煤矿三级瓦斯地质图编制方法课件

　　煤矿三级瓦斯地质图编制方法

　　单位：通风科

　　姓名：李振福

　　日期：2011.7.14

　　1 引言

　　1.1 煤矿瓦斯地质图是煤矿生产、科研、指挥、决策

　　的技术平台

　　1.2 煤矿三级瓦斯地质图及其作用

　　1.3 编制煤矿三级瓦斯地质图规定与依据

　　1.1 煤矿瓦斯地质图是煤矿生产、科研、指挥、决策的技术平台

　　1.2 煤矿三级瓦斯地质图及其作用

　　(1) 采掘工作面瓦斯地质图是直接服务瓦斯治理的

　　(2) 矿井瓦斯地质图反映矿井瓦斯地质规律--预测瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险性、煤层气资源评价

　　(3) 矿区瓦斯地质图反映矿区瓦斯地质规律--为矿区瓦斯综合治理和煤层气资源开发和利用提供重要的依据

　　(4) 历史证明，瓦斯地质图编制工作提高瓦斯预测的前瞻性，增强瓦斯治理的针对性，从制度上保障煤矿安全生产。

　　1.3 编制煤矿瓦斯地质图规定与依据

　　(1) 2011年版《煤矿安全规程》第一百八十一条：

　　突出矿井必须及时编制矿井瓦斯地质图，图中应表明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度瓦斯基本参数等，作为突出危险性区域预测和制定防突措施的依据。

　　在突出煤层顶底板掘进岩巷时，必须定期验证地质资料，及时掌握施工动态和围岩变化情况，防止误穿煤层。

　　1.3 编制煤矿瓦斯地质图规定与依据

　　(2)《防治煤与瓦斯突出规定》

　　第二十条 突出矿井地测部门在防突工作中，必须遵守下列规定：

　　矿井地测部门与防突专门机构和通风部门必须共同编制矿井瓦斯地质图(可与采掘工程图合用)，图中应标明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基本参数等地质资料，作为突出危险性区域预测和制定防治煤与瓦斯突出措施的依据;

　　2 编制煤矿三级瓦斯地质图的基本原理

　　瓦斯地质规律研究

　　瓦斯地质规律研究是瓦斯预测研究的基础。煤矿瓦斯(煤层气)是成煤作用的产物，现今煤层瓦斯的赋存状态是煤层经历历次构造运动演化作用的结果，受着各种复杂地质因素的控制。

　　每次地质构造运动，不同构造应力场的作用，板块构造碰撞，区域构造挤压或拉张，引起隆起或凹陷，同时形成一系列不同级别的断裂、褶皱或发生岩浆作用等，控制着区域及其不同矿区(煤田)、矿井、采区、采面的煤层、围岩发生不同程度的变形破坏，形成构造煤，并引起水文、地应力等不同条件的变化，控制着煤层瓦斯赋存和分布的变化，如瓦斯的含量、瓦斯的压力、瓦斯渗透性等。瓦斯赋存分布受着不同地质条件的控制，从区域到矿区、矿井、采区、采面都存在着不同地质条件下的瓦斯赋存状态，存在着不同级别的瓦斯地质规律。

　　运用煤田地质理论、构造逐级控制理论、水文地质理论、构造煤理论等，研究不同级别的地质单元瓦斯与地质因素的关系，从矿区到矿井、采区、采面都存在着不同级别范围的瓦斯地质规律，只有瓦斯地质规律厘清了，瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯资源量预测等模型才能可靠地建立。

　　(4)瓦斯赋存构造逐级控制理论研究

　　3 煤矿三级瓦斯地质图编制的内容

　　3.1 采、掘工作面瓦斯地质图

　　3.2 矿井瓦斯地质图

　　3.3 矿区瓦斯地质图

　　3.1 采、掘工作面瓦斯地质图

　　(1)采掘工作面瓦斯地质图是瓦斯治理的主战场，是直接服务于瓦斯灾害预防措施和瓦斯抽采措施、工作面煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯实时监测监控、瓦斯综合治理等。是以采区和工作面采、掘工程平面图为地理底图，在准确预测的基础上编绘而成的。

　　(2)要随着采、掘进程，随时收集、整理、填绘瓦斯和地质资料，尤其要对小断层和构造煤的厚度变化随时进行编录，编制煤巷瓦斯涌出量随不同地质因素变化曲线和煤与瓦斯突出预测指标值变化剖面图等。结合计算机技术，随时更新，做到监测监控

