[发明专利]一种基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯预测方法

权利要求书

1.一种基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:在现开采煤层中分别获取第一煤样和第一气样，在现开采煤层的上邻近煤层中分别获取第二煤样和第二气样，在现开采煤层的下邻近煤层中分别获取第三煤样和第三气样，在现开采煤层工作面的采空区中获取第四气样或在现开采煤层工作面的回风巷中获取第五气样；

S2:分别测试所述第一煤样、第二煤样和第三煤样的气体组分(具体参照AQ1066-2008煤层瓦斯含量井下直接测定方法)；分别测试所述第一气样、第二气样、第三气样、第四气样或第五气样对应的CH₄中碳的同位素值、CH₄中氢的同位素值和CO₂中碳的同位素值；

S3:对比分析不同煤层对应的碳的同位素值和氢的同位素值的特征，找出不同煤层碳的同位素值和氢的同位素值所对应的区间值，从而确定现开采煤层工作面或工作面的回风巷的瓦斯来源；

S4:计算第一气样、第二气样、第三气样在第四气样中的体积分数，即现开采煤层工作面瓦斯来源比例；或计算第一气样、第二气样、第三气样在第五气样中的体积分数，即现开采煤层工作面的回风巷的瓦斯比例。

2.根据权利要求1所述的基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯预测方法，其特征在于，所述第一煤样、第二煤样和第三煤样装入煤样罐中密封；所述第一气样、第二气样、第三气样、第四气样或第五气样用铝箔袋密封。

3.根据权利要求1所述的基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯预测方法，其特征在于，所述第一煤样、第二煤样和第三煤样分别在开采煤层、上邻近煤层和下邻近煤层中施工顺层钻孔获取；所述第一气样、第二气样、第三气样通过双链球取气装置在顺层钻孔中部获取。

4.根据权利要求1所述的基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯预测方法，其特征在于，所述现开采煤层工作面瓦斯来源比例通过求解下式计算：

其中，x、y、z分别是第四气样中含有上邻近煤层、下邻近煤层和现开采煤层的煤瓦斯气体的体积分数，a为第二气样中CH₄碳的同位素值，b为第三气样中CH₄碳的同位素值，c为第一气样中CH₄碳的同位素值，d为第四气样中CH₄碳的同位素值，a′为第二气样中CH₄氢的同位素值，b′为第三气样中CH₄氢的同位素值，c′为第一气样中CH₄氢的同位素值，d′为第四气样中CH₄氢的同位素值。

5.根据权利要求1所述的基于碳氢同位素的回采工作面多源瓦斯来源预测方法，其特征在于，所述现开采煤层工作面的回风巷的瓦斯比例通过求解下式计算：

其中，x′、y′、z′分别是第五气样中含有上邻近煤层、下邻近煤层和现开采煤层的煤瓦斯气体的体积分数，a为第二气样中CH₄的碳的同位素值，b为第三气样中CH₄碳的同位素值，c为第一气样中CH₄碳的同位素值，f为第五气样中CH₄的碳的同位素值，a′为第二气样中CH₄氢的同位素值，b′为第三气样中CH₄氢的同位素值，c′为第一气样中CH₄氢的同位素值，f′为第五气样中CH₄氢的同位素值。