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深部高地温区域瓦斯赋存特征研究

绪 论
1 研究背景及意义
随着全球范围内的经济复苏，世界各国对于传统化石能源的需求量日益增加，加之开采强度的不断加大，致使浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。据不完全统计，国外开采超千米深的金属矿山有80多座，而国外一些主要产煤国家从20世纪60年代就开始进入深井开采。1960年前，西德平均开采深度已经达650m，1987年已将近达900 m；原苏联在20世纪80年代末就有一半以上产量来自600 m以下深部。国外深部工程开采现状如图1-1。

图1-1 国外深部工程开采现状

煤炭是我国主体能源，是能源安全的基石。煤炭在我国一次能源的生产和消费结构所占比例中一直达70%以上，预计2050年仍将占50%以上。以煤炭为主要能源的局面，在今后相当长的时间内不会发生根本性的变化。中国东部主要矿区经过多年的开采，浅部资源已接近枯竭，迫切需要开采深部地区的煤炭资源。据第三次全国煤炭预测，仅东部的山东、河北、河南、安徽、江苏、江西、山西等七省在埋深在600～1000m区间的煤炭资源预测储量约1822.68亿吨，埋深在1000～1500m区间的煤炭资源预测储量约2494.11亿吨，二者累计为4316.79亿吨．
2010年我国煤炭产量达到33亿吨，在有力地保障经济快速增长的同时，也导致我国煤矿每年以20～50m的速度向深部延伸。近年来，全国已有50多对矿井开采深度超过1000m：如沈阳采屯矿开采深度为1197m；开滦赵各庄矿开采深度为1159m；徐州张小楼矿开采深度为1100m；北票冠山矿开采深度为1059m；新汶孙村矿开采深度为1055m；北京门头沟开采深度为1008m；长广矿开采深度为1000m。我国国有重点煤矿平均采深变化趋势如图1-2所示。

图1-2 我国国有重点煤矿平均采深变化趋势

在菏泽矿区，平均开采深度达900～1200m。目前，菏泽矿区万福矿、赵楼矿等都在计划向深部开采。
国内外资料及有关数据表明，随着开采深度的增加，矿井可能出现的情况主要有：地温增高、瓦斯涌出量增加、矿压增大、底板水压增大等．其中瓦斯、水的富存条件经常伴随有异常的地质构造。深部开采与浅部开采所处岩石力学环境的不同也对深部煤体的瓦斯的赋存特征产生了较大的影响[
]。
2 国内外研究现状
梁冰利用高压容量法研究了韩城象山新井l#测压孔的煤样在不同温度（25、30、35、40、45℃）、不同瓦斯压力（0～6MPa）情况下，煤的瓦斯吸附性能的变化规律，得出了当温度、瓦斯压力变化时，煤的瓦斯吸附曲线以及吸附常数随温度变化的数学关系式，认为温度对煤吸附瓦斯量有很大的影响，随着温度的升高，煤的瓦斯吸附量呈现逐渐减小的趋势[
]。
分析其原因认为是因为煤对瓦斯的吸附主要以物理吸附为主。物理吸附的速率快，在规定时间内易达到平衡，且为放热过程，所以出现平衡吸附量随温度的上升而降低的现象。
3 存在问题
我国煤矿进入深部开采的时间较短，积累的资料较少。且多数深部矿井现正处于论证或建井掘进阶段，尚未开始回采。现在的关注重点大多集中于如何在深部高地应力的复杂条件下安全开展矿井的建设，以及如何处理深部矿井严重的热害问题对于人员的影响问题。对于深部埋藏煤体的瓦斯赋存特征研究有限，且多数只是能通过地勘孔取样获得资料。
即便有研究温度、压力对于瓦斯赋存特征影响，也仅仅停留在实验室研究阶段，未能结合矿井的实际条件开展相关研究。
国外矿井虽然进入深部开采的时间较长，相关经验资料积累较多。但由于国外矿井的煤埋藏条件较好，瓦斯较小，且遇到具有突出危险的矿井一律做关停处理。因此国外对于深部矿井的主要研究深部岩石力学对于矿井的破坏作用、地质构造对于煤层瓦斯的控制作用以及如何防止矿井热害的产生等。对于煤体瓦斯赋存特征的研究也较少。
4 研究内容及研究思路
本文以规划中的祁南煤矿深部井为研究对象，以深部井地勘阶段取得的资料为依托，通过对祁南煤矿地质构造的分析，利用祁南浅部井已有的瓦斯压力、含量数据预测祁南深部井的瓦斯压力数据，并结合从浅部井在靠近深部的区域取得的煤样开展实验室研究。
最终得到深部井地温、瓦斯压力、瓦斯含量之间的关系。

