矿井瓦斯地质图编制案例分析课件.ppt

1、 小矿井瓦斯地质图编制方法主讲人：黄政祥2022-10-8贵州省煤矿设计院主要内容提示根据编制提纲叙述瓦斯地质图编制方法和过程。结合实例说明编制过程应注意相关事项。2022-10-8贵州省煤矿设计院矿井瓦斯地质图说明书编写提纲前言前言1矿井概况矿井概况2地质构造及控制特征研究地质构造及控制特征研究3矿井瓦斯地质规律研究矿井瓦斯地质规律研究4矿井瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测5煤与瓦斯区域突出危险性预测煤与瓦斯区域突出危险性预测6煤层气资源量计算煤层气资源量计算7矿井瓦斯地质图编制矿井瓦斯地质图编制8结论和建议结论和建议2022-10-8贵州省煤矿设计院一、地质构造及控制特征研究一、地质构造及

2、控制特征研究矿区地质构造演化及分布特征井田地质构造及分布特征构造煤发育及分布特征地质构造对瓦斯赋存的控制2022-10-8贵州省煤矿设计院2022-10-8贵州省煤矿设计院2022-10-8贵州省煤矿设计院 以捷吉煤矿说明实例1泥堡背斜；2青山向斜；3老鬼山背斜；4法泥向斜；5碧痕营背斜；6盘南背斜；7旧普安向斜；8鲁番背斜；9盘关向斜；10小竹箐背斜；11照子河向斜；12白块向斜；13土城向斜；14晴隆向斜；15花江背斜；16茅口背斜；D1黄泥河-潘家庄断裂；D2下甘河断裂；D3堕脚断裂；矿区属六盘水煤田，六盘水煤田在大地构造单元上属扬子陆块(级)黔北隆起(级)六盘水断陷(级)。六盘水断陷：

3、北东和南东分别以紫云垭都断裂和黄泥河潘家庄断裂为界，与北东侧的遵义断拱分开。泥盆至石炭纪期间拉张沉陷，致使泥盆至石炭纪的沉积厚度较大。紫云垭都断裂两侧地层的明显分化，表明其在海西期仍有较强的活动性。矿区位于盘南背斜与旧普安向斜之间，盘南背斜北，旧普安向斜南。矿区为一近东西向的单斜构造，区内无大型褶曲构造，小断裂构造较发育，以断裂构造为主矿区，范围内构造以断裂为主，褶曲不发育，构造复杂程度属于中等类型矿区内共发现断层27条。以走向北东、倾向北西的正断层、逆断层为主，27条断层中落差大于30m的有7条，2022-10-8贵州省煤矿设计院有条件矿井的需要有构造煤发育及分布特征的内容煤与瓦斯突出，发生

4、在含有高能瓦斯的构造煤体中。构造煤是指煤层中分布的软弱分层，所有的煤与瓦斯突出都与构造煤密切相关。因此，总结、研究构造煤发育及分布特征，准确判识构造煤特征和厚度是煤与瓦斯突出危险性预测的关键。要想搞清楚构造煤的分布，可以采取现场观测和利用测井曲线进行解译相结合的方法，是一种比较客观、经济、有效的方法，再加上合理的校正，能比较准确的识别构造煤的厚度，从而为有效预测煤与瓦斯突出提供重要的依据。2022-10-8贵州省煤矿设计院地质构造对瓦斯赋存的控制煤储层的生成条件和保存条件控制了煤层瓦斯含量的大小，而煤储层保存条件对瓦斯含量的控制更为重要。该矿为区域内为一近东西向的单斜构造，区内无大型褶曲构造，

5、正断层较多，多表现为拉张应力，有利于瓦斯的释放，不有利于瓦斯的保存。断层多为浅小断层，对浅部瓦斯保存有影响，但不会对煤层连续性造成很大的破坏，因此在深部瓦斯富集。矿井瓦斯含量随着随煤层埋深的增大而升高的变化趋势。2022-10-8贵州省煤矿设计院二、矿井瓦斯地质规律研究二、矿井瓦斯地质规律研究断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响瓦斯含量分布及预测研究2022-10-8贵州省煤矿设计院2022-10-8贵州省煤矿设计院2022-10-8贵州省煤矿设计院顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响煤层围

