二1煤层瓦斯

二1煤层瓦斯（精选十篇）

二1煤层瓦斯 篇1

云顶煤矿位于洛阳市新安县城北15km的石寺镇境内, 属新安煤田西翼浅部矿井之一。矿井采用斜立井混合开拓方式。主井净直径5m, 深度555.5m;副井净直径5m, 深549m。全井田共划分为六个采区, 其中, -6m水平上山采区两个, -100m水平上山采区两个, 下山采区两个。首采区为-6m水平东翼南三采区[1]。2008年1月河南理工大学煤矿安全工程技术研究中心, 对南三采区二1煤层瓦斯突出危险性进行了鉴定。鉴定结果为:南三采区二1煤层无突出危险性, 为非突出煤层[3]。

井田内煤系地层为石炭二迭系。其中, 二迭系山西组底部发育的二1煤为本区唯一的普遍可采煤层。该煤层厚度较大, 且在短距离内变化也大, 煤层倾角较平缓, 基本属于缓倾斜煤层。直接顶板为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩, 间接顶板为灰色厚层状中粒砂岩。底板以粉砂岩为主, 有时相变为泥岩或细粒砂岩。

2井田地质构造特征研究

云顶煤矿位于新安向斜的北翼, 总体构造形态为一单斜构造, 走向NE, 倾向SE, 倾角5°～10°。该井田构造小断层以正断层为主, 倾角较大。局部发育小褶曲, 使煤层局部变薄或增厚。所在的新安煤田位于华北板块南缘, 华熊台缘坳陷的渑池—确山拗陷褶断束北西部。区域内发育较大的褶曲构造为新安向斜, 断裂构造主要为一组北西—南东向或近东西向的张性断裂。新安向斜北翼地层倾角平缓, 一般6～14°, 地层出露完整。井田构造形态总体为一走向北东、倾向南东的单斜构造, 地层倾角一般5～10°;断裂构造以正断层为主, 均位于井田北部和西部边界。本区无岩浆活动, 构造复杂类型为简单型。

3矿井瓦斯地质规律研究

3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响

云顶煤矿位于新安向斜的西北翼, 总体构造形态为一单斜构造, 走向NE, 倾向SE, 倾角5～10°。井田构造比较简单, 小断层以正断层为主, 倾角大于50°, 逆断层较少, , 局部发育小褶曲, 使煤层局部变薄或增厚, 一般对瓦斯赋存影响不大。

3.2 顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响

云顶煤矿二1煤层层位稳定, 顶板为细～中粒砂岩, 局部伪顶为炭质页岩, 老顶为厚层状细～中粒长石石英砂岩 (大占砂岩) ;底板为砂岩或泥岩、页岩。煤层结构简单, 一般含夹矸0～2层, 厚0.1～0.3m。总体来说, 二1煤层顶底板有利于瓦斯的逸散。

3.3 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响

(1) 煤层埋深对瓦斯赋存的影响

云顶煤矿目前测定的瓦斯含量数据缺乏。2007年矿方曾委托河南理工大学对南三采区二1煤层瓦斯突出危险性进行鉴定, 其中有三组瓦斯压力数据可靠, 因而可采用《煤矿瓦斯抽采基本指标AQ 1026-2006》规定的b) 法计算瓦斯含量值, 其计算公式为

undefined (3-1)

式中 W——煤层瓦斯含量, m3/t;

a, b——吸附常数;

P——煤层绝对瓦斯压力, MPa;

Ad——煤的灰分, %;

Mad——煤的水分, %;

π——煤的孔隙率, m3/m3:

γ——煤的容重 (假比重) , t/m3。

利用瓦斯压力计算瓦斯含量结果见表1。

跟据现有的瓦斯含量资料, 绘制二1煤层瓦斯含量与埋深关系散点图 (图1所示) 。

(2) 煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响

煤层上覆基岩厚度为煤层埋藏深度减去第四系地层沉积厚度。第四系地层主要为黄土层, 一般分布于地表, 胶结性不好, 孔隙度大, 连通性好, 容易释放瓦斯。由于第四系松散沉积物易于搬运, 厚度变化较大, 这就造成煤层上覆地层垂向上变化较大。在第四纪松散沉积厚度较小、垂向差异不大的矿井, 上覆基岩厚度对瓦斯的影响比较小。井田内第四系厚度分布变化不大, 因此, 基岩厚度与煤层埋深对煤层的瓦斯赋存影响具有对应性。

