煤层围岩特征对瓦斯赋存与涌出的控制作用 ——以桃园井田为例

论文摘要

矿井瓦斯是指煤矿井下有害气体的总称,主要来源于煤层及围岩并能涌入到矿井中的气体,是影响煤矿安全生产的主要因素之一。本文通过对桃园矿北六采区勘探、生产阶段地质、瓦斯与现场实验资料的研究分析,掌握瓦斯分布规律和储存状态,得出煤层围岩特征对瓦斯赋存与涌出的影响,对预测瓦斯涌出将起到指导性的作用。本次研究基于原始资料的收集分析、采用矿山统计分析和地质统计学中的相关性分析法,研究桃园矿10煤围岩特征对瓦斯赋存与涌出的控制作用;利用钻孔资料划分围岩组合特征,确定瓦斯储、盖层;通过钻孔岩芯裂隙结构面体密度的统计结合钻孔电视进行裂隙等级划分,以便了解瓦斯运移规律;重点研究围岩巷道瓦斯涌出特征。研究结果表明:由于围岩岩体结构的不同,导致瓦斯涌出量区域性明显;采区10煤层顶板围岩分为三个明显的区带,浅部与深部煤层顶板为渗透性差的泥岩,中部煤层顶板主要为渗透性较好的中粒砂岩或中细砂岩。顶板砂岩胶结程度较差,主要为钙质胶结,且裂隙较为发育,存在较明显的几个裂隙发育带;围岩对煤层及围岩中赋存瓦斯控制作用明显,浅部与深部顶板泥岩作为屏障层封闭性好,阻挡10煤层中生成的瓦斯向围岩中逸散。浅部煤层中瓦斯沿煤层通过风氧化带逸散出煤层,深部煤层瓦斯也主要沿煤层向上逸散,到达中部区块与中部煤层中瓦斯一起通过顶板砂岩原生裂隙“天窗”,逸散到其顶部砂岩围岩中并储集,当围岩巷道原始压力平衡被打破,瓦斯将涌入工作面;中部区块煤层瓦斯含量相对较低,瓦斯压力未达到瓦斯突出压力临界值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 问题提出及研究目的
• 1.3.1 问题提出
• 1.3.2 研究目的
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究思路与方法
• 2 矿井地质概况
• 2.1 矿井位置、范围和交通条件
• 2.1.1 矿井位置、范围
• 2.1.2 矿井生产概况
• 2.2 矿区地层
• 2.3 矿井构造
• 2.3.1 褶皱
• 2.3.2 断裂构造
• 2.3.3 小构造发育特征
• 3 围岩瓦斯赋存与运移特征
• 3.1 围岩特征参数
• 3.1.1 围岩的孔隙性
• 3.1.2 围岩的渗透性
• 3.1.3 围岩的孔隙结构
• 3.2 瓦斯在围岩中的附存状态
• 3.3 煤层采动卸压后瓦斯的运移特性
• 3.4 瓦斯在围岩中的运移特征
• 3.4.1 瓦斯储集与围岩裂隙演化间的关系
• 3.4.2 瓦斯储集与围岩裂隙演化过程分析
• 4 10煤围岩特征对瓦斯赋存及涌出的控制作用
• 4.1 10煤瓦斯地质特征
• 4.1.1 煤层瓦斯基本情况
• 4.1.2 煤层瓦斯基本参数测试与预测
• 4.2 10煤围岩特征及对瓦斯赋存的影响
• 4.2.1 煤层围岩
• 4.2.2 10煤围岩特征及类型划分
• 4.3 10煤覆岩破坏高度实测研究
• 4.3.1 覆岩观测钻孔设计
• 4.3.2 钻孔成果简述
• 4.3.3 钻孔覆岩破坏高度实测结果分析
• 4.4 测定岩石渗透系数推导裂隙开度
• 4.4.1 选择计算公式
• 4.4.2 裂隙开度的推导
• 4.5 围岩巷道瓦斯涌出特征
• 4.5.1 1062机巷瓦斯涌出特征
• 4.5.2 北八大巷瓦斯涌出特征
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介