大淑村礦井田瓦斯地質(zhì)規(guī)律的研究

中圖分類號：F407.1文獻標識碼：C文章編號：1008-925X（2012）08-0010-02

【摘要】煤層瓦斯賦存狀態(tài)是研究礦井瓦斯涌出規(guī)律和瓦斯災害防治的技術基礎。通過對大淑村礦井田瓦斯地質(zhì)規(guī)律的研究，分析了影響礦井瓦斯涌出量的因素，指出礦井瓦斯含量過高的構造煤發(fā)育區(qū)的煤與瓦斯突出的危險，對礦井的瓦斯災害防治具體一定的指導意義，為煤礦的安全生產(chǎn)及管理決策提供服務。

【關鍵詞】瓦斯地質(zhì)；瓦斯賦存；規(guī)律1 區(qū)域地質(zhì)構造和礦井地質(zhì)構造

峰峰礦區(qū)位于太行山隆起帶與華北平原沉降帶的過渡地帶。區(qū)內(nèi)構造體系復雜，以新華下系為主，次為南北向構造和華夏系構造體系并發(fā)育有東西向和北西向構造。控制該礦區(qū)構造框架的大型褶曲為鼓山—紫山背斜。該背斜將礦區(qū)分為東西兩部分，西側(cè)為武安—和村向斜東側(cè)為向SEE緩傾的單斜，在此基礎上發(fā)育有小型褶曲和大中型斷層。

大淑村井田位于華北地臺太行山隆起贊皇復背斜東翼鼓山背斜的東翼，受強烈的造山運動的影響，是一個被一系列北東東向斷裂破壞的向東傾伏的平緩背斜。區(qū)內(nèi)斷裂構造及次級褶曲較發(fā)育。本井田斷裂構造較為發(fā)育，且發(fā)育極有規(guī)律，主題構造線方向均為北東至北東東向。斷層均屬正斷層，根據(jù)統(tǒng)計，井田范圍內(nèi)大中斷層共13條，其中大于100m的斷層6條。2﹟大煤為主采煤層，煤層分布穩(wěn)定，厚度5.5—6m，平均5.75m，煤層內(nèi)普遍存在三層夾石，屬于結(jié)構復雜煤層。

2 礦井瓦斯賦存規(guī)律研究

瓦斯的生產(chǎn)條件、運移規(guī)律，以及賦存，分布規(guī)律都受著極其復雜的地質(zhì)作用控制。礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律是進行煤與瓦斯區(qū)域突出危險性預測和瓦斯涌出量預測的關鍵，是瓦斯地質(zhì)圖編制的基礎。該礦井地質(zhì)構造復雜，有6條大于100m的斷層，還有較大的大淑村西向斜、西佛店北向斜和前塔子西背斜。

據(jù)該礦井采掘?qū)嵺`資料，褶曲構造背斜軸部附近瓦斯含量高，壓力大。在一些背斜軸部或穹窿頂部，如果正好處在某個斷層的下盤，往往瓦斯含量的高低與斷層性質(zhì)有關，由于該礦井的斷層較多，故瓦斯賦存量很大。

2.1 斷層對瓦斯賦存的影響。瓦斯含量的高低與斷層的性質(zhì)有關，開放型斷層附近煤層瓦斯易于逸散，封閉型斷層處煤層瓦斯易聚集。因此，斷層的開放與封閉對瓦斯賦存的影響比較明顯。

大淑村礦井田的地質(zhì)構造單元屬于亞洲東部新華夏構造體系的第三隆起帶中段，太行山脈之東。從總體來看，煤層產(chǎn)狀雖有一定變化，但對采區(qū)分布的影響不大。井田內(nèi)構造斷裂發(fā)育。從斷層組合形態(tài)來看，北部及西南部有復雜的地壘構造塊段。其中大于100m的斷層有10條，50—100m的有7條。

大淑村井田全為高角度正斷層，但在先期多表現(xiàn)為擠壓、剪切，封閉性好，后期反轉(zhuǎn)為正斷層，斷層性質(zhì)仍以壓扭性為主，對瓦斯保存較為有利，煤層瓦斯含量較高。礦井瓦斯含量、瓦斯涌出量一般隨著煤層埋藏深度增加而逐漸變大。

斷裂構造對煤層瓦斯的影響主要表現(xiàn)是：大部分具有壓扭性，斷層面緊密，煤層直接與透氣性差的碎屑巖對接，從而使斷層構成了煤層瓦斯運移的阻氣邊界，最終造成其附近瓦斯聚集，含量偏高，壓力較大，開采中瓦斯動力現(xiàn)象增多特別是小斷層附近、大斷層的尖滅端、地層產(chǎn)狀變化等地帶，煤層瓦斯含量高，煤與瓦斯突出危險性較大。

2.2 煤體結(jié)構的變化及應力集中對瓦斯影響。在遭到地應力作用而破碎的煤體中，裂隙增多，煤顆粒的表面積增大，從而煤體吸附瓦斯的能力成倍增加。然而在地應力作用下，裂隙變小而雜亂無章，使煤層的透氣性降低，從而形成了高瓦斯區(qū)或瓦斯集中帶。在地應力作用下形成的構造煤，其抗壓強度較低，因此易發(fā)生突出。1998年3月到2007年4月間發(fā)生的兩次煤與瓦斯突出，很大程度受應力集中的影響。

第一次發(fā)生在標高為-399.0m，埋深為606.5m的東翼采區(qū)專用回風上山掘進工作面。突出煤量為578t，涌出瓦斯量18348m3。突出原因是工作面掘進期間過一個落差為2m的斷層；第二次發(fā)生在標高為-362.7m，埋深為573.5m的172205運料巷。突出煤巖量為1270t，瓦斯涌出量為93000m3，突出原因為進入“孤島”煤柱，過斷層。

根據(jù)現(xiàn)場觀測、采樣和大量資料分析，在發(fā)生突出的地點及附近的煤層一般都有層里紊亂，煤質(zhì)松軟的軟煤存在，煤的堅固性系數(shù)較低，瓦斯放散指數(shù)較高等變化。

2.3 煤層埋藏深度和上覆基巖厚度對瓦斯賦存影響

2.3.1煤層埋藏深度對瓦斯賦存影響。隨著煤層埋藏深度的增加，不僅因地應力增高而使煤層及圍巖透氣性變差，且瓦斯向地表運移的距離也增長，二者都有利于瓦斯的封存。根據(jù)需要，統(tǒng)計了礦井勘探及生產(chǎn)期間的瓦斯實測數(shù)據(jù)。本研究統(tǒng)計了礦井勘探及生產(chǎn)期間大量的瓦斯含量實測數(shù)據(jù)，經(jīng)過去偽存真，最終得出了瓦斯含量數(shù)據(jù)（y）如表2—1和圖2－1，然后對瓦斯含量（y）與對應埋深進行線性回歸，得到趨勢線圖2－2。

2.3.2煤層上覆基巖厚度對瓦斯賦存影響。2#煤層頂?shù)装逡苑凵皫r、砂質(zhì)泥巖為主，為探討大淑村礦2#煤層圍巖對瓦斯涌出量的影響，統(tǒng)計鉆孔資料中基巖厚度資料，繪制了頂、底板基巖厚度等值線（圖2-3、圖2-4）。