3.4 水文地质条件对瓦斯赋存的影响

本矿床为充水裂隙充水矿床, 充水方式为顶板直接充水或底板直接充水, 该矿水文地质条件属简单～中等类型, 即东翼浅部水文地质条件简单, 西翼深部水文地质条件中等。井田含水量不大, 径流, 排泄条件均较好, 有利于瓦斯的逸散, 本井田水文地质条件对瓦斯赋存影响较小。

3.5 瓦斯含量分布及预测研究

通过分析可知, 煤层埋深对二1煤层瓦斯含量影响较大。根据二1煤层的测定结果及煤层瓦斯含量与埋深关系散点图, 可知二1煤层的瓦斯分布规律为:

二1煤层含气量与煤层埋藏深度之间离散性良好, 总体上瓦斯含量具有随埋深增加而加大的趋势, 两者之间遵循式 (3-2) 所示的统计关系:

X=0.023H-6.021 (3-2)

式中:

X——煤层瓦斯含量, m3/t;

H——煤层埋藏深度, m。

由以上分析, 利用二1煤层埋深与瓦斯含量的回归关系预测煤层瓦斯含量, 二1煤层瓦斯含量梯度达2.20m3/t/100m。依据矿井初步设计, 二1煤层埋深约在320-600m之间[4], 由式 (3-2) 可得不同的埋深所对应的瓦斯含量为:煤层埋深392m处的瓦斯含量趋势值是3m3/t;煤层埋深436m处的瓦斯含量趋势值是4m3/t;煤层埋深479m处的瓦斯含量趋势值是5m3/t;煤层埋深523m处的瓦斯含量趋势值是6m3/t;煤层埋深566m处的瓦斯含量趋势值是7m3/t。

4煤与瓦斯区域突出危险性预测

4.1 单项指标、综合指标测定结果

根据云顶煤矿二1煤层南三采区回风上山、胶带上山、东轨道石门及副立井底测定的有关突出危险性指标, 结合煤层瓦斯基础参数, 计算得出云顶煤矿二1煤层各测定地点的突出危险性单项指标、综合指标如表2, 表3所示。

4.2 煤与瓦斯突出危险性分析

在4个测定地点, 埋深小于570m, 二1煤层的破坏类型取Ⅴ类, 坚固性系数f=0.10～0.40, 瓦斯放散初速度指标△P=17～18, 瓦斯压力0.32～0.63MPa, 单项预测指标未全部超过临界值;综合指标D=-15.435～-1.939, K=42.5～180, 指标未全部超过临界值。因此, 根据单项指标和综合指标鉴定结果, 在南三采区回风上山统尺400m、480m和925m处及副立井底4个测定地点, 不具有瓦斯突出危险性。进而预测井田南三采区二1煤层无煤与瓦斯突出危险性。

5结论

(1) 研究了矿井瓦斯地质规律

新安煤田位于华北板块南缘, 华熊台缘拗陷的渑池—确山陷褶断束北西部。从地质构造、顶底板岩性、煤层埋深、水文地质等因素进行分析, 研究各因素对瓦斯赋存的影响。矿井煤层瓦斯含量整体上随煤层埋深增加而增大。二1煤层瓦斯含量与埋深的数学模型为:X=0.021H-5.1232。

(2) 煤与瓦斯区域突出危险性预测

根据预测地点各项已知参数, 计算出了各点单项指标和综合指标。由结果可知, 各项预测指标均未全部超过临界值, 井田南三采区二1煤层无煤与瓦斯突出危险性。

摘要：本文根据云顶煤矿的井田地质构造特征, 对各因素对二1煤层瓦斯赋存的影响进行分析, 得出煤层埋深对二1煤层瓦斯赋存的影响较大, 并以此预测了二1煤层瓦斯含量。通过计算云顶煤矿二1煤层各测定地点的突出危险性单项指标、综合指标, 得出井田南三采区二1煤层无煤与瓦斯突出危险性的结论, 对云顶煤矿二1煤层的瓦斯治理具有指导作用。

关键词：瓦斯赋存,地质规律,构造特征,突出危险

参考文献

[1]洛阳新安电力集团渠里煤矿改扩建工程建井地质报告, 中煤三建三十工程处, 2008.3.