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一 瓦斯赋存的基础理论研究
1、概述
瓦斯（methane）是井下煤岩涌出的各种气体的总称，其主要成份是以甲烷为主的烃类气体。在我国矿井的实际条件下，瓦斯主要是指甲烷，是腐植型有机物(植物)在成煤过程中生成的。瓦斯的物理与化学性质一般也都是针对甲烷而言。煤层中的甲烷的产生大致可分为两个阶段。
第一阶段为生物化学成气时期，在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。由于这一过程发生于地表附近，上覆盖层不厚且透气性较好，因而生成的气体大部分散失于古大气中。随泥炭层的逐渐下沉和地层沉积厚度的增加，压力和温度也随之增加，生物化学作用逐渐减弱并最终停止。
第二阶段为煤化变质作用时期，随着煤系地层的沉陷及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2。这个阶段中，瓦斯生成量随着煤的变质程度增高而增多。但在漫长的地质年代中，在地质构造(地层的隆起、侵蚀和断裂)的形成和变化过程中，瓦斯本身在其压力差和浓度差的驱动下进行运移，一部分或大部分瓦斯扩散到大气中，或转移到围岩内，所以不同煤田，甚至同一煤田不同区域煤层的瓦斯含量差别可能很大。
在个别煤层中也有一部分瓦斯是由于油气田的瓦斯的侵入造成的，例如四川中梁山10号煤层的瓦斯有时与底板石灰岩溶洞中的瓦斯相连,陕西铜川焦坪煤矿井下的瓦斯又与底板砂岩含油层的瓦斯有关。有的煤层中还含有大量的二氧化碳，如波兰的下西里西亚煤田的煤层中还有大量的二氧化碳，则是由于火山活动使碳酸盐类岩石分解生产的二氧化碳侵入的结果。在某些煤层中还含有乙烷、乙烯等重碳氢气体。但一般来说，煤田中所含瓦斯均以甲烷为主。

2、煤的孔隙结构
由植物变成煤炭的过程中，在褐煤至无烟煤变质阶段，瓦斯（煤层气）生产量的总和达200～400m3/t。其中的1/5～1/10将保存在煤体内。煤体内保存瓦斯的数量，与煤的结构有关。煤在变质过程中。煤中的挥发分变为气体，使煤成为一种复杂的孔隙性介质，有发达的、各种不同直径的孔隙和裂隙，形成了庞大的孔隙表面与微空间，为瓦斯赋存提供了条件。
安徽理工大学梁红侠等人从压汞试验入手，对淮南煤田煤的孔隙结构随埋藏深度的变化进行分析，发现随着采样深度的增大，上覆地层的压力越来越大，煤的孔隙性向更致密的方向发展，煤中总比孔容积呈减小趋势，其中大孔的比孔容积在总比孔容积中所占比率逐渐减小，微孔的比孔容积在总比孔容积中所占比率显示增大趋势，微孔是甲烷吸附的主要场所，微孔的增多势必增加孔隙的比表面积，而比表面积的增大，给瓦斯提供更大的吸附空间，故深部瓦斯含量增大[
]。

3、瓦斯的赋存形态
成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附这两种不同的状态存在于煤体中，通常称为游离瓦斯（free gas）和吸附瓦斯(absorbed gas)。
游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体存在，呈现出压力并服从自由气体定律，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于10nm) 内，如图10-2-2所示。游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。

