專利名稱：煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯防治領(lǐng)域，特別涉及一種煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法。
背景技術(shù)：
通過國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析可知，傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法與開采工作不相適應(yīng)有關(guān)，傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析主要從平面區(qū)域角度分析地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯賦存或煤與瓦斯突出災(zāi)害的影響，無法解釋垂向上同一地質(zhì)構(gòu)造條件下，不同煤層瓦斯賦存或煤與瓦斯突出災(zāi)害差異；傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法沒有完善、明確的瓦斯地質(zhì)單元劃分技術(shù)，傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法無明確的瓦斯參數(shù)測點(diǎn)布置技術(shù)，傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法中瓦斯參數(shù)獲取技術(shù)具有手段單一、測取數(shù)據(jù)比較慢、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差及不易測取問題，傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)成果體現(xiàn)具有人工、不實時等特點(diǎn)，這些問題造成瓦斯賦存預(yù)測或煤與瓦斯突出預(yù)測與開采工作不相對應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法。在傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)學(xué)理論、瓦斯參數(shù)獲取手段、信息化技術(shù)等，從空間(區(qū)域、層域)、時間四維角度建立煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，實現(xiàn)煤礦瓦斯地質(zhì)分析方法的突破，為煤礦瓦斯賦存研究提供完善理論依據(jù)，為保護(hù)層選擇提供地質(zhì)理論依據(jù)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，包括以下步驟
S1:獲取沉積環(huán)境數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)和生烴史數(shù)據(jù)，從區(qū)域上分析瓦斯分布情況，從垂向?qū)佑蛏戏治鐾咚狗植记闆r，進(jìn)而確定研究區(qū)域瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度；
52:依據(jù)瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分；
53:依據(jù)瓦斯地質(zhì)單元劃分確定各瓦斯地質(zhì)單元測試點(diǎn)并獲取測試數(shù)據(jù)；
54:依據(jù)瓦斯賦存主控因素建立瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型；
S5:根據(jù)瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型，采用瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)自動形成包含瓦斯壓力等值線、瓦斯含量等值線、瓦斯涌出量等值線、煤層厚度等值線、煤與瓦斯突出危險性劃分的瓦斯地質(zhì) S6 :隨著采掘進(jìn)度的推進(jìn)，重復(fù)步驟S1-S5，對采煤工作面的瓦斯地質(zhì)圖進(jìn)行更新，從時間上實現(xiàn)瓦斯地質(zhì)規(guī)律的動態(tài)智能分析。進(jìn)一步，所述步驟S2中的瓦斯地質(zhì)單元劃分，按以下方式進(jìn)行
當(dāng)?shù)V井有大型背斜、向斜時，則以背、向斜軸部為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；
當(dāng)?shù)V井為大型斷層，則以斷層走向為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；
當(dāng)研究區(qū)域內(nèi)無大型背斜、向斜及斷層，則以地勘鉆孔巖性、巖層厚度、煤層厚度、煤層傾角、煤層地勘瓦斯含量劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；當(dāng)研究區(qū)域煤質(zhì)差異較大，則以煤質(zhì)進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分。進(jìn)一步，所述步驟S3中的測試點(diǎn)布置，按以下方式進(jìn)行
沿煤層走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為2-6個，沿傾向走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為3-6個，所述測試點(diǎn)位于埋深最大的開拓工程部位。進(jìn)一步，所述步驟S4中的瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型，按以下方式進(jìn)行 y=a0+a1x1+a2x2+---+anxn ；
