煤层瓦斯压力分布规律及预测方法(4)

时间：2025-05-02

煤层瓦斯压力测定

采矿与安全工程学报第25卷　

为了保证瓦斯压力推测值对指导深部开采的充分安全,在实际操作时建议采用相同地质单元内浅部各区段加权较大的数值作为Pc与Hc.

　　标志点需要结合风化带下限临界值(风化带下部边界条件中瓦斯压力为P=0.15～0.2MPa)确定,当选择两个标志点做出的曲线通过该临界点(或在附近)时,标志点选择正确;否则需要重新确定标志点,在无法找到两个标志点时,充分考虑风化带下限临界值点,选择一个标志点,取静水压力梯度(0.01MPa/hm)作为瓦斯压力梯度做出安全线,并应满足除异常点外的其余部分测点均在该直线以下.值得注意的是,由于测压环境及封孔质量影响,导致深部水平部分测定的压力值较低,不符合深部瓦斯压力变化基本规律,不能作为标志点予以采用.

此外,0.010.,浅部由于构造应力,P=0.01H;,由于地应力(其中包括自重、构造和温度应力)随垂深成线性增加,瓦斯压力可以超过静水压力,P值可达(0.013～0.015)H[11],且在个别集中应力和开采集中应力很高的地带,存在瓦斯压力异常区域.

4　瓦斯压力预测方法对比分析

在生产过程中,存在大量的瓦斯压力实测值,其瓦斯压力随埋深的变化由于地质条件的复杂性,很难找出统一的规律,采用理论公式进行计算推导需要考虑的因素较多,并且不具备现场技术人员的普遍可操作性.目前在生产实践中,多数采用一元线性回归方法对实测瓦斯进行回归分析,从而对瓦斯随埋深关系进行预测,该方法综合考虑了所有测取数据,能够反应复杂地质条件下埋深与瓦斯压力两个变量之间的不确定性关系,并着眼于在甲烷带内瓦斯压力与埋深的线性关系,一般情况下理论上回归效果均显著,,其存在很大安全隐患,斯压力,,此时若采用该预测数据进行指导采取措施消突与

校检,理论上达到了消突标准(0.74MPa,8m3/t)以下,可是实际仍然大于该标准.因此该方法对于煤矿这种危险程度大,要求安全可靠性强的企业,生产过程中对瓦斯压力的预测不应采用该方法.

此外,部分学者根据个别矿区(井)地质条件下的瓦斯压力历史数据进行统计分析,发现瓦斯压力随着埋深呈现先增大后减小的趋势,得出瓦斯压力随埋深符合多项式回归方法,该方法预测深部瓦斯压力同样具有安全隐患.一般深部测定压力值低于浅部,多处于特殊构造附近(如落差较大的开放型断层、岩浆岩侵蚀等),并不具有普遍代表意义.

经过长期的生产实践,提出了安全线图解法进行瓦斯压力随埋深关系的预测,该方法对大量生产过程中测定瓦斯压力值进行统计分析,排除由于承压水等因素导致的数值较大的异常测点,然后选取其中两个真实的标志点进行线性连接,做出安全线,使除异常点外的其余部分测点均在该直线以下,如图2所示.

5　工程实践

桃园煤矿位于安徽省宿州市南部,为煤与瓦斯突出矿井,82煤层为突出煤层,在生产期间对该煤层打钻,常出现卡钻、喷孔等现象,在Ⅱ2药库回风

上山5#钻场(标高-749m)处测得最大瓦斯压力为4.5MPa,二水平(-520～-800m)煤层瓦斯压力为2.43～5.46MPa,煤层瓦斯含量为9.99～15.84m3/t.对82煤层进行了煤与瓦斯突出危险

区域划分,具体情况见表1.

表1　桃园煤矿82煤层突出危险区域划分Table1　Coalandgasoutburstdangerareaspartition

内容无突出危险区突出威胁区突出危险区

标高/m

-310(风化带)～-400-400～-520-520m以下

瓦斯压力/

MPa0.16～1.131.13～2.43

瓦斯含量/(m3 t-1)