[發(fā)明專利]一種瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011245115.9
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN112377259B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李丹;蘇現(xiàn)波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司;河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F17/00
• 分類號(hào): E21F17/00;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.一種瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：獲取待評(píng)價(jià)封閉采空區(qū)封閉時(shí)間、工作面布置、四周保護(hù)或隔離煤柱、工作面回采工藝信息；

S2：獲取待評(píng)價(jià)封閉采空區(qū)開采煤層賦存和地質(zhì)情況、地質(zhì)構(gòu)造、煤層頂?shù)装鍘r層物理力學(xué)性質(zhì)；

S3：獲取待評(píng)價(jià)封閉采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶高度及底板破壞帶深度、巖層導(dǎo)水裂隙角；

S4：進(jìn)行采場(chǎng)巖層移動(dòng)穩(wěn)定后是否構(gòu)成圈閉判斷，依次從蓋層、側(cè)向遮擋屏蔽層、裂隙儲(chǔ)集體和底板遮擋屏蔽層四方面進(jìn)行判別，如果都滿足設(shè)定的條件，則表明該采場(chǎng)巖層移動(dòng)穩(wěn)定后構(gòu)成了圈閉，可進(jìn)入下一步驟S5；

S5：獲取待評(píng)價(jià)封閉采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶高度、底板破壞帶深度范圍內(nèi)的鄰近不可采煤層、含氣巖層信息；

S6：獲取圈閉裂隙儲(chǔ)集體內(nèi)遺留煤炭體積；獲取圈閉裂隙儲(chǔ)集體內(nèi)積水情況及被采空區(qū)積水淹沒的煤炭體積；

S7：獲取待評(píng)價(jià)封閉采空區(qū)所形成的圈閉類型，確定圈閉內(nèi)煤柱數(shù)量及其相關(guān)信息；

S8：獲取圈閉裂隙儲(chǔ)集體內(nèi)不可采煤層可解吸瓦斯量、含氣巖層甲烷排放率；獲取圈閉裂隙儲(chǔ)集體內(nèi)煤柱、遺留煤炭量及兩者的可解吸瓦斯量；

S9:進(jìn)行圈閉瓦斯資源量計(jì)算；圈閉的瓦斯資源主要來源于圈閉內(nèi)煤柱、遺留煤炭和鄰近不可采煤層和含氣巖層內(nèi)的瓦斯和裂隙空間的游離氣體5個(gè)部分組成：Q＝Q_cp+Q_rc+Q_uc+Q_rg+Q_fg

式中：Q為圈閉瓦斯資源量，Q_cp、Q_rc、Q_uc、Q_rg和Q_fg分別為瓦斯圈閉煤柱、遺留煤炭、鄰近不可采煤層、巖層和裂隙儲(chǔ)集體游離瓦斯資源量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計(jì)算方法，其特征在于：步驟S3中采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶高度及底板破壞帶深度、巖層導(dǎo)水裂隙角獲取，分別進(jìn)行：

①導(dǎo)水裂隙帶高度：采用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算導(dǎo)水裂隙帶高度，當(dāng)煤層傾角為0～54且煤層上覆巖層為堅(jiān)硬、中硬、軟弱和極軟弱巖層時(shí)，厚煤層分層開采的導(dǎo)水裂隙帶最大高度選用下表中的公式進(jìn)行計(jì)算：

注：1.∑M—累計(jì)采厚，m；2.公式應(yīng)用范圍：?jiǎn)螌硬珊?～3m，累計(jì)采厚不超過15m；3.計(jì)算公式中±號(hào)項(xiàng)為中誤差；

當(dāng)煤層傾角為55°～90°且煤層頂、底板為堅(jiān)硬、中硬、軟弱和極軟弱巖層時(shí)，用垮落法開采的導(dǎo)水裂隙帶最大高度選用下表中的公式進(jìn)行計(jì)算：

②底板破壞帶深度：

式中，為底板巖層內(nèi)摩擦角；

x_a為煤壁屈服區(qū)長(zhǎng)度,其中，k—應(yīng)力集中系數(shù)；H為煤層埋深；C_m為煤層內(nèi)聚力；M—煤層開采厚度；為煤層內(nèi)摩擦角；γ為上覆巖層平均容重；

③巖層導(dǎo)水裂隙角，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法或利用煤礦已有的地表移動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)估算獲得，實(shí)踐表明，采場(chǎng)巖層導(dǎo)水裂隙角比其采動(dòng)移動(dòng)角大4～10°，利用導(dǎo)水裂隙角和導(dǎo)水裂隙帶的最大高度可得到導(dǎo)水裂隙帶超出開采邊界的最大距離。