式中，因變量y為瓦斯壓力或瓦斯含量，自變量X表示為煤層底板標(biāo)高、煤層埋深、煤層厚度、煤層頂?shù)装迥鄮r厚度等，a0、al、…、an分別表示多元線性回歸擬合系數(shù)。進(jìn)一步，所述步驟S5中的瓦斯地質(zhì)圖為研究區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性和煤層相對變形參數(shù)形成的圖表。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，利用新的地質(zhì)學(xué)理論、瓦斯參數(shù)獲取手段、信息化技術(shù)等，從空間(區(qū)域、層域)、時間四維角度建立了煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，實現(xiàn)了煤礦瓦斯地質(zhì)分析方法的突破。解決了傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)理論無法解釋層域(垂向)上同一地質(zhì)構(gòu)造條件下，不同煤層瓦斯賦存或煤與瓦斯突出災(zāi)害差異問題，實現(xiàn)了煤礦瓦斯地質(zhì)區(qū)域、層域分析，解決了瓦斯地質(zhì)單元劃分難以操作問題。通過瓦斯含量直接快速測定新技術(shù)、掘進(jìn)面瓦斯涌出量智能反算瓦斯含量等瓦斯參數(shù)多手段獲取技術(shù)，解決了瓦斯參數(shù)測點(diǎn)布置不合理、數(shù)據(jù)量少、準(zhǔn)確性差、速度慢及不易測取問題。從時間維上解決了動態(tài)更新問題，智能上解決了同一數(shù)據(jù)不同人不同結(jié)果問題，減少了瓦斯地質(zhì)分析工作量，智能快速，實現(xiàn)了真正指導(dǎo)安全生產(chǎn)。本發(fā)明的應(yīng)用，可形成煤礦瓦斯賦存規(guī)律研究、保護(hù)層選擇規(guī)范性技術(shù)，可形成煤礦瓦斯地質(zhì)日常工作智能化、動態(tài)化及精細(xì)化管理體系，完善技術(shù)、管理過程環(huán)節(jié)對瓦斯災(zāi)害的影響。煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法對國內(nèi)外瓦斯災(zāi)害礦井的瓦斯防治技術(shù)提高到新的水平具有重要意義。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖1為本發(fā)明提供的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法流程 圖2為煤層開采后11#煤層變形及瓦斯動力參數(shù)變化曲線。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1
圖1為本發(fā)明提供的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法流程圖，如圖所示本發(fā)明提供的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，包括以下步驟
S1:獲取沉積環(huán)境數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)和生烴史數(shù)據(jù)，確定研究區(qū)域瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度；
S2 :依據(jù)瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分；所述步驟S2中的瓦斯地質(zhì)單元劃分，按以下方式進(jìn)行
當(dāng)?shù)V井有大型背斜、向斜時，則以背、向斜軸部為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；
當(dāng)?shù)V井為大型斷層，則以斷層走向為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；
當(dāng)研究區(qū)域內(nèi)無大型背斜、向斜及斷層，則以地勘鉆孔巖性、巖層厚度、煤層厚度、煤層傾角、煤層地勘瓦斯含量劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；
當(dāng)研究區(qū)域煤質(zhì)差異較大，則以煤質(zhì)進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分。S3 :依據(jù)瓦斯地質(zhì)單元劃分確定各瓦斯地質(zhì)單元測試點(diǎn) 并獲取測試數(shù)據(jù)；所述步驟S3中的測試點(diǎn)布置，按以下方式進(jìn)行
沿煤層走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為2-6個，沿傾向走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為3-6個，所述測試點(diǎn)位于埋深最大的開拓工程部位。S4 :依據(jù)瓦斯賦存主控因素建立瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型；所述步驟S4中的瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型，按以下方式進(jìn)行
y=a0+a1x1+a2x2+---+anxn ；
式中，因變量y為瓦斯壓力或瓦斯含量，自變量X表示為煤層底板標(biāo)高、煤層埋深、煤層厚度、煤層頂?shù)装迥鄮r厚度等，a0、al、…、an分別表示多元線性回歸擬合系數(shù)。S5 :根據(jù)瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型形成瓦斯地質(zhì)圖，所述步驟S5中的瓦斯地質(zhì)圖為研究區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性和煤層相對變形參數(shù)形成的圖表。S6 :隨著采掘進(jìn)度的推進(jìn)，重復(fù)步驟S1-S5，對采煤工作面的瓦斯地質(zhì)圖進(jìn)行更新。實施例2
本實施例2詳細(xì)說明煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法應(yīng)用的具體實施過程
本發(fā)明提供的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，包括理論數(shù)據(jù)分析、瓦斯地質(zhì)單元劃分、瓦斯參數(shù)測點(diǎn)布置及獲取、瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型建立；包括以下步驟