[2]新安渠里煤矿矿井水文地质报告, 河南省煤田地质局物探测量队.

[3]洛阳新安电力集团渠里煤矿改扩建工程煤与瓦斯突出矿井鉴定报告, 河南理工大学, 2008.1.

[4]洛阳新安电力集团渠里煤矿改扩建初步设计安全专篇说明书, 煤炭工业部郑州设计研究院, 2005.7.

[5]王佑安, 《煤矿安全手册》第二篇《矿井瓦斯防治》, 煤炭工业出版社, 1997.

[6]国家煤矿安全监察局, 《煤矿安全规程》, 煤炭工业出版社, 2010.

[7]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概率[M].北京:煤炭工业出版社, 1990

[8]周世宁, 林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

二1煤层瓦斯 篇2

云盖山煤矿二1煤层厚度变化特征及成因分析

通过对云盖山煤矿一矿煤田二1煤层的沉积环境、聚煤特征、发育情况以及后期地质变化等因素的研究,详细分析了二1煤层分布、厚度变化特征和影响二1煤层分布及厚度变化的主要因素,分析结果表明:二1煤层厚度变化大的主因是原生沉积因素和后期构造形变的`相互作用,该研究对矿井的开拓布置、煤炭生产具有较大的指导作用.

作 者：李潮洋 赵少亭 作者单位：河南永锦能源有限公司,云盖山煤矿一矿,河南,禹州,461670刊 名：中州煤炭英文刊名：ZHONGZHOU COAL年，卷(期)：“”(6)分类号：P613关键词：煤层厚度 沉积环境 构造形变 聚煤特征

二1煤层瓦斯 篇3

【摘 要】对ZY—2300钻机（以下简称300钻机）在梨树煤矿高瓦斯煤层中施工本煤层钻孔的经验进行总结；对生产过程中产生的各种问题及解决方法进行分析，为施工本煤层钻孔提供经验。

【关键词】300钻机；本煤层钻孔；瓦斯治理；钻探工艺

由于我公司现有矿井大部分开采时间比较长，开采深度较深，随着矿井深度的不断增加，煤层瓦斯含量也随之递增。现有矿井中，梨树矿不仅是高瓦斯矿井，还是煤与瓦斯突出矿井，为加强梨树煤矿瓦斯治理，提高本煤层钻孔抽放效果，2010年11月，瓦斯工程钻队在梨树煤矿二区14#煤层左五巷施工本煤层仰角钻孔，施工钻孔单孔孔深150米以上，有效的治理了煤层瓦斯。

现将施工过程中经验总结如下：

1.煤层情况

梨树二区14#煤层左五巷煤层平均厚度2.0米，其中纯煤厚度1.0米。上部煤页岩、凝灰岩互层为0.30～0.45米，下部煤页岩、凝灰岩互层为0.10～0.20米，在向工作面内无变化。通过实见煤层顶板为砂岩4.0～5.0米，灰白色或灰色，含豆状结核。在本回采工作面裂隙组为不发育段。

2.钻孔设计情况

二区14#煤层左五巷累计施工钻孔两组（见后附钻孔工程平面图），由于开钻准备阶段采面正在安装，准备试采，为加快钻孔施工速度，减少移动钻机次数，特计划两组集中钻场。为提前预抽，钻孔设计基本顺着煤层朝向工作面方向。当工作面向前推进时，每个钻孔由孔底到孔口依次进入卸压带。由于孔口最后进入卸压带，在抽放钻孔封孔段未受破坏前，能够保持较高的抽放负压和瓦斯浓度，待钻孔的孔口进入卸压带内，该钻孔失去作用，而其他钻孔继续保持对卸压带瓦斯的抽放。

