河南理工大学毕业设计（论文）
2523型号：2功率：2*1522*11型号：2功率：2*152*113101轨道配巷3101轨道顺槽回风大巷胶带运输大巷10#型号：2功率：2*152补掘回风火药发放硐室井底煤仓3101胶带配巷3101胶带顺槽临时水仓1#2#3#4#5#3104轨道顺槽6#7#2避难硐室8#采区变电所9#型号：2功率：2*15临时水仓轨道运输大巷型号：2功率：2*15集中回风巷2中央变电所及排水泵房管子道人车等候室井底车场中央水仓3102胶带顺槽3102轨道顺槽3102胶带配巷8#9#13#3102回风尾巷15#
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矿井通风系统图
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4 瓦斯分布规律
煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积(换算为标准状态)量，单位是m3/t或mL／g。在甲烷带内的矿井或区域，只有掌握矿井瓦斯的赋存与运动规律，采取相应的措施，才能有效预防煤与瓦斯突出。 4.1煤层瓦斯赋存的垂向分带
当煤层具有露头或在冲积层之下有含煤盆地时，由于煤层内的瓦斯向地表运移和地面空气向煤层深部渗透、扩散，其结果是煤层沿垂向一般会出现四个分带：即“CO2－N2”、“N2”、“N2－CH4”、和“CH4”带。“CO2－N2”、“N2”、“N2－CH4”三带统称为瓦斯风化带。位于瓦斯风化带下边界以下的甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加呈有规律的增长。增长的梯度，在不同煤质(煤化程度)、不同地质构造与赋存条件有所不同。从甲烷带内其一深度起，矿井除一般瓦斯涌出外还出现了特殊瓦斯涌出：瓦斯喷出与煤和瓦斯突出。
4.2影响煤层瓦斯含量的因素
在成煤过程中每形成1t煤所生成的瓦斯量理论上约为100－400 m3，但国内外大量实测资料表明，现今的煤层原始瓦斯含量一般最大不超过30－40 m3/t，这就说明成煤过程中生成的瓦斯绝大部分已逸散到地表，或在地质条件适合时，如煤盆地地层中有大面积隔气层和储气构造，煤层中的瓦斯运移到储气构造中，形成煤层气，因此，煤层瓦斯含量除与生成瓦斯量有关外，主要取决于煤生成后瓦斯运移条件和煤保存瓦斯的能力（吸附性、孔隙率等），即主要受如下因素控制：
4.2.1煤田地质史(三级目录，下同)
从植物的堆积一直到煤炭的形成，经历了长期复杂的地质变化，这些变化对煤中瓦斯的生成和排放都起着一定的作用。煤层中瓦斯生成量、煤田范围内瓦斯含量的分布以及煤层瓦斯向地表的运移，归根到底都有取决于煤田的地质史。成煤后地壳的上升将使剥蚀作用加强，从而给煤层瓦斯向地表运移提供了条件；当成煤后地表下沉时，煤田为新的覆盖物覆盖，从而减缓了煤层瓦斯的逸散。
2）地质构造
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断层对煤层瓦斯含量可以有性质上截然不同的两种影响，开放性断层是煤层瓦斯排放的通道，在这类断层附近，煤层瓦斯含量减小，封闭性断层本身透气性差，而且截断了煤层与地表的联系，往往使封闭区段的煤层瓦斯含量增大。在被基岩覆盖的闭合和半闭合背斜转折区，由于煤层运移路线加长和瓦斯排出口不断缩小，增大了瓦斯运移的阻力，因此，在同一开采深度下比构造两翼瓦斯含量大；在向斜转折处由于供应瓦斯区域逐渐减小，瓦斯向地表运移的通道逐渐扩大，造成煤层瓦斯含量减小。 3）煤层的赋存条件
煤层有无露头对煤层瓦斯含量有一定影响。煤层有露头时，瓦斯易于排放；无露头时，煤层瓦斯易于保存。
煤层埋藏深度是决定煤层瓦斯含量大小的重要因素。对同一煤田或煤层，在瓦斯风化带以下，煤层瓦斯压力随深度加大呈线性增大趋势，故煤层瓦斯含量随深度增大而增大，它反映了煤层瓦斯由深部向地表运移的总规律，该规律已被大量生产和科研实践所证实。
由于煤层的透气性一般比围岩大得多，而倾角越小瓦斯运移的途径越长，因此在其它条件大致相同的情况下，在同一开采深度上，煤层倾角越小，煤层所含瓦斯越大。 4） 煤层围岩性质
围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散。例如大同煤田煤的变质程度高（无烟煤），其成煤过程生成瓦斯量和煤的吸附能力较大，但大同煤田的煤层瓦斯含量却比较小，这是因为大同煤田煤层的顶板由孔隙发育、透气良好的砂岩、砾岩和砂页岩组成，煤层中的瓦斯绝大部分已逸散。
5）煤的变质程度
