淄礦岱莊煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律分析

葛春　李海鋒　李傳磊

摘要：文章以瓦斯地質(zhì)理論、煤田地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合岱莊煤礦地質(zhì)特征以及瓦斯基礎(chǔ)測試參數(shù)，對該礦煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，影響該礦瓦斯賦存的因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。

關(guān)鍵詞：岱莊煤礦；煤層瓦斯；地質(zhì)規(guī)律

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0089-03

目前，煤炭是我國的主要能源，在豐富的煤炭資源中蘊(yùn)藏有大量的瓦斯。瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害和威脅。近幾年來的國內(nèi)有些礦井因瓦斯突出與爆炸事故給國家和礦工造成重大損失和傷害。因此，研究礦井瓦斯地質(zhì)特征，對于煤礦安全生產(chǎn)管理具有實(shí)際意義。岱莊煤礦位于濟(jì)寧煤田的北部。瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少，屬低瓦斯礦井，但是，隨著采掘工程的進(jìn)行，煤層中呈吸附狀態(tài)的瓦斯不斷解吸而涌入采掘空間內(nèi)發(fā)生聚集。如果沒有科學(xué)的瓦斯監(jiān)測與安全管理，有可能發(fā)生安全事故。鑒于此，本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，分析瓦斯地質(zhì)特征。這對于礦井的安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦井瓦斯概括

勘探階段測定的本礦區(qū)各煤層瓦斯成分、含量見表1。全井田甲烷含量最高為0.63ml/g（daf（3上煤層），甲烷占瓦斯成份的2.50%；二氧化碳含量最高為1.79ml/g（daf（17煤層）。瓦斯含量與煤層厚度成正比。主要可采煤層瓦斯成分中甲烷和二氧化碳占21.61%，其次為氮?dú)夂蜕倭康闹責(zé)N等氣體。從勘探線剖面看，3上和16煤層瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少。

根據(jù)2008年度井田瓦斯等級鑒定報(bào)告，本井田瓦斯絕對涌出量和瓦斯相對涌出量均為0。

2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

濟(jì)寧大煤田位于華北地塊中南部。煤田的北、南部分別為兩個(gè)近東西向的地塹構(gòu)造，北部為鄆城斷層與汶泗斷層所控制的汶上-寧陽地塹構(gòu)造；南部為單縣斷層、鳧山斷層和菏澤斷層所控制的成武-魚臺地塹構(gòu)造。它們呈東西向延展，橫貫于濟(jì)寧煤田的北部和南部。煤田的西部為巨野向斜；東部為滋陽背斜、兗州向斜、滕縣背斜構(gòu)成的北東向褶曲。岱莊井田處于濟(jì)寧煤田魯西南斷塊坳陷區(qū)的濟(jì)寧地塹（圖1）。

3 煤層瓦斯賦存主控因素分析

3.1 斷層構(gòu)造對瓦斯賦存的影響

斷裂構(gòu)造對煤層的連續(xù)性具破壞作用，使煤層瓦斯的運(yùn)移條件發(fā)生變化。有的斷層利于瓦斯排放，也有的斷層阻擋瓦斯的排放。本區(qū)斷層發(fā)育，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有近南北向正斷層，同時(shí)由于受東西向構(gòu)造帶的控制，仍然存有東西向斷層。受東西向及南北向區(qū)域構(gòu)造控制，早期主要為北東-北東東向褶曲，造成了瓦斯大量的逸散，影響了瓦斯的賦存，后因受南北向斷層控制，使其發(fā)生扭曲表現(xiàn)較弱，被改造為北東東-東西向褶曲形態(tài)已不完整，進(jìn)一步影響了瓦斯的賦存。

