楊柳煤礦瓦斯賦存規(guī)律及地質(zhì)因素探討

張維峰

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)處，安徽省淮北市，235000）

楊柳煤礦瓦斯賦存規(guī)律及地質(zhì)因素探討

張維峰

（淮北礦業(yè)集團(tuán)公司地測(cè)處，安徽省淮北市，235000）

通過對(duì)楊柳煤礦瓦斯賦存地質(zhì)條件的分析，初步確定影響瓦斯賦存的主要地質(zhì)因素為煤層變質(zhì)程度、埋藏深度、構(gòu)造應(yīng)力、巖漿侵入、煤層傾角、煤層厚度等，為瓦斯預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治工作提供依據(jù)。

楊柳煤礦 瓦斯賦存 地質(zhì)因素

瓦斯是各種地質(zhì)因素綜合產(chǎn)物，其賦存規(guī)律和分布受地質(zhì)條件的影響和制約，不同地段的煤層受地質(zhì)條件影響，瓦斯含量有較大的差別。楊柳煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬t/a，初步設(shè)計(jì)為高瓦斯礦井，在開拓礦井東翼104采區(qū)過程中，多次發(fā)生煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象，礦井2009年升級(jí)為煤與瓦斯突出礦井。

1 井田概況

楊柳煤礦位于安徽省淮北市濉溪縣南部，向東北距宿州市約21 km。煤礦南北長(zhǎng)約9 km，東西寬約3～9 km，面積約60.4 km2，資源儲(chǔ)量為32213萬t，另有天然焦3833萬t。井田主要可采煤層為51＃、72＃、81＃、82＃和10＃煤層。

2 地質(zhì)構(gòu)造

楊柳井田位于童亭背斜東翼北端，為童亭背斜的轉(zhuǎn)折端。地層走向在淺部近南北向，向東傾斜的單斜構(gòu)造，深部次一級(jí)褶曲較發(fā)育。井田內(nèi)斷層較發(fā)育，共計(jì)170條，其中13條為逆斷層，其余均為正斷層，落差大于50 m的斷層10條。井田內(nèi)主要發(fā)育牛小集背斜、馬家背斜和小周家向斜。

本區(qū)巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈，侵入范圍廣，侵入層位多，幾乎所有煤層都不同程度有巖漿侵入而受到破壞，其中以72＃、81＃和10＃煤層影響最大。巖漿巖厚度為0.15～167.60 m，厚薄懸殊極大。

3 礦井瓦斯含量

井田內(nèi)對(duì)39個(gè)鉆孔進(jìn)行了瓦斯含量測(cè)試，采集瓦斯煤樣深度212.36～980.16 m，測(cè)得瓦斯含量?jī)蓸O值為0～13.01 cm3/g。在生產(chǎn)過程中對(duì)楊柳煤礦8＃、10＃煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行了鑒定，礦井8＃、10＃煤層具有突出危險(xiǎn)性。測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

表1 單項(xiàng)指標(biāo)煤層突出等級(jí)鑒定表

4 影響瓦斯含量大小的主要地質(zhì)因素

4.1 煤的變質(zhì)程度

隨著煤化程度的增高，瓦斯生成量逐漸增加，至無煙煤階段達(dá)到最大值，同時(shí)隨著煤變質(zhì)程度增高，煤層瓦斯吸附量不斷增大，這是因?yàn)闊o煙煤階段煤體內(nèi)產(chǎn)生了大量微孔隙，使吸附表面達(dá)到了最大值。106采區(qū)10＃煤層的9－10－2孔、105采區(qū)82＃煤層的04－28孔、105采區(qū)82＃煤層的04－27孔，瓦斯含量均大于10 cm3/g，揮發(fā)分Vdaf10%～20%，為貧煤～貧瘦煤的較高變質(zhì)階段，而Vdaf大于20%的煤層，瓦斯含量均小于10 cm3/g，因此也證明了楊柳煤礦煤變質(zhì)程度越高，瓦斯含也越大。

