庫拜煤田瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯分布特征初步研究

周梓欣 楊曙光 張 偉

（1.新疆煤田地質(zhì)局煤層氣研究開發(fā)中心，新疆 烏魯木齊 830091；2.新疆煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊，新疆 烏魯木齊 830009）

1 引言

瓦斯是賦存在煤層中的煤層氣與采動影響帶中的煤成（層）氣、采空區(qū)的煤型氣及采掘活動過程中新生成的各種氣體的總稱。

庫拜煤田位于新疆天山南麓，塔里木盆地北緣。西起木扎特河，東到庫車河?xùn)|，東西長230km，南北寬2～6.5km，面積1250km2，呈近東西向狹窄的條帶狀展布。煤炭總資源量333.3 億噸，煤種為氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤等，煤層層數(shù)多，厚度大，變質(zhì)程度高，含氣量較高，地質(zhì)構(gòu)造中等，埋藏深度適中，是新疆重要的煤炭基地。區(qū)內(nèi)煤層主要為侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組所含A 煤組、陽霞組所含B 煤組、侏羅系中統(tǒng)克孜努爾組所含C 煤組，其中A 煤組為主要可采煤層，在整個庫拜煤田都有分布，且厚度最大，煤層查明程度較高。B 煤組和C 煤組煤層僅局部可采。

圖1 庫拜煤田位置示意圖

2 影響瓦斯賦存的地質(zhì)因素

2.1 盆地構(gòu)造對瓦斯賦存的控制特征

塔里木盆地位于新疆南部，盆地南為昆侖山褶皺系，北為天山褶皺系（見圖2）。塔里木盆地地處特殊的構(gòu)造背景，構(gòu)造類型以褶皺、斷裂為主。盆地邊緣以大規(guī)模側(cè)向擠壓作用形成的推覆變形為主，發(fā)育一系列與山系平行的褶皺、斷裂，從盆地邊緣到盆內(nèi)構(gòu)造發(fā)育呈明顯衰減趨勢。盆地邊緣的大規(guī)模擠壓作用，構(gòu)造復(fù)雜，使得煤體結(jié)構(gòu)破壞嚴重，易形成構(gòu)造煤，給煤與瓦斯的突出提供了必要條件。

圖2 塔里木盆地大地構(gòu)造位置圖

2.2 煤田構(gòu)造對瓦斯賦存的控制特征

庫拜煤田在燕山運動后期受南北向擠壓應(yīng)力作用，發(fā)生輕微褶皺，之后又受喜馬拉雅運動印度板塊與歐亞板塊持續(xù)碰撞擠壓的影響，含煤地層發(fā)生強烈的褶皺、斷裂，形成了大致平行于天山山脈走向的東西向山前二級褶皺單元。

庫拜煤田區(qū)域大地構(gòu)造上處于庫車山前坳陷，區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為向南傾斜，走向近東西的單斜構(gòu)造，傾角30°～85°，局部地段直立倒轉(zhuǎn)，具有西陡、東緩、中部直立倒轉(zhuǎn)的變化規(guī)律。斷層不發(fā)育。主干構(gòu)造有：F1 逆斷層，F(xiàn)2、F3 正斷層，為區(qū)域性的大斷裂，是煤田的邊界斷層，對煤系地層沒有影響（見圖3）。

圖3 庫-拜煤田構(gòu)造綱要圖

2.3 煤層埋深對瓦斯賦存的控制特征

庫拜煤田構(gòu)造以走向近東西，向南傾斜的單斜構(gòu)造為主，在眾維煤礦（見圖1）以西則轉(zhuǎn)變?yōu)镹E 向，傾向東南的單斜構(gòu)造，煤田北部有煤層露頭，存在瓦斯風(fēng)氧化帶，煤層瓦斯可以通過煤層露頭釋放到大氣中。根據(jù)多組瓦斯成分數(shù)據(jù)分析，本區(qū)瓦斯風(fēng)氧化帶的深度一般在100～300m。

采用以往已測得的高瓦斯礦井瓦斯含量數(shù)據(jù)，及對地質(zhì)勘查期間測定的瓦斯含量參數(shù)進行篩選校正，通過線性回歸建立侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組（J1t）A 煤組瓦斯含量分布與煤層埋深的關(guān)系（見圖4）。從圖4 可以看出，本區(qū)A 煤組煤層瓦斯含量隨著煤層埋深的增加而增大。

表1 瓦斯參數(shù)采用值與修正情況

圖4 A 煤組瓦斯含量與底板標(biāo)高線性關(guān)系圖

2.4 水文地質(zhì)條件對瓦斯賦存的控制特征

庫拜煤田屬于大陸型中溫帶干旱氣候，冬夏兩季較長，春秋兩季較短，降水量少，蒸發(fā)量大，年平均降水量187.4mm，多降在北部山區(qū)，蒸發(fā)量1331.2mm，每年7 月中旬到8 月下旬為雨季，時有暴雨降落，常造成山洪暴發(fā)。