3.2 褶曲對瓦斯賦存的影響

礦區(qū)若處在向斜盆地構(gòu)造內(nèi)，頂板封閉條件良好時(shí)，瓦斯沿垂直地層方向運(yùn)移比較困難，大部分瓦斯僅能沿兩翼流向地表，但在盆地的邊緣部分，若含煤地層暴露面積大，則便于瓦斯排放。岱莊井田是一個(gè)南北向斜，全井田明顯表現(xiàn)為一近南北向的向斜褶曲，南北兩端底板埋深淺，中間深，因此，南北兩端存在著煤層風(fēng)化帶，煤層頂板封閉性較好，但在向斜兩翼由于風(fēng)化帶很多，造成了瓦斯沿著斷層大量的散失。向斜軸部由于擠壓則有利于瓦斯賦存，但是由于后期的構(gòu)造復(fù)雜，在向斜的北端、翼部傾角較陡，軸部較緩，受南北向、近東西向及北東向三組斷層的切割，且大多是張性的斷層，影響了瓦斯賦存，因此，從根本上影響了瓦斯賦存，增加了瓦斯逸散。

3.3 煤層頂、底板巖性對瓦斯賦存的影響

一般情況，當(dāng)煤層頂板為致密完整的巖石，如油頁巖、頁巖時(shí)，煤層中的瓦斯容易被保存下來；頂板若為多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的巖石，如砂巖、礫巖時(shí)，瓦斯容易逸散。3煤的頂板以粉砂巖為主，次為泥巖、中砂巖和細(xì)砂巖。統(tǒng)計(jì)表明，3煤頂板砂巖鉆孔漏失率為13.6%，3煤缺失區(qū)砂巖鉆孔漏失率為21.4%，因此，雖然該礦井3煤頂板部分地區(qū)裂隙發(fā)育，這些地段瓦斯易散失。

3.4 巖漿巖對瓦斯賦存的影響

岱莊煤礦巖漿巖處在侏羅系中，下距3上煤層一般達(dá)430m，對煤層和煤質(zhì)均未見有影響，因此對瓦斯的賦存無影響。

3.5 煤層上覆巖層厚度對瓦斯賦存的影響

本研究區(qū)處于華北板塊晚古生代陸表海盆地，受太平洋庫拉板塊俯沖碰撞作用，由于后期的印支運(yùn)動(dòng)影響，該區(qū)普遍缺失三疊系蓋層沉積，二疊系頂部也遭受了大量的風(fēng)化剝蝕作用，因此，礦井整個(gè)煤層埋深度范圍內(nèi)為瓦斯風(fēng)化帶。

在相同的地質(zhì)構(gòu)造單元和相似的地質(zhì)條件下，煤層埋深與瓦斯含量呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，即在瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量、瓦斯涌出量和瓦斯壓力都與煤層深度存在一定的關(guān)系。由本礦井歷年回采工作面瓦斯涌出量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，瓦斯絕對涌出量為0.02-0.21m3/min，通過回歸分析得知，瓦斯涌出量隨著埋深增加成正相關(guān)性，瓦斯涌出量梯度為0.0013m3/（min·m），相關(guān)性系數(shù)R為0.824，如圖2所示。

本礦井，煤層埋深是控制瓦斯賦存的關(guān)鍵因素，瓦斯涌出量整體上由西北向東南逐漸增高。

3.6 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響

本礦井投產(chǎn)至今揭露巖溶陷落柱兩處：一處近東西向，陷落柱內(nèi)巖體與圍巖不接觸，因此，封閉性不好，有利于瓦斯的散失；另一處近南北向，陷落柱范圍內(nèi)無頂板淋水和底板滲水現(xiàn)象，內(nèi)部巖石膠結(jié)較好，因此封閉性較好，不利于瓦斯散失。

3.7 水文地質(zhì)特征對瓦斯賦存的影響

岱莊井田構(gòu)造影響了礦井水文地質(zhì)條件，本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷層上盤石盒子組地層為隔水層組，下盤山西組砂巖，為弱富水含水層，因而斷層導(dǎo)水性極弱，對瓦斯保存影響不大。

3.8 井田瓦斯涌出量

將已采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)等值線和未采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量預(yù)測等值線填繪到瓦斯地質(zhì)圖上，作為指導(dǎo)深部安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)資料。以井田內(nèi)預(yù)測瓦斯涌出量與煤層深度的關(guān)系為基礎(chǔ)，以各工作面實(shí)測瓦斯涌出量值為依據(jù)，綜合分析煤層頂板巖性、水文、構(gòu)造等多方面影響因素，繪制出岱莊井田瓦斯涌出量實(shí)測及預(yù)測等值線圖（圖3）。