6、岩的透气性好坏，直接影响着煤层瓦斯的赋存、运移或富集，透气性好的砂岩顶板，有利于煤层瓦斯的逸散，煤层瓦斯含量相对较低，而透气性差的泥岩、砂质泥岩顶板，对煤层瓦斯的逸散起阻碍作用，含量则相对较高。孔隙与裂隙发育的砂岩、砾岩和灰岩的透气系数非常大，一般比致密而裂隙不发育的页岩、泥岩等岩石透气系数高出千倍以上，所以顶底板岩性差异对瓦斯赋存影响很大，从而影响瓦斯分布。影响可以通过可以定性定量分析，定量分析一般利用20m内的泥岩厚度与瓦斯含量做相关数据模型分析，一般采用线性回归方法分析。捷吉煤矿9号层顶板岩石为粉砂岩、粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，底板岩石为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩或细砂岩，不利于瓦斯保存

7、，由于该矿顶底板泥岩分布对瓦斯含量分布影响不大，且该矿地质报告也无相关资料，因此未做相关定量分析。2022-10-8贵州省煤矿设计院煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响一般出露于地表的煤层，瓦斯容易逸散，并且空气也向煤层渗透，导致煤层中的瓦斯含量小，甲烷浓度低。随着煤层埋藏深度的增加，地应力增高，围岩的透气性降低，瓦斯向地表运移的距离相应也增大，这种变化有利于封存瓦斯、不利于放散瓦斯。煤层上覆基岩厚度为煤层埋藏深度减去第四系地层沉积厚度。第四系地层主要为黄土层，一般分布于地表，胶结性不好，孔隙度大，连通性好，容易释放瓦斯。由于第四系松散沉积物易于搬运，厚度变化较大，这就造成煤层上覆地层垂向上

8、变化较大。在第四纪松散沉积厚度较小、垂向差异不大的矿井，上覆基岩厚度和埋藏深度对瓦斯的影响基本上相当。2022-10-8贵州省煤矿设计院根据捷吉煤矿现状和本次瓦斯地质编图需要，统计了矿井勘探地质资料，决定采用煤层底板标高和埋深来分析与瓦斯含量分布的关系，通过8个测点分析趋势线关系，其中各测点和相关分析参数如下表：钻孔统计以及相关分析参数表2022-10-8贵州省煤矿设计院埋深与瓦斯含量趋势线分析图2022-10-8贵州省煤矿设计院y=0.0323x+3.8269R2=0.80050.005.0010.0015.0020.0025.0030.000100200300400500600瓦斯含量瓦斯

9、含量m3/t埋深埋深m煤层底板标高与瓦斯含量趋势线分析图2022-10-8贵州省煤矿设计院y=-0.0328x+54.811R2=0.81160.005.0010.0015.0020.0025.0030.0002004006008001000120014001600瓦斯含量瓦斯含量m3/t煤层底板标高煤层底板标高mExcel绘制趋势线演示2022-10-8贵州省煤矿设计院瓦斯含量分布及预测研究通过定性、定量分析，以及对相关系数R意义的分析，找出影响煤层瓦斯含量分布的重要因素。2022-10-8贵州省煤矿设计院对相关系数R分析和表示的意义：如两者呈正相关，R呈正值，R=1时为完全正相关；如两者呈