拜城礦區(qū)雖然地處歐亞大陸腹地，屬干旱氣候區(qū)，但是由于受地形和緯度的影響，區(qū)內(nèi)氣候仍較濕潤，北部高山區(qū)降水量豐富，冰雪廣布，是區(qū)內(nèi)地表水的發(fā)源地和地下水的補給區(qū)。中山區(qū)森林密布，氣溫適中，雨量充沛，為地下水提供了豐富的補給來源。南部低山丘陵區(qū)，因降水量較小，垂直蒸發(fā)強度大，地下水較貧乏。區(qū)域地下水的補給來源于北部的高山雪水、雪融化后匯成的河流水及大氣降水，徑流由北向南，但受地形切割影響或不同透水性巖層（隔水層）的阻隔作用，以及受區(qū)域阻水?dāng)鄬拥挠绊?，地下水基本處于半封閉的狀態(tài)，排泄方式以礦井和泉水為主。從區(qū)域地下水補給、徑流、排泄條件來看地層和煤層中的水流動性較差，對瓦斯的保存相對有利。

3 庫拜煤田瓦斯分布特征

庫拜煤田拜城礦區(qū)北部目前開采A 煤組的礦井，依據(jù)現(xiàn)有資料和《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，綜合考慮礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律，不具備形成圈閉瓦斯的地質(zhì)條件，礦井現(xiàn)階段開采水平瓦斯含量較低，但隨著采掘強度加大、深度增加及井田地質(zhì)條件的變化，瓦斯會不斷增大，且構(gòu)造帶附近構(gòu)造煤發(fā)育，煤層傾角大，受自重力影響煤層易向采掘空間滑動、垮塌，有利于煤與瓦斯區(qū)域突出危險性的發(fā)生；南部開采B 組煤和C 組煤的礦井在現(xiàn)采水平已有一煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出，其它煤礦在現(xiàn)采水平以下均可能成為高瓦斯礦井或瓦斯突出礦井。

庫拜煤田阿艾礦區(qū)目前各礦井開采煤層均為A 組煤。捷斯德里克向斜軸煤層埋深較淺，向斜軸附近、向斜東部及向斜西部區(qū)域大部分處于瓦斯風(fēng)氧化帶內(nèi)，捷斯德里克向斜中段有部分區(qū)域在瓦斯帶內(nèi)；夏闊坦向斜構(gòu)造單元區(qū)基本處于瓦斯帶內(nèi)，根據(jù)位于本區(qū)淺部的夏闊坦煤礦生產(chǎn)資料，礦井相對瓦斯涌出量已經(jīng)大于6m3/t，已進入瓦斯帶內(nèi)，預(yù)測本區(qū)內(nèi)其他礦井的瓦斯要比夏闊坦煤礦目前的開采區(qū)域的瓦斯高，隨開采深度增加均可能發(fā)生煤與瓦斯突出危險；明礬溝礦區(qū)內(nèi)的明礬溝煤礦煤層傾角大，構(gòu)造煤發(fā)育，為煤與瓦斯突出礦井，突出煤量700t，涌出瓦斯總量1.4 萬m3，標(biāo)高1575m，突出時間2010 年8 月8 日。

4 結(jié)論

庫拜煤田煤炭資源豐富，煤的變質(zhì)程度高，是全疆瓦斯含量較高的主要區(qū)域，目前已有兩個礦井發(fā)生煤與瓦斯突出。影響該煤田瓦斯含量的地質(zhì)因素主要為：區(qū)域構(gòu)造大規(guī)模的擠壓作用，是庫拜煤田煤變質(zhì)程度高的主要因素，同時強烈的構(gòu)造運動對煤體破壞嚴重，易形成構(gòu)造煤，對瓦斯的聚集提供了必要條件；瓦斯風(fēng)氧化帶深度一般為100～300m，由實測的煤層埋深與瓦斯含量關(guān)系圖可知，瓦斯含量隨煤層埋深的增加而增大；區(qū)域地層和煤層中的水流動性較差，對瓦斯保存較為有利?？偟膩碚f在庫拜煤田內(nèi)瓦斯生成和賦存條件均較有利，具備瓦斯聚集的地質(zhì)條件，在今后工作中應(yīng)加強瓦斯地質(zhì)工作的研究，煤礦開采時要加強防范煤與瓦斯突出危險的發(fā)生。

[1] 王俊民等.新疆維吾爾自治區(qū)煤炭資源潛力評價成果報告[M].烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局,2011.

[2] 楊曙光等.新疆維吾爾自治區(qū)瓦斯地質(zhì)圖[M].烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局,2011.

[3] 趙慶波等.煤層氣地質(zhì)選區(qū)評價理論與勘探技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2009.

[4] 孫建安等.淺談寧夏煤層氣藏條件及開發(fā)前景[J].中國煤炭地質(zhì),2009,21(11).