煤礦三級瓦斯地質圖編製方法課件

　　煤礦三級瓦斯地質圖編製方法

　　單位：通風科

　　姓名：李振福

　　日期：2011.7.14

　　1 引言

　　1.1 煤礦瓦斯地質圖是煤礦生產、科研、指揮、決策

　　的技術平台

　　1.2 煤礦三級瓦斯地質圖及其作用

　　1.3 編製煤礦三級瓦斯地質圖規定與依據

　　1.1 煤礦瓦斯地質圖是煤礦生產、科研、指揮、決策的技術平台

　　1.2 煤礦三級瓦斯地質圖及其作用

　　(1) 采掘工作麵瓦斯地質圖是直接服務瓦斯治理的

　　(2) 礦井瓦斯地質圖反映礦井瓦斯地質規律--預測瓦斯湧出量、瓦斯含量、煤與瓦斯突出危險性、煤層氣資源評價

　　(3) 礦區瓦斯地質圖反映礦區瓦斯地質規律--為礦區瓦斯綜合治理和煤層氣資源開發和利用提供重要的依據

　　(4) 曆史證明，瓦斯地質圖編製工作提高瓦斯預測的前瞻性，增強瓦斯治理的針對性，從製度上保障煤礦安全生產。

　　1.3 編製煤礦瓦斯地質圖規定與依據

　　(1) 2011年版《煤礦安全規程》第一百八十一條：

　　突出礦井必須及時編製礦井瓦斯地質圖，圖中應表明采掘進度、被保護範圍、煤層賦存條件、地質構造、突出點的位置、突出強度瓦斯基本參數等，作為突出危險性區域預測和製定防突措施的依據。

　　在突出煤層頂底板掘進岩巷時，必須定期驗證地質資料，及時掌握施工動態和圍岩變化情況，防止誤穿煤層。

　　1.3 編製煤礦瓦斯地質圖規定與依據

　　(2)《防治煤與瓦斯突出規定》

　　第二十條 突出礦井地測部門在防突工作中，必須遵守下列規定：

　　礦井地測部門與防突專門機構和通風部門必須共同編製礦井瓦斯地質圖(可與采掘工程圖合用)，圖中應標明采掘進度、被保護範圍、煤層賦存條件、地質構造、突出點的位置、突出強度、瓦斯基本參數等地質資料，作為突出危險性區域預測和製定防治煤與瓦斯突出措施的依據;

　　2 編製煤礦三級瓦斯地質圖的基本原理

　　瓦斯地質規律研究

　　瓦斯地質規律研究是瓦斯預測研究的基礎。煤礦瓦斯(煤層氣)是成煤作用的產物，現今煤層瓦斯的賦存狀態是煤層經曆曆次構造運動演化作用的結果，受著各種複雜地質因素的控製。

　　每次地質構造運動，不同構造應力場的作用，板塊構造碰撞，區域構造擠壓或拉張，引起隆起或凹陷，同時形成一係列不同級別的斷裂、褶皺或發生岩漿作用等，控製著區域及其不同礦區(煤田)、礦井、采區、采麵的煤層、圍岩發生不同程度的變形破壞，形成構造煤，並引起水文、地應力等不同條件的變化，控製著煤層瓦斯賦存和分布的變化，如瓦斯的含量、瓦斯的壓力、瓦斯滲透性等。瓦斯賦存分布受著不同地質條件的控製，從區域到礦區、礦井、采區、采麵都存在著不同地質條件下的瓦斯賦存狀態，存在著不同級別的瓦斯地質規律。

　　運用煤田地質理論、構造逐級控製理論、水文地質理論、構造煤理論等，研究不同級別的地質單元瓦斯與地質因素的關係，從礦區到礦井、采區、采麵都存在著不同級別範圍的瓦斯地質規律，隻有瓦斯地質規律厘清了，瓦斯湧出量預測、煤與瓦斯突出危險性預測、瓦斯資源量預測等模型才能可靠地建立。

　　(4)瓦斯賦存構造逐級控製理論研究

　　3 煤礦三級瓦斯地質圖編製的內容

　　3.1 采、掘工作麵瓦斯地質圖

　　3.2 礦井瓦斯地質圖

　　3.3 礦區瓦斯地質圖

　　3.1 采、掘工作麵瓦斯地質圖

　　(1)采掘工作麵瓦斯地質圖是瓦斯治理的主戰場，是直接服務於瓦斯災害預防措施和瓦斯抽采措施、工作麵煤與瓦斯突出危險性預測、瓦斯實時監測監控、瓦斯綜合治理等。是以采區和工作麵采、掘工程平麵圖為地理底圖，在準確預測的基礎上編繪而成的。

