基于碳氢同位素的近距离煤层群混合瓦斯量化分源研究

刘铸; 裴永生; 刘乐

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.09.019

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (9) : 105 -109. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.09.019

基于碳氢同位素的近距离煤层群混合瓦斯量化分源研究

刘铸, 裴永生, 刘乐

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摘要

针对近距离煤层群开采过程中，混合瓦斯来源不清、难以实现精准“一面一策”瓦斯治理的难题，本文以张集矿B组煤层为研究背景，提出了一种基于碳氢同位素示踪的混合瓦斯定量解析方法。通过采集6、7-1、7-2、8、9-1煤层的母本解吸气及现场混合瓦斯样本，测试了气体组分及δ(¹³C)、δ（²H）同位素值。研究揭示了各单层煤瓦斯同位素呈宽幅波动特征，成煤环境与含气量反映差异明显，具备端元区分的物理基础。基于同位素体积比定义与质量守恒定律，构建了混合瓦斯五端元分源计算模型。现场应用及反演结果表明：14218工作面上隅角抽采瓦斯主要来源于上覆的7-1煤（平均31.5%）和7-2煤（平均27%）；高抽巷抽采混合瓦斯以9-1煤（平均27.5%）和主采的8煤（平均26%）为主；顺层钻孔瓦斯绝对以8煤为主（平均97%）；底抽巷抽采瓦斯主要来源于下伏的6煤（平均85%）;21136底抽巷穿层钻孔瓦斯则主要来自8煤（63.5%）和6煤（35.5%）。模型解算同源气样结果的最大偏差控制在±1个百分点以内，验证了其高精度与可靠性。本研究成果为矿井立体瓦斯抽采系统优化及防突措施效果检验提供了精确的量化依据。