打通一礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究

陳金濤

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán) 蒲縣豹子溝煤業(yè)有限公司,山西 臨汾 041000)

1672-5050（2017)05-0047-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.013

2017-08-06

陳金濤（1988-),男,山西壺關(guān)人,本科,助理工程師,從事地質(zhì)測量工作。

打通一礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究

陳金濤

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán) 蒲縣豹子溝煤業(yè)有限公司,山西 臨汾 041000)

礦井瓦斯治理的重要理論依據(jù)是該礦井的瓦斯地質(zhì)規(guī)律。為了給打通一礦的瓦斯災(zāi)害治理提供依據(jù),根據(jù)對該礦區(qū)大量的地質(zhì)勘探資料進(jìn)行分析,得到了該礦區(qū)的瓦斯含量和瓦斯壓力隨著埋深變化的線性回歸方程以及瓦斯含量和瓦斯壓力梯度,并對±0 m、-200 m兩水平的瓦斯等級進(jìn)行預(yù)測,發(fā)現(xiàn)這兩處仍為煤與瓦斯突出煤層。通過對該礦區(qū)構(gòu)造煤的探勘研究,得到其基本的分布規(guī)律,并對地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯的影響進(jìn)行分析研究,系統(tǒng)地完成了對該礦區(qū)的地質(zhì)規(guī)律總結(jié),為該礦進(jìn)一步的瓦斯治理提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

瓦斯地質(zhì);瓦斯含量;瓦斯壓力;地質(zhì)構(gòu)造

瓦斯作為最復(fù)雜的氣體地質(zhì)體,其賦存狀況受多種因素影響,其中地質(zhì)條件最為重要[1-2]。瓦斯作為煤礦的主要災(zāi)害之一,嚴(yán)重威脅煤礦安全高效生產(chǎn)[3],瓦斯治理問題一直成為煤礦關(guān)心的焦點,如何多角度、多層次分析瓦斯規(guī)律,從而有效地治理、防治瓦斯事故是眾多專家學(xué)者一直研究的方向,換言之,瓦斯地質(zhì)規(guī)律是指導(dǎo)煤礦安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ),是治理瓦斯、預(yù)防瓦斯災(zāi)害事故的關(guān)鍵[4-5]。

1 礦井概況

打通一礦位于松藻礦區(qū),有M6、M7和M8三組煤層,其中M6煤層為局部可采,M7、M8煤層全區(qū)可采,煤系含煤總厚4.01 m～9.88 m,平均7.58 m,可采總厚5.45 m。該礦地層為走向為北北東—南南西單斜構(gòu)造,傾向為95°～110°,傾角為20°～45°,產(chǎn)狀穩(wěn)定。該礦核定生產(chǎn)能力180萬t/a,絕對瓦斯涌出量185.13 m3/min～258.36 m3/min,相對瓦斯涌出量55.79 m3/t～79.61 m3/t,該礦在煤巷掘進(jìn)和工作面生產(chǎn)過程中共計發(fā)生260次煤與瓦斯突出,屬煤與瓦斯突出礦井。

2 打通一礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律

2.1瓦斯含量賦存規(guī)律

煤層的埋深是影響瓦斯含量的重要因素之一,瓦斯含量與埋深存在一定的關(guān)系。在研究了國內(nèi)外瓦斯含量研究方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合礦井的實際情況,采用線性回歸方法,對該礦井的瓦斯含量與埋深進(jìn)行研究。經(jīng)過在礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行大量的瓦斯含量與瓦斯壓力的測定,經(jīng)過線性回歸分析,打通一礦煤層瓦斯含量、瓦斯壓力與煤層埋深的回歸方程分別為:Y=0.047 8X-2.275 6和Y=0.005X+0.095 5,其中Y表示煤層瓦斯含量,m3/t;X表示煤層埋深,m,回歸曲線分別見圖1和圖2。經(jīng)過計算可得到M6、M7、M8煤層的瓦斯含量梯度分別為3.2 m3/t/100 m、3.3 m3/t/100 m和3.1 m3/t/100 m,各煤層的瓦斯壓力梯度均為0.5 MPa/100m,M6、M7、M8煤層瓦斯含量、瓦斯壓力預(yù)測值如表1所示。

2.2煤與瓦斯突出預(yù)測

礦井在建井初期,井下共發(fā)生煤與瓦斯突出260次,其中最大突出的瓦斯量為8.2萬m3,最大突出煤量1 408 t,屬于典型的煤與瓦斯突出礦井,經(jīng)鑒定礦井突出等級1.03D,隨著采深的增加,在±0 m、-200 m兩水平的瓦斯含量和瓦斯壓力增大,煤與瓦斯突出危險性更加危險,故在礦井的該兩水平±0 m、-200 m的瓦斯等級仍為煤與瓦斯突出礦井。

圖1 打通一礦瓦斯含量與埋深關(guān)系圖Fig.1 Relationship between gas content and buried depth in Datong No.1 Mine

圖2 打通一礦瓦斯壓力與埋深關(guān)系圖Fig.2 Relationship between gas pressure and buried depth of Datong No.1 Mine

埋深/mM6M7M8瓦斯含量/（m3·t?1)瓦斯壓力/MPa瓦斯含量/（m3·t?1)瓦斯壓力/MPa瓦斯含量/（m3·t?1)瓦斯壓力/MPa25085024129078164184350117074162128195234450149124195178226284550181174228228257334650213224261278288384750245274294328319434850277324327378350484

