唐家河井田地勘钻孔瓦斯含量修正方法研究
摘要
关键词
正文
1前言
地勘时期所测煤层瓦斯含量是矿井建井前煤层突出危险性评估、煤层瓦斯资源评价及矿井瓦斯涌出量预测的基础数据，主要通过地勘解吸法[1]（GB/T 23250-2009）来获取。地勘解吸法是我国目前在煤田地质勘探方面使用最为普遍的煤层瓦斯含量测定方法，但地勘时期测定的煤层瓦斯含量普遍具有测值较低、偏差较大的特点[2]，目前常用方法测定的瓦斯含量与实际存在的误差可高达50%[3-4]。《矿井瓦斯涌出量预测方法》规定当钻孔深度500m～1000m或煤的解吸性能很强时，测定值必须进行校正[5]。因此，需要对地勘钻孔瓦斯含量进行修正。本文以唐家河井田8-2煤为例，以研究井田地质单元为基础，探讨修正地勘钻孔瓦斯含量方法，实现煤层瓦斯异常区域预测研究的目的。
2煤层瓦斯赋存特征
8-2煤属较稳定型大部分可采煤层，煤层厚0.81～17.56 m，平均厚度为4.91 m。煤层结构简单-复杂；8-2煤最大瓦斯含量为3.79ml/g.daf。根据地勘8-2煤26个瓦斯样，采用解吸法对煤样的瓦斯含量与成分测定结果进行了整理，如表1所示。由表1可看出，主采8-2煤瓦斯含量较小，重烃微量，可判定区内8-2煤层处于瓦斯逸散带。
表1 8-2煤瓦斯含量和成分测定结果统计
自然瓦斯成分（%） | 瓦斯含量（ml/g.daf） | ||||||
CH4 | CO2 | N2 | C2～C4 | CH4 | CO2 | C2～C4 | |
0.06~51.49 | 1.94~37.83 | 39.5~97.74 | 0~3.83 | 0~3.01 | 0.12~0.82 | 0~0.36 | |
3地质单元分析
唐家河井田位于渭北挠褶带北部，彬县-黄陵坳陷带之北缘中部，系中生界构成的向北西倾伏的大型单斜构造，在这个单斜构造上发育一些宽缓的不连续褶皱。井田范围内各个煤层顶底板岩性变化不大，地质构造对该区域影响较小，判定唐家河井田8-2煤层属于同一地质单元。
4地勘时期煤层瓦斯含量修正方法
以往实践表明井下实测煤层瓦斯含量相对准确，但反映的是测定范围局部瓦斯赋存情况。地勘时期测定的煤层瓦斯含量一般偏小，但它可反映整个矿井煤层瓦斯赋存趋势。因此，以地勘时期测定结果为基础，根据煤层瓦斯含量实测结果对地勘时期测定结果进行比较，确定地勘时期煤层瓦斯含量修正系数，从而求得唐家河井田8-2煤层的最高瓦斯含量。
4.1实测煤层瓦斯含量选择
唐家河井田位于灵台矿区中南部，无井下实测瓦斯含量数据。灵台矿区现无生产矿井，无可参照的资料。灵台矿区南部与陕西麟游矿区相邻，东南部与陕西彬长矿区相邻，彬长矿区位于本井田东北部，和本井田属于同一含煤区，其为浅部，主采4煤对应唐家河井田内的8-2煤，矿区之间无大型地质构造，煤质特征和本井田类似。通过邻近矿井煤层赋存情况比对，高家堡井田埋深较深，为581.5-1195.7m，煤层赋存与唐家河井田内的煤层赋存条件相似。因此可结合彬长矿区高家堡井田相关实测瓦斯情况进行综合分析。
4.2地勘钻孔瓦斯含量修正
唐家河井田8-2煤层地勘期间煤层的瓦斯含量如表2所示，与其煤层赋存条件相似高家堡井田井下实测煤层瓦斯含量如表3所示。
表2 地勘期间煤层瓦斯含量
钻孔编号 | 煤层埋深（m） | 瓦斯含量（m3/t） |
301 | 855.35 | 0.65 |
1013 | 882.17 | 0.35 |
908 | 913.5 | 0.68 |
908 | 913.9 | 0.86 |
J1007 | 943.26 | 0.72 |
913 | 987.4 | 1.17 |
J805 | 1082.35 | 0.69 |
1101 | 1083 | 1.23 |
1203 | 1210 | 1.22 |
表3 井下实测煤层瓦斯含量
取样地点 | 煤层埋深（m） | 瓦斯含量（m3/t） |