　　3.3 矿区瓦斯地质图

　　矿区瓦斯地质图是在搞清矿井、矿区瓦斯地质规律，编制所有矿井瓦斯地质图的基础上编制的，主要反映矿区构造演化、构造变形及分布对瓦斯保存、赋存的控制;不同方向的断裂受构造应力场的演化对煤与瓦斯突出危险性的控制;各个井田在矿区构造中所处的构造位置;压扭性构造带挤压、剪切作用以及形成构造煤造成构造复杂区的划分;煤与瓦斯突出危险区的分布和预测情况;瓦斯含量、煤层瓦斯透气性测试数据和瓦斯资源量的估算;瓦斯涌出量等值线和预测等值线等等。可以有目的为矿区瓦斯综合治理和煤层气资源开发和利用提供重要的依据;为矿区制定开发规划提供重要的参考。

　　4 煤矿三级瓦斯地质图资料整理、分析及预测

　　4.1 瓦斯地质工作的组织保障和分工

　　4.2 地质资料收集与整理

　　4.3 瓦斯资料收集与整理

　　4.4 矿井瓦斯涌出量预测方法

　　4.5 煤与瓦斯区域突出危险性预测

　　4.1 瓦斯地质工作的组织保障和分工 (1)瓦斯地质工作需要地质、通风、防突和采掘等部门的通力合作。公司各矿必须由矿总工程师负责，切实抓好组织和工作落实。 瓦斯地质具体业务应由地质部门牵头，通风、防突和采掘等相关部门配合完成。各部门要设专人负责瓦斯地质日常工作。 (2)地质人员要做好煤巷掘进过程中构造煤(软煤)、断层等构造现象的日常编录，产量，掘进进尺等信息，汇总采掘、通风和防突部门提供的瓦斯地质资料，编制各级瓦斯地质图，并对矿井瓦斯地质图及时更新，搞清瓦斯赋存地质构造逐级控制特征、构造煤分布和煤与瓦斯突出危险性等规律 。

　　4.1 瓦斯地质工作的组织保障和分工 (3)通风人员要汇总瓦斯涌出量，建立和完善各类瓦斯统计台帐，及时填写瓦斯地质报表。 (4)防突人员要观测瓦斯参数，记录瓦斯动力现象，整理和保存防突资料，及时提供瓦斯地质相关信息。 (5)采掘部门要注意观测采动应力对瓦斯涌出的影响，记录采掘过程中瓦斯涌出量、构造煤厚度和煤岩结构的变化，及时发现煤与瓦斯突出的预兆。

　　4.2 地质资料收集与整理

　　(1)矿井地质勘探精查或详查报告，矿井生产修编地质报告(地质说明书)。

　　(2)矿井设计说明书。

　　(3)矿井采掘工程平面图，煤层底板等高线图，构造纲要图，井上下对照图，地层综合柱状图。

　　(4)采掘工作面地质说明书和相关图件。

　　(5)煤巷编录的构造煤厚度，测井曲线解释、地球物理方法探测构造煤厚度。

　　(6)断层，褶皱，陷落柱，火成岩和顶底板砂、泥岩分界线等，按附录B中表B-9和附录A中表A-1要求填绘。

　　(7)所有的钻孔柱状图和勘探线剖面图。

　　(8)三维地震勘探资料。

　　4.3 瓦斯资料收集与整理

　　(1)收集整理建矿以来掘进、回采工作面瓦斯日报表，风量报表，产量报表，采、掘月进尺等资料。按照附录B中表B-1、表B-2、表B-10进行统计。

　　(2)瓦斯含量资料：地质勘探钻孔取样测定的瓦斯含量和生产阶段取样测定的瓦斯含量，按照附录B中表B-3进行统计。

　　4.3 瓦斯资料收集与整理

　　(3)瓦斯抽采资料：收集整理煤层预抽瓦斯和采掘过程中边采边抽的瓦斯量，收集整理所有的瓦斯抽采设计方案和瓦斯抽采台帐，按附录B中表B-10统计。

　　(4)瓦斯压力测试数据：按附录B中表B-4进行统计。

　　(5)煤巷掘进测试的煤与瓦斯突出预测参数，如钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax、钻孔最大钻屑量smax、瓦斯放散初速度ΔP、煤的坚固性系数f值、瓦斯突出危险综合指标K值，按照附录B中表B-5、表B-6进行统计。