S1:獲取沉積環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造及生烴史等資料，通過分析確定研究區(qū)域瓦斯富集保存情況、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度；
煤礦煤層瓦斯賦存、煤與瓦斯突出災(zāi)害等主要由沉積環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、熱演化史及生烴史等影響，為此需要對各個因素進(jìn)行單獨(dú)分析，綜合得出控制瓦斯賦存、煤與瓦斯突出災(zāi)害的主控因素及相關(guān)模型。沉積環(huán)境、層序地層位置決定著煤層厚度、頂?shù)装鍘r性等，是影響煤與瓦斯突出災(zāi)害因素之一。煤系地層層序地層演化控制著煤層厚度及其變化、頂?shù)讕r層巖性、煤層間距等，控制著垂向上煤層煤與瓦斯突出災(zāi)害的差異。同一地質(zhì)構(gòu)造條件下，越靠近海侵體系域最大海(湖)泛面位置煤層瓦斯賦存量越大(頂?shù)装迨規(guī)r煤層除外)、煤層煤與瓦斯突出傾向性越大。根據(jù)國內(nèi)外突出事件的統(tǒng)計分析表明煤與瓦斯突出多發(fā)生在小構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，而小構(gòu)造具有繼承大構(gòu)造應(yīng)力的特征。突出礦井必定分布煤田應(yīng)力集中區(qū)，突出煤田必定分布在大區(qū)構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，突出大區(qū)必定分布在大地構(gòu)造應(yīng)力集中帶。構(gòu)造活動首先決定了地應(yīng)力場的分布；其次對煤層瓦斯生成、運(yùn)移、賦存乃至后期改造都起直接作用，因而決定了煤層瓦斯壓力和瓦斯含量；最后，煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生破壞，搓揉形成易于突出的軟分層。
煤層煤階越高，煤層變質(zhì)程度越高，相對條件下煤層瓦斯賦存越大，進(jìn)而影響煤與瓦斯突出災(zāi)害發(fā)生。水文地質(zhì)是影響瓦斯賦存的一個重要因素，水文地質(zhì)的控氣特征概括為三種作用一是水力運(yùn)移逸散控氣作用；二是水力封閉控氣作用；三是水力封堵控氣作用。其中，第一種作用導(dǎo)致瓦斯散失，后兩種作用則有利于瓦斯保存。通過沉積史、構(gòu)造史、生烴史配置研究可確定煤系地層埋藏最深時刻(第一次生烴)、溫度最大時刻(地溫梯度最大)和關(guān)鍵地質(zhì)時刻(煤層停止生氣后埋藏最淺時)，進(jìn)而確定煤系地層瓦斯富集情況，以及區(qū)域、層域上煤與瓦斯突出危險性程度。S2 :依據(jù)瓦斯賦存主控因素、煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象等為依據(jù)進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分；
針對研究區(qū)域某一煤層，首先從地質(zhì)構(gòu)造角度分析礦井大型背斜、向斜及斷層性質(zhì)，如為背、向斜，則分析兩翼瓦斯地質(zhì)情況，如造成瓦斯差異達(dá)到20%以上或造成兩翼煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象差異，則以背、向斜軸部為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；如為大型斷層，則分析斷層兩側(cè)瓦斯地質(zhì)情況，如造成瓦斯差異達(dá)到20%以上或造成兩側(cè)煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象差異，則以斷層走向為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元。如研究區(qū)域內(nèi)無大型背斜、向斜及斷層，則分析地勘鉆孔巖性、巖層厚度、煤層厚度、煤層傾角、煤層地勘瓦斯含量等參數(shù)，如煤層頂板巖性差異較大，比如一些區(qū)域為泥巖、頁巖，一些為砂巖，則劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元，如煤層頂板巖層厚度差異超過20%以上則劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元，如煤層厚度差異超過20%以上則劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元，如煤層傾角有明顯變化則劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元，如煤層地勘瓦斯含量差異超過20%以上則劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元。如研究區(qū)域煤質(zhì)差異較大，則以煤質(zhì)進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分。最終，綜合各因素進(jìn)行礦井煤層瓦斯地質(zhì)單元劃分。S3 :依據(jù)瓦斯地質(zhì)單元劃分結(jié)果，分別在各瓦斯地質(zhì)單元走向、傾向按照一定原則采用不同方法布置測點(diǎn)；
對于已回采區(qū)域，瓦斯地質(zhì)規(guī)律主要依靠已測瓦斯壓力或含量，以及采掘瓦斯涌出量資料來反映；對于未回采而已有開拓巷道區(qū)域，瓦斯地質(zhì)規(guī)律主要依靠現(xiàn)場實測瓦斯含量或壓力資料來反映；對于未回采而沒有有開拓巷道區(qū)域，瓦斯地質(zhì)規(guī)律主要依靠地勘修正瓦斯含量資料來反映。煤層瓦斯參數(shù)測定主要依據(jù)DGC瓦斯含量直接測定技術(shù)、瓦斯壓力直接測定技術(shù)及吸附常數(shù)HCA測定技術(shù)等，并通過地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)物探探測手段進(jìn)行未知地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)探測，針對探測結(jié)果進(jìn)行瓦斯參數(shù)補(bǔ)測。煤層瓦斯壓力、瓦斯含量等參數(shù)的測試點(diǎn)在不同瓦斯地質(zhì)單元內(nèi)根據(jù)其范圍、地質(zhì)復(fù)雜程度等實際情況和條件布置；針對單個瓦斯地質(zhì)單元，進(jìn)行瓦斯參數(shù)測點(diǎn)布置，沿煤層走向布置測試點(diǎn)不少于2個，沿傾向不少于3個，并有測試點(diǎn)位于埋深最大的開拓工程部位。針對研究區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)探測，針對探測結(jié)果，考慮是否補(bǔ)測瓦斯參數(shù)。S4 :依據(jù)瓦斯賦存主控因素，采用多元線性回歸方法，建立瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型； 煤層瓦斯賦存受地質(zhì)構(gòu)造、蓋層、煤層賦存狀態(tài)及煤質(zhì)、水文地質(zhì)、巖漿巖侵入等影響，