4 結(jié)語

綜上分析，岱莊煤礦煤層瓦斯賦存的影響因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。其中，煤層上覆巖層厚度與煤層瓦斯含量呈正相關(guān)，但由于斷層、褶曲等的存在，致使瓦斯的賦存條件較差，總體瓦斯含量低。瓦斯壓力很低，所開采的煤層均處于瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)。因此，既沒有“煤與CO2突出”的可能，也不存在“煤與CH4突出”的危險(xiǎn)性。但是，在今后的采掘作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯參數(shù)的觀測，提高瓦斯管理水平，防止瓦斯在采空區(qū)或隅角處聚集。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉建平，秦勇，林大揚(yáng)主編.中國煤層氣資源[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[2] 楊起，韓德馨.中國煤田地質(zhì)學(xué)（上冊）[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1980.

[3] 張子敏，等.瓦斯地質(zhì)學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[4] 尚魯寧，李增學(xué)，呂大煒.濟(jì)三煤礦3下煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律分析[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（5）：58-62.

作者簡介：葛春（1974—），男，甘肅慶陽人，慶陽市國土資源局礦管科科長，工程師。endprint

摘要：文章以瓦斯地質(zhì)理論、煤田地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合岱莊煤礦地質(zhì)特征以及瓦斯基礎(chǔ)測試參數(shù)，對該礦煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，影響該礦瓦斯賦存的因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。

關(guān)鍵詞：岱莊煤礦；煤層瓦斯；地質(zhì)規(guī)律

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0089-03

目前，煤炭是我國的主要能源，在豐富的煤炭資源中蘊(yùn)藏有大量的瓦斯。瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害和威脅。近幾年來的國內(nèi)有些礦井因瓦斯突出與爆炸事故給國家和礦工造成重大損失和傷害。因此，研究礦井瓦斯地質(zhì)特征，對于煤礦安全生產(chǎn)管理具有實(shí)際意義。岱莊煤礦位于濟(jì)寧煤田的北部。瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少，屬低瓦斯礦井，但是，隨著采掘工程的進(jìn)行，煤層中呈吸附狀態(tài)的瓦斯不斷解吸而涌入采掘空間內(nèi)發(fā)生聚集。如果沒有科學(xué)的瓦斯監(jiān)測與安全管理，有可能發(fā)生安全事故。鑒于此，本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，分析瓦斯地質(zhì)特征。這對于礦井的安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦井瓦斯概括

勘探階段測定的本礦區(qū)各煤層瓦斯成分、含量見表1。全井田甲烷含量最高為0.63ml/g（daf（3上煤層），甲烷占瓦斯成份的2.50%；二氧化碳含量最高為1.79ml/g（daf（17煤層）。瓦斯含量與煤層厚度成正比。主要可采煤層瓦斯成分中甲烷和二氧化碳占21.61%，其次為氮?dú)夂蜕倭康闹責(zé)N等氣體。從勘探線剖面看，3上和16煤層瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少。

根據(jù)2008年度井田瓦斯等級鑒定報(bào)告，本井田瓦斯絕對涌出量和瓦斯相對涌出量均為0。

2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

濟(jì)寧大煤田位于華北地塊中南部。煤田的北、南部分別為兩個(gè)近東西向的地塹構(gòu)造，北部為鄆城斷層與汶泗斷層所控制的汶上-寧陽地塹構(gòu)造；南部為單縣斷層、鳧山斷層和菏澤斷層所控制的成武-魚臺地塹構(gòu)造。它們呈東西向延展，橫貫于濟(jì)寧煤田的北部和南部。煤田的西部為巨野向斜；東部為滋陽背斜、兗州向斜、滕縣背斜構(gòu)成的北東向褶曲。岱莊井田處于濟(jì)寧煤田魯西南斷塊坳陷區(qū)的濟(jì)寧地塹（圖1）。

