一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系

摘要

本发明涉及煤矿开采技术领域，且公开了一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系，结合各种采样测试，定量解析混合瓦斯气体中各个煤层的贡献份额，为煤矿瓦斯计算、预防及治理提供基础资料，为煤矿安全开采提供保障技术。通过不同煤层有机碳同位素值的差异来解决煤层对比问题和瓦斯气体来源识别问题，具有创新性；采用不同煤层瓦斯碳同位素丰度的差异性及其分布特征进行瓦斯来源的判别，具有较好的先进性和探索性；按不同来源的气体，采用不同含量进行混合测试，以确定不同含量级中混合气体的物质组成特征，为以后识别混合气体的来源和含量提供论据。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系。

背景技术

矿区地质条件复杂，煤层瓦斯含量高，煤层中瓦斯含量较大，对煤层安全开采产生潜在危害，目前煤层多采用保护层开采方式。在开采过程中，瓦斯一旦释放(或突出)，很难定量识别混合瓦斯气体来源及源贡献比例，难以进行科学、有效的治理和防护工作。如何才能定量解析混合瓦斯气体已然成为煤矿安全开采过程中有目的针对性抽放和防治的重要任务之一。

元素地球化学常应用于煤岩沉积环境、成岩时代、后生变质作用等沉积学研究，对于判别煤岩地质成因、追溯其地质年代、反演历史地质作用具有广泛地应用。

本申请旨在拓展精细地球化学应用范围，并将其应用到煤矿实际开采过程中，结合煤田地质学、岩石矿物学、统计分析等多学科交叉理论，从微尺度辨识煤层群混合瓦斯气体的来源，定量来源的贡献比例，完成煤层群开采瓦斯分源预测技术体系的建立，为矿井安全生产提供前提和保障。

发明内容

针对背景技术中提出的现有煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系，具备有效、科学地识别煤矿中瓦斯的来源的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系，包含以下步骤：

S1、通过对煤样中微量元素进行测试分析，建立基于微量元素特征的煤层识别方法；

S2、对不同层位的煤层解吸气中稳定碳氢同位素值的分布规律进行分析、研究，绘制各煤层解吸气中的碳氢同位素特征图谱和图版；

S3、根据不同层位煤的解吸气碳同位素测试结果，建立基于稳定碳同位素示踪原理的煤层气分源识别计算方法。

优选的，在步骤S1之前先查清不同煤层煤岩特征和分布规律。

优选的，所述对煤样中微量元素进行测试分析包括：明确不同煤层中微量元素种类、微量元素丰度及其分布特征。

优选的，所述对不同层位煤的解吸气碳同位素测试过程为：按不同来源的气体，采用不同含量进行混合测试，以确定不同含量级中混合气体的物质组成特征

本发明具备以下有益效果：

本发明结合各种采样测试，定量解析混合瓦斯气体中各个煤层的贡献份额，为煤矿瓦斯计算、预防及治理提供基础资料，为煤矿安全开采提供保障技术。通过不同煤层有机碳同位素值的差异来解决煤层对比问题和瓦斯气体来源识别问题，具有创新性；采用不同煤层瓦斯碳同位素丰度的差异性及其分布特征进行瓦斯来源的判别，具有较好的先进性和探索性；按不同来源的气体，采用不同含量进行混合测试，以确定不同含量级中混合气体的物质组成特征，为以后识别混合气体的来源和含量提供论据。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系，包含以下步骤：

S1、通过对煤样中微量元素进行测试分析，建立基于微量元素特征的煤层识别方法；

S2、对不同层位的煤层解吸气中稳定碳氢同位素值的分布规律进行分析、研究，绘制各煤层解吸气中的碳氢同位素特征图谱和图版；

S3、根据不同层位煤的解吸气碳同位素测试结果，建立基于稳定碳同位素示踪原理的煤层气分源识别计算方法。

在上述步骤S2中，煤层解吸气中稳定碳氢同位素值的分布规律包括碳氢同位素值的种类、不同种类碳氢同位素的丰度的差异性及其分布特征。

在上述步骤S3中，对不同层位煤的解吸气碳同位素测试是安装不同来源的气体，采用不同含量进行混合测试，从而确定不同含量级中混合气体的物质组成特征，为以后识别混合气体的来源和含量提供论据。也即在对混合气体的来源进行分析时，将对混合气体物质组成特征的分析结构与上述测试结果进行比较，从而可以识别混合气体的来源。

针对该煤层群复合多源瓦斯来源识别方法体系的上述三个步骤，以具体的煤矿煤层工作面为例，采集各工作面中涉及到的主要煤层原煤样以及多种抽采方式获取的混合瓦斯样品，运用微量元素及同位素地球化学方法进行系统研究，具体实施如下：

(1)查清不同煤层煤岩特征和分布规律；确定不同煤层煤中微量元素丰度及其分布特征；明确不同煤层煤中特征微量元素；建立不同煤层元素地球化学指标体系；

(2)查清煤层与其解析瓦斯特征地球化学指标相关关系；

(3)完成基于特征地球化学指标差异性的混合气体多源析识别模拟研究，建立源析识别体系；

(4)定量混合瓦斯气体不同来源的贡献比例；

(5)集成混合瓦斯气体的元素地球化学定量解析识别技术。

本申请通过上述方法实现利用不同煤层有机碳同位素值的差异来解决煤层对比问题和瓦斯气体来源识别问题，结合各种采样测试，定量解析混合瓦斯气体中各个煤层的贡献份额，为煤矿瓦斯计算、预防及治理提供基础资料，为煤矿安全开采提供保障技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。