10、负相关则R呈负值，而R=-1时为完全负相关，完全正相关或负相关时，所有图点都在直线回归线上；点子的分布在直线回归线上下越离散，R的绝对值越小，相关系数的绝对值越接近1，相关越密切；越接近于0，相关越不密切。当R=0时，说明两个变量之间无直线关系。通常|R|大于0.75时，认为两个变量有很强的线性相关性。对比分析该矿因素埋深与瓦斯含量的关系分析回归方程：y=0.0323x+3.8269 相关系数：R=0.89469 煤层底板标高与瓦斯含量的关系分析回归方程：y=-0.0328x+54.811 相关系数：R=-0.90087可知：瓦斯含量与前者成正相关，与后者成负相关，且R都大于0.75,两者与瓦

11、斯含量关系都很密切，都为影响煤层瓦斯含量分布主要因素，且后者的|R|大于前者，则后者与瓦斯含量关系更加密切，对瓦斯含量分布影响更大，则应用后者的 回归方程，预测该矿瓦斯含量分布。即利用煤层底板标高与瓦斯含量，计算该矿瓦斯含量等值线。2022-10-8贵州省煤矿设计院煤层底板标高瓦斯含量与煤层底板标高回归方程：y=-0.0328x+54.811通过该回归方程可得不同的标高所对应的瓦斯含量为：煤层底板标高1366m处的瓦斯含量趋势值是10m3/t；煤层底板标高1213m处的瓦斯含量趋势值是15m3/t；煤层底板标高1061m处的瓦斯含量趋势值是20m3/t；煤层底板标高909m处的瓦斯含量趋势值是

12、25m3/t。根据煤层底板标高回归方程预测结果，结合该矿井地质构造特征，可绘出该矿9煤层瓦斯含量等值线。2022-10-8贵州省煤矿设计院三、矿井瓦斯涌出量预测三、矿井瓦斯涌出量预测方法方法a、矿山统计法、矿山统计法采用矿山统计法必须具备所要预测的矿井或采区煤层开采顺序、采煤方法、顶板管理、地质构造、煤层赋存、煤质等与生产矿井或生产区域相同或类似的条件。矿山统计法预测瓦斯涌出量外推范围沿垂深不超过200 m，沿煤层倾斜方向不超过600 m。方法方法b、瓦斯地质统计法、瓦斯地质统计法在系统收集、整理建矿以来采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和瓦斯抽采量的基础上，准确地计算出各个采、掘工作面每日的绝对

13、瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量点值，将整理出来的涌出量点值再经过去伪存真的筛选，一般每一个月进度选出12个涌出量点，转绘到瓦斯地质图上；划分瓦斯地质单元，分析影响瓦斯涌出量大小的主控因素，建立瓦斯涌出量与主控因素的数学模型；同时，对于不同回采工艺、不同回采顺序计算出来的瓦斯涌出量可以建立对比关系，预测出工作面、新水平或新建矿井回采工作面瓦斯涌出量，并绘制瓦斯涌出量等值线。方法方法c、分源预测法预测瓦斯涌出量、分源预测法预测瓦斯涌出量分源预测法的实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源-回采工作面(包括开采层，围岩和临近层)的瓦斯涌出，预测瓦斯涌出量。2022-10-8贵州省煤矿设计院预测方法的

14、选择：根据不同矿井条件选择不同方法，一般新建矿井可以选择方法a和c，而生产矿井则多使用方法b，可再辅助验证性使用方法a或c。一般而言方法b和c使用得较为多。建议生产矿井使用方法b，在建矿井使用方法c。2022-10-8贵州省煤矿设计院捷吉煤矿应选择方法c：分源预测法预测瓦斯涌出量则其具体方法如下有：分源预测法预测瓦斯涌出量则其具体方法如下有：1、回采工作面瓦斯涌出量、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）、邻近层瓦斯涌出量两部分组成，其计算公式为：q3=q1+q2 式中q3回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t。2、开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量、开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出

