一號煤礦煤層瓦斯賦存規律的研究與探索

路文文 權文斌

摘? ?要：本文主要研究分析地質條件變化時對煤層瓦斯的運移、賦存等所產生的影響，通過分析煤層瓦斯的運移、賦存條件來制定相應的瓦斯突出治理方案。本文主要以黃陵礦業一號煤礦地質構造為基礎，一號煤礦2號煤層瓦斯實驗數據為依據，通過地質構造與實驗數據來分析地質條件變化對煤層瓦斯含量的影響程度、煤層瓦斯賦存規律等。通過大量的數據收集、分析等，總結出地質條件變化與煤層瓦斯賦存的規律，為礦井后期開采過程中的瓦斯治理方面提供了可靠的數據參考依據和借鑒。

關鍵詞：地質條件? 瓦斯賦存規律? 實驗數據? 瓦斯治理

中圖分類號：TD712.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0025-02

瓦斯是在成煤過程中產生的一種伴生氣體，只要開采煤層就會有瓦斯涌出，長期的煤礦開采實際證明，地質條件對煤層瓦斯的賦存有很大的影響，因此分析礦區的地質條件對井下開采煤層過程中的瓦斯治理至關重要。為了進一步提高礦區瓦斯的抽采率，準確掌握瓦斯基礎參數及其在煤層中的變化規律，提前預測礦井瓦斯涌出量;預測巷道、工作面及鉆孔瓦斯涌出量;預測瓦斯抽放和利用的可能性。通過地質構造與實驗數據來分析地質條件變化對煤層瓦斯含量的影響程度、煤層瓦斯賦存規律等，為礦井后期的開采設計和煤層瓦斯綜合治理提供基礎依據。

1? 工程概況

黃陵礦業一號煤礦位于黃陵縣店頭鎮，距店頭鎮建成區約1.5km，距黃陵縣城約22km，距延安市約210km，距銅川市約104km，距西安市約204km。礦區形狀不規則，東西寬約10～19km、南北長約5～21km，井田面積為197km2，地理坐標為東經108°55～109°15，北緯35°37′～35°54′。黃陵一號煤礦位于陜西省黃陵縣店頭鎮西北方向，東鄰蒼村煤礦，西鄰黃陵二號煤礦，南部為小煤礦開采區，北部為黨家河煤礦及蘆村煤礦整合區。行政劃屬黃陵縣店頭鎮管轄，煤礦與黃陵縣相距約50km，距延安220km，距西安230km。

2? 區域地質構造

2.1 地質構造分布

地質構造是影響煤層瓦斯賦存及含量的重要條件之一。一號煤礦位于鄂爾多斯盆地東南緣，地層傾角平緩，走向NE～NNE，傾向NW，傾角3～5°，區內存在發育起伏不大的寬緩的背、向斜，褶曲幅度一般在50～90m左右，寬帶約2～4km。規模較大的褶曲有礦區西北部的雙龍向斜，兩翼寬緩，沿走向穿過整個井田;向東南依次有圪勞寺背斜、花家莊向斜、軸向NE～NEE的南峪口背斜、寺灣向斜等。礦區內現發現4條落差在10m左右的正斷層（F1～F4），其中F3、F4斷層走向近東西，平行相鄰，斷層呈張剪性，斷距在6～10m之間，在以開采的二盤區、三盤區均有揭露，F1、F2斷層較F3、F4斷層規模小，位于一盤區。

2.2 構造分析

根據井田2號煤層底板標高值為變量的趨勢分析的剩余值來反應煤層的次級構造分布性質、部位和強度。從剩余值研究礦井的次級構造分布情況，分別代表構造凸（>0）、凹低（<0）區塊，全井田可分為五個凹區塊（A-1、A-2、A-3、A-4、A-5）和三個凸區塊（T-1、T-2、T-3）。而這種凹凸區塊是由構造綜合作用造成的，一號煤礦井田主要由褶皺造成，凸、凹分布與背、向斜分布基本一致，但是通過凸凹區塊能顯示出構造強烈幅度和部位。如A-1號凹區受花家莊向斜控制、在二盤區、三盤區凹幅最大;A-2號凹區受雙龍向斜控制，延伸最長，且東北端為A-4號凹區，凹幅最大在七盤區、六盤區東塊和十一盤區;A-3號凹區受寺灣向斜控制，最大凹幅位于魯寺小窯區一帶。T-1凸區受南峪口背斜控制，凸幅最大在四盤區和三盤區東南塊;T-2號凸區受圪勞寺背斜控制，凸幅最大出現在五盤區;T-3凸區位于井田西部邊緣。