　　(6)煤与瓦斯突出动力现象资料：统计建矿以来的所有煤与瓦斯突出点动力现象资料，描述发生过程和突出位置地质资料，描述作业工序详细资料，按照附录B中表B-7、表B-8统计。

　　4.4 矿井瓦斯涌出量预测方法

　　为了确定矿井瓦斯涌出量并为工作面瓦斯管理提供依据，应对矿井瓦斯涌出量进行预测。目前，矿井瓦斯涌出量预测方法主要采用分源预测法和瓦斯地质统计法。

　　(1)分源预测法 一个矿井的瓦斯涌出量的大小既取决于瓦斯源的多少，又取决于瓦斯源涌出瓦斯量的多少。开采含瓦斯煤层时，受采掘影响的煤层及围岩中的瓦斯赋存平衡条件被破坏，其中的瓦斯将涌入采掘工作面及采空区。按照瓦斯涌出地点分，井下瓦斯源有5个，即开采层(包括围岩)、临近层、掘进巷道、生产采空区和已采区采空区。前4项瓦斯源涌出的瓦斯汇集，构成采区瓦斯涌出。各采区瓦斯涌出与已采区采空区涌出的瓦斯汇集构成全矿井瓦斯涌出。 分源预测法的技术原理是：根据煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出的“源-汇”关系(图4-1)，利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律并结合煤层的赋存条件和开采技术条件，通过对回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量的计算，实现采区和矿井瓦斯涌出量预测。分源预测法的具体计算公式详见第十二条。

　　(2)瓦斯地质统计预测法 瓦斯地质统计预测瓦斯涌出量的方法就是在系统收集、整理建矿以来采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量的基础上，准确地计算出各个采、掘工作面每日的绝对瓦斯涌出量点值。每一个采、掘工作面每个月都可以得到30个瓦斯涌出量点值，这是最能反映那个位置地质条件和采掘工艺条件及开采程序条件的瓦斯信息，是与生产实际结合最紧密的第一手资料。将整理出来的数千个、数万个瓦斯涌出量点值再经过认真的筛选，转绘到瓦斯地质图上，就可以直观的看出与各种地质因素和开采条件之间的关系。通过瓦斯地质图上展绘的已采、掘工作面的瓦斯涌出量点值，熟练的工程技术人员就可以预测到邻近未采面的瓦斯涌出量的大小。同时，对于不同回采工艺、不同回采顺序计算出来的瓦斯涌出量可以建立对比关系。根据大量的已知数据，可以进行瓦斯涌出量与各种地质因素和采掘条件的相关分析，建立瓦斯涌出量预测关系式，并通过瓦斯涌出量等值线，进行未知区域的瓦斯涌出量预测 。

　　4.5 煤与瓦斯区域突出危险性预测

　　煤层突出危险性预测分为区域危险性预测和采掘工作面危险性预测。区域预测是根据对煤层和煤层区域的突出危险性作出的判断，把煤层划分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层还可进一步划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。区域预测应在新水平和新采区开拓或准备时进行。工作面危险性预测是预测工作面附近煤体的突出危险性。在突出危险区域内，工作面进行采掘前，应进行工作面突出危险性预测。采掘工作面经预测后，可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。预测煤层突出危险性的指标可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标(△p)、煤的坚固性系数(f)和煤层瓦斯压力(p)，其判断煤层突出危险性的临界值，应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料时，可参考表4-1、表4-2所列数据划分，只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。

　　表4-1 预测煤层突出危险性单项指标临界值

　　表4-2 煤的破坏类型分类表

　　5 煤矿三级瓦斯地质图编制工作方法

　　5.1 构造煤观测

　　5.2 地理底图的编绘

　　5.3 瓦斯地质图编绘

　　5.4 矿井瓦斯地质图说明书编写提纲

　　2) 构造煤观测方法

　　观测地点: 井下巷道和采、掘工作面

　　观测内容:顶底板、煤层、煤层结构、构造煤

　　记录：照像，素描，文字描述

　　采样

　　5.2 地理底图的编绘

　　1) 地理底图的选择

　　以矿井煤层底板等高线图和采掘工程平面图作为地理底图，选取的地理底图能反映矿井最新的地质和采矿工程信息。比例尺一般选用1：5000，小型矿井可选用1：2000，特大型矿井也可选用1：10000。