　　(2)要隨著采、掘進程，隨時收集、整理、填繪瓦斯和地質資料，尤其要對小斷層和構造煤的厚度變化隨時進行編錄，編製煤巷瓦斯湧出量隨不同地質因素變化曲線和煤與瓦斯突出預測指標值變化剖麵圖等。結合計算機技術，隨時更新，做到監測監控

　　3.3 礦區瓦斯地質圖

　　礦區瓦斯地質圖是在搞清礦井、礦區瓦斯地質規律，編製所有礦井瓦斯地質圖的基礎上編製的，主要反映礦區構造演化、構造變形及分布對瓦斯保存、賦存的控製;不同方向的斷裂受構造應力場的演化對煤與瓦斯突出危險性的控製;各個井田在礦區構造中所處的構造位置;壓扭性構造帶擠壓、剪切作用以及形成構造煤造成構造複雜區的劃分;煤與瓦斯突出危險區的分布和預測情況;瓦斯含量、煤層瓦斯透氣性測試數據和瓦斯資源量的估算;瓦斯湧出量等值線和預測等值線等等。可以有目的為礦區瓦斯綜合治理和煤層氣資源開發和利用提供重要的依據;為礦區製定開發規劃提供重要的參考。

　　4 煤礦三級瓦斯地質圖資料整理、分析及預測

　　4.1 瓦斯地質工作的組織保障和分工

　　4.2 地質資料收集與整理

　　4.3 瓦斯資料收集與整理

　　4.4 礦井瓦斯湧出量預測方法

　　4.5 煤與瓦斯區域突出危險性預測

　　4.1 瓦斯地質工作的組織保障和分工 (1)瓦斯地質工作需要地質、通風、防突和采掘等部門的通力合作。公司各礦必須由礦總工程師負責，切實抓好組織和工作落實。 瓦斯地質具體業務應由地質部門牽頭，通風、防突和采掘等相關部門配合完成。各部門要設專人負責瓦斯地質日常工作。 (2)地質人員要做好煤巷掘進過程中構造煤(軟煤)、斷層等構造現象的日常編錄，產量，掘進進尺等信息，彙總采掘、通風和防突部門提供的瓦斯地質資料，編製各級瓦斯地質圖，並對礦井瓦斯地質圖及時更新，搞清瓦斯賦存地質構造逐級控製特征、構造煤分布和煤與瓦斯突出危險性等規律 。

　　4.1 瓦斯地質工作的組織保障和分工 (3)通風人員要彙總瓦斯湧出量，建立和完善各類瓦斯統計台帳，及時填寫瓦斯地質報表。 (4)防突人員要觀測瓦斯參數，記錄瓦斯動力現象，整理和保存防突資料，及時提供瓦斯地質相關信息。 (5)采掘部門要注意觀測采動應力對瓦斯湧出的影響，記錄采掘過程中瓦斯湧出量、構造煤厚度和煤岩結構的變化，及時發現煤與瓦斯突出的預兆。

　　4.2 地質資料收集與整理

　　(1)礦井地質勘探精查或詳查報告，礦井生產修編地質報告(地質說明書)。

　　(2)礦井設計說明書。

　　(3)礦井采掘工程平麵圖，煤層底板等高線圖，構造綱要圖，井上下對照圖，地層綜合柱狀圖。

　　(4)采掘工作麵地質說明書和相關圖件。

　　(5)煤巷編錄的構造煤厚度，測井曲線解釋、地球物理方法探測構造煤厚度。

　　(6)斷層，褶皺，陷落柱，火成岩和頂底板砂、泥岩分界線等，按附錄B中表B-9和附錄A中表A-1要求填繪。

　　(7)所有的鑽孔柱狀圖和勘探線剖麵圖。

　　(8)三維地震勘探資料。

　　4.3 瓦斯資料收集與整理

　　(1)收集整理建礦以來掘進、回采工作麵瓦斯日報表，風量報表，產量報表，采、掘月進尺等資料。按照附錄B中表B-1、表B-2、表B-10進行統計。

　　(2)瓦斯含量資料：地質勘探鑽孔取樣測定的瓦斯含量和生產階段取樣測定的瓦斯含量，按照附錄B中表B-3進行統計。

　　4.3 瓦斯資料收集與整理

　　(3)瓦斯抽采資料：收集整理煤層預抽瓦斯和采掘過程中邊采邊抽的瓦斯量，收集整理所有的瓦斯抽采設計方案和瓦斯抽采台帳，按附錄B中表B-10統計。

　　(4)瓦斯壓力測試數據：按附錄B中表B-4進行統計。

　　(5)煤巷掘進測試的煤與瓦斯突出預測參數，如鑽屑瓦斯解吸指標Δh2、鑽孔最大瓦斯湧出初速度qmax、鑽孔最大鑽屑量smax、瓦斯放散初速度ΔP、煤的堅固性係數f值、瓦斯突出危險綜合指標K值，按照附錄B中表B-5、表B-6進行統計。

