劉垚鑫

（山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003）

東博煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)，礦井采用抽出式通風(fēng)方式。東博煤礦開采兩層煤層，其中2-2煤層埋藏深度在200～400m之間，總的趨勢(shì)是東南部埋深較淺，西北部埋藏較深。4-2煤層在300～475m之間，總體趨勢(shì)與2-2煤相同。由地勘鉆孔取得對(duì)各煤層瓦斯含量和成分的測(cè)定得知，煤層中瓦斯含量很低，在0.00～0.33ml/g·r，自然煤層瓦斯成分中甲烷（CH4）占0.00～35.7%，煤層瓦斯分帶為二氧化碳～氮?dú)鈳Ъ暗獨(dú)饧淄閹В鶎倜簩油咚癸L(fēng)化帶。該礦雖批復(fù)等級(jí)為低煤層瓦斯礦井，但生產(chǎn)過程中不同程度出現(xiàn)局部煤層瓦斯積聚超限和錨桿孔壁內(nèi)煤層瓦斯超限現(xiàn)象，因此，需要對(duì)該礦煤層瓦斯含量分布規(guī)律進(jìn)行研究，進(jìn)而掌握煤層瓦斯涌出規(guī)律，進(jìn)行礦井煤層瓦斯綜合治理。

1 煤層瓦斯含量測(cè)值分析[1]

東博礦地勘煤層瓦斯含量資料不全，且所給測(cè)定結(jié)果均沒有對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)埋深數(shù)值，使得煤層瓦斯含量資料無法用來進(jìn)行涌出量預(yù)測(cè)。

地面直井及井下實(shí)測(cè)煤層瓦斯含量方法均依照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并采取最新的煤樣鉆取技術(shù)，取樣速度快，損失小，所測(cè)煤層瓦斯含量精度高，可滿足煤層瓦斯涌出量預(yù)測(cè)取值的精度要求。

2 煤層瓦斯體成分分析

在鉆取煤樣進(jìn)行煤層瓦斯含量測(cè)定的同時(shí)收集了部分煤樣的氣體，利用氣相色譜儀對(duì)煤樣氣體成分進(jìn)行了測(cè)定[2]，測(cè)定結(jié)果見表1。研究結(jié)果表明，如果煤層上覆有沖積層或煤層有露頭時(shí)，瓦斯的垂直分帶現(xiàn)象將會(huì)出現(xiàn)，兩垂直分帶分別為煤層瓦斯風(fēng)化帶和甲烷帶[3]。另外，煤層瓦斯風(fēng)化帶根據(jù)氣體組分的情況還可細(xì)分為：二氧化碳～氮?dú)鈳?、氮?dú)鈳Ш偷獨(dú)狻淄閹?，如圖1所示，煤層瓦斯垂直分帶劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

由表1可以看出：2-2煤層瓦斯體成分中N2占41%～63%、CH4占32%～57%、CO2占0.1%～2.8%，4-2煤層瓦斯體成分中N2占40%～60%、CH4占38%～60%、CO2占0.08%～2.86%。因此，結(jié)合表2可知，東博礦2-2及4-2煤層均處在煤層瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)的氮?dú)狻淄閹А?/p>

3 煤層瓦斯含量分布規(guī)律

在煤層瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量大小與其埋藏深度、煤層瓦斯壓力大小與其埋藏深度及煤層瓦斯涌出量與埋藏深度都有一定的比例關(guān)系。一般情況下，煤層中的煤層瓦斯壓力變化為隨著埋藏深度的加大呈上升趨勢(shì)。隨著煤層瓦斯壓力的上升，煤與巖石中游離煤層瓦斯量所占的比例也隨之增大，同時(shí)煤中的吸附煤層瓦斯逐漸趨于飽和[4]。因此從理論上分析，在一定深度范圍內(nèi)，煤層瓦斯含量與其埋藏深度變化趨勢(shì)一致。根據(jù)東博礦地面直井及井下實(shí)測(cè)獲得的煤層瓦斯含量結(jié)果對(duì)2-2及4-2煤層的煤層瓦斯含量與埋深的關(guān)系進(jìn)行了回歸，分別見圖2和圖3。

表1 東博礦煤樣氣體成分測(cè)試結(jié)果表

從圖2及圖3中可以看出煤層瓦斯含量并沒有呈現(xiàn)出隨埋深增加而增大的趨勢(shì)，數(shù)據(jù)非常的離散，基本沒有太大的變化，因此很難將煤層瓦斯含量與深度建立線性關(guān)系[5]，這就更進(jìn)一步說明了東博礦目前開采煤層處于煤層瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，并沒有進(jìn)入煤層瓦斯帶。

圖1 煤層瓦斯分帶及其帶序

表2 煤層瓦斯垂直分帶劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖2 2-2煤層瓦斯含量與其埋藏深度回歸關(guān)系

圖3 4-2煤層瓦斯含量與其埋藏深度回歸關(guān)系

4 結(jié)論

（1）通過煤層瓦斯體成分分析得知，東博礦2-2及4-2煤層均處在煤層瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)。

（2）通過對(duì)2-2及4-2煤層瓦斯含量與其埋藏深度回歸關(guān)系分析得知，煤層瓦斯含量與煤層埋深關(guān)系并不明顯，該井田煤層瓦斯含量較低。