状特点是，走向北东、倾 向北西，断层面上陡 下缓，其 形态类 似 推 覆构 造。由于它 的存 在，在 一 定 意义 上 保存 和扩 大 了煤炭 资 源储 量，象 高坑、安 源这 类 可采 储 量濒 临 枯 竭 的 矿 井，迫 切要 求 查 明和 确 定 它在 垒井 田的分 布 范 围 和 煤 层重 复情 况，以便 合 理 布 置采 掘工 程，充分 回采 煤炭 资 源。2研究 概 况 对 高安 逆 断层 的认 识是 随着 采掘 工 程 的不断 深 人 而

13、逐 步 完善起 来 的。早 在 6 0年代，安 源、高 坑两 矿 在开采浅部一、二水平砚、麻槽煤层时就 已发现，7 0 年 代两 矿技 术 人 员根 据 多 年的 生产 实践 和对 资料 综 台整理分析，初步认定在高坑安源井 田中部砚 子槽 含 煤 段 中存 在 一条 沿 走 向延 展 的 低 角度 逆 掩 断 层，断层 面倾 向北 西，造 成 上下 煤 层枯 走 向大 面积重 复，并 起 名 为高 安 逆 断 层，对 煤 矿 生产 部 署 起 4 了指 导 作 用。1 9 8 0年，安 源 矿 部分 同 志根 据 生 产 上 的进 一 步 揭 露，运 用地 质 力 学 中有 关人 字 型 构

14、 造 理 论 对大 槽煤层深部一系列构造现象以及它们和高安逆断层 的关系进行了比较分析，认为高安逆断层在探部顺 厚层 状 的大 槽煤 层 滑 动，在其 上盘 派 生 出包 括 F。F 在 内、相 互 平 行 的 一 系列 走 向挤 压 分 支 断 裂；并 指 出上覆系统构造不可能穿越到下伏系统，上覆系 统构造复杂于下伏系统(图 1)。这一结论使人们对 运 的煤 层 厚度、构造 应力 和底 板 标商 结 台在 一起。4 未采 区 绝对 瓦斯 涌 出 的预 测 井 田深部 未采 区瓦 斯 绝对 涌 出量 因深部 各点 的 煤厚、煤层底板标 高、第 一期构造应力、第二期柯造 应力都 已知 所 以可以

15、根据方程求得某一点的绝对 瓦 期涌 出量。本次 预测 以深 部 各钻孔 作 为预测 点，固 钻孔 的标 高、煤厚都 是 实测 的，所 以增 强了 预测 的 可 靠性。预 测结 果 见表 2 根据 预测 结 果绘 制 出张小 搂井 田 7煤 瓦斯 预测 图(图 1)。由图可 见，瓦斯 喷 出、涌 出多 发 生 于 瓦斯 绝对 涌 出量大 于 1 5 10 1 mi n的区域 深部 未采 区仅 在背 斜轴 部存 在 这样 的 范围。因为背斜 轴 部 为应 力 较 为 集 中的 区域，因 而存 在瓦 斯喷(涌)出 的危 险 再 往 深部，瓦斯 绝对 涌 出量都 较 小，因 而发 生喷 出 的可 能性 不大。并 田两 翼 绝 对 瓦 斯 涌 出量 较高，甚 至 超 过 5 0 m rai n，开采过程 中发生的 l O次喷(涌)出有 6次 位 于这 一 区域。预测 结 果得 到 了生 产实 践的 证实。工 作过 程 中得 副张 小楼 井通 风 科邵 长宏 同志 的 热 情 帮助，煤 炭 科 学 研 究 总 院 西安 分 院 赵 宗 沛教 授 审 阅 了全文，在 此表 示 衷心感 谢。(收稿 日期 1 9 9 5 0 50 4)究 维普资讯 http:/