图10-2-2 瓦斯在煤内的存在形态示意图
1－游离瓦斯；2－吸着瓦斯；3－吸收瓦斯；4－煤体；5－孔隙
吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；而吸收状态是瓦斯分子充填到纳米级的微细孔隙内，占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间，如同气体溶解于液体中的状态。
吸附瓦斯量的多少，决定于煤对瓦斯的吸附能力和瓦斯压力、温度等条件。吸附瓦斯在煤中是以多分子层吸附的状态附着于煤的表面，因此煤对瓦斯的吸附能力决定于煤质和煤结构，不同煤质对瓦斯的吸附能力如图10-2-3。

图10-2-3 不同煤质对瓦斯的吸附能力的示意图
煤的瓦斯含量和温度、压力的关系，如图10-2-4。该图是某一煤样的测定曲线。
0 1 2 3 4 5 6
1 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
5 1 2 3 4 5 6
6 1 2 3 4 5 6
瓦斯含量m3/t

瓦斯压力(p) MPa

图10-2-4 瓦斯含量和温度、压力的关系
4、瓦斯含量及其测定
瓦斯含量是指单位重量或体积的煤岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量，即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和，以m3／m3（煤）或m3／t（煤）表示。煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。
常用的瓦斯含量测定方法有两类：一类是直接测定法，多用于地质勘探部门，即在打钻过程中，遇到煤层后用专用的密闭式岩芯取样器或普通取样器，提取煤样，在实验室内抽取其中所含瓦斯，再加上打钻、取样过程中逸散的瓦斯，除以试样的质量，就是该煤层的瓦斯含量了。抽出的瓦斯还应进行成分分析，用来确定瓦斯风化带的下部边界深度。另一类是计算法，即根据测定得到的煤层的瓦斯压力和温度，结合实验室的试验，计算煤层的游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和，即为该煤层的瓦斯含量。

5、煤层瓦斯垂直分带
煤田形成后，煤变质生成的瓦斯经煤层、围岩裂隙和断层向地表运动；地表的空气、生物化学及化学作用生成的气体由地表向深部运动。由此形成了煤层中各种气体成分由浅到深有规律的逐渐变化，即煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。一般将煤层由露头自上向下分为四个瓦斯带：CO2—N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。图10-2-13给出了前苏联顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化，各带的煤层瓦斯组分含量见表10-2-5。
前三个带总称为瓦斯风化带，第四个带为甲烷带。瓦斯风化带下部边界煤层中的瓦斯组分为80%，煤层瓦斯压力为0.1～0.15MPa，煤的瓦斯含量为2～3m3/t（烟煤）和5～7m3/t（无烟煤）。在瓦斯风化带开采煤层时，相对瓦斯涌出量一般不超过2m3/t，瓦斯对生产不构成主要威胁。我国大部分低瓦斯矿井皆是在瓦斯风化带内进行生产的。

图10-2-13煤层瓦斯垂向分带图
瓦斯风化带的深度取决于煤层地质条件和赋存情况，如围岩性质、煤层有无露头、断层发育情况、煤层倾角、地下水活动情况等等。围岩透气性越大，煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈，则瓦斯风化带下部边界就越深。有露头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风化带深。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而有规律地增长。

