[发明专利]一种上覆油页岩式采煤工作面的瓦斯来源测定方法

说明书

本发明公开了一种上覆油页岩式采煤工作面的瓦斯来源测定方法，先向煤层和油页层分别施工测量钻孔，采集煤粉和岩粉作为样品，接着将样品分别进行瓦斯压力监测和气体流量试验，获得相应的数据；然后对工作面瓦斯来源分成两种情况：一是采空区顶板垮落期间的瞬态瓦斯涌出，在该情况下煤层与油页岩层均受到完全破坏，煤岩层瓦斯充分涌出，此时采用对应的计算公式获得煤层瓦斯和油页层瓦斯各自在工作面瓦斯中占比；二是两次顶板垮落之间一般时期的稳态瓦斯涌出；在该情况下油页岩层尚且完好，此时也采用对应的计算公式获得煤层瓦斯和油页层瓦斯各自在工作面瓦斯中占比；最后根据本发明判断的工作面瓦斯来源情况，从而便于后续采取对应的瓦斯治理措施。

技术领域

本发明涉及一种上覆油页岩式采煤工作面的瓦斯来源测定方法，属于煤矿井下瓦斯勘探与防治相关技术领域。

背景技术

煤矿地质条件复杂，许多工作面具有上覆油页岩式的特殊地质构造，油页岩层与煤层均会向工作面涌出瓦斯，这导致了工作面瓦斯来源不明的问题，制约着工作面瓦斯治理工作的顺利进行。目前，有大量矿井因工作面瓦斯来源不明而无法采取正确的瓦斯治理措施，即由于无法明确油页岩层与煤层各自对工作面涌入瓦斯的量，从而无法根据各自瓦斯量对油页岩层与煤层进行对应的瓦斯治理措施，只能根据工人经验进行瓦斯治理，由于没有针对性，最终会导致瓦斯治理效果较差，导致工作面瓦斯超限。对矿井人员造成较大危险。因此，如何提供一种新的方法，能对具有上覆油页岩的煤矿进行分析处理后，确定其工作面瓦斯来源，从而便于后续采取对应的瓦斯治理措施，有效防止工作面瓦斯发生超限，保证井下工作人员的人身安全，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种上覆油页岩式采煤工作面的瓦斯来源测定方法，能对具有上覆油页岩的煤矿进行分析处理后，确定其工作面瓦斯来源，从而便于后续采取对应的瓦斯治理措施，有效防止工作面瓦斯发生超限，保证井下工作人员的人身安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种上覆油页岩式采煤工作面的瓦斯来源测定方法，具体步骤为：

A、先从巷道中向煤层施工N个煤层测量钻孔，每个煤层测量钻孔打钻过程中均采集n份煤粉，用于煤层瓦斯含量测试；向上覆油页岩施工M个油页岩测量钻孔，每个油页岩测量钻孔打钻过程中均采集m份岩粉，用于油页岩瓦斯含量测试；

B、待步骤A的钻孔施工完成后，在各个钻孔中分别送入检测管，并在孔口进行封孔；各个检测管处于钻孔外部的一端均通过三通连接压力表与流量计，流量计后端安装有阀门；阀门初始时为关闭状态；

C、将步骤A完成后采集的所有样品送至地面实验室，进行瓦斯含量测试，记煤层测量钻孔中采集样品的瓦斯含量为Wa_ij，其中i为钻孔编号，i＝1、2······N，j为样品编号，j＝1、2······n；记油页岩测量钻孔中采集样品的瓦斯含量为Wb_ij，其中i为钻孔编号，i＝1、2······M，j为样品编号，j＝1、2······m；

D、步骤B完成后，对所有钻孔进行K天的瓦斯压力监测，每天对各个钻孔设置的压力表读数一次，记N个煤层测量钻孔的压力读数为Pa_ij，其中i为钻孔编号，i＝1、2······N，j为天数，j＝1、2、3······K；记M个油页岩测量钻孔的压力读数为Pb_ij，其中i为钻孔编号，i＝1、2······M，j为天数，j＝1、2、3······K；

E、压力测试完成后，将各个钻孔对应的阀门均打开，对所有钻孔进行一段时间的气体流量监测，每间隔设定时间对各个钻孔设置的流量计读数一次，共L次，记N个煤层测量钻孔的流量读数为Qa_ij，其中i为钻孔编号，i＝1、2······N，j为测量次数，j＝1,2,3······L；记M个油页岩测量钻孔的流量读数为Pb_ij，其中i＝1、2······M，j为测量次数，j＝1,2,3······L；