大淑村矿井田瓦斯地质规律的研究

中图分类号：F407.1文献标识码：C文章编号：1008-925X（2012）08-0010-02

【摘要】煤层瓦斯赋存状态是研究矿井瓦斯涌出规律和瓦斯灾害防治的技术基础。通过对大淑村矿井田瓦斯地质规律的研究，分析了影响矿井瓦斯涌出量的因素，指出矿井瓦斯含量过高的构造煤发育区的煤与瓦斯突出的危险，对矿井的瓦斯灾害防治具体一定的指导意义，为煤矿的安全生产及管理决策提供服务。

【关键词】瓦斯地质；瓦斯赋存；规律1 区域地质构造和矿井地质构造

峰峰矿区位于太行山隆起带与华北平原沉降带的过渡地带。区内构造体系复杂，以新华下系为主，次为南北向构造和华夏系构造体系并发育有东西向和北西向构造。控制该矿区构造框架的大型褶曲为鼓山—紫山背斜。该背斜将矿区分为东西两部分，西侧为武安—和村向斜东侧为向SEE缓倾的单斜，在此基础上发育有小型褶曲和大中型断层。

大淑村井田位于华北地台太行山隆起赞皇复背斜东翼鼓山背斜的东翼，受强烈的造山运动的影响，是一个被一系列北东东向断裂破坏的向东倾伏的平缓背斜。区内断裂构造及次级褶曲较发育。本井田断裂构造较为发育，且发育极有规律，主题构造线方向均为北东至北东东向。断层均属正断层，根据统计，井田范围内大中断层共13条，其中大于100m的断层6条。2﹟大煤为主采煤层，煤层分布稳定，厚度5.5—6m，平均5.75m，煤层内普遍存在三层夹石，属于结构复杂煤层。

2 矿井瓦斯赋存规律研究

瓦斯的生产条件、运移规律，以及赋存，分布规律都受着极其复杂的地质作用控制。矿井瓦斯地质规律是进行煤与瓦斯区域突出危险性预测和瓦斯涌出量预测的关键，是瓦斯地质图编制的基础。该矿井地质构造复杂，有6条大于100m的断层，还有较大的大淑村西向斜、西佛店北向斜和前塔子西背斜。

据该矿井采掘实践资料，褶曲构造背斜轴部附近瓦斯含量高，压力大。在一些背斜轴部或穹窿顶部，如果正好处在某个断层的下盘，往往瓦斯含量的高低与断层性质有关，由于该矿井的断层较多，故瓦斯赋存量很大。

2.1　断层对瓦斯赋存的影响。 瓦斯含量的高低与断层的性质有关，开放型断层附近煤层瓦斯易于逸散，封闭型断层处煤层瓦斯易聚集。因此，断层的开放与封闭对瓦斯赋存的影响比较明显。

大淑村矿井田的地质构造单元属于亚洲东部新华夏构造体系的第三隆起带中段，太行山脉之东。从总体来看，煤层产状虽有一定变化，但对采区分布的影响不大。井田内构造断裂发育。从断层组合形态来看，北部及西南部有复杂的地垒构造块段。其中大于100m的断层有10条，50—100m的有7条。

大淑村井田全为高角度正断层，但在先期多表现为挤压、剪切，封闭性好，后期反转为正断层，断层性质仍以压扭性为主，对瓦斯保存较为有利，煤层瓦斯含量较高。矿井瓦斯含量、瓦斯涌出量一般随着煤层埋藏深度增加而逐渐变大。

断裂构造对煤层瓦斯的影响主要表现是：大部分具有压扭性，断层面紧密，煤层直接与透气性差的碎屑岩对接，从而使断层构成了煤层瓦斯运移的阻气边界，最终造成其附近瓦斯聚集，含量偏高，压力较大，开采中瓦斯动力现象增多特别是小断层附近、大断层的尖灭端、地层产状变化等地带，煤层瓦斯含量高，煤与瓦斯突出危险性较大。

2.2　煤体结构的变化及应力集中对瓦斯影响。 在遭到地应力作用而破碎的煤体中，裂隙增多，煤颗粒的表面积增大，从而煤体吸附瓦斯的能力成倍增加。然而在地应力作用下，裂隙变小而杂乱无章，使煤层的透气性降低，从而形成了高瓦斯区或瓦斯集中带。在地应力作用下形成的构造煤，其抗压强度较低，因此易发生突出。1998年3月到2007年4月间发生的两次煤与瓦斯突出，很大程度受应力集中的影响。

第一次发生在标高为-399.0m，埋深为606.5m的东翼采区专用回风上山掘进工作面。突出煤量为578t，涌出瓦斯量18348m3。突出原因是工作面掘进期间过一个落差为2m的断层；第二次发生在标高为-362.7m，埋深为573.5m的172205运料巷。突出煤岩量为1270t，瓦斯涌出量为93000m3，突出原因为进入“孤岛”煤柱，过断层。

根据现场观测、采样和大量资料分析，在发生突出的地点及附近的煤层一般都有层里紊乱，煤质松软的软煤存在，煤的坚固性系数较低，瓦斯放散指数较高等变化。

2.3　煤层埋藏深度和上覆基岩厚度对瓦斯赋存影响

2.3.1煤层埋藏深度对瓦斯赋存影响。 随着煤层埋藏深度的增加，不仅因地应力增高而使煤层及围岩透气性变差，且瓦斯向地表运移的距离也增长，二者都有利于瓦斯的封存。根据需要，统计了矿井勘探及生产期间的瓦斯实测数据。本研究统计了矿井勘探及生产期间大量的瓦斯含量实测数据，经过去伪存真，最终得出了瓦斯含量数据（y）如表2—1和图2－1，然后对瓦斯含量（y）与对应埋深进行线性回归，得到趋势线图2－2。

2.3.2煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存影响。2#煤层顶底板以粉砂岩、砂质泥岩为主，为探讨大淑村矿2#煤层围岩对瓦斯涌出量的影响，统计钻孔资料中基岩厚度资料，绘制了顶、底板基岩厚度等值线（图2-3、图2-4）。