地质专业毕业设计(论文)-刘庄煤矿8煤层瓦斯赋存特征及其影响因素.doc
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1、本科毕业论文本科毕业论文 刘庄煤矿刘庄煤矿 8 8 煤层瓦斯赋存特征及其影响因素煤层瓦斯赋存特征及其影响因素 THE METHANE HOSTING FEATURES AND INFLUENCING FACTORS OF COAL-BED NO.8 IN LIUZHUANG COAL MINING I 刘庄煤矿 8 煤层瓦斯赋存特征及其影响因素 摘要 煤层瓦斯是生于煤层、储于煤层的非常规天然气,主要成分为甲烷。煤与瓦斯突 出是煤矿开采过程中严重的灾害之一,瓦斯问题已成为制约矿井生产能力、 影响矿井安全生产和经济效益的重大问题。本文通过对刘庄煤矿井田勘探、生产阶段 地质、瓦斯与现场实验资料的研究
2、分析,从而得出 8 煤层的瓦斯分布规律、瓦斯涌出 量特征、煤储层压力特征等瓦斯赋存特征,以及影响其赋存特征的各影响因素。 本文首先通过分析、整理资料,总结出井田的地质、瓦斯概况,及井田的地层、 煤层、地质构造、煤层顶底板岩性、水文地质条件等地质概况,瓦斯风化带和瓦斯含 量分布等瓦斯概况。 随后在分析资料的基础上得出 8 煤层的瓦斯赋存特征:经统计资料,用回归分析 的方法得出瓦斯含量具有随埋藏深度增加而增大的整体趋势;试井资料表明 8 煤层为 高压煤层;历年的瓦斯涌出量统计表明刘庄煤矿瓦斯等级为突出矿井;用分源预测法 和回归分析得到 8 煤层涌出量分布散点图,由图看出煤层瓦斯涌出量具有随埋深加大
3、 而增加的变化趋势,相对其它主采煤层来说,8 煤瓦斯相对涌出量随深度的变化梯度要 低得多。 最后,通过对 8 煤层的瓦斯分布规律的分析研究表明,8 煤层的瓦斯赋存主要受地 质构造、煤层的顶底板岩性、煤层埋深、水文地质条件、煤层上覆基岩厚度等因素的 综合影响。 关键词:瓦斯赋存特征,瓦斯涌出量特征,影响因素关键词:瓦斯赋存特征,瓦斯涌出量特征,影响因素 II THE METHANE HOSTING FEATURES AND INFLUENCING FACTORS OF COAL-BED NO.8 IN LIUZHUANG COAL MINING ABSTRACT The mine methane
4、 is an unconventional natural gas that was born in the coal seam and stored in the coal seam. It is composed mainly of methane. Coal and gas outburst is a serious disaster in coal mine. The methane is a major problem which has restricted the production capacity of coal mining, effected coal mine saf
5、ety and economic benefits. By the exploring of the LiuZhuang coal mining, studying of the production stage geology and analyzing the data of the methanes field experiments, this paper has grasped the law of the methane subsection,characteristics of the methane emission and pressure characteristics o
6、f existing features, and impacted characteristics of the occurrence of various factors. By the analyzing and collating information, this paper summed up the mine field of the geology, the coal seams, the geology structure, the roof and floor rocks, the watering geology, the methane distribution, the
7、 methane content of overview and so an. Based on collection analysis of the primitive data, this paper has grasped the methane hosting features of the coal-bed No.8: The statistics, obtained by regression analysis the gas content increases with the burial depth of the overall trends; Well test data
