淮南礦區(qū)瓦斯賦存分布規(guī)律及主要影響因素

■周圍

（安徽省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 安徽淮南 232000）

淮南礦區(qū)瓦斯賦存分布規(guī)律及主要影響因素

■周圍

（安徽省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 安徽淮南 232000）

掌握煤層瓦斯的賦存特征，是有效防治瓦斯災(zāi)害和煤層氣資源合理開發(fā)利用的前提和科學(xué)依據(jù)。為分析淮南礦區(qū)煤層瓦斯賦存規(guī)律，以淮南礦區(qū)某礦研究對(duì)象，通過分析該礦瓦斯地質(zhì)資料，研究了地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋藏深度、圍巖性質(zhì)和煤層厚度對(duì)該礦8煤瓦斯賦存規(guī)律的影響。結(jié)果顯示：瓦斯總體隨深度的增加而增大；影響瓦斯賦存的主要因素為礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和煤層的埋藏深度。從而為采掘部署和瓦斯防治工作提供理論依據(jù)。

煤層瓦斯賦存規(guī)律影響因素地質(zhì)構(gòu)造埋藏深度煤厚圍巖

0 引言

瓦斯是制約煤礦安全、高效生產(chǎn)的重要因素。瓦斯地質(zhì)對(duì)瓦斯賦存規(guī)律的研究為煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)奠定了理論基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來一直受到人們的重視[1]。隨著開采深度的增加，瓦斯含量逐漸增大，瓦斯管理和治理的難度更大，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。瓦斯的生成、運(yùn)移、賦存以及瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象都是地質(zhì)作用的結(jié)果，存在著瓦斯地質(zhì)規(guī)律[2-3]。弄清楚煤層的瓦斯賦存規(guī)律，對(duì)于進(jìn)行突出區(qū)域預(yù)測(cè)、防治煤與瓦斯突出、預(yù)測(cè)下一開采水平的瓦斯分布規(guī)律、瓦斯涌出量及評(píng)價(jià)瓦斯突出危險(xiǎn)性都有重要意義。

淮南礦區(qū)煤田為一復(fù)向斜構(gòu)造，構(gòu)造形式為近東西向的對(duì)沖構(gòu)造盆地，南北兩側(cè)均為推覆沖斷構(gòu)造構(gòu)成的疊瓦扇，內(nèi)部則為一復(fù)式向斜構(gòu)造?；茨系V區(qū)區(qū)域構(gòu)造為兩翼對(duì)沖的推覆構(gòu)造格局。南翼的舜耕山斷層和阜（陽）—鳳（臺(tái)）斷層組成了舜耕山、八公山、劉莊由南向北的推覆體；北翼的上窯—明龍山—尚塘斷層組成了由北向南的推覆體。其中，陳橋—潘集背斜隆起幅度最大，是復(fù)向斜內(nèi)的主要構(gòu)造（圖1）。

圖1 淮南礦區(qū)南北向構(gòu)造剖面

1 礦井的地質(zhì)概況

該礦8煤層厚度0～5.7m，平均厚度2.8m?？衫煤穸?.7～5.7m，平均3.26m。距離上煤層7.06～26.21m，平均15m。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～復(fù)雜，夾矸1～4層，其中絕大多數(shù)為1～2層，巖性為炭質(zhì)泥巖，少有泥巖。煤層可采性指數(shù)為85%，8煤層頂?shù)装鍨槟鄮r、砂質(zhì)泥巖，北部極少數(shù)底板為細(xì)砂巖、粉砂巖。

張集煤礦位于陳橋背斜的南翼，謝橋向斜的北翼。礦井構(gòu)造主要受與背斜形成有關(guān)的南北向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制，以由北向南的擠壓擴(kuò)展趨勢(shì)為主。因受分區(qū)邊界斷裂的控制，張集煤礦的地層總體走向自西向東由近東西向轉(zhuǎn)為北東向、再轉(zhuǎn)為南北向延伸，具有扇形展布的特點(diǎn)。本礦井的南、北邊緣斷裂發(fā)育，較大的斷層均集中在南北邊緣，礦井內(nèi)部斷裂數(shù)量較大、但規(guī)模較小?，F(xiàn)有資料表明，全區(qū)共確定斷層700條，其中正斷層675條，逆斷層25條；落差大于100m的9條，50～100m的1條，20～50m的12條，5～20m的210條，落差小于5m的469條。

2 地質(zhì)條件對(duì)瓦斯賦存的影響

煤層的瓦斯賦存受多個(gè)因素控制，如煤層埋深、煤層和圍巖的透氣性、地質(zhì)構(gòu)造等。研究期間，收集地勘時(shí)期所測(cè)的瓦斯含量并加以修正，并采用間接計(jì)算和實(shí)測(cè)瓦斯含量等手段，在礦井范圍內(nèi)6煤層共獲得16個(gè)分布均勻且相對(duì)可靠的瓦斯含量點(diǎn)，其中北區(qū)9個(gè)、南區(qū)7個(gè)。煤層瓦斯賦存條件即煤層儲(chǔ)氣條件主要包括煤層的埋藏深度、煤層和圍巖的透氣性、地質(zhì)構(gòu)造等[3]。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存規(guī)律的影響

