胡底矿瓦斯赋存特征及抽采后残余瓦斯分布规律研究

摘要

本文以胡底煤矿为研究区并以3#煤层为研究对象，总结分析了胡底矿构造发育特征以及瓦斯赋存特征；通过对研究区煤、岩节理与微裂隙观测和渗透率实验，探讨了研究区的煤储层裂隙发育特征和渗透性特征；对3#煤层瓦斯赋存特征进行了分析，探讨了地质条件对瓦斯赋存的影响；结合研究区地质条件设计了瓦斯抽采相似模拟试验装置并进行了抽采实验，对残余瓦斯赋存的动态进行了分析，探讨了残余瓦斯分布规律及其地质控因。 3#煤层瓦斯含量为14.67~40.12cm3/g，整体上瓦斯含量相对较高；根据对瓦斯赋存条件进行分析，煤层埋深为瓦斯赋存主要控制因素，瓦斯含量随埋深的增加而增加；陷落柱、断层及煤厚等因素在局部对瓦斯含量产生影响。 3#煤层节理密度主要为2～16条/m，整体表现为“北高南低”的趋势，节理密度发育规律与构造变形较为一致，在褶皱轴部节理密度发育较高，远离褶皱轴部节理密度发育较低；微观裂隙面密度与节理密度呈正线性相关，两者变化趋势具有一致性，3#煤层微观裂隙面密度为0.5～4.5mm/mm2；3#煤层渗透率变化范围为0.01mD~0.64mD，渗透率与侧压系数呈负指数函数关系，而与微观裂隙面密度呈正指数函数关系。 残余瓦斯含量主要受原位瓦斯含量、构造、裂隙密度、煤厚、埋深等因素影响。通过灰色关联度分析认为各地质因素对残余瓦斯含量影响程度从大到小依次为：原位瓦斯含量、埋深、裂隙面密度、构造、煤厚。残余瓦斯含量与原位瓦斯含量、埋深、构造复杂程度及煤厚呈正相关关系，与裂隙面密度呈负相关关系。 相似模拟试验装置主要由试件箱体、充气装置、抽采装置、数据采集装置、模拟煤层和应力加载装置组成，能够进行抽采过程中瓦斯含量动态变化规律研究。相似模拟实验分析表明，残余瓦斯含量与抽采时间呈负指数函数关系；地应力、瓦斯压力及钻孔位置三个因素共同决定抽采条件下瓦斯含量动态变化特征，抽采初期以瓦斯压力为主控因素，抽采中、后期以地应力为主控因素，而钻孔位置则作用于瓦斯抽采的整个过程；残余瓦斯含量与地应力及距钻孔距离呈正相关关系。

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摘 要

Abstract

Contents

表清单

1绪论

1 Introduction

1.1选题依据与意义（Topic Basis and Significance）

1.2.1瓦斯抽采与渗流基础理论研究

1.2.2瓦斯抽采模拟研究

1.2.3瓦斯赋存的地质条件研究

1.2.4瓦斯抽采技术与方法

1.3存在问题（Existing Problems）

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

1.5论文工作量（Paper Workload）

2研究区地质概况

2 General Situation of Mining Area

2.1.1位置与交通

2.1.2 自然地理

2.2.1区域地层

2.2.2矿井地层

2.3.1区域构造

2.3.2矿井构造

2.4可采煤层（Commercial Bed）

2.5.1主要含水层及隔水层

2.5.2充水因素分析及矿井水文地质类型

3瓦斯赋存特征及煤层渗透率

3 Gas Occurrence Characteristics and Permeability

3.1.1瓦斯成分特征

3.1.2瓦斯含量特征

3.1.3瓦斯压力特征

3.2矿井瓦斯赋存的地质控因（Geological Control Factors of Mine

3.2.1陷落柱对瓦斯赋存的影响

3.2.2构造对瓦斯赋存的影响

3.2.3煤层埋深对瓦斯赋存的影响

3.2.4煤厚对瓦斯赋存的影响

3.2.5地下水对瓦斯赋存的影响

3.2.6其它因素对瓦斯赋存的影响

3.3煤储层渗透率及其影响因素（Permeability of Coal Reservoir and

3.3.1地应力及煤储层裂隙发育特征

3.3.2煤储层渗透率

3.3.3渗透率影响因素分析

3.4小结（Brief Summary）

4抽采后残余瓦斯分布规律

4 Distribution Law of Residual Gas after Drainage

4.1.1矿井瓦斯抽采必要性及可行性

5.1.2井下瓦斯抽放方法

4.2.1瓦斯流量演化特征

4.2.2瓦斯产出阶段

4.3残余瓦斯分布特征及其地质控因（Distribution characteristics of

4.3.1残余瓦斯来源

4.3.2抽采后残余瓦斯分布特征

5.3.3残余瓦斯分布地质控因

5.3.4残余瓦斯分布地质控因的定量分析

4.4 小结（Brief Summary）

5 瓦斯抽采相似模拟与分析

5 Similarity Simulation and Analysis of Gas Draina

5.1瓦斯运移规律（Gas Migration Law）

5.1.1瓦斯扩散

5.1.2瓦斯渗流

5.2 模拟试验装置（Simulation Test Device）

5.2.1试件箱体

5.2.2充气装置

5.2.3抽采装置

5.2.4数据采集装置

5.2.5模拟煤层

5.2.5应力加载装置

5.3.1试验方案

5.3.2瓦斯含量演化规律

5.3.3瓦斯含量的时空演化规律

5.4 小结（Brief Summary）

6 结论

6 Conclusion

参考文献

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