6、影响煤层瓦斯含量的主要因素
根据理论分析，在从植物遗体到无烟煤的变质过程中，每吨煤至少可生成100 m3以上的瓦斯，但是在目前的天然煤层中，最大的瓦斯含量不超过50 m3／t。这一方面是由于煤层本身含瓦斯的能力所限，另一方面因为瓦斯是以压力气体存在于煤层中，经过漫长的地质年代，放散了大部分，目前仅是剩余的瓦斯量。所以说煤层瓦斯含量的多少主要决定于它保存瓦斯的条件，而不是生成瓦斯量的多少，也就是不仅决定于煤质牌号(肥煤以上)，而更主要的是决定于它的地质条件。现将影响煤层瓦斯含量的一些主要因素分析如下：
（1）、煤的变质程度
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越多。如其他条件相同，变质程度提高了，煤层的瓦斯含量应比较大，例如阳泉3号煤层变质程度高，挥发分为7％左右，在瓦斯压力1.6 MPa下，每m3煤的瓦斯含量为34 m3，而抚顺龙凤矿的煤层变质程度低，挥发分为34％，在同样瓦斯压力下，其含量仅为14.6 m3。
（2）、煤层的地质历史
瓦斯在生成过程中，不断生成和放散，尤其是在成煤后的漫长地质年代中，它的放散瓦斯条件如何？这是具有决定性的因素。因为地层的上升和下降，海浸海退的变化，地表河流对煤层的侵蚀，地质构造对放散瓦斯的作用，煤层在地表暴露时间的长短，这些对于瓦斯的保存都具有重大影响。例如开滦的石炭二迭纪煤层在距地表700～800米处，瓦斯含量不大，一般也没有突出现象。但是湖南白沙矿区二迭纪煤层，有的在距地表80米处即发生突出，瓦斯含量也比较大。
（3）、煤层和围岩的透气性
煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。如果围岩为致密完整的低透气性岩层，如泥岩，完整的石灰岩，煤层中的瓦斯就易于保存下来。重庆、六枝、涟邵地区煤系地层岩性主要为泥岩、页岩、粉砂岩和致密石灰岩，围岩的透气性差，所以煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。反之，围岩由厚层中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，则煤层瓦斯含量小。例如在大同煤田、北京煤田西部，围岩是透气性大的厚砂岩，煤层瓦斯含量就很低。
（4）、地质构造
煤层的断层和地质破坏对瓦斯的放散有显著的作用，如果断层的成因是受张力作用产生的，则该断层边界的瓦斯可以通过断层而放散，该区域的瓦斯要小。如果断层是受压力作用产生的，属于封闭性的断层，在断层区域内的瓦斯要大。例如焦作矿区在距地表188米垂深处，王封矿和李封矿均为低瓦斯矿井，但邻近的朱村矿，其四周为封闭性断层切割则为超级瓦斯矿井，并发生了煤和瓦斯突出现象。
此外，在断层带中充填物的致密性和断层附近的岩性，对断层附近煤层的瓦斯含量也有重要关系。
（5）、煤层露头
煤层在目前或成煤后的地质年代中有无露头长时间与大气相通，这对于瓦斯的保存有很大关系。例如四川中梁山煤田为覆舟状构造， 地表无煤层出露，瓦斯为构造封闭，煤层的瓦斯含量大，因而主井井筒进入煤层时，即发生了煤和瓦斯突出。
（6）、埋藏的深度和地形
在有露头的煤田中，地表附近的煤层瓦斯得到了放散，而且空气也向煤层渗透，因而在距地表不远的煤层中含有二氧化碳、氮气等气体。随着深度的加深，甲烷所占的比例越来越大。在煤层瓦斯成分中，甲烷不足80％的部分称之为瓦斯风化带。瓦斯风化带的深度可以从几十米到几百米，甚至达千米，这决定于地质条件和围岩性质。在瓦斯风化带中由于瓦斯含量小，不会发生瓦斯突出。一般在瓦斯风化带以下的甲烷带内，瓦斯压力基本上随深度成正比增加。在山区的煤田，由于地形起伏变化大，煤层瓦斯含量则与覆盖层的厚度有关，根据阳泉各矿的资料表明，覆盖层厚度越大，煤层瓦斯含量越大。
（7）、地下水的活动
在地下水活跃的区域，瓦斯也得到流动、排放。例如南桐直属二井的突出煤层在地下水活跃的地区，不但没有发生突出现象，而且瓦斯涌出量也大大减少；湖南煤矿普遍存在着凡是水大的矿井瓦斯小，水小的矿井瓦斯大的规律。
以上是对这些因素的简要说明，在分析某一煤层的瓦斯含量以及有无突出危险时，需要根据这些因素以及地应力等因素作综合的研究。