8、show that was high-pressure coal seam; Calendar year statistics show that LiuZhuang coal mining of the gas emission levels to highlight methane of mine; With a sub-source prediction method and the regression analysis, scatter distribution of the coal-bed No.8 emission by coal gas emission plans has
9、seen with the buried deep increasing trend of increase, relative to other main coal seam, the coal-bed No.8 emission coal gas relative gradient with depth is much lower. Finally, by the analyzing the coal-bed No.8 of the distribution have shown that the coal-bed No.8 methane deposit mainly by the ge
10、ological structure, the III coal seam roof and floor rock, the coal seam depth, the watering geology conditions, the seam thickness of overlying rock and the other factors combined effects. KEYWORDS:the methane hosting features, characteristics of the methane emission, influencing factors i 目录 摘 要(中
11、文) 摘 要(外文) 1 前 言 1 1.1 矿井位置、范围和交通条 件1 1.1.1 矿井位置、范围、交通条 件1 1.1.2 矿井生产概况 2 1.2 研究意义 2 1.3 研究现状2 1.3.1 国外研究现状2 1.3.2 国内研究现状3 1.4 研究目的与内容3 1.4.1 研究目的3 1.4.2 研究内容4 1.5 研究思路与方法4 2 矿井地质概况4 2.1 地层4 2.2 煤层4 2.3 构造7 2.3.1 区域地质构造特征7 2.3.2 井田地质构造特征8 2.3.2.1 基本构造特征8 2.3.2.2 褶曲10 2.3.2.3 断层10 2.4 水文地质特征13 2.4.1
12、矿井主要含、隔水层13 2.4.2 断层及其富水性14 2.5 煤层顶底板岩性特征15 3 瓦斯地质概况19 3.1 瓦斯风化带的确定19 3.2 煤层瓦斯含量分布特征22 4 8 煤层瓦斯赋存特征24 ii 4.1 8 煤层瓦斯含量特征24 4.1.1 煤层瓦斯含量的概念24 4.1.2 8 煤层瓦斯含量分布特征24 4.2 8 煤层煤储层压力特征25 4.2.1 煤储层压力的概念25 4.2.2 压力状态25 4.3 8 煤层瓦斯涌出量特征25 4.3.1 瓦斯涌出量的概念25 4.3.2 矿井瓦斯等级划分26 4.3.3 刘庄矿井瓦斯涌出情况26 4.3.4 8 煤层瓦斯涌出量预测26
13、4.3.4.1 瓦斯涌出量预测方法26 4.3.4.2 分源法瓦斯涌出量预测原理28 4.3.4.3 8 煤层瓦斯涌出量预测31 5 8 煤层瓦斯赋存特征的影响因素分析32 5.1 地质构造对瓦斯赋存的控制作用32 5.2 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响33 5.3 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响34 5.4 煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响34 5.5 8 煤层瓦斯赋存特征影响因素36 5.5.1 褶皱对 8 煤层瓦斯赋存的影响36 5.5.2 断层对 8 煤层瓦斯赋存的影响36 5.5.3 顶底板岩性对 8 煤层瓦斯赋存的影响37 5.5.4 煤层埋深对 8 煤层瓦斯赋存的影响38 5.5.5
14、 水文地质条件对 8 煤层瓦斯赋存的影响39 5.5.6 煤层上覆基岩厚度对 8 煤层瓦斯赋存的影响39 6 结论41 参考文献42 致谢44 1 1 前言 1.1 矿井位置、范围和交通条件 1.1.1 矿井位置、范围、交通条件 刘庄煤矿位于淮南煤田西部,地理坐标东径 11607301162040,北纬 324500325115。东起 F5 断层,与谢桥煤矿毗邻,西迄 F12 断层,与口 孜集勘探区接壤,南以 F1 断层及上部可采煤层 17-1 煤-1000m 至地面投影线为界,北 至 1 煤层露头,东西走向长 16km,南北宽 3.58km,面积约 73km2。行政区划属安徽 省颖上县,南距
15、颖上县城约 20km。东界有颖上至利辛公路通过,新建的潘谢公路与其 相接,区内有简易公路可至阜阳,南界有颖河,该河系淮河支流,常年通航,淮南至 阜阳铁路是矿区内主要运输干线,可达全国各地(图 1-1) 。矿井处于淮河冲积平原, 地形平坦,村庄较密,沟塘较少,标高+24+26m 左右。 图图 1-11-1 交通位置示意图交通位置示意图 1.1.2 矿井生产概况 2 刘庄煤矿矿井采用立井、集中大巷、分区开拓、分区通风、集中出煤的开拓方式, 开采方法是走向长壁和倾向长臂综合机械化采煤法,顶板管理采用垮落法。 矿井东翼以 1 个水平上、下山开采,水平标高确定为-762m;矿井西翼划分为 2 个 水平开