3.施工后工作面瓦斯情况

钻孔施工完毕后，立即进行封孔并与抽放管路对接，经抽放后，采煤工作面瓦斯浓度降为0.2%，回风巷瓦斯浓度降为0.4%，上隅角瓦斯浓度降为0.6%，2010年12月份，采煤工作面全月完成煤炭产量5.6万吨，采煤工作面无一次瓦斯超限事故，工作面煤与瓦斯突出指标检测无一次超限，实现了先抽后采，保证了矿井安全生产。

4.钻孔倾角确定

钻机开孔时，确定钻孔倾角应比实际煤层倾角大10%—20%左右，煤层越松软，开孔倾角应适当加大，防止由于钻具自重产生钻孔向煤层底板偏移，影响钻孔深度。开孔前必须保证钻机稳定牢固可靠，防止作业时钻机偏离造成钻杆弯曲甚至损坏等工程事故。

5.钻探工艺

（1）松软突出煤层（硬度系数f≤1）渗透性差、瓦斯含量高。钻进过程中，容易产生垮孔、卡钻、喷孔等现象。我国在松软突出煤层虽然有钻孔深度超过150m甚至达到240m的记录，但大部分的钻孔深度都在100m以下，且成孔率低，防突成本和瓦斯抽放成本很高。

（2）松软煤层打钻遇到的问题及原因分析。

喷孔、卡钻形成过程。喷孔可分成：煤体破碎→瓦斯聚积（瓦斯迅速解吸→孔壁破裂→孔内堵塞→瓦斯梯度猛增） →瓦斯释放（突破堵塞→喷孔和卡钻）三个阶段。

喷孔应看作是钻孔中出现的动力现象，类似煤与瓦斯突出，是高压瓦斯、应力集中和软煤存在三个因素综合作用的结果。

当钻孔进入软煤分层时，钻头切削旋转，对软煤产生一种冲击和破碎力，使煤体破裂、粉碎，钻孔周边煤体瓦斯迅速解吸，流入钻孔中的瓦斯增加到正常瓦斯涌出的几倍到几十倍，此时钻孔前后方出现了较大的瓦斯梯度，产生明显的瓦斯激流，承压的瓦斯激流对破坏的煤颗粒起着边运送边粉化的作用，瓦斯激流和粉化了的煤颗粒难以顺利的向孔外排出，进一步增加了孔内瓦斯压力梯度，形成喷孔。

（3）实现松软煤层中打深孔，必须采取综合的办法来解决，综合办法包括：钻孔设计、打钻设备和打钻工艺等方面。

1）压风排渣。

传统的排渣工艺是用水作冲洗介质携带和排出钻屑、冷却钻头。由于水注满整个钻孔，对瓦斯的自然排放起封闭作用，易造成喷孔，对钻孔施工人员的安全有一定的威胁。在松软煤层中钻进时，循环水对于孔壁的冲刷、浸泡等破坏作用相当严重，钻孔极易破碎坍塌，成孔极其困难。

2）采用满足风力排渣和长钻孔施工的大扭矩钻杆。要在一定的压力下提高孔内的风速或风量，就只有降低压风的沿程阻力损失，这就要适当扩大输送压风的钻杆内孔直径。同时，顺层长钻孔的长度大，孔壁、钻屑与钻杆之间的摩擦阻力也大，应适当增加钻杆强度与钻机扭矩。一般要求钻机扭矩达到3200NM以上。

3）采用多级组合钻头，利用前端小直径钻头的超前卸压作用减轻钻孔的喷孔程度，同时提高钻孔的定向钻进效果。多级组合钻具主要用于严重突出煤层。主要原理是采用小口径钻头开孔、逐级扩孔钻进的方法，分层次、阶段性逐级释放瓦斯，既保证了钻头钻进的稳定性，又减少了一次成孔瓦斯突出或喷孔事故的发生。组合防突钻头一般由三级组成，第一级钻头直径最小，然后通过组合接手将2个逐级增大的扩孔钻头组合在一起。常用的级配形式主要有φ59mm/φ75mm /φ94mm和φ75mm/φ94mm/φ113mm两种组合形式。

