煤層瓦斯含量及其影響因素

柏樹森

摘 要：在礦井設(shè)計(jì)及開采中，井田范圍煤層瓦斯含量是工作的重點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握煤層瓦斯含量及其影響因素，是指導(dǎo)礦井科學(xué)設(shè)計(jì)，瓦斯治理，安全開采的關(guān)鍵條件。本文從影響煤層瓦斯含量的各種因素進(jìn)行分析，為礦井科學(xué)設(shè)計(jì)，瓦斯治理，安全開采提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤層；瓦斯含量；影響因素

前言：煤層瓦斯含量是指單位體積或重量的煤在自然狀態(tài)下所含有的瓦斯量，。煤層的瓦斯含量包括游離瓦斯和吸附瓦斯。煤層瓦斯含量的大小，主要決定于成煤過程中生成的瓦斯量和煤層保存瓦斯的地質(zhì)條件。保存瓦斯的地質(zhì)條件包括煤層和圍巖的結(jié)構(gòu)（如透氣性）和物理化學(xué)特性（如吸附性能）、成煤后的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造、煤層的賦存條件、圍巖性質(zhì)等。準(zhǔn)確掌握煤層瓦斯含量及其影響因素，是開展礦井科學(xué)設(shè)計(jì)，瓦斯治理，安全開采的重要基礎(chǔ)。

一、煤的變質(zhì)過程

煤的變質(zhì)過程不僅影響瓦斯的生成量，而且對(duì)煤的結(jié)構(gòu)、空隙率和吸附性等，亦即對(duì)煤層儲(chǔ)存瓦斯的能力有影響。一般的說，在同一煤田內(nèi)瓦斯含量隨變質(zhì)程度增高而有規(guī)律的變化。但在不同煤田內(nèi)，相同變質(zhì)程度的煤瓦斯含量是不同的。

煤化程度還決定煤的吸附性能，一般情況下煤的煤化程度越高吸附能力增高，儲(chǔ)存瓦斯能力越強(qiáng)。

二、地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層瓦斯含量的最重要因素之一。在圍巖屬低透氣性的條件下，封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯儲(chǔ)存，而開放型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯排放。

同一礦區(qū)不同地點(diǎn)瓦斯含量的差別，往往是地質(zhì)構(gòu)造因素造成的結(jié)果。

閉合的和傾伏的背斜或穹窿，通常是理想的儲(chǔ)存瓦斯構(gòu)造。頂板如為致密巖層而又未遭破壞時(shí)，瓦斯在背斜軸部集聚，形成所謂“氣頂”，瓦斯含量明顯增高。但是當(dāng)背斜軸頂部巖層是透氣性巖層或因張力形成連通地表或其他存氣構(gòu)造的裂隙時(shí)，其瓦斯含量因能轉(zhuǎn)移反而比翼部少。

對(duì)向斜而言，當(dāng)軸部頂板巖層受到的擠壓應(yīng)力比底板巖層強(qiáng)烈，使頂板巖層和兩翼煤層透氣性變小，瓦斯就易于儲(chǔ)存在向斜軸部.當(dāng)煤層或圍巖的裂隙發(fā)育透氣性較好時(shí)，軸部的瓦斯容易通過構(gòu)造裂隙和煤層轉(zhuǎn)移到圍巖和向斜的翼部，瓦斯含量反而減少。

受力作用在煤層局部形成的大型煤包，由于周圍煤層在應(yīng)力的作用下壓向煤包，形成煤包內(nèi)瓦斯的封閉條件，瓦斯含量大。同理，由兩條封閉性斷層與致密巖層圈閉的地壘或地塹構(gòu)造，也可形成為瓦斯含量的增高區(qū)。

斷層對(duì)瓦斯含量的影響比較復(fù)雜。一方面要看斷層（帶）的封閉性，另一方面要看與煤層接觸的對(duì)盤巖層的透氣性。開放性斷層（一般為張性、張扭性或?qū)膲盒詳鄬樱徽撈浜偷乇硎欠裰苯酉嗤?，斷層附近的煤層瓦斯含量都?huì)降低。封閉型斷層（壓性、壓扭性不導(dǎo)水?dāng)鄬樱?，煤層?duì)盤巖性透氣性低時(shí)，可以阻止瓦斯釋放。如果斷層的規(guī)模大而斷距長(zhǎng)時(shí)，在斷層附近也可能出現(xiàn)一定寬度的瓦斯含量降低區(qū)。

三、煤層的露頭與埋藏深度

煤層如果有或曾經(jīng)有過露頭與大氣相通，瓦斯能沿煤層裂隙流動(dòng)而逸散到大氣中，瓦斯含量就不會(huì)很大。否則，瓦斯難以逸散，它的含量就較大。

煤層埋藏越深，其瓦斯向地表運(yùn)動(dòng)距離就越長(zhǎng)，散失就越困難。同時(shí)，由于深度的增加，在地壓的作用下煤層的透氣性降低，有利于瓦斯的保存。在近代開采深度的范圍內(nèi)，煤層的瓦斯含量隨深度的增加而增加。

四、圍巖透氣性

煤系巖性組合和煤層圍巖性質(zhì)對(duì)煤層瓦斯含量影響很大。如果圍巖為致密完整的低透氣性巖層，如泥巖，石灰?guī)r，煤層中的瓦斯就易于保存下來(lái)。煤系地層巖性主要為泥巖，頁(yè)巖，粉砂巖和致密灰?guī)r，圍巖的透氣性差，所以煤層瓦斯含量高，瓦斯壓力大。反之，圍巖由中粗粒砂巖，礫巖或裂隙溶洞發(fā)育的石灰?guī)r組成，則煤層瓦斯含量小。，圍巖是透氣性大的厚砂巖，煤層瓦斯含量就低。

五、煤層傾角

六、水文地質(zhì)條件

雖然瓦斯在水中的溶解度很小，但是如果煤層中有較大的含水裂隙或地下水流過時(shí)，經(jīng)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，也能從煤層中帶走大量瓦斯，降低煤層的瓦斯含量。而且，地下水還會(huì)溶蝕并帶走圍巖中的可溶性礦物質(zhì)，從而增加了煤系地層的透氣性，有利于煤層瓦斯的流失。

結(jié)語(yǔ)：影響煤層瓦斯含量的因素是多種多樣的。必須結(jié)合本井田或本礦具體情況找出其主要影響因素，進(jìn)行分析研究，為礦井科學(xué)設(shè)計(jì)，瓦斯治理及安全開采提供依據(jù)。