15、量 式中q1 开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，m3/t；k1围岩瓦斯涌出系数，对于全部垮落法顶板管理的工作面，取k1=1.2；k2工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数；k3顺槽掘进预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，采用长壁后退式回采时，系数k3按下式确定 式中L回采工作面长度，m；X0煤层原始瓦斯含量，m3/t；X1煤层残存瓦斯含量，m3/t；ki取决于层间距离的第i邻近层瓦斯排放率。h巷道瓦斯预排等值宽度，m；m0煤层厚度，m；m1煤层采高，m；2022-10-8贵州省煤矿设计院10103211XXmmkkkqLhLk233、邻近层瓦斯涌出量、邻近层瓦斯涌出量式中q2邻近

16、层瓦斯涌出量，m3/t；mi第i个邻近层厚度，m；m1开采层的开采厚度，m；X0i第i邻近层原始瓦斯含量，m3/t；X1i第i邻近层残存瓦斯含量，m3/t；2022-10-8贵州省煤矿设计院iiiniiXXkmmq10112(2022-10-8贵州省煤矿设计院序号瓦斯含量/m3t-1标高/m回采工作面相对瓦斯预测/m3t-1日产909 td-1时 绝对瓦斯涌出量/m3.min-1110136611.907.51212130516.6010.48314124419.9012.56416118320.2012.75518112226.3916.66620106130.4519.2272210003

17、1.9020.1482493948.9030.87R-0.94106 b-0.046 a69.312 9煤层分源法瓦斯预测结果表捷吉煤矿捷吉煤矿9煤层工作面瓦斯涌出量预测煤层工作面瓦斯涌出量预测该矿9 煤层平均厚度m1.38m，根据该矿可研和方案确定的开拓部署、开采顺序和开采工艺和规模确定相关参数，该煤层上下临近层煤矿对该开采煤层影响很大。根据第三章分析得出该矿瓦斯含量与煤层底板标高的线性关系结论，通过计算预测出瓦斯涌出量和对应的煤层底板标高，预测结果见下表.根据瓦斯涌出量表中，涌出量与煤层标高对应关系，则使用回归分析可以得到趋势线和回归方程。2022-10-8贵州省煤矿设计院y=-0.046

18、x+69.312R2=0.88560.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.000200400600800100012001400瓦斯涌出量瓦斯涌出量m3.min-1煤层底板标高煤层底板标高m则可到瓦斯涌出量与煤层底板标高的回归方程和标高。回归方程：y=-0.046x+69.312 相关系数：R=-0.94106由绝对瓦斯涌出量与煤层底板标高回归方程，可以预测出矿井一定标高下对应的绝对瓦斯涌出量，经过计算求出不同煤层底板标高条件下对应的绝对瓦斯涌出量如下：煤层底板标高1398m处的绝对瓦斯涌出量趋势值是5m3/min；煤层底板标高1289m处的绝对瓦斯涌出量趋势值

19、是10m3/min；煤层底板标高1180m处的绝对瓦斯涌出量趋势值是15m3/min；煤层底板标高1072m处的绝对瓦斯涌出量趋势值是20m3/min。同样利用回归方程预测结果，可绘出该矿井9煤层瓦斯涌出量等值线。2022-10-8贵州省煤矿设计院四、煤与瓦斯区域突出危险性预测四、煤与瓦斯区域突出危险性预测煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计煤与瓦斯突出危险性影响因素分析煤与瓦斯区域突出危险性预测具体根据具体根据防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规定和和煤与煤与瓦斯突出矿井鉴定规范瓦斯突出矿井鉴定规范来实施。来实施。2022-10-8贵州省煤矿设计院根据根据防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规

20、定和和煤与瓦斯突煤与瓦斯突出矿井鉴定规范出矿井鉴定规范来实施。来实施。防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规定第四十三条规定：第四十三条规定：根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行：（一）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；（二）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时,则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离,并结合下部区域的地质构造分

21、布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区;否则,在同一地质单元内,突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m(埋深)及以下的范围为突出危险区，如下图2022-10-8贵州省煤矿设计院2022-10-8贵州省煤矿设计院-450-400-350-300-450-400-350-300514326瓦斯地质统计法推测同一地质单元内下部区域的突出危险区域示意图1断层；2突出点；3上部区域突出点在断层两侧的最远距离线；4推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；5-推测的下部区域突出危险区上边界线；6突出危险区（阴影部分）（三）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压

