瓦斯赋存的影响因素及治理对策

[摘 要]随着煤矿开采技术的快速发展，对瓦斯赋存规律的研究得到了重视，认识和掌握各个煤矿影响瓦斯赋存的主要因素，对煤矿的安全生产具有很大的指导意义。本文主要分析了影响矿井瓦斯赋存的因素，并简单阐述了瓦斯治理的对策。

[关键词]瓦斯赋存 影响因素 治理对策

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0039-01

一、前言

对于煤层瓦斯而言， 其形成、分布和赋存特征受瓦斯地质规律的控制， 煤与瓦斯突出主要发生在高瓦斯煤层中受强构造挤压、剪切作用的构造煤发育区。大量的生产实践表明， 在煤矿生产过程中，由低瓦斯矿井升级为高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井的过程中， 最容易发生瓦斯事故，研究矿井瓦斯赋存的主要影响因素，对指导煤矿安全生产具有重要的意义。

二、瓦斯赋存的影响因素

2.1 断裂构造对瓦斯赋存的影响

张性断裂对瓦斯可起排放作用，分别称为开放性和排气断层（正断层），但随着深度增加排气断层的排气能力有递减的趋势；压性或压扭性断裂对瓦斯可起保存作用，分别称为闭合裂隙和遮挡断层（一般为逆断层特别是逆掩断层），但倾角较陡的逆断层有可能排气；在构造性质近似的情况下，新构造比老构造透气性要好些，因为老构造（如张性断裂）时间长，往往被后来的物质所充填而不再透气。

2.2 褶曲构造对瓦斯赋存的影响

一般巷道中的小型褶曲对瓦斯含量影响不大，主要是大、中型褶曲。矿区范围内的大型向斜相对埋藏深度大，大型背斜相对埋藏浅，往往前者瓦斯含量相对大于后者。大型背斜中和面上下的瓦斯含量又不相同；中和面上下，常存在张裂隙，瓦斯易逸散，故瓦斯含量较低；中和面以下，以挤压作用为主，瓦斯含量相对高。矿井范围内的中型褶曲，瓦斯含量有两种情况： 当围岩的封闭条件较好时 （未受断裂破坏和严重剥蚀的褶曲地区）， 背斜顶部较向斜巷部瓦斯相对聚积。这是由于在封闭系统中，瓦斯只能沿煤层向高处运移，特别是在倾伏背斜转折端，瓦斯运移距离长，面积往上逐渐缩小，阻力变大，故瓦斯含量高；在封闭条件差 （遭受断裂破坏和重剥蚀的褶皱在区）围岩透气性较好的情况下， 上述运移条件被破坏了，由于背斜顶部煤层埋藏浅，通达地表的断裂发育，有利于煤层瓦斯的排放，背斜的瓦斯容易沿裂隙逸散，因此，向斜部位相对来说瓦斯含量高，背斜顶部较向斜巷部瓦斯小，压力低。

2.3 煤层顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响

煤层含气量一般与上覆岩层厚度相关，砂岩顶底板在总体上不利于瓦斯保存，但因其成分结构的不同及成岩后生作用的差异，封盖能力变化较大；灰岩作为煤储层直接顶底板，只有在构造运动较弱的地区，溶洞、缝合线不发育的致密灰岩才可形成一定的封盖能力；细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和泥岩互层是煤储层常见的顶底板岩石组合类型；泥岩是碎屑海岸相和湖泊相成因煤储层的常见顶底板岩石类型，在区域上往往具有一定的稳定性和连续性，在裂隙不发育的情况下，泥岩是非渗透性盖层，有极好的封盖能力。

煤层围岩的隔气和透气性能直接影响到瓦斯的保存条件。围岩的透气性越大，瓦斯越易释放，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。孔隙与裂隙发育的砂岩、砾岩和灰岩的透气系数非常大，一般比致密而裂隙不发育的页岩、泥岩等岩石透气系数高出千倍以上。

2.4 煤层上覆岩层厚度对瓦斯赋存的影响

在相同的地质构造单元和相似的地质条件下，煤层埋深与瓦斯含量呈现一定的相关性，即在瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量和瓦斯压力都与煤层深度存在一定的关系。煤层的埋藏越浅，与地面的联系越密切，煤层与地面之间的张性裂隙较多，瓦斯封存能力变弱，不利于瓦斯的赋存；煤层的埋藏深度越深对煤层的压力越大，容易形成一个封闭的环境，如果压力达到一定的程度，瓦斯不能正常释放，会在深部逐渐聚集起了一个较高的瓦斯压力区，有利于瓦斯的赋存，发生煤与瓦斯突出的可能性增大。同样，煤层上覆基岩厚度越大，岩石的透气性越小，有利于瓦斯的赋存，发生煤与瓦斯突出的可能性增大。