通過井下實測瓦斯含量或壓力與地質(zhì)構(gòu)造、蓋層厚度、煤層埋深、煤層厚度、煤層煤質(zhì)等因素的定量關(guān)系，通過單因素、多因素分析，建立瓦斯賦存多元線性回歸模型數(shù)學(xué)模型。多元線性回歸主要使用最小二乘法對已知因素所對應(yīng)的數(shù)據(jù)組進(jìn)行最佳線性擬合。線性方程如下
y=a0+a1x1+a2x2+---+anxn
式中，因變量y是自變量X的函數(shù)值。^、…、an為每個X值相對應(yīng)的系數(shù)，易稱偏回歸系數(shù)，a0為常量。S5 :集成瓦斯賦存主控因素、瓦斯地質(zhì)單元劃分結(jié)果、瓦斯地質(zhì)參數(shù)、瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型等進(jìn)行瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)適用性開發(fā)，形成瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析技術(shù)；
瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要存儲瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的煤 層賦存信息，地質(zhì)勘探信息，瓦斯抽放信息以及生成的瓦斯壓力、含量、涌出量等值線，突出危險區(qū)劃分等信息。瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)功能主要為了能進(jìn)行瓦斯參數(shù)預(yù)測、瓦斯參數(shù)等值線生成、區(qū)域預(yù)測而進(jìn)行必要數(shù)據(jù)的維護(hù)和管理。主要分為6個方面的數(shù)據(jù)管理瓦斯壓力或含量測點(diǎn)、煤樣瓦斯參數(shù)、突出事故點(diǎn)、保護(hù)層保護(hù)范圍參數(shù)、瓦斯抽放數(shù)據(jù)、瓦斯涌出量參數(shù)預(yù)測參數(shù)。瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)通過軟件算法編寫，可自動生成任意間距瓦斯參數(shù)、煤層厚度等值線，并可根據(jù)瓦斯參數(shù)的更新，自動更新瓦斯參數(shù)、煤層厚度等值線。依據(jù)保護(hù)層開采、瓦斯抽采措施后瓦斯參數(shù)情況，動態(tài)繪制瓦斯參數(shù)等值線，實現(xiàn)保護(hù)層開采或瓦斯抽采工作職能動態(tài)管理。工程應(yīng)用階段用于效果驗證，包括研究水礦主采煤層瓦斯賦存過慮和水礦保護(hù)層選擇。實施例3
本實施例3以水城礦區(qū)為例，說明煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法在水城礦區(qū)主采煤層瓦斯賦存規(guī)律應(yīng)用的具體實施
貴州水城礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司(以下簡稱“水城礦區(qū)”)是一個集煤炭、發(fā)電、煤化工等產(chǎn)業(yè)為一體的綜合性大型企業(yè)集團(tuán)。水城礦區(qū)煤系地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(宣威組)，礦區(qū)可采及局部可采煤層為1#、4#、7#、8#、11#、12#、13#、14-1#、14-2#、17#、28#號煤層。礦區(qū)包括盛遠(yuǎn)煤礦、大灣煤礦、那羅寨煤礦、汪家寨煤礦、大河邊煤礦、紅旗煤礦及老鷹山煤礦七對生產(chǎn)礦井。水城礦區(qū)亦今為止已發(fā)生突出75次左右，最大突出強(qiáng)度703t，主要生產(chǎn)礦井中，除了紅旗煤礦到目前為止未發(fā)生過突出以外，其余礦井均發(fā)生過突出，其中那羅寨煤礦和汪家寨煤礦發(fā)生的突出最多，分別達(dá)到了 21次和18次，發(fā)生突出的煤層數(shù)最多的礦井為汪家寨煤礦，其11#、12#、13#、14#煤層均發(fā)生過突出。S1:NW向紫云-埡都斷裂帶和水城斷裂帶組成的水城斷陷始終控制著水城礦區(qū)地質(zhì)演化，從煤層沉積到第四系，其始終發(fā)育，二疊紀(jì)時為正斷層，發(fā)育同沉積斷層，燕山期反轉(zhuǎn)，卷入了古生界、中生界、侏羅系、中下白堊統(tǒng)地層，形成了隔檔式褶皺，形成了寬緩向斜和緊閉的背斜，如二塘向斜、大河邊向斜、小河邊向斜等。水城礦區(qū)內(nèi)整個煤系為海陸交互相沉積，沉積物堆積區(qū)是三角洲沉積體系。水城礦區(qū)含煤地層龍?zhí)督M(宣威組)按層序地層學(xué)劃分可分為兩個層序。層序I從玄武巖頂部至11號煤層頂部；層序II從11號煤層頂部—I號煤層頂部。層序主要發(fā)育海侵體系域即在相對海平面上升速率較大的環(huán)境下形成的退積層序。蛾眉山玄武巖噴發(fā)以后，在一定的沉積間斷后，海水迅速上升，可容空間增加，隨著海平面激烈的升降波動沉積了 ClOla煤層一11號煤層，10號煤層一I號煤層，隨著海侵不斷擴(kuò)大煤層具有逐層增厚的趨勢，11號煤層和I號煤層分別為層序I和層序II最大海泛面時期。水城礦區(qū)晚二疊世煤層熱演化經(jīng)歷了前燕山期和燕山期兩個階段，前者以深變質(zhì)作用為主，后者以區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用為主，現(xiàn)今煤類分布是兩者疊加作用的結(jié)果。