潘三煤礦礦井瓦斯影響因素及賦存規律研究

摘 要：研究礦井瓦斯的賦存規律是防治礦井瓦斯地質災害的重要基礎。作者通過對潘三煤礦礦井地質條件對礦井瓦斯賦存的影響研究及對瓦斯含量分布分析得出：斷層、褶皺構造影響符合一般規律，重力滑動構造有利于瓦斯釋放，小斷層附近瓦斯富集；研究區煤系地層巖性組合有利于瓦斯的封閉和賦存；礦井內大部分巖漿侵入煤層區域瓦斯散逸可能性較大；瓦斯含量隨埋藏深度的增加而增大，深部的梯度比中部的梯度大。

關鍵詞：潘三；瓦斯；賦存規律

引言

潘三煤礦位于淮南煤田西北部，是一座特大型現代化礦井。潘三井田定名煤層32層，均屬二疊系，煤層總厚33.74m，含煤系數4.5%，可采煤層12層，平均總厚24.24m，其中13-1煤層為穩定煤層。煤層上硬下軟，呈粉末狀或破碎狀結構；構造裂隙發育，層面滑動現象較為普遍；煤層強度較低，其普氏硬度一般在0.3～0.7之間，局部更小。本區第四紀覆蓋巨厚，一般達300～400m，砂巖層的孔隙度與滲透率比較小。井田自三迭紀開始一直遭受剝蝕，歷經三迭、侏羅、白堊、第三紀漫長的暴露時期，含煤地層被剝蝕嚴重，煤層瓦斯風化作用強。

1 礦井地質條件對礦井瓦斯賦存的影響

1.1 斷層、褶皺構造

1.1.1 斷層的開放與封閉性對瓦斯賦存影響顯著。

1.1.2 地質構造及組合對瓦斯賦存影響明顯。褶曲類型和褶皺復雜程度對瓦斯賦存均有影響。封閉的背斜有利于瓦斯的儲存，是良好的儲氣構造或稱圈閉構造。簡單的向斜盆地構造，其瓦斯排放條件往往是比較困難的。

1.1.3 重力滑動構造有利于瓦斯釋放。逆沖推覆構造增加了煤層上覆巖層的厚度，且擠壓作用降低了巖層的透氣性，有利于瓦斯的保存。受區域構造應力作用影響，11-2煤層形成與礦井其他煤層不同的構造發育規律。大構造形態控制小構造的發育形式，即董崗郢向斜控制小斷層的發育形式，斷層走向基本與向斜軸平行，董崗郢向斜北翼以正斷層為主，且斷層成組出現，向斜南翼以逆斷層為主，離向斜軸部越近，斷層落差越小；11-2煤層中小型正斷層多以層滑構造形式顯現；煤層賦存正常段瓦斯含量很小，但小斷層附近往往出現瓦斯涌出異常，小斷層是瓦斯涌出異常和動力現象最顯著的地質標志。

1.2 頂底板巖性

在煤系中除煤層內賦存瓦斯外，煤層圍巖孔隙、孔洞和裂隙之中也可能賦存一定量的瓦斯。在潘三礦區內砂巖與砂頁巖互層厚度占煤系總厚的38%。根據主要煤層中砂巖樣品測試結果，砂巖砂頁巖孔隙率與滲透率均比較小，一般孔隙度小于5.0%，滲透率小于1.0md。根據TN捷奧多維奇對巖層按滲透性分級標準，屬于非透氣性的巖層，所以有利于瓦斯的封閉和賦存。

1.3 巖漿巖分布

巖漿侵入含煤巖系、煤層，使煤、巖層產生脹裂及壓縮。巖漿的高溫烘烤可使煤的變質程度升高。另外，巖漿巖體有時使煤層局部被覆蓋或封閉，有時因巖脈蝕變帶裂隙增加，造成風化作用加強，逐漸形成裂隙通道。結合地質背景作具體分析，本礦井內大部分區域瓦斯散逸可能性較大，瓦斯含量一般較小。