16、采,一水平标高为-747m,二水平标高暂定为-900m,采用上、下山开采。矿井 以 F25 断层为界,东翼划分为东一、东二、东三 3 个块段;西翼划分为西一、西二、 西三及西四 4 个块段。每个块段内按煤层间距的大小可划分为 26 个采区。这样矿井 一水平以上共划分 37 个采区。其中东区 18 个采区,西区 19 个采区。 矿井 2003 年开始建设,2006 年 10 月试生产,2007 年 6 月正式投产,开采利用的 煤层有 11-2 煤、13-1 煤和 8 煤。自开采以来,已开采了东二 13-1 煤采区、11-2 煤采 区、8 煤采区,西三 13-1 煤采区等 4 个采区的八个工作面,
17、其中 13-1 煤首采工作面、 121105 工作面、121101 工作面、121301 工作面、121302 工作面已经回采结束, 120801 工作面、171301 工作面、121103 工作面正在回采,171303 工作面处于准备阶 段。 矿井设计生产能力一期为 300 万吨/年,二期为 800 万吨/年,2009 年 10 月矿井核 定生产能力为 800 万吨/年,2009 年年产量为 488.78 万吨。 1.2 研究意义 煤层瓦斯是生于煤层、储于煤层的非常规天然气,主要成分为甲烷。煤与瓦斯突 出是煤矿开采过程中严重的灾害之一,瓦斯问题已成为制约矿井生产能力、影响矿井 安全生产和经济
18、效益的重大问题。瓦斯是地质作用的产物,研究矿井瓦斯地质规律, 预测未采区的瓦斯分布,对有效地防治煤与瓦斯突出,消除煤与瓦斯突出事故或减轻 煤与瓦斯突出事故造成的危害,在矿井通风设计、采掘部署时采取针对性的瓦斯防治 措施具有重要的指导意义。 淮南煤田基本都是高瓦斯矿井,瓦斯严重威胁着该地区的煤炭生产的安全。国投 新集集团刘庄煤矿是一个年产量 800 万吨的大矿井,但瓦斯含量较高,瓦斯突出使其 生产的主要安全问题。1、5、8、11-2、13-1 等煤层是其主采煤层,目前 8 煤层正在开 采。因此,详细研究 8 煤层的瓦斯赋存特征及其影响因素,对 8 煤层的安全开采具有 及其重要的意义。 1.3 研
19、究现状 在长期煤矿生产实践中,人们逐渐认识到,煤矿瓦斯的赋存和分布与地质因素有 密切关系,于是,开始用地质观点研究瓦斯。瓦斯地质工作正是随着煤气田的发现和 开发,以及长期煤矿生产实践的总结和分析而开展起来。 1.3.1 国外研究现状 在国外,以俄罗斯、法国、英国、澳大利亚等国对瓦斯地质方面研究车交为详细。 3 其中,法国早在 1914 年己设立了“防治煤与瓦斯突出的专门委员会” ,从地质的 角度研究瓦斯的分布规律,防治突出。 俄罗斯自 50 年代就开始了瓦斯地质研究,与 1951 年设立了“防止煤和瓦斯突出 中央委员会” ,通过研究,指出瓦斯的分布受地质因素控制,具有不均匀分布的规律性, 与构
20、造复杂程度、煤层围岩、煤变质程度有关。 英国的 DAVIDP.提出在煤系地层中地质构造对瓦斯的赋存状态和分布情况的影响起 主导因素,建议加强地质构造的演化与瓦斯地质规律的研究。澳大利亚的 Jshherd(1981)对地质构造与瓦斯突出的关系也作了广泛的研究。英国建立了考虑有时 间和开采技术条件影响因素的艾黎法,德国提出了采掘工作面时空序列瓦斯动态预测 法,这些方法可以根据开采技术条件和赋存条件的变化超前准确预测采掘工作面瓦斯 涌出变化动态值,并可根据预测结果随时调整工作面的风量并采取合理的瓦斯处理技 术措施,取得了良好的应用效果。 俄罗斯在瓦斯预测时,提出瓦斯预测内容多元化、综合化。不但预测煤
21、层瓦斯含 量、涌出量,而且还预测煤层瓦斯分区分带特性、瓦斯储量丰度,并且对矿井中长期 瓦斯涌出态势及防治对策做出评价。 1.3.2 国内研究现状 我国在煤层围岩瓦斯赋存及涌出的影响因素方向上做了大量的工作,就围岩岩性 特征对瓦斯赋存与涌出的影响方面就有如下工作: 抚顺煤科分院的陈大力通过对阳泉矿区煤系地层围岩体的孔隙体积,孔隙率,岩 石对甲烷的吸附能力瓦斯压力和瓦斯涌出量的测定及对围岩体瓦斯赋存特征的分析得 出了有助于预测矿井瓦斯涌出量及煤成气开发评估时确定围岩的瓦斯含量的计算方法, 对于新井建设和老井延深改造的通风设计和瓦斯综合治理具有现实的指导意义。 中国矿业大学的傅春海等对晋城新区研究后
22、得出了煤层埋深、地质构造、围岩条 件、煤层物性等对瓦斯含量的影响,并对煤层甲烷资源和煤与瓦斯突出进行了评价。 黑龙江科技学院的张国华为预测和防治煤与瓦斯突出,从断裂力学角度,在细观 上分析阐述了原始环境条件下饱和瓦斯围岩体受采掘活动影响,在围岩应力增高情况 下,其内部裂隙发生发展过程与渗透率之间的关系。由此分析说明了围岩体渗透率的 变化对围岩体和瓦斯突出的影响,对研究和防止矿井煤与瓦斯构成的固流祸合系统的 失稳破坏,造成煤与瓦斯突出提供了一个新的思路。 1.4 研究目的与内容 1.4.1 研究目的 通过对刘庄煤矿的勘探资料、生产阶段的地质资料、瓦斯资料以及实验数据的研 4 究分析,掌握刘庄煤矿
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- 地质 专业 毕业设计 论文 煤矿 煤层 瓦斯 特征 及其 影响 因素
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