通過沉積史、構(gòu)造史、生烴史配置研究可知，水城礦區(qū)晚二疊世至晚三疊世為快速埋藏階段，以后則處于不同程度的剝蝕過程中，同時根據(jù)上述水城礦區(qū)埋藏史和古地溫梯度可以確定龍?zhí)督M煤層在三疊世末為埋藏最深時刻(第一次生烴)、燕山期中期為溫度最大時刻(地溫梯度最大)和現(xiàn)今為瓦斯賦存形成關(guān)鍵地質(zhì)時刻(埋藏深度最小)。水城礦區(qū)礦井區(qū)域上分布在二塘向斜、大河邊向斜和小河邊向斜三個向斜構(gòu)造，這三個主控地質(zhì)體對水城礦區(qū)瓦斯賦存、煤與瓦斯突出具有決定性的控制作用，層域上，厚度較大、埋深較大煤層等主控地質(zhì)體控制著不同煤層煤與瓦斯突出程度差異。區(qū)域上，水城礦區(qū)二塘向斜、大河邊向斜、小河邊向斜等隔檔式褶皺形成過程中，由于層間滑動、沿斷裂滑動等造成了煤系地層破壞，形成了構(gòu)造煤，擠壓應(yīng)力環(huán)境形成了瓦斯封閉系統(tǒng)，造成了瓦斯富集，綜合控制煤與瓦斯突出發(fā)生。層域上，沉積環(huán)境及層序體系域位置綜合控制著沉積煤厚及頂?shù)装鍘r性、厚度等，煤層厚度、頂?shù)装鍘r層巖性、厚度等決定了水城礦區(qū)11、13號煤層整體瓦斯最大，煤與瓦斯突出最為嚴(yán)重，I號煤層次之，7、8、9、4、2號煤層再次之。S2 :礦區(qū)區(qū)域上瓦斯地質(zhì)單元分別為瓦斯地質(zhì)單元I為二塘向斜；瓦斯地質(zhì)單元2為大河邊向斜；瓦斯地質(zhì)單元3為小河邊向斜。在同一向斜內(nèi)，由于受到大型斷層的控制作用，瓦斯賦存表現(xiàn)出一定差異，特別是在大河邊向斜，NW向大斷層對各快段煤層的瓦斯賦存控制明顯。根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果及礦井的采掘部署情況，將二塘向斜分為2個次級瓦斯地質(zhì)單元，分別為盛遠(yuǎn)煤礦及大灣煤礦，將大河邊向斜劃分為6個次級瓦斯地質(zhì)單元，分別為紅旗煤礦、大河邊煤礦、汪家寨煤礦斜井、汪家寨煤礦平硐井、那羅寨煤礦一采區(qū)及那羅寨煤礦二、三采區(qū)，將小河邊向斜劃分為I個瓦斯地質(zhì)單元，為老鷹山煤礦。S3:為了確保所測參數(shù)未受構(gòu)造及采動影響，鉆孔見煤點(diǎn)與地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶、巷道的卸壓圈和采動影響范圍至少要大于40m ;地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域瓦斯參數(shù)通過與常規(guī)區(qū)域相比，通過計算系數(shù)獲得；同一地點(diǎn)設(shè)2個測壓(含量)孔時，兩個測點(diǎn)的見煤點(diǎn)的距離應(yīng)大于20m ;同一層煤的測點(diǎn)布置應(yīng)盡量控制到瓦斯地質(zhì)單元的各個塊段；測定應(yīng)盡量布置在不同的標(biāo)高和不同的埋深處；實驗室參數(shù)測定所需煤樣應(yīng)在盡可能新掘巷道里采用刻槽法取得。所布置測點(diǎn)的施工要盡量減少對現(xiàn)場生產(chǎn)的影響。為了更準(zhǔn)確真實的測定煤層瓦斯壓力與瓦斯含量，應(yīng)盡量將測點(diǎn)布置在石門內(nèi)進(jìn)行穿層測定。以瓦斯地質(zhì)單元為基礎(chǔ)，利用礦井現(xiàn)有巷道在相應(yīng)瓦斯地質(zhì)單元內(nèi)布置測點(diǎn)，間接法測定瓦斯含量孔組數(shù)65組，直接法測定孔151組，掘進(jìn)頭反算瓦斯含量點(diǎn)21個；采集待測煤層煤樣進(jìn)行有關(guān)實驗室參數(shù)測定，煤樣數(shù)59個，測定K1 — P關(guān)系38個。S4:綜合水城礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、沉積環(huán)境、煤層賦存狀態(tài)及煤質(zhì)等因素分析，同一地質(zhì)單元內(nèi)部，同一煤層的瓦斯賦存量總體主要由埋深和標(biāo)高二元控制，相關(guān)性系數(shù)一般均大于O. 7，煤層的瓦斯含量是隨著煤層埋深的增加大致成線性的增加，隨著煤層標(biāo)高的降低而大致成線性增加；局部由小構(gòu)造和頂?shù)装鍘r性、煤厚和煤質(zhì)控制，相關(guān)性系數(shù)基本小于O. 7。水城礦區(qū)各瓦斯地質(zhì)單元內(nèi)瓦斯賦存模型如下
①二塘向斜
二塘向斜2#煤層
瓦斯壓力Ρ=-6· 0183+0. 00329Β+0. 0053Η ;瓦斯含量W=_42. 4501+0. 0237B+0. 0522H
二塘向斜4#煤層
瓦斯壓力P=11. 9932-0. 0069B-0. 0073H +2. 2118M ； 瓦斯含量W=119. 5697-0. 0672B-0. 0623H+18. 7723M
二塘向斜9#煤層
瓦斯壓力P=7. 5971-0. 0039B+0. 0004H ;瓦斯含量ff=43. 3482-0. 0211B+0. 0074H
二塘向斜11#煤層
瓦斯壓力Ρ=5· 2095-0. 0028Β+0. 0030Η ;瓦斯含量W=0. 4349+0. 0006B+0. 0450H
②大河邊向斜 大河邊向斜1#煤層
瓦斯壓力P=2. 4559-0. 0017B+0. 0036H ;瓦斯含量ff=15. 5972-0. 0072B+0. 0186H
大河邊向斜7#煤層
瓦斯壓力Ρ=-7· 7847+0. 0044Β+0. 0039Η ;瓦斯含量W=_25. 5042+0. 0174B+0. 0199H
大河邊向斜11#煤層
瓦斯壓力P=3. 3584-0. 0017B+0. 0023H ;瓦斯含量ff=9. 5615-0. 0030B+0. 0207H
大河邊向斜13#煤層
瓦斯壓力Ρ=-7· 9076+0. 0046Β+0. 0055Η ;瓦斯含量W=_62. 6171+0. 0398B+0. 0324H
③小河邊向斜
老鷹山8#煤層
瓦斯壓力P=4. 2838-0. 0023B-0. 0014H ;瓦斯含量ff=37. 8801-0. 020B-0. 0137H
老鷹山11#煤層
瓦斯壓力P=-3. 2067+0. 0018B+0. 0032H ;瓦斯含量ff=-10. 8002+0. 0069B+0. 0127H
老鷹山13#煤層
瓦斯壓力Ρ=-7· 7988+0. 0045Β+0. 0045Η ;瓦斯含量W=-61. 8792+0. 0359B+0. 0351H