（4）提高钻孔深度的几点经验。

1）钻孔设计不能简单化，一次完成。应根据初期设计及初期施工钻孔遇煤层顶、底的深度、角度、及时调整后续钻孔，避免钻孔由于遇岩石而造成钻孔过短。

在设计过程中，钻场应避免在断层附件，会造成钻孔漏气，影响抽采效果。薄煤层布孔，应考虑煤层折曲，为钻孔取直创造条件。钻孔方位也应避免穿断层，由于断层会造成钻孔遇岩石、遇破碎带造成钻孔孔深不足以及塌孔现象。

2）钻进作业时，随时注意压风的压力，如果低于0.7MPa，立即进行处理。

3）保持钻孔连续、适速地钻进。当发现孔口排出的煤渣较多或有煤炮时，应减慢或停止钻进，直到旋转至正常时再进钻，必要时还应退掉几根钻杆后再边排渣边重新进钻。

4）现场交接班的主要目的不只是向下一班交接情况，而是使钻孔连续不断地钻进，所以，在下一班人到前一般不得停止钻进，下一班到后应立即投入打钻。

5）掌握给进压力和钻进速度：钻机给进压力的极限是固定的，不同层段要掌握不同的给进压力，压力升高的原因是①换层；②孔内出现堵孔；③钻具损坏，断钻头钻杆也会致使压力突然变化。当给进压力突然升高时必须采取果断措施，一是停止钻进，进行压风排碴；另一种是撤钻退钻。

6）钻进速度必须保持适当，软煤分层中钻进主要是降速，通过降速充分排碴，减少沉碴，同时也起到降低给进压力的作用。所以软煤钻进速度要比硬煤慢。钻进速度和给进压力的掌握，需要针对不同钻机、不同煤层特征和排碴条件进行测试和总结。

7）钻机应稳固，尽量减少打钻时钻机移位。螺旋钻杆的旋转阻力一方面来自煤渣，另一方面是螺旋与孔壁的摩擦。现场发现钻机的旋转力较小，阻力稍大即易被卡住，而钻机移位即造成螺旋与孔壁产生很大的摩擦力，易于导致卡钻。

8）合理的人员组织。为及时处理打钻中存在的问题，同时也出于观测记录打钻情况、数据，便于总结打钻技术经验的需要，长钻孔的施工应尽可能选派打钻经验丰富的班组。在打钻过程中，要特别重视提高打钻工人的技术素质，并从体制和机制上落实，使他们不仅会使用钻机、维修钻机，还要弄懂松软煤层打钻技术和规范操作。

9）在长钻孔的施工过程中尽量减少停电对打钻的影响，应提前1 h通知打钻人员退钻，避免卡钻事故的发生。

二1煤层瓦斯 篇4

1 矿区构造特征

方庄二矿位于九里山断层 (F14) 北侧, 挟持于方庄断层 (F1) 和小庄断层 (F2) 之间, 总体为一地层走向175°~195°、倾向85°~105°、倾角17°左右的单斜构造。构造形式以断层为主, 局部发育有宽缓的波状起伏和小型褶皱。矿区共发现断层81条, 除边界断层 (F1、F2、F14) 外, 落差大于30 m断层仅3条 (图1) 。

2 矿区瓦斯赋存规律研究

2.1 瓦斯含量测试

方庄二矿二1煤层瓦斯含量测试分两部分: (1) 收集勘查期间钻孔瓦斯含量数据; (2) 整理生产期间井下实测瓦斯含量数据。瓦斯样品均采用解吸法进行测试, 由于样品质量、操作失误和测法缺陷等因素影响, 利用时要经必要的可靠性分析: (1) 煤样灰分含量超过40%, 瓦斯含量测值应剔除; (2) 煤心长度小于0.40 m或煤样质量少于250 g, 瓦斯含量测值仅作参考; (3) 瓦斯罐密封不严、脱气时漏气、无残余瓦斯成分等情况, 测值不合格; (4) 一个钻孔有2个或2个以上合格样时, 取瓦斯含量较大值作为利用值。

