永定礦區瓦斯地質與礦井通風安全

[摘要]本文介紹了礦區地質構造和瓦斯情況，論述了褶皺、斷層，開采深度，圍巖、水文地質等與瓦斯的關系，并采取相應的防范措施，實現礦井通風安全。

[關鍵詞]煤礦 地質構造 瓦斯 安全

1 礦區地質概況

永定礦區現有7對礦井(6對生產礦井和1對基建礦井)，隸屬福建煤電股份有限公司。礦區位于新華夏系構造體系的第二隆起帶內，由北向南存在多層次繁雜的褶皺與斷裂構造。礦區煤層走向大體由南北走向逐漸過渡到東西走向，傾角隨構造復雜程度而變化，一般為20°-70°。全礦區為薄煤層井田，一般煤層厚度均為0.60～1.30m，最厚達5m以上。煤層頂板大部分為細粉砂巖和砂質泥巖。煤層煤質均為高變質無煙煤。礦井地下水的主要補給源為大氣降水，由于近幾年地表煤層的大量揭露開采，破壞了地表防水層，形成大氣降水對礦井水直接補給，礦區煤層中不存在強富水性地層，但礦區內斷裂構造較發育，易于地下水流動。

2 礦區瓦斯情況及預測

永定礦區7對礦井均為斜井開采，通過歷年的瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定，屬于低瓦斯礦井。其中瓦斯涌出量最高為5.14m³／t，最低為3.23m³／t。

由于地質構造及其他因素影響，在煤層局部存在著高瓦斯地段，并且隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量也有逐漸增加的趨勢。根據7對礦井瓦斯涌出量預測，從海拔+100m以下將出現高瓦斯帶。

3 地質條件與瓦斯涌出量

礦區雖屬低瓦斯礦井，而且礦井瓦斯涌出量在大部分時期內只有低微的變化，但在特殊的地質構造情況下，礦井的某些采面可能出現大量瓦斯涌出而造成瓦斯濃度超限，如果能依據地質情況來預測預報可能出現的瓦斯情況，在通風管理上及時采取切實有效的安全防范措施，可避免瓦斯濃度超限，從而防止瓦斯事故的發生，實現礦井的安全生產。

3.1 褶皺與瓦斯的關系

褶皺強度不同是造成瓦斯涌出量大小不同的重要因素之一。褶皺平面變形系數KP較高的褶皺強烈帶，瓦斯涌出量有忽大忽小的現象。礦區內褶皺背斜軸部多為張性斷裂，而向斜軸部屬壓性結構面，煤層在此亦有變厚現象，這樣在壓性結構面的向斜軸部往往出現瓦斯積聚區，而背斜卻相反。

3.2 斷層與瓦斯的關系

斷層對瓦斯具有雙重作用，它既能形成瓦斯積聚場所，又能形成瓦斯逸散通道。當煤層被開放性斷層切割又直接對著高透氣性巖層時，此時煤層里的瓦斯通過斷層并借助高透氣性巖層向外界逸散。反之，斷層處也可成為瓦斯積聚場所。

3.3 開采深度與瓦斯的關系

據幾十年的統計數據分析結果，永定礦區的瓦斯涌出量梯度約為每百米2.04m³／t。因此預測，礦井開采到海拔+100m以下深度將可能出現高瓦斯帶。

3.4 圍巖與瓦斯的關系

礦井圍巖裂隙決定了圍巖透氣性，圍巖裂隙小的礦井瓦斯涌出量比圍巖裂隙大的礦井瓦斯涌出量相對較大。

3.5 水文地質與瓦斯的關系

該礦區處于亞熱帶氣候，雨量充沛，又因地質構造原因，節理裂隙較為發育，煤層間接地受大氣降水的淋濾，煤巖層中的瓦斯隨地下水的活動而部分被帶走，從礦井涌水量與瓦斯涌出量觀測統計結果發現，它們之間存在著一定的互補關系。

4 通風安全措施

地質構造較為發育并隨著開采深度不斷加深的礦井，在通風管理上，除了日常的管理措施外，還應當針對不同情況采取相應的措施：

4.1 根據礦區由南向北，構造特征由斷裂構造過渡為褶皺斷裂同時發育的復合型構造形態，瓦斯的涌出量有北高南低的顯示，瓦斯風化帶深度亦有南深北淺的現象。必須提前開拓巷道，排放瓦斯，降低瓦斯涌出的不均衡性。

4.2 根據北部壓扭性斷層以及復式向斜的次級向斜褶皺帶的軸部，經常出現局部瓦斯積聚。對向斜軸部煤層的開采，應提前對軸部運輸巷道的施工，以利于瓦斯的排放。在生產中可縮小區段，采面上增加聯絡眼，以減少局部地段的瓦斯濃度。

4.3 完善礦井通風系統，減少礦井外部漏風，提高礦井有效風量，合理調節主要通風機工作性能，降低礦井瓦斯濃度。將圍巖裂隙較小的采區作為瓦斯防治的重點。如果瓦斯涌出量已達到高瓦斯礦井等級，必須對礦井進行技術改造，按高瓦斯礦井標準的技術要求進行瓦斯管理。

4.4 在回采煤層時應注意煤層向斜構造的位置，在接近向斜軸位20m前必須加強局部通風管理，防止和排除局部瓦斯積聚。

4.5 正確判斷采區內屬何種類型斷層，并根據煤層圍巖判斷上覆巖層透氣性如何。如封閉型斷層造成的瓦斯積聚場所可以調整巷道布置方案，選擇良好的通風系統。

4.6 在雨季和旱季分別采取不同的瓦斯管理方法。在旱季，可根據煤層因素對煤層進行注水，減少煤層的瓦斯涌出量。

4.7 當延伸開采深度達+100m以下時，按高瓦斯礦井標準的技術要求進行礦井通風系統的設計。

(編輯 陳志華)