S5:由于瓦斯地質(zhì)條件的多變性，以及目前巷道揭露情況的限制，建議隨著開采范圍的變化，繼續(xù)做好瓦斯地質(zhì)資料的收集和整理，及時更新煤礦瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)，修改和完善瓦斯地質(zhì)圖。采掘進(jìn)度數(shù)據(jù)更新
隨著采掘進(jìn)度的推進(jìn)，采煤工作面進(jìn)尺每月更新一次，掘進(jìn)工作面進(jìn)尺每旬更新一次。地質(zhì)資料數(shù)據(jù)維護(hù)
煤層底板等高線的更新，隨著高程點(diǎn)新增而及時更新；
斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造的更新，隨著揭露新斷層按圖例及時補(bǔ)充；
煤厚點(diǎn)的更新。瓦斯參數(shù)數(shù)據(jù)維護(hù)及瓦斯地質(zhì)圖更新及異常管理
瓦斯壓力及瓦斯含量數(shù)據(jù)，隨著新增瓦斯壓力及瓦斯含量測點(diǎn)實時更新；
瓦斯涌出量數(shù)據(jù)，包括采煤工作面相對瓦斯涌出量和絕對瓦斯涌出量取穩(wěn)定值每月更新一次，掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量每旬更新一次；
瓦斯抽放數(shù)據(jù)，包括抽放純量、抽放濃度等數(shù)據(jù)，每月更新一次；
煤樣參數(shù)數(shù)據(jù)，包括瓦斯吸附常數(shù)及工業(yè)分析等參數(shù)實時更新；
瓦斯突出危險性預(yù)測參數(shù)，包括瓦斯放散初速度Λ P，煤的堅固性系數(shù)f值，瓦斯突出危險性綜合指標(biāo)K值，鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1或△ h2，鉆孔最大瓦斯涌出初速度qmax，鉆孔最大鉆屑量Smax等,實時更新。依據(jù)現(xiàn)場瓦斯參數(shù)測定情況重新計算瓦斯壓力、含量及涌出量數(shù)學(xué)模型，更新瓦斯地質(zhì)圖。生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況時，按照高瓦斯礦井、突出礦井臨時工作流程，及時編制瓦斯地質(zhì)預(yù)測預(yù)報。 實施例4
本實施例4以汪家寨煤礦為例，說明煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法在水城礦區(qū)保護(hù)層選擇應(yīng)用的具體實施
選擇水城礦區(qū)具有代表性的汪家寨煤礦進(jìn)行研究。汪家寨煤礦始建于1965年，設(shè)計能力為1500Kt/a，分平硐和斜井兩個自然井開采。平硐井設(shè)計生產(chǎn)能力600 Kt/a，采用平硐分采區(qū)上、下山開拓方式；斜井設(shè)計能力900 Kt/a，開拓方式為斜井分階段布置方式。井田屬大河邊向斜西翼中段，北以F2tl斷層為界與那羅寨礦相鄰，南以Fltl斷層與大河邊井田相鄰，淺部至26號煤層露頭，深部至I號煤層+1300m水平底板等高線。開采走向長 8. 73Km，傾斜寬 2. 5Km,總面積 19. 888Km2。井田內(nèi)開采上二疊統(tǒng)宣威組煤系，分上、中、下三個煤組。含煤30余層，可采及局部可采 11 層1#、4#、7#、8#、11#、12#、13#、14-1#、14-2#、17#、28#，其中突出煤層有11#、12#、13#、14-1#、14-2#共5層，礦井目前主要開采1#、7#、8#、11#煤層?？刹擅簩拥捻?shù)装寰心噘|(zhì)、砂質(zhì)、粘土質(zhì)等封閉性巖層，巖性極其松軟，透氣性差，為儲存瓦斯創(chuàng)造了有利的條件。從建井至今，礦井共發(fā)生煤與瓦斯突出20多次，分別發(fā)生在11#、12#、13#、14_1#、14-2#煤層，其中11#煤層發(fā)生突出次數(shù)最多，達(dá)15次，最大突出強(qiáng)度690t，最大涌出瓦斯量5. 47萬m3，平均突出強(qiáng)度96t，平均涌出瓦斯量O. 89萬m3。礦井屬煤與瓦斯突出礦井。S1:煤系地層層序地層演化控制著煤層厚度及其變化、頂?shù)讕r層巖性、煤層間距等，控制著垂向上煤層煤與瓦斯突出災(zāi)害的差異。同一地質(zhì)構(gòu)造條件下，越靠近海侵體系域最大海(湖)泛面位置煤層瓦斯賦存量越大(頂?shù)装迨規(guī)r煤層除外)、煤層煤與瓦斯突出傾向性越大。以汪家寨煤礦為例，采用煤礦瓦斯地質(zhì)分析方法對汪家寨煤礦保護(hù)層選擇技術(shù)進(jìn)行研究。汪家寨煤礦含煤地層(宣威組)按層序地層學(xué)劃分可分為兩個層序。根據(jù)層序地層學(xué)分析，預(yù)測11#煤層整體煤與瓦斯突出傾向性最大，1#煤層整體次之，7#、8#煤層整體相對最小。在符合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》情況下，煤與瓦斯突出傾向性相對較小煤層都可作為較大煤層保護(hù)層。汪家寨礦井可采及局部可采煤層為1#、4#、7#、8#、11#、12#、13#、14 、14_2#、17#、28#，主采1#、7#、8#、11#煤層，從建井至今，礦井共發(fā)生煤與瓦斯突出20多次，分別發(fā)生在11#、12#、13#、14_/、14_2#煤層，其中11#煤層發(fā)生突出次數(shù)最多。由現(xiàn)場實際開采情況可知，非突出或相對突出傾向性較小煤層都可作為保護(hù)層。結(jié)合開拓開采情況，此研究選擇7 #煤層作為11 #煤層保護(hù)層。
結(jié)合保護(hù)層地質(zhì)理論分析結(jié)果、保護(hù)層選擇影響因素等，取汪家寨煤礦的開采深度為600m左右，工作面長度為150m，7 #煤層開采厚度1. 44m。經(jīng)計算上保護(hù)層的最大有效層間垂距為55m，測算值大于7#煤層到11#煤層的實際層間垂距36. 07m ;相對層間距(平均層間距與保護(hù)層采高之比)為24. 31，小于國內(nèi)外公認(rèn)的75。由此可見，在上保護(hù)層7 #煤層開采后，保護(hù)11 #煤層應(yīng)是有效的。S2 :試驗保護(hù)層工作面為X40702工作面，試驗工作面運(yùn)巷標(biāo)高+1465m左右，回風(fēng)巷標(biāo)高+1505m左右，距地表垂深最大為571m，最小為460m。工作面走向長平均771m，傾斜長平均128m，煤層傾角12 16°，平均14。，煤厚1. 75m 1. 05m，平均1. 44m，容重1. 5t/m3,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其直接頂分叉后為灰白色細(xì)砂巖,合并后為泥巖粉砂巖；底板為灰白色粘土巖，厚O. 2 O. 3m,往下為灰白色細(xì)砂巖。該區(qū)域7#煤層與11#煤層之間垂距約35m左右，其間巖性為粘土巖、8#煤層和泥質(zhì)粉砂巖。