張集礦井構(gòu)造主要受與背斜形成有關(guān)的南北向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制，以由北向南的擠壓擴(kuò)展趨勢(shì)為主，地質(zhì)構(gòu)造既可改變煤層賦存形態(tài)及煤體結(jié)構(gòu)，又可改變煤層圍巖透氣性能[5]。褶曲使煤層在背斜、向斜軸部增厚，翼部變薄，褶曲發(fā)育部位多為厚煤層區(qū)段，同時(shí)也呈小斷裂發(fā)育。煤厚發(fā)生變化使瓦斯釋放運(yùn)移、集聚條件相應(yīng)改變，褶曲軸部煤層瓦斯含量成倍增長(zhǎng)，瓦斯壓力增大，瓦斯涌出量增高。斷裂構(gòu)造對(duì)瓦斯形成后的運(yùn)移、賦存與分布起著直接控制作用。張性、張扭性斷裂一般為開放性斷層，對(duì)煤層瓦斯的流動(dòng)起到排放作用，當(dāng)接近此類斷層時(shí)煤層瓦斯含量明顯下降；壓性與壓扭性斷層一般屬于封閉性斷層，對(duì)煤層瓦斯起到封閉作用，不利于瓦斯逸散。在此類斷層區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯含量明顯增大[4-5]。

2.2 煤層埋藏深度

煤層埋深對(duì)瓦斯含量及分布影響較大。隨著煤層埋深的增加，瓦斯壓力也增加，地應(yīng)力增高導(dǎo)致煤層和圍巖的透氣性降低，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增大，這兩者的變化均朝著有利于封存瓦斯，而不利于放散瓦斯方向發(fā)展[6]，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，該礦煤層的吸附瓦斯能力不能無限制地隨深度遞增，達(dá)到一定深度范圍，瓦斯含量增加的幅度將會(huì)減緩，甚至停滯。

2.3 煤層圍巖對(duì)瓦斯賦存規(guī)律的影響

圍巖的透氣性越大，瓦斯越容易流失，煤層瓦斯含量就越小。礦區(qū)8煤圍巖泥巖的有效孔隙率一般達(dá)3%～7%，滲透率一般為（0.04～4.48）×10-3μm，足見煤層圍巖的孔隙不發(fā)育。泥巖的透氣性差，不利于瓦斯的逸散，對(duì)煤層瓦斯有一定的封閉作用。

2.4 煤厚對(duì)瓦斯賦存的影響

瓦斯生于煤層，儲(chǔ)存于煤層，煤層越厚，生成和儲(chǔ)存瓦斯能力越大。煤層是生成瓦斯的物質(zhì)基礎(chǔ)，其特性與瓦斯含量有著密切的關(guān)系。漳村煤礦為高變質(zhì)無煙煤，煤層較厚，平均6.57m，瓦斯儲(chǔ)存能力強(qiáng)，瓦斯生成的物質(zhì)基礎(chǔ)充沛，儲(chǔ)層破壞程度輕，瓦斯保存的地質(zhì)條件好，瓦斯含量相對(duì)較大，厚煤帶成為瓦斯富集帶[7]。由于該礦平均煤厚4m，煤厚變化小，由其造成的瓦斯賦存分布的差異較小。

3 結(jié)論

（1）對(duì)影響瓦斯賦存主要地質(zhì)因素進(jìn)行了分析，構(gòu)造和其它地質(zhì)因素影響煤層瓦斯的局部變化，上覆基巖厚度是影響漳村煤礦3#煤層瓦斯含量分布的主控因素，控制著煤層瓦斯含量的整體分布特征。

（2）影響煤層瓦斯賦存的主要因素有：地質(zhì)構(gòu)造、煤層埋深、圍巖透氣性和煤厚。其中地質(zhì)構(gòu)造和埋深對(duì)瓦斯賦存規(guī)律影響較大。

（3）礦井生產(chǎn)過程中，在掌握煤層瓦斯含量總體分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，經(jīng)過地?cái)鄬訒r(shí)，要做好必要的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。

[1]馬世峰，馬桂霞，馬小杰.我國(guó)煤層瓦斯賦存與地震帶分布的關(guān)系 [J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，35（12）：103-105.

[2]周世寧，林柏泉.煤層瓦斯賦存與流動(dòng)理論 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：17.

[3]張子敏，張玉貴.瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測(cè) [M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：4-23.

[4]俞啟香.礦井瓦斯防治 [M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1992：11-19.

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-401-1

周圍（1990～），男，2011年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)。