　　(6)煤與瓦斯突出動力現象資料：統計建礦以來的所有煤與瓦斯突出點動力現象資料，描述發生過程和突出位置地質資料，描述作業工序詳細資料，按照附錄B中表B-7、表B-8統計。

　　4.4 礦井瓦斯湧出量預測方法

　　為了確定礦井瓦斯湧出量並為工作麵瓦斯管理提供依據，應對礦井瓦斯湧出量進行預測。目前，礦井瓦斯湧出量預測方法主要采用分源預測法和瓦斯地質統計法。

　　(1)分源預測法 一個礦井的瓦斯湧出量的大小既取決於瓦斯源的多少，又取決於瓦斯源湧出瓦斯量的多少。開采含瓦斯煤層時，受采掘影響的煤層及圍岩中的瓦斯賦存平衡條件被破壞，其中的瓦斯將湧入采掘工作麵及采空區。按照瓦斯湧出地點分，井下瓦斯源有5個，即開采層(包括圍岩)、臨近層、掘進巷道、生產采空區和已采區采空區。前4項瓦斯源湧出的瓦斯彙集，構成采區瓦斯湧出。各采區瓦斯湧出與已采區采空區湧出的瓦斯彙集構成全礦井瓦斯湧出。 分源預測法的技術原理是：根據煤層瓦斯含量和礦井瓦斯湧出的“源-彙”關係(圖4-1)，利用瓦斯湧出源的瓦斯湧出規律並結合煤層的賦存條件和開采技術條件，通過對回采工作麵和掘進工作麵瓦斯湧出量的計算，實現采區和礦井瓦斯湧出量預測。分源預測法的具體計算公式詳見第十二條。

　　(2)瓦斯地質統計預測法 瓦斯地質統計預測瓦斯湧出量的方法就是在係統收集、整理建礦以來采掘工作麵每日的瓦斯濃度、風量和抽放量的基礎上，準確地計算出各個采、掘工作麵每日的絕對瓦斯湧出量點值。每一個采、掘工作麵每個月都可以得到30個瓦斯湧出量點值，這是最能反映那個位置地質條件和采掘工藝條件及開采程序條件的瓦斯信息，是與生產實際結合最緊密的第一手資料。將整理出來的數千個、數萬個瓦斯湧出量點值再經過認真的篩選，轉繪到瓦斯地質圖上，就可以直觀的看出與各種地質因素和開采條件之間的關係。通過瓦斯地質圖上展繪的已采、掘工作麵的瓦斯湧出量點值，熟練的工程技術人員就可以預測到鄰近未采麵的瓦斯湧出量的大小。同時，對於不同回采工藝、不同回采順序計算出來的瓦斯湧出量可以建立對比關係。根據大量的已知數據，可以進行瓦斯湧出量與各種地質因素和采掘條件的相關分析，建立瓦斯湧出量預測關係式，並通過瓦斯湧出量等值線，進行未知區域的瓦斯湧出量預測 。

　　4.5 煤與瓦斯區域突出危險性預測

　　煤層突出危險性預測分為區域危險性預測和采掘工作麵危險性預測。區域預測是根據對煤層和煤層區域的突出危險性作出的判斷，把煤層劃分為突出煤層和非突出煤層。突出煤層還可進一步劃分為突出危險區、突出威脅區和無突出危險區。區域預測應在新水平和新采區開拓或準備時進行。工作麵危險性預測是預測工作麵附近煤體的突出危險性。在突出危險區域內，工作麵進行采掘前，應進行工作麵突出危險性預測。采掘工作麵經預測後，可劃分為突出危險工作麵和無突出危險工作麵。預測煤層突出危險性的指標可用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度指標(△p)、煤的堅固性係數(f)和煤層瓦斯壓力(p)，其判斷煤層突出危險性的臨界值，應根據礦井的實測資料確定，如無實測資料時，可參考表4-1、表4-2所列數據劃分，隻有全部指標達到或超過其臨界值時方可劃為突出煤層。

　　表4-1 預測煤層突出危險性單項指標臨界值

　　表4-2 煤的破壞類型分類表

　　5 煤礦三級瓦斯地質圖編製工作方法

　　5.1 構造煤觀測

　　5.2 地理底圖的編繪

　　5.3 瓦斯地質圖編繪

　　5.4 礦井瓦斯地質圖說明書編寫提綱

　　2) 構造煤觀測方法

　　觀測地點: 井下巷道和采、掘工作麵

　　觀測內容:頂底板、煤層、煤層結構、構造煤

　　記錄：照像，素描，文字描述

　　采樣

　　5.2 地理底圖的編繪

　　1) 地理底圖的選擇

　　以礦井煤層底板等高線圖和采掘工程平麵圖作為地理底圖，選取的地理底圖能反映礦井最新的地質和采礦工程信息。比例尺一般選用1：5000，小型礦井可選用1：2000，特大型礦井也可選用1：10000。