從汪家寨煤礦數(shù)值模擬分析，可以得出若以開采7#煤層后，以地應(yīng)力降低10%為標(biāo)準(zhǔn)，得出如下卸壓角走向卸壓角左側(cè)為68°，右側(cè)68°，卸壓區(qū)域呈明顯的對稱形態(tài)；傾向卸壓角下山側(cè)87°，上山側(cè)的卸壓角79°。數(shù)值模擬結(jié)果給出7 #煤層作為11 #煤層保護(hù)層時的理論卸壓范圍。S3 :水城礦區(qū)保護(hù)層選擇現(xiàn)場考察結(jié)果如下
①保護(hù)效果分析
為了綜合分析上保護(hù)層7#煤層對11#煤層的保護(hù)作用，下面將7#煤層開采后11#煤層的各項參數(shù)的觀測結(jié)果，包括煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性、煤層相對變形4個參數(shù)，選取一個具有代表性的鉆孔繪成綜合圖表進(jìn)行分析。在上保護(hù)層X40702工作面開采前后，11#煤層的瓦斯壓力、瓦斯流量、煤層透氣性、煤層相對變形等參數(shù)發(fā)生了明顯的變化。盡管部分沿煤層走向考察鉆孔距離保護(hù)層X40702工作面較近，沒有進(jìn)入充分卸壓帶甚至明顯卸壓帶，但各參數(shù)的變化具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，從不同的角度反映了 7#煤層的開采對11#煤層的保護(hù)作用。11 #煤層未受7 #煤層采動影響區(qū)域位于保護(hù)層工作面前方40m以上，此區(qū)域僅受原始地應(yīng)力作用，巖層未發(fā)生移動和變形。集中應(yīng)力帶位于保護(hù)層工作面X40702前方20 40m范圍內(nèi)。從7#煤層X40702工作面前方20m到工作面后方17m，11#煤層開始卸壓，進(jìn)入卸壓帶。圖2為煤層開采后11#煤層變形及瓦斯動力參數(shù)變化曲線。②合理超前距
7 #煤層X40702工作面開采后，在7#煤層工作面后方42m時(S卩1. 2倍層間距時)，11#煤層瓦斯壓力急劇下降到了 O. OMPa，低于了《細(xì)則》規(guī)定的O. 74MPa ；11#煤層膨脹變形此時達(dá)到了最大值13. 18 '10_3，超過了國內(nèi)外公認(rèn)的有效膨脹變形6%。；11#煤層透氣性能大大增加到了 26. 23m2/MPa2. d，即是原始透氣性系數(shù)的21倍；鉆孔瓦斯流量最大達(dá)到了 O. 95m3/min，是卸壓前鉆孔瓦斯流量的13. 6倍。說明在7#煤層X40702回采工作面42m以后，位于保護(hù)范圍內(nèi)的11#煤層保護(hù)效果較為顯著。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)要求，正在開采的保護(hù)層工作面必須超前于被保護(hù)層的掘進(jìn)工作面，其超前距離不得小于保護(hù)層與被保護(hù)層層間垂距的3倍，并不得小于100m，因此，按上述有關(guān)規(guī)定，并考慮一定安全系數(shù)，汪家寨煤礦7#煤層回采工作面相對于11#煤層掘進(jìn)工作面的合理超前距為120m (即大于3倍層間距)。
③沿走向卸壓角
7 #煤層開采后沿走向的卸壓保護(hù)角考察參數(shù)有瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、透氣性系數(shù)和煤層變形4個參數(shù)。考察瓦斯壓力參數(shù)鉆孔編號為C1 C4,鉆孔瓦斯流量和煤層變形參數(shù)鉆孔編號為B1 補(bǔ)B4。補(bǔ)C3、B3考察鉆孔位置的11 #煤層處于7 #煤層采動卸壓的有效保護(hù)范圍內(nèi)。補(bǔ)(3、83考察孔終孔位置距7#煤層停采線25.25!11。此處7 #、11 #煤層層間垂距約為42. 58m，計算得出7#煤層開采以后，對11 #煤層走向方向的卸壓角為59. 33°。依據(jù)工作面防突效果檢驗指標(biāo)分析，X41102補(bǔ)回巷測值增大地帶起始處距保護(hù)層X20712工作面停采線為17. 3m, 11 #煤層與7 #煤層在此處垂距平均為36m，計算得出7#煤層開米后，11煤層走向卸壓角為64. 33 。依據(jù)掘進(jìn)面工作面瓦斯涌出量分析，X41102補(bǔ)回巷瓦斯涌出異常地帶起始處距保護(hù)層采止線為16. 5m, 11 #煤層與7 #煤層在此處垂距平均為36m，計算得出7#煤層開采后，
11#煤層走向卸壓角為65.4°。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》對停采的保護(hù)層采煤工作面，停采時間超過3個月、且卸壓比較充分，該采煤工作面的始采線、采止線及所留煤柱對被保護(hù)層沿走向的保護(hù)范圍可暫按卸壓角為56° 60劃定。根據(jù)沿煤層走向卸壓角與層間垂距的理論關(guān)系，測算7 #煤層開采后，對11 #煤層走向方向的卸壓角為61. 1° 64. 8°。④沿傾向卸壓角
7 #煤層開采后沿傾向的卸壓保護(hù)角考察參數(shù)有瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、透氣性系數(shù)和煤層變形4個參數(shù)。考察瓦斯壓力參數(shù)鉆孔編號為C5 補(bǔ)C8，鉆孔瓦斯流量和煤層變形參數(shù)鉆孔編號SB5 補(bǔ)B8。(6為考察鉆孔位置的11#煤層處于7#煤層采動卸壓的有效保護(hù)范圍內(nèi)。(6為考察孔終孔點(diǎn)內(nèi)錯保護(hù)層工作面運(yùn)巷17. 05m，經(jīng)計算，位于傾斜下山方向卸壓角為75. 8°。以掘進(jìn)工作面防突效果檢驗指標(biāo)分析，X41102切眼瓦斯檢驗指標(biāo)明顯變化地帶起始處距保護(hù)層X20712工作面運(yùn)巷斜距為17. 3m,平距為16. 6m, 11 #煤層與7 #煤層在此處垂距平均為36m，計算得出7#煤層開采后，11 #煤層沿傾向下方的保護(hù)卸壓角為78. 37°。