4.2 埋藏深度

隨著埋藏深度的增加，煤層瓦斯含、涌出量及瓦斯壓力表現(xiàn)為有規(guī)律地增加。這是因?yàn)殡S著煤層埋深的增加，地層壓力逐漸增大，而深部地層不易形成裂隙，封閉條件相對(duì)較好，瓦斯從煤層向外運(yùn)移擴(kuò)散越來越困難，煤對(duì)瓦斯吸附能力變強(qiáng)，游離瓦斯向吸附瓦斯轉(zhuǎn)化，使大量氣體保存下來，當(dāng)深度不大時(shí)，煤層瓦斯含量隨埋深的增大基本上呈線性規(guī)律增加。

楊柳煤礦第一水平標(biāo)高－569 m以上31＃煤層最高瓦斯含量為0；32＃煤層最高瓦斯含量為0.41 m3/t；72＃煤層6－7－3孔最高瓦斯含量為5.74 m3/t（－415.28 m）；82＃煤層5－6－4孔最高瓦斯含量為7.15 m3/t（－450.55 m）；10＃煤層最高瓦斯含量為1.50 m3/t。

4.3 構(gòu)造應(yīng)力

從區(qū)域構(gòu)造特征和本礦井各斷層相互關(guān)系分析，自東向西的擠壓應(yīng)力或近東西向的擠壓應(yīng)力是本地區(qū)的主導(dǎo)構(gòu)造應(yīng)力。與東西向擠壓力的夾角近45°方向，為本礦井（低序次斷層）的主要剪應(yīng)力方向。礦內(nèi)的北東向斷層亦是在這種應(yīng)力的作用下，在童亭背斜形成過程中或之后，由于橫向巖層上拱或下凹在外彎層所產(chǎn)生的張應(yīng)力，在垂向由于巖塊的自重或褶曲上拱造成近于直立的壓應(yīng)力共同作用的結(jié)果。北東向大斷層附近的小斷層則是由于早期形成的縱張裂隙發(fā)育而成，故一般與大斷層相交。區(qū)域資料表明：童亭背斜屬印支期～燕山早期褶皺，本礦井的主要構(gòu)造形成于該構(gòu)造期。構(gòu)造應(yīng)力集中地段瓦斯含量較高，本井田幾個(gè)瓦斯含量大的鉆孔，如105采區(qū)04－28孔位于小周家向斜軸部，106采區(qū)9－10－2孔位于馬家背斜軸部。

4.4 巖漿活動(dòng)

礦井巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈，不僅侵入范圍廣，而且侵入的層位多，幾乎所有可采煤層都不同程度的受巖漿侵入的影響，除井田北部的部分鉆孔及南部82＃煤層露頭線以西的個(gè)別鉆孔未見巖漿巖外，其余鉆孔中均見有巖漿巖。巖漿多是通過順層侵入的方式侵入煤層，其中侵入81＃煤層的面積最大。

侵入本區(qū)的巖漿巖以中性閃長(zhǎng)巖為主，其次為中酸性的石英閃長(zhǎng)玢巖和中基性的輝長(zhǎng)巖及蝕變巖漿巖等。區(qū)內(nèi)巖漿巖厚度為0.15～167.60 m，平均30～40 m，巖漿的侵入使煤層變質(zhì)程度提高，易于產(chǎn)生較多的瓦斯吸附，并且?guī)r漿冷卻成為煤層頂板，形成了良好的蓋層，阻隔了瓦斯的逸出，煤層瓦斯含量較大。

煤層圍巖的性質(zhì)與瓦斯含量也有一定的關(guān)系。煤層頂板若為砂巖，易使瓦斯逸出，而泥巖、粉砂巖相對(duì)難以逸散。本礦井、10＃煤層高瓦斯含量地段，煤層頂板多以粉砂巖和泥巖為主，起到了封閉瓦斯的作用。