按照可靠性评价原则进行审核筛选, 该矿瓦斯测试值见表1。经测试, 在埋深410.70~840.62 m范围, 二1煤层CH4成分29.49%~98.07%, CH4含量0.60~30.46 m3/t (其中, 28-9孔数据偏低, 该孔位于矿区深部, 受九里山断层 (F14) 的影响, 瓦斯含量和成分普遍较低, 为氮气—瓦斯带) 。

2.2 瓦斯赋存规律

据测试数据可知, 方庄二矿二1煤层CH4含量多数在10 m3/t以下, 大部属低—中等瓦斯含量煤层, 煤层埋深300 m以浅为瓦斯风化带, 300 m以深瓦斯由氮气—瓦斯带逐渐向沼气带过渡, 受地质因素影响, 瓦斯赋存具有规律性和不均衡性。

(1) 在构造简单与远离大断层的区域, 二1煤层瓦斯含量总体随煤层埋深增加而增大, 瓦斯梯度为0.020 5 m3/ (t·m) 。

(2) 受构造和地下水影响, 瓦斯赋存分布不均匀, 瓦斯含量变化较大。在方庄断层 (F1) 、小庄断层 (F2) 、九里山断层 (F14) 和矿井降水漏斗之间区域瓦斯含量较低, 一般小于5 m3/t, 接近韩庄断层 (F6) 尖灭端瓦斯含量较高, 多在10 m3/t以上。

(3) 在富水断层与二1煤层对接处, 瓦斯含量相对较小。例如九里山断层 (F14) 附近瓦斯含量普遍较低, 为0.60~8.77 m3/t。

3 煤层瓦斯含量主要影响因素分析

3.1 主要影响因素

(1) 煤层埋藏深度。煤层埋深是影响煤层瓦斯含量的主要地质因素。在方庄二矿二1煤层露头附近, 瓦斯易逸散, CH4含量小于5 m3/t, 成分低于80%, 为瓦斯风化带;随着煤层埋藏深度增加, 地应力增高, 围岩的透气性降低, 瓦斯向地表运移距离增大, 不利于瓦斯的逸散, CH4含量逐渐增高至10m3/t以上, 局部达30.46 m3/t。所以, 在瓦斯风化带下, 瓦斯含量随煤层埋藏深度增加而变大。

(2) 煤层厚度。煤层是瓦斯生成的物质基础, 煤层厚度变化与瓦斯生成量大小有很大关系, 一般来说, 煤层厚度越大, 生成瓦斯量就大。该矿二1煤层厚3.70~7.46 m, 一般厚5 m, 属厚煤层, 为瓦斯生成奠定物质基础;其煤质为无烟煤三号, 煤化程度高, 有较大的生气量。

(3) 围岩封闭条件。煤层围岩的隔气性和透气性能直接影响到瓦斯的保存。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泥岩、砂质泥岩等岩石透气系数高出千倍。该矿二1煤层直接顶板多为灰黑色砂质泥岩、泥岩, 厚度平均5.30 m, 局部为黑灰色粉砂岩及深灰、黑灰色中细粒砂岩。底板多为灰黑色砂质泥岩, 平均厚1.84 m, 局部为砂岩。可见, 煤层顶、底板普遍存在泥岩, 整体上有利于瓦斯的保存。

(4) 地质构造。 (1) 边界断层。矿区构造以地垒、地堑为主, 瓦斯受构造影响明显, 方庄断层 (F1) 与F3断层形成地垒, 地层抬升, 使煤层与透气性较好的山西组、下石盒子组砂泥岩相对接, 煤层瓦斯逸散条件相对较好, 有利于煤层瓦斯向外界运移和扩散, 是造成该矿二1煤层瓦斯含量相对较低的主要原因。 (2) 富水断层。位于区外深部九里山断层 (F14) , 断距300 m左右, 使矿区煤系地层与奥陶系灰岩含水层相对接, 在断裂带形成地下水强径流带, 构成矿区南区的给水边界;同时, 九里山断层 (F14) 与矿井降水漏斗之间形成地下水径流带。在地下水的补给、径流与排泄过程中, 水分子不仅占据了煤的微孔隙空间, 排挤煤层中呈游离状态的煤层瓦斯, 而且还降低了煤微孔隙表面对甲烷的吸附能力, 使部分煤层瓦斯因溶于水而被携带散失, 从而降低了邻近煤层瓦斯含量。 (3) 断层尖灭端。断层尖灭端是构造应力集中, 构造破坏严重的部位, 此处由于构造应力集中, 构造煤发育, 有利于瓦斯的保存, 瓦斯含量异常增大。韩庄断层 (F6) 尖灭端附近的29-1-1孔, CH4含量高达30.46 m3/t。

