登封市向阳煤业有限公司二1煤层瓦斯地质图说明书7.1

河南省登封市向阳煤业有限公司二1号煤层瓦斯地质图

岩，厚度29.29m。由于顶底板围岩较为致密且在横向上发育较为平稳，成为良好的储气构造。

3.2 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响

岩浆侵入含煤岩系、煤层，使煤层产生胀裂及压缩，岩浆的高温烘烤可使煤的变质程度升高。另外，岩浆岩体有时使煤层局部被覆盖或封闭。但也有时因岩脉蚀变带裂隙增加，造成风化作用加强，逐渐形成裂隙通道。所以说，岩浆侵入煤层对瓦斯赋存既有形成、保存瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散的可能。因此，在研究岩浆岩对煤层瓦斯的影响时，要结合地质背景作具体分析。

向阳煤矿二1号煤层无岩浆侵入，不做讨论。

3.3 煤层埋深对瓦斯赋存的影响

煤层埋藏深度是指煤层顶板至地表的铅垂距离。从煤层顶板这段上覆地层，即包括基岩也包括第三、第四系松散沉积物。埋藏深度导致瓦斯含量和瓦斯逸散通道及煤层本身在上覆岩层自重应力作用下煤压缩变形，瓦斯在煤体中的赋存状态发生改变的主要因素，因为煤化作用的程度与煤层埋藏深度密切相关，而成岩过程中瓦斯的生成和逸散也与深度有关，煤层埋藏深度增加，不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且瓦斯向地表运移的距离也增长，这两者有利于瓦斯封存。

大量实际资料表明，在一定深度范围内，煤层的瓦斯含量随埋深的增大而增加，浅部煤层，特别是在有露头存在时，煤层中的瓦斯容易逸散到大气中去，而且空气也向煤层渗透，瓦斯含量就很小。如果煤层为较厚的冲积层所覆盖，没有通过地表的漏头，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯含量就比较大。根据实测资料分析，在瓦斯风化带以下，瓦斯含量与深度的增加有一定的比例关系，所以瓦斯涌出量与煤层埋藏深度或者基岩厚度具有随深度增加而增大的趋势。

一般来说，煤层中的瓦斯压力随着埋藏深度的增加而逐渐增大，随着瓦斯压力的增加，在煤与岩石中游离瓦斯量所占的比例增大的同时，煤中的吸附瓦斯逐渐趋于饱和，所以从理论上分析，在一定深度范围内，煤的甲烷含量随埋藏深度增大而增加，但是，如果埋藏深度继续增大，煤中的瓦斯含量增加的速度将要减慢。

3.4 水文地质对瓦斯赋存的影响

地下水与瓦斯共存于含煤岩系及围岩之中，他们的共性是均为流体，运移和赋存都与煤层和岩层的孔隙、裂隙有关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯

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的运移，另一方面又带动了溶解于水中的瓦斯的一起流动。因此地下水的活动有利于瓦斯的散逸。同时，水吸附在裂隙和孔隙的表面，还减弱了煤对瓦斯的吸附能力。

一般来讲，地下水压力大，煤层瓦斯含量高，反之则低；地下水的强径流带煤层瓦斯含量低，而滞流区则含量高。

开采表明，地下水活跃的地区，天然裂隙比较发育，而且处于开放状态，是瓦斯排放的直接通路；此外，尽管瓦斯溶于水的程度不高，但地下水在漫长的地质年代往往可以带走数量可观的瓦斯。由于地下水的溶蚀作用，还会带走大量的矿物质，导致煤系地层的天然卸压，地应力降低则会引起煤层及围岩透气性增大，从而加强了煤层瓦斯的流失。

3.5 瓦斯含量分布及预测研究

煤层瓦斯含量是指单位质量煤体所含有瓦斯的体积（换算成标准状态），常用m3/t或ml/g作为单位。生产矿井煤层瓦斯含量普遍采用间接法或直接法测定。本次采用了直接法测定煤层瓦斯含量，即利用煤层钻孔采集未受采动影响的原始煤体煤芯，用解吸法直接测定煤层瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。其测定步骤如下：

（1）在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤电钻垂直煤壁打两个Φ42mm、孔深8m以上的钻孔，当钻孔钻至8m时开始取样，并记录采样开始时间t1；

