矿井瓦斯分布与地质关系的分析

摘 要:根据大量的勘探、生产揭露和实测资料,系统地分析了城山煤矿主采煤层的瓦斯成分、瓦斯含量和瓦斯压力的分布特征,探讨了矿井瓦斯分布差异性的地质控制作用,对矿井瓦斯防治有一定的指导意义。

关键词:瓦斯赋存特征地质因素城山煤矿

中图分类号：X752文献标识码： A

1地质概况

城山煤矿井田位于鸡西煤田复向斜北部含煤条带的北翼中段。鸡西煤田所处的大地构造单元部位为老爷岭台背斜八面通台凸的东端或新华系第二隆起带中。该煤田为一近东西向，不对称的复向斜构造。复向斜北翼地层倾角陡，倾角达50―60°，一般为10―25°，南翼地层倾角缓，地层倾角为5―10°。煤田中部由于古隆起向东倾伏及平―麻断层的逆冲关系，使煤田从东向西呈斜卧的人字型展布，形成了鸡西煤田南、北二个含煤条带。

鸡西煤田的沉积地层自下而上依次是元古界麻山群的古老变质岩系和混合岩系，中生界侏罗系地层，白垩系沉积岩与火山碎屑岩，新生界第三系陆相沉积和玄武岩盖层，新生界第四系沉积及玄武岩。

该矿浅部瓦斯较小,无突出危险性,目前按高瓦斯矿井管理。但随着开采深度的增加,瓦斯对生产的影响将越来越大,开展瓦斯地质研究是十分必要的。 本文通过对矿井历年瓦斯资料的综合分析,进一步搞清各煤层瓦斯的分布规律,指导矿井瓦斯防治工作。

2 瓦斯特征

2.1瓦斯成分特征

根据地面钻孔、 井巷工程和煤炭开采中采取的气样,并经室内分析化验和测定,本矿瓦斯成份主要由CH4组成,其次为CO2和N2，CH4在煤层瓦斯中的比例一般随煤层瓦斯含量的增加而增加。

2.2煤层瓦斯压力分布特征

煤层瓦斯压力是煤层孔隙内气体分子自由热运动撞击所产生的作用力,方向与孔壁垂直。 煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量多少、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数,在研究与评价瓦斯储量、 瓦斯涌出、 瓦斯流动、 瓦斯抽放与瓦斯突出问题中,掌握准确可靠的瓦斯压力数据最为重要,因此探讨瓦斯压力有着十分重要的意义。

城山煤矿在生产期间对3#、4#煤层进行了瓦斯压力测定,主要采用由岩巷打钻孔,经过一定距离岩柱见煤后封孔直接测压。根据要求每个煤层布置2个钻孔，并进行测定。

瓦斯压力测定方法：对于穿层钻孔，钻孔施工结束并清除完孔内钻屑后，按下图1所示的方式进行封孔测压，即在布置好的钻场内，向煤层方向打穿层钻孔，然后向钻孔中插入测压管及注浆管，再将钻孔严密封闭，测压管接上压力表来测出煤层瓦斯压力。

图1 孔封孔方法示意图

瓦斯压力测定结果：经过现场实测，各煤层表压力上升曲线如图2～5和表1 所示。

图2城山煤矿3B#煤层瓦斯压力上升曲线 图3城山煤矿3B#煤层瓦斯压力上升曲线

图4城山煤矿4#煤层瓦斯压力上升曲线图5城山煤矿4#煤层瓦斯压力上升曲线

表1 瓦斯压力及透气性系数

由于条件限制,矿井在该采区关于3#、4#煤层测压孔较少， 分布趋势难以判断，但根据使用中国矿业大学生产的“压力粘液封孔测压仪” 对比进行拟合,可以得出瓦斯压力与标高的关系即P=0.0002H+0.234 ,瓦斯压力随深度的增大而增大,但梯度较小。

图6 城山煤矿西二采区3B煤层煤样瓦斯解吸规律图7 城山煤矿西二采区4#煤层煤样瓦斯解吸规律

表2直接法测定煤层瓦斯含量结果

根据直接法测定的瓦斯压力随深度的增大而增大,但梯度较小。

3结语

综上所述,得出如下几点认识。

(1)城山煤矿煤层瓦斯压力、瓦斯含量均较小;(2)矿井以断层分界,因东瓦斯较小,以氮气―瓦斯带为主;而西瓦斯较大,以瓦斯带为主;(3)造成矿井东西瓦斯差异的主要原因是矿井赋存岩层厚度、煤岩、煤质等条件;(4)与相邻矿井相比,城子河矿井瓦斯较低的原因为该矿井田内较大断裂构造发育有关,断层的切割,切断了煤层的连续性,增加了瓦斯的逸散作用。

参考文献

[1] 俞启香.矿井瓦斯防治[M] .徐州:中国矿业大学出版社,1992.

[2] 中华人民共和国煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出细则[M].北京:煤炭工业出版社 , 1995

[3] 焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M] .北京:煤炭工业出版社,1992 .

[4] 王大曾.瓦斯地质[M] .北京:煤炭工业出版社,1992.

作者简介：庞贵振，1964年出生，男，山东临沂人、工程师，从事矿井瓦斯防治工作。