152負全部日固莊煤礦瓦斯地質規律及其影響因素分析

郭海英，李寶富

（1.固莊煤礦 山西 陽泉 045060；2.河南理工大學 河南 焦作 454000）

瓦斯作為煤系地層中一種特殊的地質體，是與煤相伴而生的，只要開采煤炭就會有瓦斯涌出，就會有引發煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸等嚴重的礦井瓦斯災害事故的危險，可以說，礦井瓦斯災害是影響煤礦安全生產的頭號災害[1]。瓦斯地質圖是瓦斯地質科學研究成果及其分析結論的綜合反映，是分析瓦斯賦存特征、研究瓦斯運動規律、開展瓦斯涌(突)出預測預報的基礎圖件[2]。編制煤礦瓦斯地質圖是從根本上治理瓦斯災害。

1 礦井概況

山西省陽泉固莊煤礦生產能力為150萬t/a。井田面積約為6.5624km2，井田內可采煤層為9號、12號和15號下3層。

15號煤層為主要開采層，做好15號煤層的瓦斯預測及賦存規律研究是保證安全生產的一個重要工作。為此礦方積極開展瓦斯涌出量預測和瓦斯地質編圖工作，以便從根本上掌握15號煤層的瓦斯涌出及賦存規律，為今后的安全生產奠定基礎。

2 礦井瓦斯地質規律研究

2.1 瓦斯含量分布及預測

為了研究煤層埋藏深度對瓦斯分布的影響，對瓦斯基礎參數進行測試，對井下實測瓦斯含量數據進行線性回歸，見圖1和圖2。

從瓦斯含量與埋深關系來看，在礦井的南西翼埋深相對較大，瓦斯含量較大，工作面瓦斯涌出量較大，而礦井北東翼相對埋深較小，瓦斯含量較小，工作面瓦斯涌出量較小。可見，埋深對瓦斯涌出由較大的影響，是影響瓦斯分布的一個重要因素。另外，在構造復雜地帶瓦斯涌出也會出現異常，特別是斷層附近，煤層受到多期地質構造影響，地層破碎，滲透率很低，瓦斯得以保存，開采過程中瓦斯涌出量會有所增大，請做好防治措施。

圖1 15號煤層瓦斯含量與埋深關系圖

圖2 15下號煤層瓦斯含量與埋深關系圖

圖1分析得出，15上煤層的瓦斯含量梯度為1.14 m3/t/100m，來預測該礦的瓦斯含量，得到瓦斯含量與煤層埋深回歸方程y=0.011 4x+0.098 3，以此預測深部的煤層瓦斯含量。圖2分析得出該15下煤層的瓦斯含量梯度為1.16 m3/t/100 m，來預測該礦的瓦斯含量，得到瓦斯含量與煤層埋深回歸方程y=0.011 6x+0.141 7，以此預測深部的煤層瓦斯含量。

2.2 瓦斯壓力分布及預測

15號煤層瓦斯壓力與埋深關系方程y=0.0008x+0.0028（見圖3），瓦斯壓力梯度0.08MPa/100m；15下號煤層瓦斯壓力與埋深關系方程y=0.0009x-0.0136（見圖4），瓦斯壓力梯度0.09MPa/100m。并以此繪制長榆河煤業15、15下號煤層相應的瓦斯壓力等值線圖。

圖3 15號煤層瓦斯壓力與煤層埋深的關系

圖4 15下號煤層瓦斯壓力與煤層埋深的關系

3 瓦斯地質圖編制

礦井瓦斯地質圖可以高度集中瓦斯地質信息，展示瓦斯地質規律和瓦斯預測、治理的研究成果。是直接指導煤礦瓦斯治理的最基礎的圖件和前沿技術。它主要是以煤層底板等高線圖、采掘工程平面圖等作為地理底圖，系統收集、整理、分析建礦以來的地質資料、瓦斯資料和煤田勘探的瓦斯地質資料，以瓦斯地質理論為指導，在研究礦井瓦斯地質規律的基礎上編繪而成。本次瓦斯地質編圖主要編制15號、15下煤層瓦斯含量等值線及瓦斯壓力等值線，并對15號、15下煤層的煤層氣儲量和瓦斯地質規律進行研究。

依據區域構造演化過程，對煤層的埋藏歷史進行恢復表明，本區經歷多期地殼下沉—抬升，在地殼下沉時期（梁山期）大量生烴，在后期地殼抬升過程中地層風化剝蝕，部分瓦斯得以逸散，礦井范圍煤層處于瓦斯風氧化帶內，瓦斯含量較低。

本次研究工作分析了煤層埋深、煤層厚度、煤層傾角及露頭和地層的地質史等條件對煤層瓦斯賦存的影響，采用分源預測法預測了長榆河煤業瓦斯含量和瓦斯涌出量。

4 小結

通過對固莊煤礦瓦斯地質編圖工作，總結出井田范圍內的瓦斯分布規律及其影響因素，對今后瓦斯治理工作提供基礎資料。

1）根據固莊礦井的地質構造特征，礦井西部處于寬緩的單斜構造，東部處于向斜構造帶，東南部有斷層發育，總體上地層傾角相對較緩，地層穩定，煤層埋深較淺，有利于瓦斯運移。

2）井田范圍內15號、15號下煤層瓦斯含量及瓦斯壓力受埋深控制，瓦斯含量及瓦斯壓力隨埋深增加而增長。

3）礦井瓦斯地質圖需要不斷填繪新的瓦斯地質信息，進行及時更新，才能更好地發揮指導煤礦瓦斯治理工作的重要作用。

[1]孔留安.“瓦斯地質”探源[J].河南理工大學學報(自然科學版)，2006，25(3):179-182.

[2]劉曉，張瑞林.基于GIS的瓦斯地質編圖技術研究[J].煤炭工程，2009(12):113-115.