淺析龍山礦區煤層瓦斯賦存的因素

摘 要：文章根據龍山礦區煤層瓦斯賦存的特征，探討了影響該礦區瓦斯突出的主要地質因素，即煤層圍巖、埋藏深度、地質構造、區域構造的影響等，這對有效地防治煤與瓦斯突出，消除或降低煤與瓦斯突出事故造成的危害，對今后礦井的開采具有一定的指導意義。

關鍵詞：瓦斯；影響因素；煤層

瓦斯作為一種自生自儲型的非常規天然氣地質體，其成藏過程受到由煤層及其上下巖層所構成的煤巖系統及該系統所經受的多種地質作用等因素的控制。根據Gayer和Harri（1996）的研究成果，制約煤與瓦斯突出的主控地質因素包括以下7個：構造條件；煤層埋深；煤階；煤層厚度；含氣量；滲透率；煤儲層壓力、解吸壓力和水文條件。這些因素的共同作用，影響瓦斯的生成、運移與集散，制約煤與瓦斯的突出。

1 礦區概況

1.1 自然地理

龍山礦區位于安陽市西25km處，南部緊臨善應鎮。地處太行山區與華北平原過渡地帶，區內地形起伏不平，溝谷縱橫，屬丘陵地貌。礦區東西寬2650m，南北長3680m，面積約5.1388km2。區內總的地形西高東低，北部東西高差懸殊較大，南部不甚明顯。地面高程為+144.50～+329.80m，一般高程為+200m上下。相對最大高差215.30m。本區屬海河流域衛河水系，區內沒有河流，東部有善應河自南而北匯入彰武水庫，大氣降水通過縱橫的溝谷排泄。

1.2 區域構造

本井田位于華北地層區的太行山小區東部，區域地層自老到新發育有：太古界～元古界的前震旦系，古生界的寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界的三疊系，新生界的新近系及第四系。前震旦系主要出露于淇縣境內；奧陶系主要出露于煤田的西部及西南部的山區；石炭、二疊系分布于整個煤田，均被新近系、第四系覆蓋；三疊系分布于煤田東部的覆蓋區；新近系、第四系廣布于整個煤田，厚度特征為東厚西薄。

安陽礦區屬于太行山造山帶東緣高突瓦斯帶，全區共有生產礦井27個，其中目前突出礦井6個，高瓦斯礦井5個，高、突瓦斯礦井占全礦區礦井總數的40.7%。全區先后發生煤與瓦斯突出事故217次，其中瓦斯最大突出量為18萬m3（安林煤礦），瓦斯最大突出強度為1070t/次（龍山煤礦），瓦斯最大壓力為3.53MPa，最大含量為27.05t/m3。

2 影響瓦斯賦存的地質因素

瓦斯也稱煤層氣，在煤礦生產中危害極大，嚴重威脅著礦工的生命。同時它又是潔凈的能源。通過對該礦區礦井瓦斯突出特點的分析，認為主要影響龍山礦區瓦斯賦存的因素如以下幾點：

2.1 煤層埋深對瓦斯賦存的影響

煤層瓦斯與其埋深呈正相關系，即隨著煤層埋藏深度加深瓦斯含量亦隨之增加。本礦井由西而東煤層埋深由淺變深，依次出現CO2-N2帶、N2-CH4帶及CH4帶，瓦斯含量逐漸增加，且增加幅度較大。

2.2 煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力

煤層瓦斯含量高，則煤層瓦斯壓力大，呈現煤層瓦斯壓力隨煤層瓦斯含量增大而增大的趨勢。

2.3 斷層對瓦斯賦存的影響

落差較大的張性斷層，由于斷層帶及斷層帶附近的巖石裂隙發育，為煤層瓦斯的逸散提供了通道，因此，一般情況下該地段瓦斯含量較低。小斷層及落差較大斷層的尖滅處，其斷層帶附近的裂隙也較為發育，但由于斷層裂隙較為封閉，這不僅不利于瓦斯逸散，還為瓦斯富集提供了場所，因此，該地段瓦斯含量相對較高。

