黄陵二号煤矿底板油型气释放规律及影响因素.pdf
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1、收稿日期:作者简介:殷民胜(),男,湖北荆门人,高级工程师,主要从事矿山通风安全工作。黄陵二号煤矿底板油型气释放规律及影响因素殷民胜,刘耀宗(陕西陕煤黄陵矿业公司,陕西 延安 ;陕西彬长大佛寺矿业有限公司,陕西 咸阳 )摘要:瓦斯防治是煤炭资源安全开采的首要任务,而瓦斯防治的关键是根据矿井瓦斯自然释放规律及其影响因素进行精准治理。以黄陵二号煤矿为研究对象,对矿井采掘活动中最常出现的底板油型气自然释放规律及其影响因素展开分析。得出掘进工作面主要油气自然释放位置在巷道中部底鼓裂隙且衰减规律符合幂函数关系,工作面回采过程中油型气钻孔抽采效果与其终孔位置密切相关,并确定了油型气钻孔抽采最佳层位;同时地
2、质构造对油型气自然释放具有重要影响,其中背斜影响最为显著。研究成果为二号煤矿油型气防治提供了一定的理论依据。关键词:瓦斯灾害;油型气;自然释放规律;储集层;地质构造;主控因素中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,;,):,:;引言我国是世界上的产煤大国,同时也是瓦斯灾害最为严重的国家之一 。针对工作面瓦斯自然排放规律及影响因素的相关研究是防止瓦斯事故的首要任务 。随着新技术以及新工艺在现场的应用,矿井开采强度越来越大,矿井瓦斯自然排放量逐年提升,同时,出现了围岩瓦斯异常自然释放,其中底板瓦斯自然释放尤为严重,成为影响矿井安全高效开采新的致灾因素,给矿井安全生产带来极大的隐患。目前常用的研
3、究工作面瓦斯自然释放的方法有数值模拟和现场测定方法,现场测定法能够更真实准确地掌握工作面瓦斯的实际分布情况 ,数值模拟法能对现场瓦斯自然释放量以及瓦斯分布进行预测 。多数学者研究对象为煤层气 ,对于殷民胜刘耀宗黄陵二号煤矿底板油型气释放规律及影响因素 年 油型气的研究还需要完善 。黄陵矿区属于典型的煤油气共生矿区,以黄陵矿区黄陵二号矿井为研究对象,对其底板油型气自然释放规律及影响因素展开研究,以期为油型气治理提供一定的理论依据。矿井概况黄陵矿区位于陕北黄土高原南部的低山丘陵区,地处延安地区南部,区域地层主要位于黄陇侏罗纪煤田东北部。黄陵二号煤矿属于典型的煤油气共生矿井,目前主要采掘活动位于二、
4、四盘区,全矿主采 号煤层。以曾经发生过油型气异常自然排放的工作面以及正在进行采掘活动受油型气影响的工作面为研究对象,对油型气自然释放规律及其影响因素展开研究。底板油型气自然排放规律 掘进工作面底板油型气自然排放规律以二盘区 胶带巷掘进工作面作为重点跟踪考察对象,根据现场收集及跟踪观测的掘进工作面油型气钻孔自然释放资料和数据,通过剖析底板油型气自然排放位置信息和地质地层等资料,进行油型气自然释放规律的研究,总结出以下规律。油型气自然排放位置通过对掘进工作面油型气自然释放情况进行长期的跟踪考察,发现油型气自然释放地点主要集中在距离工作面 的位置,主要以巷道中部底鼓裂隙自然释放为主,如图 所示。?图
5、 掘进面油型气自然排放点分布示意 油型气钻孔涌出规律 掘进工作面在掘进过程中采取了“边探(抽)边掘”油型气探采措施,通过钻孔油型气探采,避免了底板油型气向掘进工作面的直接自然释放。虽然实际掘进中仍存在微量底板油型气进入掘进工作面,但整体来讲,掘进工作面油型气自然释放以钻孔抽采为主。掘进工作面实施的底板油型气抽采钻孔为超前探采钻孔,其目的是“先探(抽)后掘”,提前抽采油型气,防止巷道掘进过程中油型气进入掘进工作面造成瓦斯超限等事故,此类型油型气探采钻孔属于未卸压抽采。由于钻孔瓦斯涌出规律能够反映储层透气性、储层压力等地质因素,因此,为了掌握钻孔油型气涌出规律,在 掘进工作面掘进期间对 、等 组钻
6、孔进行了跟踪测试,现场连续跟踪测试了 钻孔油型气涌出量,获得了较为详实的钻孔油型气涌出数据。根据测得的钻孔油型气涌出量和时间数据,对钻孔油型气涌出规律进行分析,数据分析结果如图 所示。?图 号孔油型气涌出量与时间拟合关系?图 号孔油型气涌出量与时间拟合关系?图 号孔油型气涌出量与时间拟合关系 第 期殷民胜刘耀宗黄陵二号煤矿底板油型气释放规律及影响因素?图 号孔油型气涌出量与时间拟合关系 将统计的数据进行拟合分析,拟合结果表明,钻孔油型气涌出规律符合幂函数,见式()()()式中,为 时刻时钻孔油型气涌出量,;为钻孔油型气初始涌出量,;为钻孔油型气涌出时间,;为钻孔油型气涌出衰减系数,。根据拟合公
7、式得到了 个钻孔的油型气初始涌出量和钻孔油型气衰减系数,结合图 ,可以得出钻孔油型气涌出量衰减较快,其衰减系数为 ,平均为 ;拟合公式相关系数 在 ,拟合度较高,说明拟合的幂函数公式能够很好地反映钻孔油型气涌出规律。回采面底板油型气自然释放规律底板油型气受采动影响后裂隙沟通储层,油型气由裂隙进入采掘空间,造成安全隐患,因此,研究底板油型气自然释放规律对于指导抽采钻孔设计进行工作面瓦斯防治具有重要意义。底板油型气自然释放特征为了统计底板油型气自然释放特征,现场跟踪监测了 工作面辅运巷底板孔抽采数据,跟踪了个钻场 个钻孔,其中检测出油型气的钻孔共计 个。其中 钻场 个,占该钻场钻孔数量的 ;钻场和
8、 钻场各 个钻孔,故分析 号钻场的出气钻孔更具有可比性。并在 辅运巷施工了底板油型气勘查钻孔,该处底板油型气储层距离号煤层底板 左右,间距由里向外呈逐渐增加的趋势。根据现场实际情况统计了 个底板油型气自然排放钻孔信息记录见表 。底板油型气自然释放规律由表 数据可知,检测出油型气的钻孔垂深为 ,平均 ,工作面方向距离为 ,平均 ,仅 个钻孔距离小于 ,终孔距回采面距离为 ,出气持续时间为 ,持续出气距离为 ,平均为 ,钻孔油型气出气量为 。从垂深上分析,出气钻孔垂深较深均超过了 ,由此可以判断油型气储层距离煤层底板 以上,且距离越大抽采效果越明显。表 出气钻孔参数表 孔号垂深 工作面方向距离 终
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