2.5 煤层中冲刷带、陷落柱对瓦斯赋存的影响

煤层中冲刷带、陷落柱对煤层的破坏作用相当大，一定程度上影响着瓦斯的赋存，这种地质构造对瓦斯分布规律目前还没有系统性研究成果，但大体上是：煤层冲刷带影响着煤层厚度变化，可以造成煤层中瓦斯分布不均衡，从而促进煤层中瓦斯的运移，煤厚增大处瓦斯涌出量往往增大；规模较大的陷落柱对瓦斯赋存有一定影响。如果陷落柱的发育裂隙沟通强含水地层、地表水或老窑积水，煤矿开采时，水径流量会提高，表现为水大瓦斯小的特点。对于隐伏于地表以下的陷落柱不存在大量直接和地表联系的孔隙、通道，瓦斯保存条件较好，陷落柱周围的瓦斯容易积聚。

2.6 水文地质条件对瓦斯分布的影响

瓦斯主要以吸附状态赋存在煤的孔隙中，水文地质条件对煤层瓦斯的保存、运移影响很大。地下水与瓦斯共存于煤层及围岩之中，其共性是均为流体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有关。由于地层水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中的瓦斯的运移；另一方面又带动溶解于水中的瓦斯一起流动，因此水能从煤层中带走大量的瓦斯，使煤层瓦斯含量明显减少。同时，水吸附在裂隙和孔隙的表面，还减弱了煤对瓦斯的吸附能力。因此，地下水的活动有利于瓦斯的逸散。

三、煤矿瓦斯治理的对策

3.1 提高装备水平

第一，煤矿企业在生产时，在完善科技水平、加速技术创新、强制消除存在有安全隐患的装备和工艺的同时，提高煤矿装备现代化水平，即不断提高煤矿企业的安全技术水平和降低瓦斯事故发生的频率。第二，煤矿生产企业要提高与相关科研院校的合作力度，把重心放在煤矿瓦斯区域和瓦斯涌出量的预测、瓦斯爆炸预警信号，以及煤矿粉尘、火灾等主要灾害防治与重特大事故抢险救援的必要技术上，用新的技术实现计算机虚拟现实，从而加快推广与转化由煤矿安全科技所带来的成果。

在投入瓦斯装备使用时，首先做到系统可靠性、装备起源化、风流稳定性和风量充足等优化矿井通风系统。要优先选择高负压大流量水环式真空泵并配备各类超长抽采钻机和必要的移动抽采泵来完善瓦斯抽采系统，做到多措并举、应抽尽抽、先抽后采、抽采平衡构建立体化的瓦斯抽采系统。

3.2 建立完善的通风系统

通风系统即是煤矿瓦斯治理的基础，更是矿井在安全生产中的重要组成部分，为此实现矿井高产优质高效的先决条件是合理的通风系统。独立、稳定、可靠矿井通风系统的重要性，在生产工作时要保证有足够的新鲜空气流动，才不会使瓦斯积聚、超限，从而大大减少瓦斯事故的发生。合理的通风系统管理、完善的设施装备、充足的新鲜空气、稳定的风向流动，才能从本质上达到安全生产的要求。在实际操作时，要以优化通风系统为基础，适当降低通风阻力提高通风能力等，完成系统可靠性的最终目的。

3.3 完善矿井瓦斯抽采技术

我市地质情况较为复杂，大约一半以上的煤田不适宜地面大范围开采，因而在使用瓦斯抽采方法时，要根据每个煤矿的地质情况进行，充分以井下抽放与地面抽放立体化、多元化相结合的模式，最大限度地提高瓦斯抽放率和瓦斯抽放量。

3.4 建立完善的监控系统

运用先进技术，建立视频、语音、数据为一体的综合化信息网络基础，并加强监督检查力度，完善安全生责任制，使用规范化管理，采用分级管理、分级响应的方法，实行全局联网并派专业技术人员进行不间断全程监控，当情况发生异常时，以齐全的装备、准确的数据、可靠的断电和迅速处置的方法迅速排查和去除瓦斯危险源头，从根本意义上消灭事故的发生。

结论

时代在发展，煤矿事业也在发生着日新月异的新变化。对瓦斯赋存因素的研究一直都是业内人士相当关注的一个话题，经过不断地研究分析发现，地质构造对瓦斯的影响作用是至关重要的。在实际运营过程中，一定要能够在大量理论知识的依托下，对该课题可以有更深层次的研究与分析，以进一步加大我市煤炭事业的发展与壮大。