3 煤層瓦斯賦存主控因素分析

3.1 斷層構(gòu)造對瓦斯賦存的影響

斷裂構(gòu)造對煤層的連續(xù)性具破壞作用，使煤層瓦斯的運(yùn)移條件發(fā)生變化。有的斷層利于瓦斯排放，也有的斷層阻擋瓦斯的排放。本區(qū)斷層發(fā)育，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有近南北向正斷層，同時(shí)由于受東西向構(gòu)造帶的控制，仍然存有東西向斷層。受東西向及南北向區(qū)域構(gòu)造控制，早期主要為北東-北東東向褶曲，造成了瓦斯大量的逸散，影響了瓦斯的賦存，后因受南北向斷層控制，使其發(fā)生扭曲表現(xiàn)較弱，被改造為北東東-東西向褶曲形態(tài)已不完整，進(jìn)一步影響了瓦斯的賦存。

3.2 褶曲對瓦斯賦存的影響

礦區(qū)若處在向斜盆地構(gòu)造內(nèi)，頂板封閉條件良好時(shí)，瓦斯沿垂直地層方向運(yùn)移比較困難，大部分瓦斯僅能沿兩翼流向地表，但在盆地的邊緣部分，若含煤地層暴露面積大，則便于瓦斯排放。岱莊井田是一個(gè)南北向斜，全井田明顯表現(xiàn)為一近南北向的向斜褶曲，南北兩端底板埋深淺，中間深，因此，南北兩端存在著煤層風(fēng)化帶，煤層頂板封閉性較好，但在向斜兩翼由于風(fēng)化帶很多，造成了瓦斯沿著斷層大量的散失。向斜軸部由于擠壓則有利于瓦斯賦存，但是由于后期的構(gòu)造復(fù)雜，在向斜的北端、翼部傾角較陡，軸部較緩，受南北向、近東西向及北東向三組斷層的切割，且大多是張性的斷層，影響了瓦斯賦存，因此，從根本上影響了瓦斯賦存，增加了瓦斯逸散。

3.3 煤層頂、底板巖性對瓦斯賦存的影響

一般情況，當(dāng)煤層頂板為致密完整的巖石，如油頁巖、頁巖時(shí)，煤層中的瓦斯容易被保存下來；頂板若為多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的巖石，如砂巖、礫巖時(shí)，瓦斯容易逸散。3煤的頂板以粉砂巖為主，次為泥巖、中砂巖和細(xì)砂巖。統(tǒng)計(jì)表明，3煤頂板砂巖鉆孔漏失率為13.6%，3煤缺失區(qū)砂巖鉆孔漏失率為21.4%，因此，雖然該礦井3煤頂板部分地區(qū)裂隙發(fā)育，這些地段瓦斯易散失。

3.4 巖漿巖對瓦斯賦存的影響

岱莊煤礦巖漿巖處在侏羅系中，下距3上煤層一般達(dá)430m，對煤層和煤質(zhì)均未見有影響，因此對瓦斯的賦存無影響。

3.5 煤層上覆巖層厚度對瓦斯賦存的影響

本研究區(qū)處于華北板塊晚古生代陸表海盆地，受太平洋庫拉板塊俯沖碰撞作用，由于后期的印支運(yùn)動(dòng)影響，該區(qū)普遍缺失三疊系蓋層沉積，二疊系頂部也遭受了大量的風(fēng)化剝蝕作用，因此，礦井整個(gè)煤層埋深度范圍內(nèi)為瓦斯風(fēng)化帶。

在相同的地質(zhì)構(gòu)造單元和相似的地質(zhì)條件下，煤層埋深與瓦斯含量呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，即在瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量、瓦斯涌出量和瓦斯壓力都與煤層深度存在一定的關(guān)系。由本礦井歷年回采工作面瓦斯涌出量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，瓦斯絕對涌出量為0.02-0.21m3/min，通過回歸分析得知，瓦斯涌出量隨著埋深增加成正相關(guān)性，瓦斯涌出量梯度為0.0013m3/（min·m），相關(guān)性系數(shù)R為0.824，如圖2所示。