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大，因此，在其它条件相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。在同一煤田，煤吸附瓦斯的能力随煤的变质程度的提高而增大，故在同一瓦斯压力和温度条件下，变质程度高的煤层往往能保存更多的瓦斯。但应指出，当由无烟煤向超级无烟煤过渡时，煤的吸附能力急剧减小，煤层瓦斯含量大为减低。 6）岩浆活动
岩浆活动对煤层瓦斯含量的影响较为复杂。在岩浆接触变质和热力变质的影响下，煤能够再一次生成瓦斯，并由于煤变质程度的提高而增大了吸附能力，
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因而岩浆活动影响区域煤层的瓦斯含量增大。但在无隔气层的情况下，由于岩浆的高温作用强化了煤层排放瓦斯，从而煤层瓦斯含量减小。故对不同煤田，岩浆活动对煤层瓦斯含量的影响可能是各不相同的。 7）水文地质条件
尽管瓦斯在水中的溶解度仅1%－4%，但在地下水交换活跃地区，水却能从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯含量明显减少。
根据揭示的地质资料显示，由于井田范围内主要构造形态为宽缓的褶皱，井田内无落差大于20m的断层，未发现岩浆活动，地质构造简单。并且3＃煤为高强度、高发热量的无烟煤，顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，底板是泥岩、粉砂岩，所以可以排除以上其它几种因素影响，把煤层的埋藏深度作为影响瓦斯含量的控制因素。
4.2瓦斯含量测定方法
煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量和预测瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。含量测值的准确性直接影响着矿井瓦斯涌出量预测精度的大小。现有的煤层瓦斯含量测定方法按其应用范围可分为地堪方法与煤矿井下方法。下面对我国目前所采用的几种煤层瓦斯含量方法作以简述。
4.2.1直接法（三级目录，下同）
利用特殊采样工具在地质勘探钻孔中取样测定煤层瓦斯含量的方法称为直接法。它可以分为密闭式岩芯采取器和集气式岩芯采取器测定法。实践证明：密闭式岩芯采取器测定法得出的含量结果能比较好地反映客观实际。但是其结构复杂，一些零部件易于损坏，试验成功率低，在广泛推广应用中受到一定限制。为了克服上述不足，抚顺分院在50年代试制成功了集气式岩芯采取器主要不同之处是在煤芯接受器上部安装带阀门的集气室，用来收集钻进和提升过程中煤芯泻出的瓦斯。由于它的结构比较简单。在使用和维护上较密闭式采取器容易。所以，六十年代后它在生产中得到推广应用。
（2）间接法
它是通过测定瓦斯压力等参数并根据煤岩物理特性（吸附与解吸特性等）经过计算来确定煤层瓦斯含量的一种方法。一般较容易测得瓦斯压力，故此法在井下应用较广泛。但在地质勘探钻孔中，因测定煤层瓦斯压力工作较为复杂而未能广泛推广应用。
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（3）解吸法
严格来讲，解吸法属于直接法的一种。该方法利用煤样瓦斯解吸规律来计算采样过程中瓦斯损失量，并结合煤样残存瓦斯量的实验室测定来确定煤层瓦斯含量。解吸法主要是用于井下煤层瓦斯含量测定。
井下钻屑解吸法测定煤层瓦斯含量的原理是：井下实测采集煤样的瓦斯解吸量，根据煤样的井下瓦斯解吸规律推算煤样采集过程中的损失瓦斯量，然后
测定煤样的残存瓦斯量，样的取样损失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、残存瓦斯量和煤样重量计算煤层瓦斯含量。井下解吸法测定煤层瓦斯含量的步骤如下：
(1)选择新暴露的采掘工作面煤壁，用煤电钻
图4-2 瓦斯解吸速度测定仪与密封罐示意图
6——弹簧夹 7——排水管 8——排气胶管 9——胸骨穿刺针头 10——密封罐 11——压紧螺帽
垂直煤壁打一个∮
1——量管 2——吸气球 3——温度计 4——水槽 5——螺旋夹 42mm、孔深10m的钻孔，
当钻孔钻至9m时开始取样，并记录采样开始时间
t1；
(2)将采集的新鲜煤样装罐并记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t2，用FHJ-2型瓦斯解吸速度测定仪（图4-2）测定不同时间t下的煤样累积瓦斯解吸总量V0i，瓦斯解吸速度测定一般为2个小时，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量。
(3)损失量计算
将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积Voi:
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