3.2 主要影响因素相关性分析

通过瓦斯含量测试数据线性回归分析得到影响方庄二矿二1煤层瓦斯含量的地质因素相关系数见表2。

由表2可知, 煤层厚度对瓦斯含量的影响较弱, 其相关系数仅为0.46, 在不考虑构造控制薄弱地带, 煤层埋深为影响瓦斯含量的主控因素;在构造控制部位, 如韩庄断层尖灭端和九里山断层附近, 断层成为了瓦斯含量的主控因素, 其相关系数分别为0.89和0.99, 相关性较高。

4 结论

(1) 收集整理大量瓦斯含量数据, 方庄二矿二1煤层瓦斯含量总体较低, 且随煤层埋深增加而增大, 在断层发育地带, 瓦斯赋存具有不均衡性。

二1煤层瓦斯 篇5

摘要：为了研究淮南潘三矿11-2煤层的瓦斯赋存规律和主控因素，运用瓦斯地质理论和线性回归的方法，结合潘三矿地质勘探期间瓦斯地质资料和现场实测瓦斯数据，分析了11-2煤层瓦斯赋存特征，探讨了煤层瓦斯赋存与埋藏深度、地质构造、顶底板岩性、煤厚和煤体结构之间的关系。结果表明：煤层埋深、地质构造和顶板岩性是影响11-2煤层瓦斯赋存的主要控制因素，煤厚增加使得瓦斯含量也相应增大，构造软煤的不均匀分布在一定程度上增大了瓦斯突出危险性，从而为潘三矿煤与瓦斯突出危险性预测提供了依据。

关键词：瓦斯赋存；瓦斯含量；瓦斯压力；主控因素；回归分析

中图分类号：TD712.2文献标志码：A

[WT]文章编号：1672-1098（2015）01-0050-05

收稿日期：2014-07-31

作者简介：周鑫隆（1989-），男，湖北襄阳人，在读硕士，研究方向：安全科学与工程。

[JZ（〗[WT3BZ]Analysis of Main Influencing Factors of Gas Occurrence in 11-2 Coal Seam in Pansan Coal Mine

ZHOU Xin-long1，BO Fa-song2，SHI Bi-ming1，MU Chao-min1

（1. School of Energy and Safety， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China； 2. Pansan Coal Mine， Huainan Mining Group Co.， Ltd.， Huainan Anhui 232001， China）

Abstract：In order to study gas occurrence regularity in 11-2 coal seam in Pansan Coal Mine and the main influencing factors， the features of gas occurrence in 11-2 coal seam was analyzed and the gas occurrence in dependence on coal seam depth， geological structure， roof and floor lithology， coal body structure was discussed. The results showed that coal seam depth， geological structure and roof lithology are the main influencing factors of gas occurrence in 11-2 coal seam. With the coal seam thickness increasing， gas content rises， and the inhomogeneous distribution of tectonic soft coal induces gas outburst hazard rising to some extent. The study results provide a basic reference to prediction of coal and gas outburst in Pansan Coal Mine.