41103工作面回风顺槽200m处 | 970 | 1.05 |
41103工作面回风顺槽570m处煤样 | 984 | 0.84 |
41103工作面回风顺槽660m处煤样 | 987 | 1.02 |
42101工作面运输顺槽1000m处煤样 | 960 | 0.82 |
一盘区辅助运输大巷1000m处煤样 | 990 | 0.63 |
由表3可知，高家堡井田4煤在埋深960-990m范围内瓦斯含量为0.63-1.05m3/t，瓦斯含量最大值为1.05 m3/t。高家堡井田范围内的4煤与唐家河井田范围内的8-2煤为同一煤层。由表2可知：对应埋深相似的地勘钻孔有913钻孔，采样深度987.4m，地勘瓦斯含量1.17 m3/t，J1007钻孔，采样深度943.26m，地勘瓦斯含量0.72 m3/t。通过相似埋深实测瓦斯含量与地勘瓦斯含量对比，比对结果见表4，确定修正系数取值为1.5。
表4 地勘瓦斯含量修正系数表
地勘钻孔号 | 地勘瓦斯含量 （m3/t） | 高家堡相似埋深实测瓦斯含量 （m3/t） | 比例系数 |
913 | 1.17 | 1.05 | 0.90 |
J1007 | 0.70 | 1.05 | 1.50 |
4.3唐家河8-2号煤层瓦斯含量分析
根据上述分析确定的唐家河井田地勘时期8-2号煤层瓦斯含量修正系数1.5，对瓦斯含量进行修正，其修正后的地勘瓦斯含量如表5所示。对表5中瓦斯含量小于煤层不可解析瓦斯含量或大于吸附常数a值的数据点剔除，然后对剩余的瓦斯含量点进行拟合分析，如图1所示，得到煤层瓦斯含量与埋深的关系式如式（1）所示。
表5 地勘期间煤层瓦斯含量修正结果
钻孔编号 | 煤层埋深（m） | 瓦斯含量（m3/t） |
301 | 855.35 | 0.65 |
908 | 913.5 | 0.68 |
908 | 913.9 | 0.86 |
J1007 | 943.26 | 0.72 |
913 | 987.4 | 1.17 |
J805 | 1082.35 | 1.04 |
1101 | 1083 | 1.23 |
1203 | 1210 | 1.22 |
图1 煤层瓦斯含量与埋深拟合关系
W=0.0033H-1.9119 （1）
式中：
W——煤层瓦斯含量，m3/t；
H——煤层埋深，m。
由图1煤层瓦斯含量与埋深的关系可知，8-2煤层瓦斯含量具有随埋深的增加而增大的趋势。参照井田地勘资料，8-2煤层最大埋深约为1330m，依据8-2煤层瓦斯含量随埋深拟合关系式，可以得出最大瓦斯含量为2.48m3/t。
5结语
通过对唐家河井田地质勘探期间采用地勘法对8-2煤层不同钻孔不同埋深条件下可采煤层的瓦斯含量进行测定，并对地勘时期煤层瓦斯含量的修正方法进行了探讨，得出如下结论：
（1）以唐家河井田地质勘探期间测定的煤层瓦斯含量为基础数据，分析了煤层瓦斯含量与邻近矿井实测瓦斯含量之间的关系，建立了一种切实可行的地勘时期煤层瓦斯含量的修正方法。
（2）利用该修正方法预测了唐家河井田地勘时期8-2煤层的最大瓦斯含量，为井田建井前煤层的突出危险性评估及瓦斯涌出量预测提供可靠的基础数据。
4参考文献
[1] GB/T 23250-2009，地勘时期煤层瓦斯含量测定方法 [S]
[2] 贾东旭, 王兆丰, 袁军伟, et al. 我国地勘解吸法存在的问题分析[J]. 煤炭科学技术, 2006, 034(004):88-90.
[3] 吴兵．矿井瓦斯防治（A类）[M]﹒北京:中国矿业大学出版社，2002.
[4] 俞启香．矿井瓦斯防治[M]．北京:中国矿业大学出版社，1992.
[5] AQ1018-2006，矿井瓦斯涌出量预测方法 [S]
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