貴州省煤礦瓦斯賦存規(guī)律與瓦斯分帶淺析

張開福

（貴州榮源環(huán)?？萍加邢薰?，貴州 貴陽 550081）

我國煤礦瓦斯突出事故多發(fā)頻發(fā)，其原因是人們對瓦斯的賦存規(guī)律沒有根本性的認(rèn)識。因此，必須認(rèn)真研究瓦斯賦存規(guī)律指導(dǎo)瓦斯治理實踐，進(jìn)一步探索出更多瓦斯治理的方式方法。目前貴州省有374對突出礦井、634對低瓦斯礦井，因此研究煤礦瓦斯賦存的地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律、提出相應(yīng)瓦斯分帶劃分，對貴州省的瓦斯災(zāi)害防治工作具有指導(dǎo)性的意義。

1 貴州省瓦斯賦存地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律分析

（1）含煤地層的特征

貴州是我國煤礦資源較為豐富的省份，實際含煤面積約7萬km2，占據(jù)貴州省土地總面積的4/10左右[1]。直到2020年底，貴州省的煤炭實際保有量接近498.3億t，科學(xué)預(yù)測后的儲量約有864億t。貴州省實際煤田分布情況如圖1。其中的含煤地層主要有上二疊統(tǒng)龍?zhí)?、新近系翁哨組、二疊統(tǒng)梁山組等，目前重點針對龍?zhí)督M煤層進(jìn)行開采。開采出的實際煤種主要有焦煤、肥煤、瘦煤、無煙煤等。

圖1 貴州省煤炭資源分布

（2）瓦斯賦存地質(zhì)構(gòu)造控制特征

貴州地區(qū)地理位置處于西部特提斯構(gòu)造與濱太平洋構(gòu)造域的結(jié)合部分，在長期演變過程中經(jīng)歷了印支、雪峰等一系列地質(zhì)構(gòu)造運動，并在持續(xù)變化下逐漸演變成了如今的多元化地理構(gòu)造格局。

石炭紀(jì)早期，貴州所屬地區(qū)出現(xiàn)了巖關(guān)期海進(jìn)，導(dǎo)致其到大塘階的范圍迅速增進(jìn)[2-3]。接下來又出現(xiàn)了較為短暫的海退情況，導(dǎo)致與古陸邊緣十分臨近的濱海地帶發(fā)生了早石炭世舊司組；中、晚石炭世，該地區(qū)又出現(xiàn)了較大規(guī)模的海侵情況，致使其中沉積了淺海相的碳酸鹽巖。到了早二疊世，由于海水入侵情況頻繁出現(xiàn)，同時在海侵發(fā)生的初期階段，許多由海向陸過渡的地段堆疊了許多誕生于早二疊世前期因海陸交替產(chǎn)生的梁山組含煤地層。

早二疊世末期持續(xù)到晚二疊世的初期，由于受到特提斯洋活動的持續(xù)影響[4]，古斷裂以及同沉積斷裂張裂在不斷擴(kuò)展的過程中逐漸延伸到地幔層，并在貴州西部地區(qū)產(chǎn)生了南西朝向的裂谷帶。另外，伴隨著南東朝向逐漸出現(xiàn)橫推斷裂的情況，這也隨之衍生出了輝綠巖以及玄武巖，同時海域逐漸縮小，陸地也相應(yīng)擴(kuò)大。在這一時間段，華南區(qū)域在性質(zhì)上屬于熱帶雨林地帶，植物生長十分茂密，也同樣是較為關(guān)鍵的成煤階段。正是在這一時期，華南地區(qū)最為關(guān)鍵的含煤地層龍?zhí)督M在幅員遼闊的濱海地區(qū)誕生。而在水城、盤縣以及納雍等區(qū)域，因為其位置處在上、下三角洲的過渡性平原地帶，因此導(dǎo)致其最終聚煤時間很長，這樣也就導(dǎo)致了最終貴州富煤帶的形成。