1.4 煤層埋深及上覆基巖厚度

潘三礦區煤層向深部的延展較深較遠，由于深部瓦斯壓力大，煤層中的瓦斯緩慢地由深部向淺部移動，淺部瓦斯從煤層露頭逸散后，可以得到來自深部瓦斯的補充，始終保持相當的瓦斯量。本礦區-1000m水平以上瓦斯含量隨埋藏深度的增加而增大，但深部的梯度比中部的梯度大。

1.5 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響

本礦于2007年10月在西一8煤首采面的12318工作面揭露，大小為75m×25m的近橢圓形陷落柱。根據揭露資料分析，陷落柱內巖性破碎，且有泥巖煤線等充填物，未出現導氣通道，而避免引發瓦斯涌出現象。

2 瓦斯含量及其分布規律研究

本次利用各可采煤層合格瓦斯樣點877個，瓦斯含量小于5的點有391個，大于5的點486個，高點與低點相間分布，規律性不強，但董崗郢向斜軸附近瓦斯含量一般較高，在向斜軸南翼也有分布有少量高點。這是因為煤層瓦斯含量的分布主要受地質構造、煤層埋藏深度（即距基巖面深度）以及煤層頂板蓋層所控制。向斜軸部圍巖壓力大，瓦斯不易散出，向斜軸南翼煤層埋藏較深，地層平緩，上覆基巖厚度大，無大斷層發育，瓦斯缺少運移通道，因此瓦斯含量也較高。

本區各主要可采煤層瓦斯含量平均值均大于5m3/t·燃，其中1、3煤層瓦斯含量高于其它煤層，各主要可采煤層的瓦斯最大含量均在15m3/t·燃以上，說明局部瓦斯含量較高。

本區瓦斯分布以董崗郢次級向斜軸為界可分為南、北兩個瓦斯地質單元。其中向斜軸兩側瓦斯含量較高，在遠離向斜軸的兩翼，南翼瓦斯含量高于北翼。

南翼瓦斯地質單元：地層平緩，煤巖層走向東部變化小，靠近向斜軸部變化較大，構造中等，特別是淺部靠近向斜軸部及F39斷層附近，中小斷層發育。

北翼瓦斯地質單元：地層傾角比南翼稍陡，大中型斷層多，密度大，孤立的小斷層發育。

根據實測資料分析發現，北翼瓦斯地質單元瓦斯含量與煤層埋深呈線性關系，隨煤層埋深增加瓦斯含量增大；南翼瓦斯分布無規律，但從測試資料看，南翼瓦斯含量比北翼偏高。

潘三礦煤層較松軟，呈粉末狀或破碎狀結構，煤層內構造裂隙較發育，層面滑動現象亦很明顯，因此，煤層強度比較低，其堅固性系數一般在0.3～0.7之間，孔隙度與滲透率均比較小，煤層透氣性較低。

本區瓦斯含量高點與低點相間分布，董崗郢向斜軸附近瓦斯含量一般較高，在向斜軸南翼也有分布有少量高點。這是因為煤層瓦斯含量的分布主要受地質構造、煤層埋藏深度以及煤層頂板蓋層所控制。向斜軸部圍巖壓力大，瓦斯不易散出，向斜軸南翼煤層埋藏較深，地層平緩，上覆基巖厚度大，無大斷層發育，瓦斯缺少運移通道，因此瓦斯含量也較高。

3 結束語

3.1 斷層、褶皺構造影響符合一般規律，重力滑動構造有利于瓦斯釋放，小斷層附近瓦斯富集；研究區煤系地層巖性組合有利于瓦斯的封閉和賦存；礦井內大部分巖漿侵入煤層區域瓦斯散逸可能性較大；瓦斯含量隨埋藏深度的增加而增大，深部的梯度比中部的梯度大。

3.2 本區瓦斯分布以董崗郢次級向斜軸為界可分為南、北兩個瓦斯地質單元。北翼瓦斯地質單元瓦斯含量與煤層埋深呈線性關系，隨煤層埋深增加瓦斯含量增大；南翼瓦斯分布無特別規律，但南翼瓦斯含量普遍比北翼偏高。

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