　　2) 地理底图的数字化

　　(1)内容取舍

　　矿井瓦斯地质图是以瓦斯和地质内容为主体，为了减轻图面内容的负担，并突出表现瓦斯分布和影响瓦斯分布的地质因素等主体内容，达到图面清晰、层次分明、主体突出、一目了然的目的。在对地理底图进行数字化以前，对地理底图所表示的地质、采矿内容进行取舍。保留主要内容，见表5-2 。

　　2 ) 地理底图的数字化

　　(2)图层划分

　　分层是数字化的基础，合理的分层有利于在瓦斯地质编图过程中进行整体编辑(修改、删除等)，提高编图效率。根据各矿井的实际情况，对煤层底板等高线图和采掘工程平面图内容取舍之后作为地理地图。对保留的主要内容按照附录A图例进行分层，每种图例按图例名称分为“图例名称”和“图例名称+标注”两层。

　　(3)地理底图数字化

　　选择专业绘图软件(如AutoCAD,MapGIS等)为数字化软件，依据图层划分结果建立各图层，采用手扶跟踪数字化仪采集或扫描跟踪数字化采集的数字化方法，对煤层底板等高线图和采掘工程平面图分别分层数字化。

　　3) 地理底图的清绘

　　为了达到图面清晰，主体突出的效果，要严格按照附录A“矿井瓦斯地质图图例”中对图例符号、颜色、线形、线宽、字体类型、字体大小等要求对数字化完成的底图进行编绘，并对采矿工程图面内容适当进行简化，如回采工作面只表示与相邻工作面中的一条机巷或风巷、适当删除联络巷等，已采工作面不表示采空区线条符号等。

　　5.3 瓦斯地质图编绘

　　对瓦斯统计资料和瓦斯预测结果，严格按照附录A“矿井瓦斯地质图图例”中对图例符号、颜色、线形、线宽、字体类型、字体大小等要求,编绘到地理地图上。

　　1) 瓦斯参数点的绘制

　　(1)瓦斯涌出量：掘进工作面绝对瓦斯涌出量点，回采工作面绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量点，一般是每一个月按进度标注一个点。

　　(2)瓦斯含量、瓦斯压力：根据矿井实际测定位置进行标注。

　　(3)煤与瓦斯突出动力现象：根据矿井实际突出位置进行标注。

　　(4)瓦斯(煤层气)资源量：在每一块段的合理位置标注块段瓦斯资源量。

　　(5)瓦斯放散初速度ΔP，煤的坚固性系数f值，瓦斯突出危险性综合指标K值，钻屑瓦斯解吸指标Δh2，钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax，钻孔最大钻屑量smax等，根据实际测定位置进行标注。

　　2) 有关瓦斯等值线和区块界线的绘制

　　(1)绝对瓦斯涌出量等值线：根据实际瓦斯涌出和瓦斯涌出量预测结果将绝对瓦斯涌出量等值线分实测线和预测线，一般是按级差5m3/min一条进行绘制。

　　(2)瓦斯含量等值线：一般是按级差2m3/t一条进行绘制。

　　(3)瓦斯压力等值线：一般是按级差0.2MPa一条进行绘制。

　　(4)煤与瓦斯突出威胁区界线：按照煤与瓦斯突出预测结果，沿煤与瓦斯突出威胁区下限绘制，箭头指向突出威胁区。

　　(5)煤与瓦斯突出危险区界线：按照煤与瓦斯突出预测结果，沿煤与瓦斯突出危险区下限绘制，箭头指向突出危险区。

　　(6)瓦斯(煤层气)资源块段界线：依据瓦斯(煤层气)赋存条件，考虑含量大小、构造条件、水文地质条件等相近，划分不同级别区块评价资源量，按附录A “矿井瓦斯地质图图例”的要求进行绘制。

　　3) 面色的绘制

　　瓦斯涌出量区划面色的绘制：根据瓦斯涌出量预测结果，一般分为瓦斯涌出量<5m3/min、5m3/min≤瓦斯涌出量<10m3/min、10m3/min≤瓦斯涌出量<15m3/min和瓦斯涌出量≥15m3/min四级区划，按照附录A“矿井瓦斯地质图图例”的要求的面色进行填充。但对大型、特大型矿井，产量高、瓦斯涌出量大的矿井，如晋城矿区寺河煤矿瓦斯涌出量区划级别提高为10m3/min。