在晚二疊世直到早三疊世前期，巖石圈在不斷沉陷的同時，逐漸形成了序列沉積[5]。到了中三疊世以后，裂谷逐漸衰弱，雖然在初期階段海水滿腹，但在晚期其水體表現(xiàn)很淺，導(dǎo)致最終海退序列出現(xiàn)沉積。在中三疊世的末期同樣發(fā)生了印支運動，有塔里木－華北以及印支等多個陸塊面向華南大路進(jìn)行壓縮，處于東南側(cè)的古太平洋殼卻面向大陸俯沖，導(dǎo)致造山作用從華南大路周邊地區(qū)逐漸面向板內(nèi)地區(qū)發(fā)展。貴州地區(qū)的底殼也發(fā)生了規(guī)模較大的左旋南北直扭運動，在先期階段，東北方向的構(gòu)造和巖相在持續(xù)運動下轉(zhuǎn)變?yōu)闁|南向。在一些靠近太平洋的海灣、盆地區(qū)域沉積了上三疊統(tǒng)的含煤地層。

2 貴州省煤礦瓦斯賦存分帶劃分

坐落于貴州省西部地區(qū)的石炭紀(jì)一二疊紀(jì)以及晚三疊世煤層在誕生之后的很長一段時間里都處于拗陷的狀態(tài)[6-7]。當(dāng)蓋層逐漸沉積后，煤層瓦斯的最終生成條件以及相應(yīng)的保存條件也會十分優(yōu)越；經(jīng)過印支運動的變化后，不論是經(jīng)歷燕山運動還是喜馬拉雅運動，在長時間持續(xù)拗陷的情況下，會出現(xiàn)蓋層繼續(xù)沉積的情況發(fā)生，這也為后續(xù)煤層瓦斯的形成提供了十分優(yōu)越的條件；自從印支運動開始，在經(jīng)歷了燕山運動后，由于會在很長一段的時間內(nèi)受到四周構(gòu)造的擠壓，導(dǎo)致煤體出現(xiàn)破碎的情況，因此相應(yīng)的構(gòu)造煤的發(fā)育十分普遍，煤層的相關(guān)透氣性非常低，始突深度也較淺，其中最淺的僅僅為96 m。在貴州省的東部地區(qū)，由于會受到地下水的相關(guān)影響，導(dǎo)致最終生成的瓦斯會被地下水沖走，使該地區(qū)的煤層瓦斯普遍表現(xiàn)為低瓦斯。

根據(jù)貴州省的相關(guān)區(qū)域構(gòu)造的特征，以及煤礦瓦斯賦存地質(zhì)的實際構(gòu)造控制規(guī)律[8]，共在貴州省地區(qū)劃分了三個高突瓦斯帶以及一個瓦斯帶。其實際地質(zhì)構(gòu)造控制的特征以及瓦斯的賦存特征如下：

（1）六盤水高突瓦斯帶

瓦斯帶位于六盤水?dāng)嘞輩^(qū)域內(nèi)部，包含水城、盤江、六枝等礦區(qū)。含煤地層為長興組以及海陸交互相的三角洲沉積，煤的種類有肥煤、無煙煤、瘦煤等。其中，盤江、水城地區(qū)是黔西龍?zhí)督M的相應(yīng)富煤中心地區(qū)，基本特點表現(xiàn)為煤層厚度較大、層數(shù)較多以及成熟度較高。針對煤的纖維組分，鏡質(zhì)組的含量占據(jù)有較大優(yōu)勢，貴州的許多地區(qū)，如水城一帶，殼制組的相關(guān)含量在最高的程度下能夠達(dá)到45.55%以上，再算上煤層周邊的圍巖以及細(xì)碎屑巖，則在相應(yīng)的含煤地層上方幾乎沉積了厚度接近4000 m的蓋層。