本礦井，煤層埋深是控制瓦斯賦存的關(guān)鍵因素，瓦斯涌出量整體上由西北向東南逐漸增高。

3.6 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響

本礦井投產(chǎn)至今揭露巖溶陷落柱兩處：一處近東西向，陷落柱內(nèi)巖體與圍巖不接觸，因此，封閉性不好，有利于瓦斯的散失；另一處近南北向，陷落柱范圍內(nèi)無頂板淋水和底板滲水現(xiàn)象，內(nèi)部巖石膠結(jié)較好，因此封閉性較好，不利于瓦斯散失。

3.7 水文地質(zhì)特征對瓦斯賦存的影響

岱莊井田構(gòu)造影響了礦井水文地質(zhì)條件，本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷層上盤石盒子組地層為隔水層組，下盤山西組砂巖，為弱富水含水層，因而斷層導(dǎo)水性極弱，對瓦斯保存影響不大。

3.8 井田瓦斯涌出量

將已采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)等值線和未采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量預(yù)測等值線填繪到瓦斯地質(zhì)圖上，作為指導(dǎo)深部安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)資料。以井田內(nèi)預(yù)測瓦斯涌出量與煤層深度的關(guān)系為基礎(chǔ)，以各工作面實(shí)測瓦斯涌出量值為依據(jù)，綜合分析煤層頂板巖性、水文、構(gòu)造等多方面影響因素，繪制出岱莊井田瓦斯涌出量實(shí)測及預(yù)測等值線圖（圖3）。

4 結(jié)語

綜上分析，岱莊煤礦煤層瓦斯賦存的影響因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。其中，煤層上覆巖層厚度與煤層瓦斯含量呈正相關(guān)，但由于斷層、褶曲等的存在，致使瓦斯的賦存條件較差，總體瓦斯含量低。瓦斯壓力很低，所開采的煤層均處于瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)。因此，既沒有“煤與CO2突出”的可能，也不存在“煤與CH4突出”的危險(xiǎn)性。但是，在今后的采掘作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯參數(shù)的觀測，提高瓦斯管理水平，防止瓦斯在采空區(qū)或隅角處聚集。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉建平，秦勇，林大揚(yáng)主編.中國煤層氣資源[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[2] 楊起，韓德馨.中國煤田地質(zhì)學(xué)（上冊）[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1980.

[3] 張子敏，等.瓦斯地質(zhì)學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[4] 尚魯寧，李增學(xué)，呂大煒.濟(jì)三煤礦3下煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律分析[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（5）：58-62.

作者簡介：葛春（1974—），男，甘肅慶陽人，慶陽市國土資源局礦管科科長，工程師。endprint

摘要：文章以瓦斯地質(zhì)理論、煤田地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合岱莊煤礦地質(zhì)特征以及瓦斯基礎(chǔ)測試參數(shù)，對該礦煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，影響該礦瓦斯賦存的因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。

關(guān)鍵詞：岱莊煤礦；煤層瓦斯；地質(zhì)規(guī)律

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0089-03

目前，煤炭是我國的主要能源，在豐富的煤炭資源中蘊(yùn)藏有大量的瓦斯。瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害和威脅。近幾年來的國內(nèi)有些礦井因瓦斯突出與爆炸事故給國家和礦工造成重大損失和傷害。因此，研究礦井瓦斯地質(zhì)特征，對于煤礦安全生產(chǎn)管理具有實(shí)際意義。岱莊煤礦位于濟(jì)寧煤田的北部。瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少，屬低瓦斯礦井，但是，隨著采掘工程的進(jìn)行，煤層中呈吸附狀態(tài)的瓦斯不斷解吸而涌入采掘空間內(nèi)發(fā)生聚集。如果沒有科學(xué)的瓦斯監(jiān)測與安全管理，有可能發(fā)生安全事故。鑒于此，本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，分析瓦斯地質(zhì)特征。這對于礦井的安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦井瓦斯概括