2.3構(gòu)造煤分布規(guī)律

構(gòu)造煤是礦井內(nèi)影響煤層瓦斯含量和發(fā)生突出的主要原因之一。根據(jù)對該礦大量的勘探可知,M7、M8煤層是受構(gòu)造力影響的復(fù)合型煤層,并且有較為明顯的分界線,煤層分為上分層、軟分層、下分層。其中軟分層的分布最為重要,一般分布在各煤層的中間,厚度在0 m～0.6 m之間。軟分層的分布的重要性主要是因為其變質(zhì)程度較高,在該分層中瓦斯含量和壓力較大,并隨著軟分層的厚度的增加而增大,在采掘活動過程中極易發(fā)生突出。大量探測數(shù)據(jù)表明,該礦的軟分層呈“帶狀”分步,并且主要分布在該礦的北區(qū),即在魚跳背斜北翼,標(biāo)高在+300 m～+400 m之間,傾向長度200 m～300 m。M7煤層在北區(qū)的軟分層厚度在0.15 m～0.6 m,在掘進(jìn)生產(chǎn)期間共發(fā)生突出235次,占全礦井煤與瓦斯突出九成以上,M7煤層在南區(qū)的軟分層由于增厚現(xiàn)象較少,賦存比較穩(wěn)定,在掘進(jìn)生產(chǎn)期間只發(fā)生3次突出。另外,斷層周圍存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,該區(qū)域的煤被破壞程度較高,一般都為松軟煤層,該區(qū)域的煤層瓦斯含量和壓力一般較大,容易發(fā)生突出。掘進(jìn)F6斷層附近的煤層時,曾發(fā)生兩次較大的煤與瓦斯突出事故,突出量分別為1 408 t和980 t。可見在斷層附近的構(gòu)造煤也極易發(fā)生煤與瓦斯突出。

2.4地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯的影響

打通一礦位于婁山褶皺帶的西北邊緣,井田范圍內(nèi)褶皺和斷裂比較發(fā)育,褶皺有大木樹向斜和魚跳背斜,伴隨褶皺的產(chǎn)生同時還發(fā)育有一些斷裂。在其兩側(cè)派生出許多小斷裂,也是主要構(gòu)造復(fù)合區(qū),煤層傾角較小,有利于瓦斯賦存,深部瓦斯壓力大,構(gòu)造應(yīng)力集中,在構(gòu)造煤發(fā)育的地段,煤與瓦斯突出危險性較大?？傮w上看,瓦斯賦存量是隨埋深增大而增大,在煤層尖滅處和構(gòu)造應(yīng)力集中地方存在高能瓦斯,突出危險性比較大。

3 結(jié)束語

通過對打通一礦地質(zhì)勘探資料的分析,計算得到了打通一礦煤層瓦斯含量、瓦斯壓力回歸方程,從而得到了瓦斯含量梯度和瓦斯壓力梯度,對礦井的±0 m、-200 m兩水平的瓦斯等級進(jìn)行預(yù)測仍為煤與瓦斯突出煤層,也對礦井的構(gòu)造煤的分布特點和地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯的影響進(jìn)行了研究分析,最終完成了該礦井的瓦斯規(guī)律的分析,為該礦井的瓦斯治理提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。

[1] 張子敏,林又玲,呂紹林.中國煤層瓦斯分布特征[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998.

[2] 張子敏,張玉貴.瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2006.

[3] 鮑道亮,郭玉森.低瓦斯礦井的瓦斯地質(zhì)特征研究[J].江西煤炭科技,2009（3):21-23.

BAO Daoliang,GUO Yusen.Study on Gas Geological Characteristics in Low-gas Mine[J].Jiangxi Coal Science & Technology,2009（3):21-23.

[4] 江林華,賈天讓,姚利軍.磴槽煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008,36（11):63-65.

JIANG Linhua,JIA Tianrang,YAO Lijun.Analysis on Gas Geology Law of Dengcao Mine[J].Coal Science and Technology,2008,36（11):63-65.

[5] 王青元,楊天鴻,李鐵良,等.八連城煤礦19號煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40（1):115-117.

WANG Qingyuan,YANG Tianhong,LI Tieliang,etal.Study on Gas Geological Law of No.19 Seam in Baliancheng Mine[J].Coal Science and Technology,2012,40（1):115-117.

GasGeologyLawinDatongNo.1Mine

CHENJintao

（PuxianBaozigouCoalCo.,Ltd.,ShanxiCoalImport&ExportGroup,Linfen041000,China)

Gas geology law is the important theoretical basis for gas control. To provide the basis for gas disaster management in Datong No.1 mine, on the analysis of geological exploration data, we obtained that the linear regression equation of gas content and stress with the buried depth, as well as the gas content and pressure gradient. The gas grade was predicted at the level of ±0 m and -200 m. The results show that these two positions are still coal and gas outburst seams. In addition, the distribution of deformed coal in the mining area was concluded. On the study of the effects of geological structure on gas, the gas geology law was systematically summarized to provide essential data for the gas control.

gas geology; gas content; gas pressure; geological structure

TD163

A

（編輯:楊 鵬)