地质构造复杂矿井煤层瓦斯压力测定的影响因素

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1、地质构造复杂矿井煤层瓦斯压力测定的影响因素摘要：阐述了测量矿井瓦斯压力的意义，同时对瓦斯压力的测试方法及主要原理进行了简介。针对一些矿井具有较为复杂的地质构造，结合矿井的现场数据，通过对比分析影响矿井瓦斯压力测量结果的主要因素，得到了以下结论：（1）针对矿井的地质构造特征，合理选择测压地点，充分考虑煤层赋存特性对测量结果的影响；（2）精确设计施工钻孔、优化钻孔参数、恰当选择封孔深度和封孔时间；（3）合理整合和改进现有测压方法，分阶段、分区域合理选择测压方法。关键词：测压方法；瓦斯压力；地质构造；钻孔煤

2、层中的瓦斯压力是矿井安全生产时必须获取的基础参数，也是研究矿井瓦斯灾害、瓦斯解吸和涌出规律以及评价煤层瓦斯含量和瓦斯抽放等的基本瓦斯参数。测量煤层瓦斯压力的方法有很多，但是由于不同的矿井的地质条件差异性较大，需要选择合适的测量方法。因而，如何在短时间内精确、有效地获取煤层原始瓦斯压力，一直是国内外相关领域的主要研究课题，其对于矿山安全管理与高效生产等方面都具有重大的指导意义和现实意义［1〜2］。1.测压方法一般情况下，矿山对煤层瓦斯压力测量的方法主要为直接测定法，有时也采用间接测定法。在岩巷或者煤巷向

3、测量煤层打钻孔，采用封孔材料和压力表等来检测煤层瓦斯压力的方法称为直接测定法；间接测定法则是以煤层瓦斯运移赋存特征、煤层透气性系数、煤层瓦斯含量系数曲线等为基础，在检测区域附近收集煤层瓦斯涌出量或统计采掘过程中瓦斯涌出量等参数，通过计算推测出瓦斯压力。目前，国内外主要采用直接测定法获取煤层瓦斯压力参数［1］。直接测定法的主要原理是通过打钻将钻孔布置在煤层深部，在孔内放置一根管道与外部连通，在管道口接上气体压力表，封闭钻孔，防止气体外？世。在打钻过程中。钻孔附近的瓦斯放散到巷道中，孔内的压力与巷道气压相

4、同，钻孔附近的煤层中由于含有较高浓度的瓦斯，会逐渐向孔内渗流，钻孔内瓦斯压力逐渐增大。由于钻孔所处煤层体积远大于钻孔自身的空间体积，经过一段时间的瓦斯渗流作用，钻孔内的瓦斯压力逐渐接近煤层的原始瓦斯压力。从连接的压力表上可以读出孔内气体的压力值当压力值在一段时间内没有变化时，此时的数值便是煤层的瓦斯压力值［6］。2.影响测压结果因素对井下煤层瓦斯压力进行直接测量是一项复杂的系统工程，在现场测量煤层的瓦斯压力时，测压地点的选择、施工工艺以及测量读数等每个工序都很复杂，只有做好每一个工序，才有可能获得有效

5、的煤层瓦斯压力［7］。尤其是断层多、煤层顶底板较为破碎松软等地质构造复杂的矿井，进行煤层瓦斯压力的测量就变得更为复杂，对测量结果的造成明显影响的因素就更多了。2.1测压地点的选择在煤层瓦斯瓦力的测量过程中，测量地点的选择尤为重要。需要考虑以下两个因素：①测压钻孔见煤点与周围巷道之间的相对位置关系［8］。由于巷帮由外到里存在巷道宽3倍〜5倍的裂隙区［9］,因为在对测压钻孔进行布置时，必须将钻孔的见煤点布置在裂隙区以外，使其不受围岩裂隙的影响；②钻孔的开孔地点、见煤点等不应暴露在煤层卸压范围内。煤层的卸压

6、范围由具体实际煤层的赋存特征、煤面暴露时间和面积大小等因素共同决定［9〜10］。2.2煤层赋存条件不同矿井的地质构造差异较大，在构造运动的作用下，部分煤层的产状与整体差异性较大，导致钻孔布置位置与设计要求不符，达不到预计地点或深度，影响测量结果。另一方面，矿井中的断层或破碎带等地质构造对瓦斯压力的测量也有较大影响，由于施工需求，必须在断层、裂隙带或破碎带等区域进行瓦斯压力测量时，应该先对钻孔周围50m范围内的围岩进行水泥浆或其他封堵材料封堵，减少裂隙的影响，这样才能有效测量瓦斯压力［6］。2.2.1煤

7、层埋藏深度随着煤层埋藏深度的增加，巷道地应力逐渐增大，煤层和围岩在应力的作用下，裂隙闭合程度增大，导致煤岩透气性降低，瓦斯不易运移渗出，煤层中瓦斯的封存率较高。因此，掌握瓦斯压力随埋深的变化规律有益于了解煤层赋存情况［5］。2.2.2煤层顶底板岩性煤层的顶底板岩层的岩性对测压结果有较大的影响，岩性致密，将会对煤层中的瓦斯起到较好的密封作用，降低瓦斯的渗出，利于测压工作的开展，同时缩短测量时间。2.2.3钻孔周边岩石裂隙如果钻孔周围岩层含有较多裂隙、较大的裂隙时，可能会影响测压结果，尤其是在封孔效果不好

8、时尤为显著。所以布孔时不要选择地质构造裂隙带［5］。2.2.4水文地质条件矿井含煤岩系及围岩中一般都含有地下水，其运移和赋存特征与煤岩的孔隙、裂隙通道息息相关。地下水丰富的区域，由于水的作用，煤层的中瓦斯渗出量较大。这样可以促进瓦斯的排放，进而降低了煤层瓦斯含量和瓦斯压力［5］。通常情况下，处于承压状态的含水层都具有一定的压力，如果测压孔穿过了有压的含水层，水压与瓦斯压力叠加会导致测量结果偏大［11〜13］。2.3钻孔参数钻孔参数主要包括倾角、方位、孔深