　　2) 地理底圖的數字化

　　(1)內容取舍

　　礦井瓦斯地質圖是以瓦斯和地質內容為主體，為了減輕圖麵內容的負擔，並突出表現瓦斯分布和影響瓦斯分布的地質因素等主體內容，達到圖麵清晰、層次分明、主體突出、一目了然的目的。在對地理底圖進行數字化以前，對地理底圖所表示的地質、采礦內容進行取舍。保留主要內容，見表5-2 。

　　2 ) 地理底圖的數字化

　　(2)圖層劃分

　　分層是數字化的基礎，合理的分層有利於在瓦斯地質編圖過程中進行整體編輯(修改、刪除等)，提高編圖效率。根據各礦井的實際情況，對煤層底板等高線圖和采掘工程平麵圖內容取舍之後作為地理地圖。對保留的主要內容按照附錄A圖例進行分層，每種圖例按圖例名稱分為“圖例名稱”和“圖例名稱+標注”兩層。

　　(3)地理底圖數字化

　　選擇專業繪圖軟件(如AutoCAD,MapGIS等)為數字化軟件，依據圖層劃分結果建立各圖層，采用手扶跟蹤數字化儀采集或掃描跟蹤數字化采集的數字化方法，對煤層底板等高線圖和采掘工程平麵圖分別分層數字化。

　　3) 地理底圖的清繪

　　為了達到圖麵清晰，主體突出的效果，要嚴格按照附錄A“礦井瓦斯地質圖圖例”中對圖例符號、顏色、線形、線寬、字體類型、字體大小等要求對數字化完成的底圖進行編繪，並對采礦工程圖麵內容適當進行簡化，如回采工作麵隻表示與相鄰工作麵中的一條機巷或風巷、適當刪除聯絡巷等，已采工作麵不表示采空區線條符號等。

　　5.3 瓦斯地質圖編繪

　　對瓦斯統計資料和瓦斯預測結果，嚴格按照附錄A“礦井瓦斯地質圖圖例”中對圖例符號、顏色、線形、線寬、字體類型、字體大小等要求,編繪到地理地圖上。

　　1) 瓦斯參數點的繪製

　　(1)瓦斯湧出量：掘進工作麵絕對瓦斯湧出量點，回采工作麵絕對瓦斯湧出量和相對瓦斯湧出量點，一般是每一個月按進度標注一個點。

　　(2)瓦斯含量、瓦斯壓力：根據礦井實際測定位置進行標注。

　　(3)煤與瓦斯突出動力現象：根據礦井實際突出位置進行標注。

　　(4)瓦斯(煤層氣)資源量：在每一塊段的合理位置標注塊段瓦斯資源量。

　　(5)瓦斯放散初速度ΔP，煤的堅固性係數f值，瓦斯突出危險性綜合指標K值，鑽屑瓦斯解吸指標Δh2，鑽孔最大瓦斯湧出初速度qmax，鑽孔最大鑽屑量smax等，根據實際測定位置進行標注。

　　2) 有關瓦斯等值線和區塊界線的繪製

　　(1)絕對瓦斯湧出量等值線：根據實際瓦斯湧出和瓦斯湧出量預測結果將絕對瓦斯湧出量等值線分實測線和預測線，一般是按級差5m3/min一條進行繪製。

　　(2)瓦斯含量等值線：一般是按級差2m3/t一條進行繪製。

　　(3)瓦斯壓力等值線：一般是按級差0.2MPa一條進行繪製。

　　(4)煤與瓦斯突出威脅區界線：按照煤與瓦斯突出預測結果，沿煤與瓦斯突出威脅區下限繪製，箭頭指向突出威脅區。

　　(5)煤與瓦斯突出危險區界線：按照煤與瓦斯突出預測結果，沿煤與瓦斯突出危險區下限繪製，箭頭指向突出危險區。

　　(6)瓦斯(煤層氣)資源塊段界線：依據瓦斯(煤層氣)賦存條件，考慮含量大小、構造條件、水文地質條件等相近，劃分不同級別區塊評價資源量，按附錄A “礦井瓦斯地質圖圖例”的要求進行繪製。

　　3) 麵色的繪製

　　瓦斯湧出量區劃麵色的繪製：根據瓦斯湧出量預測結果，一般分為瓦斯湧出量<5m3/min、5m3/min≤瓦斯湧出量<10m3/min、10m3/min≤瓦斯湧出量<15m3/min和瓦斯湧出量≥15m3/min四級區劃，按照附錄A“礦井瓦斯地質圖圖例”的要求的麵色進行填充。但對大型、特大型礦井，產量高、瓦斯湧出量大的礦井，如晉城礦區寺河煤礦瓦斯湧出量區劃級別提高為10m3/min。