二 矿井地质构造对瓦斯赋存的控制作用分析
1、 矿井概况
祁南煤矿位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境内，北距宿州市约23km，南距蚌埠市约70km。井田北部以第10勘查线与桃园煤矿毗邻，东部以F22断层与祁东煤矿相接，浅部止于石炭系太原组上部第一层石灰岩露头，深部以23煤层-800m水平地面投影为界，走向长约10.5km，宽3～8.5km，勘查面积约62.5km2。井田范围内地势平坦，地面标高17.20m～23.80m，一般在22m左右。
祁南煤矿由兖州煤矿设计院（中煤国际工程集团南京设计研究院）于1989年7月编制初步设计，1996年又编制了优化设计。祁南煤矿设计生产能力为180万吨，开采10个可采煤层，开采深度-315～-800m，服务年限132.8年。设计主、副井，中央风井、东、西风井各1个，采用立井分水平阶段石门开拓方式，采煤方法为走向长壁全垮落法。
祁南煤矿于1992年12月26日破土动工，2000年12月26日正式投产，2002年产量达181.8万吨。2003年起进行矿井改扩建工程，2009年核定生产能力300万吨/年。
祁南煤矿设计年生产能力为180万t/a，2009年矿井核定能力为300万t/a。
矿井为立井多水平开拓，第一水平标高为-550m，第二水平标高为-750（3煤层800m）。井口位置位于井田中部，初期设主井、副井、中央风井和西风井四个井筒。采区集中运输大巷分区石门开拓，即在32煤层底板布置-550m水平岩石集中大巷，采用分区石门开拓中、下组煤。祁南煤矿现有81、101、82、34、34下五个生产采区；84、31两个采区为开拓采区。32采区2006年5月已封闭，102采区2008年3月已封闭。矿井共动用10、72、71、61、32五个煤层，开采活动基本都在一水平范围内，只有34下采区在二水平。
为了扩大祁南煤矿的生产规模，2005年1月淮北矿业（集团）有限责任公司（以下简称：淮北矿业）依法取得了祁南煤矿深部探矿权，并实施勘查工作。

2、 煤层概况
32煤层位于上石盒子组下部，上距23煤层83～125m，平均104m，是核实矿区主采煤层之一。
祁南煤矿：煤层厚度0.66～4.54m，平均2.34m；可采区内煤层厚度0.76～4.54m，平均2.35m。面积可采率近100%，可采性指数0.99。煤层结构复杂，夹矸1～6层，以1～2层为主，夹矸为泥岩或炭质泥岩。煤类单一。属全矿井大部分可采、较稳定的中厚煤层。
祁南煤矿深部：煤层厚度0.48～3.63m，平均1.55m；可采区内煤层厚度0.72～3.63m，平均1.61m；面积可采98%，可采性指数0.94；煤层结构复杂，夹矸1～6层，以1～2层为主，夹矸为泥岩或炭质泥岩。煤类单一。属全区大部分可采、较稳定的中厚煤层。
全矿区：煤层厚度0.48～4.54m，平均2.11m；可采区内煤层厚度0.72～4.54m，平均2.15m；面积可采率99%，可采性指数0.98；煤层结构复杂，夹矸1～6层，以1～2层为主，夹矸为泥岩或炭质泥岩。1.30m～2.50m的可采见煤点占51%，3.50m以上的可采见煤点占32%。煤类单一。全区有5个不可采点。属全区大部分可采、较稳定的中厚煤层，并以中厚煤层为主。从本煤层厚度上看，南部大于北部。煤层顶板以泥岩为主，局部为粉砂岩或细砂岩。

32煤层厚度等值线及顶板岩性分布示意图

3、 地质构造对3煤层瓦斯赋存的控制
祁南煤矿3煤层南部主要受王楼背斜和张学屋向斜的影响，王楼背斜隆起甚至在3煤层南部内部形成了1个天窗构造。天窗构造具有煤层露头的性质，有利于瓦斯的释放，但从整体看，王楼背斜和张学屋向斜位于煤层南部，对整个3煤层的瓦斯赋存影响不大。3煤层的其它区域结构相对简单，断层落差较小（通常不足10m），断层的走向延伸范围和煤层相比也小的多，煤层连续性好，断层起不到划分地质单元、控制瓦斯赋存的作用。从地质角度分析，祁南煤矿3煤层基本上为一连续赋存的稳定煤层，与此对应，瓦斯赋存也应具有连续性。

4 深部高地温区域瓦斯赋存特征的研究方法及装置
1、 矿井地温情况
（1）、 概述
根据安徽省煤田地质局第三勘探队为祁南煤矿技改需要编制的《安徽省淮北煤田祁南煤矿、祁南煤矿深部勘探（延深）资源储量核实报告》，祁南矿井属于以地温正常为背景的高温区，恒温带深度30m，温度16.9℃，地温梯度2.23℃/100m，在894m左右可能出现二级高温。祁南煤矿地温随深度的变化情况如图4-1所示。