（2）将采集的新鲜煤样装罐并记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t2，用HFJ-5型瓦斯解吸速度测定仪（图2-1）测定不同时间t下的煤样累积瓦斯解吸总量Vi，瓦斯解吸速度测定一般为2个小时，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量。

（3）损失量计算

将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积V0i

V0i?273.2?P0?9.81hw?Pi??Vi???????????（3-1）

1.013?105?273?tw?式中：V0i—算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml；

Vi—不同时间解吸瓦斯测定值，ml； P0—大气压力，Pa； hw—量管内水柱高度，mm；

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Ps—hw下饱和水蒸汽压力，Pa； tw—量管内水温，℃。

煤样解吸测定前的暴露时间为t0，t0=t2-t1；不同时间t下测定的V0i值所对应的煤样实际解吸时间为t0+t；用绘图软件绘制全部测点[（t0+t）0.5，V0i]，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量，如图2-2所示。

80204060020406080100280100536158070072074076078080058070072074076078080074

1——排水口 2——量管 3——弹簧夹 4——底塞

5——排气管 6——穿刺针头或阀门 7——煤样罐 8——吊环

图2-1 瓦斯解吸速度测定仪示意图

解1000析800瓦斯600量40020000V损失 (cm3)瓦-400斯-600量-800-1000

图2-2 煤屑解吸瓦斯速率V与解吸时间t的回归曲线

（4）将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存瓦斯量、水分、灰分等； （5）根据煤样损失瓦斯量、解吸瓦斯量及残存瓦斯量和煤中可燃质重量，即可求出煤样的瓦斯含量：

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(cm3)246-200（t0t80.5 min0.510 河南省登封市向阳煤业有限公司二1号煤层瓦斯地质图

X=（V0+V1+V2）/G0?????????????????（3-2）

式中：V0—标准状态下煤样瓦斯解吸量，ml；

V1—标准状态下煤样损失瓦斯量，ml； V2—标准状态下煤样残存瓦斯量，ml； G0—煤样可燃质重量，g； X—煤样瓦斯含量，ml/g。

利用以上方法，2013年7月—2014年6月煤科集团沈阳研究院有限公司项目组成员先后几次在向阳煤矿东翼回风巷200m、东翼回风巷150m 、11060机巷0m、11060回风巷0m、11060回风巷100m、回风大巷距11采区轨道下山240m、回风大巷距11采区轨道下山510m 、11轨道下山距流水巷205m、11轨道下山距流水巷320m、11020外切巷距绞车窝10m、11050回风巷距二部车场240m处分别进行了二1煤层瓦斯含量实测工作，先打钻取样，井下解吸，后送实验室测定，最后整理计算，将所得煤层瓦斯含量测定结果列入表2-1。

编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 表2-1 向阳煤矿二1号煤层瓦斯含量实测结果 气体组分 埋深M(%) A(%) V(%) adaddafCH4 N2 CO2 （m） 168 1.89 12.09 14.93 81.2 11.13 7.67 150 138 123 118 368 1.21 1.39 1.58 1.49 1.86 9.21 9.89 11.9 15.31 16.23 13.07 13.21 14.78 21.23 20.12 81.21 11.87 80.46 11.07 80.67 81.02 13.1 10.2 7.92 8.47 6.23 8.78 5.53 瓦斯含量3（m/t） 测定地点 东翼回风巷200m 东翼回风巷150m 11060机巷0m处 11060回风巷0m处 11060回风巷100处 回风大巷距11采区轨道下山240m 回风大巷距11采区轨道下山510m 11轨道下山距流水巷205m 11轨道下山距流水巷320m 11020外切巷距绞车窝10m 11050回风巷240m 5.62 5.37 5.45 3.98 3.82 6.4 83.82 10.25 7# 355 1.96 16.38 18.65 83.3 9.23 6.75 6.2 8# 345 2.08 15.48 17.34 84.3 8.99 6.30 6.0 9# 330 2.12 15.12 15.68 84.93 9.42 5.35 5.9 10# 11# 200 160 1.39 1.22 19.52 12.21 13.00 11.47 63.11 34.35 72.92 24.99 0.94 0.46 4.68 4.09 32