勘探階段測定的本礦區(qū)各煤層瓦斯成分、含量見表1。全井田甲烷含量最高為0.63ml/g（daf（3上煤層），甲烷占瓦斯成份的2.50%；二氧化碳含量最高為1.79ml/g（daf（17煤層）。瓦斯含量與煤層厚度成正比。主要可采煤層瓦斯成分中甲烷和二氧化碳占21.61%，其次為氮?dú)夂蜕倭康闹責(zé)N等氣體。從勘探線剖面看，3上和16煤層瓦斯分布總的趨勢是：CH4、CO2隨深度增加而增加，N2含量則逐漸減少。

根據(jù)2008年度井田瓦斯等級鑒定報(bào)告，本井田瓦斯絕對涌出量和瓦斯相對涌出量均為0。

2 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

濟(jì)寧大煤田位于華北地塊中南部。煤田的北、南部分別為兩個(gè)近東西向的地塹構(gòu)造，北部為鄆城斷層與汶泗斷層所控制的汶上-寧陽地塹構(gòu)造；南部為單縣斷層、鳧山斷層和菏澤斷層所控制的成武-魚臺地塹構(gòu)造。它們呈東西向延展，橫貫于濟(jì)寧煤田的北部和南部。煤田的西部為巨野向斜；東部為滋陽背斜、兗州向斜、滕縣背斜構(gòu)成的北東向褶曲。岱莊井田處于濟(jì)寧煤田魯西南斷塊坳陷區(qū)的濟(jì)寧地塹（圖1）。

3 煤層瓦斯賦存主控因素分析

3.1 斷層構(gòu)造對瓦斯賦存的影響

斷裂構(gòu)造對煤層的連續(xù)性具破壞作用，使煤層瓦斯的運(yùn)移條件發(fā)生變化。有的斷層利于瓦斯排放，也有的斷層阻擋瓦斯的排放。本區(qū)斷層發(fā)育，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有近南北向正斷層，同時(shí)由于受東西向構(gòu)造帶的控制，仍然存有東西向斷層。受東西向及南北向區(qū)域構(gòu)造控制，早期主要為北東-北東東向褶曲，造成了瓦斯大量的逸散，影響了瓦斯的賦存，后因受南北向斷層控制，使其發(fā)生扭曲表現(xiàn)較弱，被改造為北東東-東西向褶曲形態(tài)已不完整，進(jìn)一步影響了瓦斯的賦存。

3.2 褶曲對瓦斯賦存的影響

礦區(qū)若處在向斜盆地構(gòu)造內(nèi)，頂板封閉條件良好時(shí)，瓦斯沿垂直地層方向運(yùn)移比較困難，大部分瓦斯僅能沿兩翼流向地表，但在盆地的邊緣部分，若含煤地層暴露面積大，則便于瓦斯排放。岱莊井田是一個(gè)南北向斜，全井田明顯表現(xiàn)為一近南北向的向斜褶曲，南北兩端底板埋深淺，中間深，因此，南北兩端存在著煤層風(fēng)化帶，煤層頂板封閉性較好，但在向斜兩翼由于風(fēng)化帶很多，造成了瓦斯沿著斷層大量的散失。向斜軸部由于擠壓則有利于瓦斯賦存，但是由于后期的構(gòu)造復(fù)雜，在向斜的北端、翼部傾角較陡，軸部較緩，受南北向、近東西向及北東向三組斷層的切割，且大多是張性的斷層，影響了瓦斯賦存，因此，從根本上影響了瓦斯賦存，增加了瓦斯逸散。

3.3 煤層頂、底板巖性對瓦斯賦存的影響

一般情況，當(dāng)煤層頂板為致密完整的巖石，如油頁巖、頁巖時(shí)，煤層中的瓦斯容易被保存下來；頂板若為多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的巖石，如砂巖、礫巖時(shí)，瓦斯容易逸散。3煤的頂板以粉砂巖為主，次為泥巖、中砂巖和細(xì)砂巖。統(tǒng)計(jì)表明，3煤頂板砂巖鉆孔漏失率為13.6%，3煤缺失區(qū)砂巖鉆孔漏失率為21.4%，因此，雖然該礦井3煤頂板部分地區(qū)裂隙發(fā)育，這些地段瓦斯易散失。