图4-1 祁南煤矿地温随深度变化示意图

（2）、 主要可采煤层地温变化特征
1.在同一煤层中，地温基本上是随深度增加而升高，平面上，略有北部偏低，南部偏高的趋势。
2.地温梯度存在异常区，F8、F14断层的两侧和张学屋向斜及王楼背斜轴部附近。
3.垂向上，上部地层地温偏低，向下有增高趋势。32煤层在-500～-800m未发现高于37℃，到72煤层便出现高于37℃的块段，但其面积很小，仅占9.8%，而10煤层高于37℃的面积大为增加，占其面积的24.3%。

（3）影响地温因素分析
1.构造
祁南矿井地温异常区（地温梯度＞3.0℃/100m）主要集中在F14、王楼背斜和张学屋向斜附近，主要是由于地质构造作用导致岩层的热导率和岩石密度的改变而使地温升高。
2.岩浆岩
从矿井内所获得的测温资料表明，在同一地段，有岩浆岩和无岩浆岩地温梯度无明显差异，说明矿井内岩浆岩侵入对地温场的影响很微弱，侵入时所带的热量已散失，矿井内的岩层热源主要来自地球内热。
3.岩石物理性质及水文地质条件
地温的变化受岩石的热物理性质的直接影响，并且与构造、水文水文地质条件等有密切关系。本矿井地温梯度的分布，在岩石热导率低，构造带及透水性较差的岩层地温梯度大，反之则小。
4.新生界松散层
由于松散层作为盖层。起着保温作用，使下伏煤系地层的热量不易散发，因而松散层厚的地方下伏地层温度价格较高，薄的地方温度较低。本矿井新生界松散地层是由北向南、由西向东变厚，而地温梯度同时出现北低南高的趋势。

2、煤层瓦斯压力及预测
（1）煤层瓦斯压力测定结果
祁南煤矿32煤层在准备及回采期间积累了一些煤层瓦斯压力数据，在项目进行过程中又测定了一些瓦斯压力数据。34下采区瓦斯压力值如表4-1所示，32采区瓦斯压力值如表4-2所示，34采区和北大巷里段的瓦斯压力值如表4-3所示。
表4-1 34下采区32煤层瓦斯压力实测值
序号
采区
测压地点
测定时间
标高
压力/MPa
测定单位
1
34下
34下运输下山

-666
2.8
合肥煤研所
2
34下
34下轨道下山
2005.1
-572
0.25
重庆分院
3
34下
34下轨道下山
2005.1
-610
0.23
重庆分院
4
34下
34下下部车场
2005.3
-640
0.83
重庆分院
5
34下
34下运输1#钻场1#孔
2008.5.13
-696
0.8
祁南煤矿
6
34下
34下运输3#钻场1#孔
2008.6.23
-705
3.9
祁南煤矿
7
34下
34下运输3#钻场2#孔
2008.6.23
-704
3.7
祁南煤矿
8
34下
34下运输7#钻场1#孔
2009.4.12
-727
2.6
祁南煤矿
9
34下
34下运输7#钻场2#孔
2009.4.12
-725.6
2.9
祁南煤矿
10
34下
34下运输10#钻场1#孔
2008.9.30
-738.6
1.9
祁南煤矿
11
34下
34下运输10#钻场2#孔
2008.9.30
-737.6
0.5
祁南煤矿
12
34下
34下轨运2#联巷1#孔
2009.5.16
-749
3
祁南煤矿
13
34下
34下轨运2#联巷2#孔
2009.5.17
-749.7
4.5
祁南煤矿
14
34下
34下轨道下部车场1#孔
2009.9.1
-744.8
1
祁南煤矿
15
34下
34下轨道下部车场2#孔
2009.9.1
-751
3.4
祁南煤矿
注：压力为表压
表4-2 32采区32煤层瓦斯压力实测值表
序号
采区
测压地点
测定时间
标高
瓦斯压力/MPa
测定单位
1
32
32轨道下部车场
2005.6
-532
1.73
重庆分院
2
32
32轨道下部车场
2005.7
-507
0.7
重庆分院
注：压力为表压
表4-3 34采区和北大巷32煤层瓦斯压力实测值表
序号
采区
测压地点
测定时间
标高
瓦斯压力/MPa
测定单位
1
34
325检修斜巷口
2005.6
-525
1.7
重庆分院
2