22、力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按下表预测。2022-10-8贵州省煤矿设计院瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P0.74W8无突出危险区其他情况突出危险区第四十四条：第四十四条：采用本规定第四十三条进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求：（一）预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；（二）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，

23、并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。明确预测类型，区域预测为开拓前预测或开拓后预测。捷吉为新建矿井，故为本次煤与瓦斯突出区域预测为开拓前预测。该矿无相关瓦斯压力资料，根据防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规定四十三条则四十三条则选用瓦斯含量小于8m3/t区域为无突出危险区，其余区域为突出危险区。根据第三章对矿井瓦斯含量分布的分析，则可知瓦斯含量为 8m3/t的煤层底板标高为1425m，则将大于1425m标高划分为无突出危险区，将小于或等于1425m标高划分为突出危险区。2022-10-8贵州省煤矿设计院五、煤层气资源量计算五、煤层气资源量计算6.1资源量计算方法6.2资源量计算及参数的确定

24、6.3资源量计算结果及评价主要参照煤层气资源储量规范（DZT 02162002）执行2022-10-8贵州省煤矿设计院资源量计算方法资源量计算方法（1）一般方法我国基础地质条件复杂，不同区域煤层赋存条件差异很大，这给煤层气资源量计算过程含气面积、含气量等参数的确定带来了诸多问题。我国目前煤层气资源量的计算方法主要有以下几种：A、体积法它是我国目前煤层气储量计算普遍采用的一种方法，适应于各个级别煤层气地质储量计算。计算公式如下：式中：煤层气地质储量，108m3；煤层含气面积，km2；煤层净厚度，m；煤的密度，t/m3；煤的干燥基含气量，m3/t；煤中原煤基水分，；煤中灰分，。计算过程参数主要来源

25、于地质勘探资料，勘探程度越高，参数取值越准确，资源量的结果也越可靠。B、气藏数值模拟法C、类比法在瓦斯地质图编制中一般据矿井瓦斯地质图中的瓦斯含量分布（瓦斯含量等值线）情在瓦斯地质图编制中一般据矿井瓦斯地质图中的瓦斯含量分布（瓦斯含量等值线）情况结合体积法则可计算出煤层气资源量。况结合体积法则可计算出煤层气资源量。2022-10-8贵州省煤矿设计院adiAhDCG01.0）（daddafadAMCC100100iGAhDadCadMdA资源量计算及参数的确定储量计算单元的边界，最好由查明的煤层气藏的各类地质边界，如断层、地层变化（变薄、尖灭、剥蚀、变质等）、含气量下限、煤层净厚下限（0.5m0

26、.8m）等边界确定（对煤层组的情况可根据实际条件做适当调整）；若未查明地持边界，主要由达到产量下限值的煤层气井圈定，由于各种原因也可以由矿权区边界、自然地量边界人为储量计算线等圈定。煤层含气量下限值如表，表也可根据具体条件进行调整，如煤层厚度不同时应适当调整。2022-10-8贵州省煤矿设计院煤层类型变质程度（Ro,max）%空气干燥基含气量（m3t）褐煤长焰煤气煤瘦煤贫煤无烟煤0.70.71.91.9148一般根据瓦斯含量分布结合相关储量计算单元边界划分块段计算煤层气储量资源量计算结果及评价2022-10-8贵州省煤矿设计院分 类气田煤层气地质储量 （）特大型大型中型小型3 0003003 0003030030储量规模分类表分 类地质储量丰度 （km2）高中低特低3.01.03.00.51.00.5分 类稳定日产量 （d）高中低特低1.00.31.00.10.30.1分 类产层中部埋深 m深中浅1 0005001 000500储量丰度分类表煤层气井产能分类表煤层气藏埋深分类表