3.4 巖漿巖對瓦斯賦存的影響

岱莊煤礦巖漿巖處在侏羅系中，下距3上煤層一般達(dá)430m，對煤層和煤質(zhì)均未見有影響，因此對瓦斯的賦存無影響。

3.5 煤層上覆巖層厚度對瓦斯賦存的影響

本研究區(qū)處于華北板塊晚古生代陸表海盆地，受太平洋庫拉板塊俯沖碰撞作用，由于后期的印支運(yùn)動(dòng)影響，該區(qū)普遍缺失三疊系蓋層沉積，二疊系頂部也遭受了大量的風(fēng)化剝蝕作用，因此，礦井整個(gè)煤層埋深度范圍內(nèi)為瓦斯風(fēng)化帶。

在相同的地質(zhì)構(gòu)造單元和相似的地質(zhì)條件下，煤層埋深與瓦斯含量呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，即在瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量、瓦斯涌出量和瓦斯壓力都與煤層深度存在一定的關(guān)系。由本礦井歷年回采工作面瓦斯涌出量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，瓦斯絕對涌出量為0.02-0.21m3/min，通過回歸分析得知，瓦斯涌出量隨著埋深增加成正相關(guān)性，瓦斯涌出量梯度為0.0013m3/（min·m），相關(guān)性系數(shù)R為0.824，如圖2所示。

本礦井，煤層埋深是控制瓦斯賦存的關(guān)鍵因素，瓦斯涌出量整體上由西北向東南逐漸增高。

3.6 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響

本礦井投產(chǎn)至今揭露巖溶陷落柱兩處：一處近東西向，陷落柱內(nèi)巖體與圍巖不接觸，因此，封閉性不好，有利于瓦斯的散失；另一處近南北向，陷落柱范圍內(nèi)無頂板淋水和底板滲水現(xiàn)象，內(nèi)部巖石膠結(jié)較好，因此封閉性較好，不利于瓦斯散失。

3.7 水文地質(zhì)特征對瓦斯賦存的影響

岱莊井田構(gòu)造影響了礦井水文地質(zhì)條件，本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷層上盤石盒子組地層為隔水層組，下盤山西組砂巖，為弱富水含水層，因而斷層導(dǎo)水性極弱，對瓦斯保存影響不大。

3.8 井田瓦斯涌出量

將已采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)等值線和未采區(qū)內(nèi)的瓦斯涌出量預(yù)測等值線填繪到瓦斯地質(zhì)圖上，作為指導(dǎo)深部安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)資料。以井田內(nèi)預(yù)測瓦斯涌出量與煤層深度的關(guān)系為基礎(chǔ)，以各工作面實(shí)測瓦斯涌出量值為依據(jù)，綜合分析煤層頂板巖性、水文、構(gòu)造等多方面影響因素，繪制出岱莊井田瓦斯涌出量實(shí)測及預(yù)測等值線圖（圖3）。

4 結(jié)語

綜上分析，岱莊煤礦煤層瓦斯賦存的影響因素主要包括斷層、煤層頂?shù)装鍘r性、褶曲、煤層上覆巖層厚度及巖溶陷落柱等。其中，煤層上覆巖層厚度與煤層瓦斯含量呈正相關(guān)，但由于斷層、褶曲等的存在，致使瓦斯的賦存條件較差，總體瓦斯含量低。瓦斯壓力很低，所開采的煤層均處于瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)。因此，既沒有“煤與CO2突出”的可能，也不存在“煤與CH4突出”的危險(xiǎn)性。但是，在今后的采掘作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯參數(shù)的觀測，提高瓦斯管理水平，防止瓦斯在采空區(qū)或隅角處聚集。

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作者簡介：葛春（1974—），男，甘肅慶陽人，慶陽市國土資源局礦管科科長，工程師。endprint