北大巷里段1#钻场1#孔
2009.11.12
-491.9
0.25
祁南煤矿
3

北大巷里段1#钻场2#孔
2009.11.12
-494.7
0.3
祁南煤矿
注：压力为表压
（2）煤层瓦斯压力赋存规律
根据表4-1、表4-2、表4-3瓦斯压力实测数据，统计分析处理可得瓦斯压力分布，如图4-2所示。

图4-2 32煤层煤层瓦斯压力与煤层底板标高关系图
测定煤层原始瓦斯压力的关键在于钻孔密封的质量，测定过程中的轻微漏气都会导致测压结果偏小，因此相似标高处测定的瓦斯压力值大者更能反映煤层的原始瓦斯压力。因此，选择相对可靠的瓦斯压力，采用安全线法获得32煤层的瓦斯压力赋存规律，更贴近煤层的实际情况。通过综合分析，32煤层的瓦斯压力可用如下公式表示：

式中：——煤层瓦斯压力，MPa；
——煤层底板标高，m。
可见，祁南煤矿3煤层瓦斯压力梯度为1.25MPa/100m，根据瓦斯压力分布公式计算出来的瓦斯压力预测结果如表4-4所示。
表4-4 32煤层瓦斯压力预测结果
序号
煤层标高/m
瓦斯压力/MPa
实测压力/MPa
备注
1
-400
0.16

2
-425
0.47

3
-446.6
0.74

4
-450
0.78

5
-475
1.10

6
-476
1.10

7
-490.5
1.29

8
-500
1.41

9
-525
1.72
1.7
一致
10
-550
2.03

11
-575
2.35

12
-600
2.66

13
-625
2.97

14
-650
3.28

15
-675
3.60

16
-700
3.91
3.9
一致
17
-725
4.22

18
-750
4.53
4.5
一致
19
-775
4.85

20
-800
5.16

由表4-4可知，通过安全法获得的32煤层的瓦斯压力赋存规律与实测数据符合情况较好。同时，祁南煤矿32煤层在标高-446.6m时，瓦斯压力就达到0.74MPa，相对矿井其它煤层瓦斯压力高。
由此推算祁南煤矿深部井32煤层的瓦斯压力数据如表4-5。
表4-5 32煤层深部瓦斯压力预测结果
序号
煤层标高/m
瓦斯压力/MPa
1
-800
5.16
2
-825
5.47
3
-850
5.78
4
-875
6.10
5
-900
6.41
6
-925
6.72
7
-950
7.03
8
-975
7.35
9
-1000
7.66
10
-1025
7.97
11
-1050
8.28
12
-1075
8.60
13
-1100
8.91
14
-1125
9.22
15
-1150
9.53
16
-1175
9.85
17
-1200
10.16
18
-1225
10.47
19
-1250
10.78
20
-1275
11.10
21
-1300
11.41
22
-1325
11.72
23
-1350
12.03
24
-1375
12.35
25
-1400
12.66
26
-1425
12.97
27
-1450
13.28
28
-1475
13.60
29
-1500
13.91
30
-1525
14.22
31
-1550
14.53
32
-1575
14.85
33
-1600
15.16
34
-1625
15.47
35
-1650
15.78
36
-1675
16.10
37
-1700
16.41
38
-1725
16.72
39
-1750
17.03
40
-1775
17.35
41
-1800
17.66
42
-1825
17.97
43
-1850
18.28
44
-1875
18.60
45
-1900
18.91
46
-1925
19.22
47
-1950
19.53
48
-1975
19.85
49
-2000
20.16

结论
根据实测数据，得出以下结论：随着矿井开采深度的增加，地温出现增高趋势，瓦斯涌出量出现增加趋势、矿压明显增大。同时，经常伴随着水的富存条件和地质构造的变化，对深部煤体瓦斯的赋存特征产生了较大的影响。