在后續(xù)過程中，這一區(qū)域內(nèi)部的煤層瓦斯通常具備十分優(yōu)秀的形成條件以及保存條件，是該區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯含量較高的基本原因，區(qū)域內(nèi)部礦區(qū)的壓扭性構(gòu)造以及礦區(qū)的壓性防御十分良好，利于相關(guān)構(gòu)造煤的形成以及最終高壓瓦斯的持續(xù)聚集，是后續(xù)該區(qū)域內(nèi)部瓦斯突出較為嚴(yán)重的一個根本原因。

（2）貴陽北高突瓦斯帶

瓦斯帶坐落于遵義斷拱的西南部區(qū)域，包含有織納煤田、六枝煤田以及貴陽煤田等。含煤地層主體表現(xiàn)為晚二疊世龍?zhí)督M以及最終的長興組，總體屬于海陸交互性質(zhì)的互相沉積，其中總體厚度約為337 m，實際含煤地層為35層。與黔中隆起共同出現(xiàn)的東北向貴陽-鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂，以及在廣西運動當(dāng)中誕生的西北向埡都－紫云斷裂共同構(gòu)成了該區(qū)域的西、南邊界，其對該區(qū)域內(nèi)的煤系地層沉積起到了十分關(guān)鍵的控制作用。重點發(fā)育的東北向、西北向、西南向以及東北向等四個組別的斷裂以及褶皺，主要以東北向的發(fā)育最為發(fā)達(dá)。該區(qū)域的煤層頂?shù)装逯饕煞凵百|(zhì)泥巖、泥巖組成，透氣性相對較差，擁有較強(qiáng)的瓦斯封蓋能力。

（3）黔北高突瓦斯帶

該瓦斯帶位于遵義斷拱畢節(jié)東北向構(gòu)造區(qū)，包含有黔北煤田以及黔西北煤田的東北部。這一地區(qū)主要包括長興組、龍?zhí)督M等含煤地層。該區(qū)域?qū)儆诤ｊ懡换バ再|(zhì)的互相沉積地區(qū)，煤級大部分為無煙煤。實際構(gòu)造主要以南北向橫排多字形的結(jié)構(gòu)為主體，南部區(qū)域的發(fā)育主要為東西向構(gòu)造。東部位置主要以南北方向構(gòu)造為主，在東部主要以南北向的構(gòu)造，由遵義－貴陽一線為界，通過該方式與東臨的鳳崗構(gòu)造變形區(qū)域相隔開。單個的褶皺形態(tài)頻繁呈現(xiàn)出S型彎轉(zhuǎn)的形式，這也意味著該地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場相對較為復(fù)雜。其煤層頂?shù)装逯饕苑凵百|(zhì)泥巖、泥巖為主，具備較差的透氣性，擁有較強(qiáng)的瓦斯封蓋能力。

（4）黔東南瓦斯帶

該瓦斯帶包含有黔東北煤田、黔東南煤田等。該地區(qū)主要以長興組、龍?zhí)督M含煤地層為主，屬于海陸交互性質(zhì)的互相沉積地區(qū)，其中煤的類型包含有肥煤、無煙煤、焦煤等。該區(qū)域大多以淺海碳酸鹽的互相沉積為主體，其中巖溶裂隙發(fā)育情況較為突出，許多含煤巖系含有多層富水性較強(qiáng)的石灰?guī)r。

3 結(jié)語

瓦斯的實際賦存情況會受到地質(zhì)構(gòu)造的控制，同時瓦斯突出也通常會出現(xiàn)在一些構(gòu)造運動較為強(qiáng)烈的區(qū)域。對貴州省煤礦瓦斯賦存構(gòu)造控制規(guī)律與分帶劃分情況進(jìn)行綜合性分析，能夠為相關(guān)人員提供參考，通過結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，采取針對性的煤礦瓦斯突出災(zāi)害防治策略，進(jìn)一步完善煤礦瓦斯災(zāi)害治理規(guī)劃，保障煤礦安全生產(chǎn)。