井田內(nèi)9－4孔、9－6孔2個(gè)鉆孔在104、106采區(qū)范圍內(nèi)，其巖漿巖侵入厚度較大。目前104、106采區(qū)瓦斯含量及壓力較大，與其上覆巨厚巖漿巖蓋層有直接的關(guān)系。

4.5 煤巖層傾角

因?yàn)橥咚寡厮椒较蛄鲃?dòng)比垂直方向流動(dòng)容易，煤層傾角較緩時(shí)不利于瓦斯的逸出。楊柳煤礦淺部地層傾角15～20°；深部地層傾角5～10°。深部瓦斯大，地層傾角小，不利于瓦斯的逸出。目前正在生產(chǎn)的104采區(qū)，煤層傾角一般在5°以下，10＃煤層測(cè)試瓦斯壓力最大為2.0 MPa，而且在打鉆的過程中有噴孔現(xiàn)象。證明了埋藏深度相同時(shí)，煤層傾角越小，瓦斯含量越大。

4.6 煤層厚度

煤層是瓦斯生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，煤層的厚度直接影響瓦斯的賦存，一般來說，煤層厚度大，瓦斯含量高，煤層薄則瓦斯含量相對(duì)較低。煤厚變化的梯度在一定程度上也反映了瓦斯含量變化的梯度。楊柳煤礦煤層厚度變化較大，82＃煤層厚度0～3.99m，平均1.55 m，10＃煤層厚度0～7.97 m，平均2.63 m。目前瓦斯含量較大的104、106采區(qū)，煤層厚度平均在4.0 m以上，且礦井7.97 m最厚煤層中的8－9－2鉆孔也在104采區(qū)；8＃、10＃煤層具有突出危險(xiǎn)性結(jié)論中，數(shù)據(jù)也是在104采區(qū)進(jìn)行測(cè)試的，因此煤層厚度是影響瓦斯含量大小的主要因素。

5 結(jié)論

（1）影響礦井瓦斯賦存的主要地質(zhì)因素為煤層變質(zhì)程度、埋藏深度、構(gòu)造應(yīng)力、巖漿活動(dòng)、煤層傾角、煤層厚度等。

（2）通過瓦斯地質(zhì)因素對(duì)全礦井各采區(qū)瓦斯含量大小進(jìn)行分析，確定瓦斯含量最大的采區(qū)為104、106采區(qū)，105采區(qū)瓦斯含量次之，其余采區(qū)瓦斯含量相對(duì)較小。

［1］ 王猛，朱炎銘.唐山礦瓦斯賦存的地質(zhì)控制因素研究［J］.中國(guó)煤炭，2012（3）

［2］ 戴永祿.影響屯蘭礦2＃、8＃煤層瓦斯賦存的地質(zhì)因素分析［J］.中國(guó)煤炭，2011（9）

［3］ 焦作礦業(yè)學(xué)院瓦斯地質(zhì)研究室.瓦斯地質(zhì)概論［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1990

［4］ 柴登榜.礦井地質(zhì)工作手冊(cè)［K］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1984

Exploration on gas occurrence law and associated geological factors in Yangliu Coal Mine

Zhang Weifeng
（Geological Survey Department，Huaibei Coal Mining Group Co.，Ltd.，Huaibei，Anhui 235000，China）

Based on the analysis of the geological conditions of gas occurrence，the paper preliminarily determines the main geological factors which affect the gas occurrence are the coalbed metamorphic degree and buried depth，tectonic stress，magma intrusion，coal dip angle and thickness，etc.，which have provided foundation for gas control and prevention.

Yangliu Coal Mine，gas occurrence，geological factor

P618.114

A

張維峰（1968－），男，安徽省濉溪縣人，現(xiàn)供職于淮北礦業(yè)集團(tuán)地測(cè)處，從事礦井地質(zhì)技術(shù)管理工作。

（責(zé)任編輯 張毅玲）