3? 煤層參數測定及分析

3.1 參數測定

煤層瓦斯含量是指單位重量的煤體中所含有的換算成標準狀態時的瓦斯體積量，常用m3/t或mL/g作為計量單位。測定的瓦斯含量包括未受采動影響的原始煤體，即原始瓦斯含量，該方法測定煤層瓦斯含量的原理是：根據煤樣瓦斯解吸量、解吸規律推算煤樣從采集開始至裝罐密封前的損失瓦斯量、實驗室測定煤樣殘存瓦斯量，再計算煤層瓦斯含量。

解吸瓦斯量V0的測定，測定步驟如下：（1）在鉆孔打至原始煤體深度時，采取新鮮煤樣裝入煤樣罐中，并記錄采樣開始時間t1。（2）將煤樣罐與瓦斯解吸速度測定儀連接。記錄煤樣裝罐后開始解吸測定的時間t2，測定不同時間t下的煤樣累積瓦斯解吸總量Vi。（3）現場解吸完成后，將煤樣罐擰緊不漏氣，然后，送到實驗室進行再次解吸和脫氣。

3.2 瓦斯含量分析

六盤區東翼位于A-2號凹區，A-2受雙龍向斜控制，延伸最長，且東北端為A-4號凹區，凹幅最大在七盤區、六盤區東翼和十一盤區。構造控氣的基本規律表明，煤層凹凸構造對瓦斯分布控制特點是：構造凹區，各種封閉條件好、構造應力集中，因此煤層本身瓦斯不易逸散，即煤巖層中瓦斯含量較高、瓦斯壓力也相對較大;構造凸區正好相反，構造應力相對低，煤巖層中構造裂隙相對發育，煤層中瓦斯易向圍巖中運移或逸散。從一號煤礦井田開采過程中2號煤層中瓦斯含量測定結果分析正好印證了該理論推理。

4? 瓦斯地質異常區治理方案及措施

針對地質構造所導致的瓦斯異常區，一號煤礦制定了一系列的治理方案及措施，分別為區域預抽法、掘前預抽法、高位裂隙抽采法、本煤層預抽法、上隅角埋管抽采法。

（1）區域預抽，利用千米定向鉆機在大巷向未開采區域施工定向鉆孔進行抽采，一般設計鉆孔深度600m，間距15m，平行布置;

（2）掘進預抽，在掘進順槽內施工超前探孔，提前探測掘進面前方瓦斯情況，并進行抽采，超前探查鉆孔一般為4個，主幫副幫各2個，與巷道中線呈對稱布置，孔深設計120m，探查范圍超過順槽輪廓線15m;

（3）本煤層預抽，在順槽掘進期間，布置本煤層預抽鉆場，鉆場間距60m，每個鉆場布置4～5個本煤層預抽鉆孔，所有鉆孔沿煤層布置，使用Ф113鉆頭施工鉆孔，封孔長度不得小于8m，根據煤層底板變化情況調整鉆孔的仰角或俯角，巷道瓦斯涌出量發現異常時，適當添加抽放鉆孔;

（4）高位裂隙抽采：在采煤工作面臨近順槽施工高位裂隙鉆孔抽采，每45m布置一組抽放鉆場，每組呈扇形布置7～9個鉆孔，終孔位置位于采空區距離巷道頂板26～36m的位置，進入裂隙帶內，利用高位鉆孔抽放裂隙帶內高濃度瓦斯，效果明顯;

（5）上隅角埋管抽采：沿工作面回風順槽的上幫敷設一條瓦斯抽放管路，管路末端采用鋼圈風筒，抽采采空區上隅角瓦斯。

對于地質構造形成的凹區域，我們加大區域預抽的力度，在本煤層預抽方面通過增加鉆孔數量及鉆孔深度進行預抽。

5? 結語

經過大量的實踐和研究表明，地質構造變化對煤層中瓦斯含量影響較大，通過研究與分析地質構造變化對煤層瓦斯含量的影響，可以有效的對煤礦瓦斯治理提出合理有效的治理方案，從而減少煤礦瓦斯事故的發生。一號煤礦現階段針對瓦斯異常區的治理方案在礦區取得了良好的治理效果，這不僅對一號煤礦瓦斯治理指明了方向，還對一號煤礦今后超前治理北二六盤區東翼、北一十一盤區瓦斯異常區提供了借鑒。

參考文獻

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