2.4 圍巖對瓦斯賦存的影響因素

礦區內二1煤層頂板由中細粒砂巖、泥巖及砂質泥巖組成，其頂板巖性穩定，分層少，裂隙不發育，對瓦斯具有較好的封閉作用。

2.5 煤層瓦斯賦存特征

本區二1煤層屬沼氣帶范圍，瓦斯含量高，煤層呈粉狀、鱗片狀、粒狀，少許塊狀，堅固性較差，為松軟厚煤層，瓦斯放散初速度大，鉆孔測定瓦斯壓力高，該礦曾發生過煤與瓦斯突出（為中小型突出），故未來礦井應是高瓦斯礦井。隨著開采深度的增加，煤層瓦斯還會進一步增大，現本礦已按煤與瓦斯突出礦井管理。故在未來生產中，瓦斯對礦井的威脅應引起足夠的重視，加強瓦斯抽放及觀測工作，預防瓦斯事故的發生，以確保礦井安全生產。

2.6 煤的變質程度對瓦斯賦存的影響

煤化作用過程中會不斷產生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多。即在其它因素恒定條件下，煤的變質程度增高，使煤層瓦斯生成量增大，煤對瓦斯的吸附能力增強。所以，煤變質程度高為煤層瓦斯的生成和富集創造了有利條件。

2.7 其它地質條件變化對瓦斯賦存的影響因素

由于地質條件的變化，可引起煤層瓦斯的不均衡賦存。如地層產狀轉折地段、煤厚變化地段，斷層尖滅端，是瓦斯積聚的有利場所。

3 礦井瓦斯抽采系統

按照《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》，龍山煤礦建立了瓦斯抽采達標評價工作體系，并制定了瓦斯抽采達標評判細則。在回風立井廣場建有地面瓦斯抽采系統。并安裝地面抽放站裝備瓦斯抽放泵。本礦井截止2012年底之前無系統的瓦斯抽采參數數據。

底板巖巷施工過程中，必須制定探煤措施，定期探測煤層變化情況，防治誤揭煤層引起突出。為保證好的預抽效果，鉆孔并網抽放后及時觀測鉆孔抽放參數，總結抽放經驗，若煤層透氣性差，抽放效果不好時采取增透措施，以提高抽放效果。回采工作面采用順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯區域防突措施。

3.1 瓦斯成分及含量

礦井二1煤層鉆孔采樣測試二1煤層瓦斯成分均由CH4、CO2及N2組成。

采樣深度在149.51m～681.25m，CH4成分為96.27～98.69%，平均97.65%，CH4含量9.90ml/g～22.01ml/g，平均15.46 ml/g。

二1煤層瓦斯成分和含量具有隨著煤層埋深的增加而相對增大的趨勢，瓦斯分帶較為明顯。

3.2 瓦斯分帶

據《煤炭資源地質勘探規范》（1985年修訂稿）中的分帶標準：CO2～N2帶：CH4成分≤10%；N2～CH4帶：CH4成分10～80%，CO2≤20%；CH4帶：CH4成分≥80%，CO2含量<20%，本區二1煤層瓦斯成分應劃分為CH4帶。

根據礦井煤層瓦斯含量和成分隨埋深增加而增大的規律，推斷二l煤層以沿煤層露頭至+75m煤層底板等高線為CO2-N2帶（瓦斯風化帶），+75m～+25m之間為N2-CH4帶。+25m以深為CH4帶，本礦井瓦斯分帶特征為沿煤層露頭至瓦斯帶為一狹窄條帶，面積很小，幾乎全礦井均為瓦斯帶，說明該公司為高瓦斯礦井，且具煤與瓦斯突出的特點。

4 結束語

由于瓦斯賦存的不均衡性，本礦區二1煤層瓦斯賦存狀況是多種地質因素長期作用和影響的結果，其特定區段可能以某種地質因素的影響占主導地位，在氮氣～瓦斯帶中，亦會存在局部瓦斯富集，成分高、含量大的瓦斯帶范圍，瓦斯帶中也會有瓦斯成分和含量較小的地帶，隨著巷道向深部延深，瓦斯相對涌出量和絕對涌出量勢必增加，再加之其它地質因素的影響，煤與瓦斯突出會更加頻繁，強度亦會加大。礦井生產應加強瓦斯監測工作，測定煤與瓦斯突出指標，對煤與瓦斯突出進行預測，采取抽放措施，防止煤與瓦斯突出。

參考文獻

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[2]張玉江. 鶴壁-安陽礦區二1、一1煤層煤類分布特征及變質作用類型分析.中國煤田地質，1993，5（1）.

[3]河南省煤田地質局三隊. 安陽鑫龍煤業（集團）龍山煤業有限責任公司生產礦井地質報告[R]，新鄉，河南省煤田地質局三隊2012年.

作者簡介：霍永強，（1981-），男，河南新鄉人。2003年畢業于河南省高等機電?？茖W校，助理工程師，現任職于河南省煤田地質局三隊，從事煤田地質工作。