运用瓦斯地质方法进行煤层瓦斯含量预测

摘 要：利用井下实测钻孔瓦斯含量对地勘钻孔瓦斯含量进行修正，通过线性分析确定了影响煤层瓦斯含量的地质要素，建立了适合矿井测试煤层的瓦斯赋存规律模型，结合瓦斯含量与数学模型绘制了煤层瓦斯等值线图，对瓦斯治理工作具有指导作用。

关键词：瓦斯含量预测；地质要素；线性分析；瓦斯赋存规律

1 引言

煤层瓦斯含量预测不仅是矿井瓦斯基础参数测定的基本内容，也是瓦斯地质研究的重要方面。煤层瓦斯含量的主要方式是通过地勘期间和生产期间实测，如果仅以单一的某一阶段的测量值进行煤层瓦斯含量预测工作，显然具有一定的局限性。为解决此问题，本文结合王坡煤矿瓦斯地质特点，在分析瓦斯地质条件的基础上，结合地勘期间钻孔资料和采掘区煤层瓦斯含量实测结果，对3号煤层瓦斯含量进行了分析预测。

2 矿井概况

王坡煤矿生产能力3.0Mt/a，井田面积25.3652km2，现主采3#煤层，煤层厚4.10m～6.70m，平均厚5.76m，含矸0～2层，矸石厚0.02m～0.90m，煤层结构简单，为全区稳定可采煤层。开拓方式采用斜井开拓，煤层划分为两个水平开拓，3号煤层为一水平，水平标高为+690m；矿井有1个综采工作面，3个综掘工作面，采用综采放顶煤开采工艺，全部垮落法管理顶板。井田内褶曲宽缓，现发现存有1条正断层和12个陷落柱构造，未见岩浆岩侵入，井田总体构造属简单类型。

井田内施工的17个钻孔所揭露的主要可采煤层均采取了瓦斯样，其中3号煤层17个，测试结果见表1。

表1 3号煤层钻孔瓦斯含量表

井田内3号煤层瓦斯成分均以甲烷和氮气为主，其次为二氧化碳，瓦斯分带均为氮气～甲烷带及甲烷带，历年矿井瓦斯等级鉴定均为高瓦斯矿井。

3 钻孔瓦斯含量修正

3号煤层瓦斯含量测定结果见表2，其包括的参数有各钻孔埋藏深度（H）、煤层上覆基岩厚度（P）、煤层倾角（α）、煤层厚度（m）、水分（M）、灰分（A）以及根据3号煤层灰分及水分值换算的原煤瓦斯含量。

国内理论研究及实践均证明，矿井瓦斯含量测定中，地勘测试结果一般偏小，但它控制范围较大，可反映整个矿井的瓦斯赋存趋势；井下实测结果相对准确，但反映的只是测试范围的局部情况，因此需要以地勘测试结果为基础、井下实测结果为依据，根据井下实测结果对地勘测定结果进行修正。根据矿井地勘报告及参数测定报告，ZK3-2与井下实测点的埋深与位置均相近，将井下实测煤层瓦斯含量与地勘钻孔测定煤层瓦斯含量比较，确定其修正系数为K=2.14，计算结果见表3。

表3 地勘钻孔瓦斯含量修正系数

考虑到地勘钻孔测定存在一些偶然性误差，因此，在煤层地质构造及赋存条件无较大变化情况下，综合分析，对少数测定数据明显不符合瓦斯带赋存趋势的测点进行剔除；另外对于煤层瓦斯含量明显小于残存量和大于吸附常数的测点也剔除，经筛选后的数据见表4。

表4 修正后瓦斯含量表

4 地质因素对瓦斯含量分布的影响分析

为研究各主要地质因素与瓦斯含量分布的影响，以修正筛选后的地勘期间3号煤层5个钻孔和井下实测的4个钻孔的瓦斯含量值作因变量（W），其余各项参数分别作自变量进行回归分析，回归分析结果见表5。

表5 一次线性回归表

5 瓦斯赋存规律模型确定

根据线性回归分析表，选取相关性系数较大的地质要素数据为基础，利用DPS软件进行线性回归分析得出，瓦斯赋存规律的数学表达式为：

利用该模型计算煤层瓦斯含量相关系数R2=0.784，回归方程中各自变量对因变量的相关系数分别为：R12=0.728，R22=0.561，R32=0.368，由此可见，上述地质因素可以很好的反映煤层瓦斯赋存规律。按该数学模型绘制了3号煤层瓦斯含量等值线图，如图1所示。该图较好地反映了煤层瓦斯的赋存规律，与瓦斯地质定性分析的主要结论相一致。

6 结束语

6.1 煤层瓦斯含量的测定为瓦斯治理工作提供了基础数据，其准确性直接影响瓦斯灾害预测及防治工作的效果，如果仅以单一的某一阶段的测量值进行煤层瓦斯含量预测工作，预测结果具有局限性，通过结合井下实测钻孔数据对地勘钻孔瓦斯含量进行修正，为瓦斯含量预测工作提供了准确可靠的基础数据。

6.2 借助线性回归分析确定了各矿井地质要素对煤层瓦斯含量的影响程度，其中煤层埋深、上覆基岩厚度、煤层倾角与煤层瓦斯含量的相关性较大；煤层厚度、水分、灰分与之相关性较小。

6.3 选取相关性较大的地质要素作为自变量，初步建立了王坡煤矿3号煤层的瓦斯赋存规律模型。

6.4 以修正后的地勘钻孔瓦斯含量和井下实测的瓦斯含量为基础，结合数学模型，绘制了井田范围内3号煤层的瓦斯含量等值线图，较好地反映了煤层瓦斯的赋存规律，对瓦斯治理工作具有较强的指导意义。

参考文献

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作者简介：牛晋杰（1986-），男，硕士在读，职务：部门经理，主要研究方向：矿井灾害防治。