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》保護(hù)層沿傾斜方向的保護(hù)范圍，按卸壓角劃定，結(jié)合汪家寨煤礦保護(hù)層煤層傾角，則汪家寨煤礦7 #煤層開采后，對下部11#煤層的傾向卸壓角在上山方向和下山方向均為75°。S4 :綜合保護(hù)層開采經(jīng)驗分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場考察結(jié)果分析，可知，選擇7 #煤層作為11 #煤層保護(hù)層是合理的，并得出了相關(guān)參數(shù)。合理超前距考慮一定安全系數(shù)，汪家寨煤礦7#煤層回采工作面相對于11#煤層掘進(jìn)工作面的合理超前距為120m (即大于3倍層間距)。走向方向7#煤層開采以后，考慮一定安全系數(shù)，對11#煤層走向方向的卸壓角為59。。傾向方向7 #煤層開米以后,考慮一定安全系數(shù),對11 #煤層傾斜上、下山方向的卸壓角為75°。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，其特征在于包括以下步驟S1:獲取沉積環(huán)境數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)和生烴史數(shù)據(jù)，從區(qū)域上分析瓦斯分布情況，從垂向?qū)佑蛏戏治鐾咚狗植记闆r，進(jìn)而確定研究區(qū)域瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度；52:依據(jù)瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分；53:依據(jù)瓦斯地質(zhì)單元劃分確定各瓦斯地質(zhì)單元測試點(diǎn)并獲取測試數(shù)據(jù)；54:依據(jù)瓦斯賦存主控因素建立瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型；S5:根據(jù)瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型，采用瓦斯地質(zhì)智能動態(tài)分析系統(tǒng)自動形成包含瓦斯壓力等值線、瓦斯含量等值線、瓦斯涌出量等值線、煤層厚度等值線、煤與瓦斯突出危險性劃分的瓦斯地質(zhì)圖；S6 :隨著采掘進(jìn)度的推進(jìn)，重復(fù)步驟S1-S5，對采煤工作面的瓦斯地質(zhì)圖進(jìn)行更新，從時間上實現(xiàn)瓦斯地質(zhì)規(guī)律的動態(tài)智能分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，其特征在于所述步驟S2中的瓦斯地質(zhì)單元劃分，按以下方式進(jìn)行當(dāng)?shù)V井有大型背斜、向斜時，則以背、向斜軸部為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；當(dāng)?shù)V井為大型斷層，則以斷層走向為界劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；當(dāng)研究區(qū)域內(nèi)無大型背斜、向斜及斷層，則以地勘鉆孔巖性、巖層厚度、煤層厚度、煤層傾角、煤層地勘瓦斯含量劃分為不同瓦斯地質(zhì)單元；當(dāng)研究區(qū)域煤質(zhì)差異較大，則以煤質(zhì)進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，其特征在于所述步驟S3中的測試點(diǎn)布置，按以下方式進(jìn)行沿煤層走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為2-6個，沿傾向走向布置的測試點(diǎn)的個數(shù)為3-6個，所述測試點(diǎn)位于埋深最大的開拓工程部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，其特征在于所述步驟S4中的瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型，按以下方式進(jìn)行Y=Bfa1X^a2X2+...+anxn ；式中，因變量y為瓦斯壓力或瓦斯含量，自變量X表示為煤層底板標(biāo)高、煤層埋深、煤層厚度、煤層頂?shù)装迥鄮r厚度等，a0、al、…、an分別表示多元線性回歸擬合系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，其特征在于所述步驟S5中的瓦斯地質(zhì)圖為研究區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯壓力、鉆孔瓦斯流量、煤層透氣性和煤層相對變形參數(shù)形成的圖表。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，首先獲取沉積環(huán)境數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)和生烴史數(shù)據(jù)，確定研究區(qū)域瓦斯富集保存狀態(tài)、瓦斯賦存主控因素及煤與瓦斯突出危險性程度；然后進(jìn)行瓦斯地質(zhì)單元劃分和測試點(diǎn)布置；最后建立瓦斯賦存數(shù)學(xué)模型并形成瓦斯地質(zhì)圖。本發(fā)明從空間(區(qū)域、層域)、時間四維角度建立了煤礦瓦斯地質(zhì)四維分析方法，實現(xiàn)了煤礦瓦斯地質(zhì)分析方法的突破。解決了傳統(tǒng)瓦斯地質(zhì)理論無法解釋層域上同一地質(zhì)構(gòu)造條件下，不同煤層瓦斯賦存或煤與瓦斯突出災(zāi)害差異問題，實現(xiàn)了煤礦瓦斯地質(zhì)區(qū)域、層域分析，解決了瓦斯地質(zhì)單元劃分難以操作問題，解決了同一數(shù)據(jù)不同人不同結(jié)果問題，減少了瓦斯地質(zhì)分析工作量，實現(xiàn)了真正指導(dǎo)安全生產(chǎn)。
文檔編號G01V9/00GK102998718SQ20121049788
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者胡千庭, 文光才, 董國偉, 趙旭生, 張慶華, 鄒銀輝, 崔俊飛, 覃木廣, 林輝欽, 王麒翔, 唐韓英, 韓文驥, 鄧敢愽, 張軼 申請人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院