Key words：gas occurrence； gas content； gas pressure； main influencing factors； regression analysis

瓦斯是煤的形成过程中受各种地质因素综合作用的产物，其赋存规律与复杂的煤层地质条件及煤体自身的性质有着密切的关系[1]。国内外研究表明：区域地质构造、围岩透气性、埋藏深度、煤层厚度、煤体自身性质等是影响瓦斯生成、运移、赋存的几个主要因素[2-4]。运用瓦斯地质理论对瓦斯基础参数进行分析研究，理清煤层瓦斯赋存规律及其主要控制因素，对科学指导瓦斯防治、预测瓦斯突出危险性具有重要意义[5]。

1地质概况

11区域地质构造

淮南煤田位于华北板块南缘，秦岭造山带北缘，东为郯庐断裂带，北与蚌埠隆起南带相接，总体上呈东西向展布，煤田含煤地层为二叠系上、下石盒子组和山西组，且煤层赋存呈现西部浅、东部深的特征。

淮南煤田受大别山带的控制，矿区内逆冲推覆断裂发育（见图1），主要有由南向北的八公山-舜耕山-刘庄推覆体、由北向南的上窑-明龙山-尚塘推覆体、以及WE向的淮南扇形复向斜带，在复向斜带内还发育有潘集背斜、陈桥背斜和谢桥古沟向斜等[6-7]。

图1淮南煤田区域地质构造图

12矿井地质概况

潘三矿处于淮南复向斜潘集背斜与谢桥古沟向斜的交汇处，总体形态为一单斜构造，地层走向为NWW-SEE。井田为第四系松散层覆盖的全隐蔽区，地质构造条件复杂，大、中、小型断层发育。因受区域性NS挤压作用，井田内发育有董岗郢次一级向斜为叶集次一级背斜，层滑构造在井田内也极其发育。11-2煤层质构造图如图2所示。

图2潘三矿11-2煤层地质构造图

煤层中、小型断层的发育形式主要受董岗郢向斜控制，因此以董岗郢次级向斜为界将11-2煤划分为东、西翼两个地质单元。东翼地质单元内以逆断层为主，煤层倾角一般都较小，主要有F5～F19～F47断层组以及F39～F18断层组，基本位于瓦斯风化带以内，且发育有叶集次一级背斜和呈NE～SW向展布的冲刷带。该区内煤层厚度变化很大，裂隙较为发育。西翼地质单元主要分布有F1-1～F24～F26断层组，断层落差大，正断层发育较逆断层要多，煤层倾角大，且距离基岩面较近。endprint

2瓦斯参数测定

在井下不同地点测定煤层瓦斯压力并采集煤样，去除灰分大于40%和水分含量高的煤样后，采用直接法计算出煤层瓦斯含量，同时收集潘三矿地勘期间所测的大量瓦斯数据，得出20个不同埋深的可靠的瓦斯数据如表1所示。

表111-2煤层瓦斯数据表

采样地点埋深/m瓦斯含量/（m3·t-1）瓦斯压力/MPa地质单元

西三11-2煤上部采区皮带机上山552622502西翼

西三采区1642（1）运顺进料巷6598358037西翼

-753皮带机石门7514908西翼

西二11-2新增回风下山7553906西翼

1492（1）轨顺8016112西翼

1482（3）底板巷82760212西翼

1482（3）底板巷82867916西翼

17131（1）轨顺60851406东翼

-584轨道巷625229405东翼

-585轨道巷625833606东翼

东三11-2煤轨道下山676493071东翼

17101（3）底抽巷70251413东翼

17161（1）高抽巷71263118东翼

东翼-650～-750新增进风下山73445410东翼

1792（1）高抽巷750156211东翼

-705～817m联络巷74961712东翼

1792（3）底抽巷772461813东翼

深部进风井7746641122东翼

17181（1）运顺进料巷77776715东翼

17181（1）瓦斯综合治理巷7806715东翼

3瓦斯赋存规律分析

通过对不同采样地点、不同埋深的瓦斯数据进行分析，得出11-2煤层瓦斯赋存规律。

1） 在沿煤层走向上，东、西翼煤层瓦斯含量差异较大，在相同标高下，东翼瓦斯含量普遍比西翼要大；在沿垂直标高上，深部煤层瓦斯含量明显大于浅部。

2） 瓦斯含量、瓦斯压力分布规律。运用线性回归的分析方法建立矿井11-2煤层东、西翼瓦斯含量，瓦斯压力与埋深的数学模型，得出东、西翼11-2煤层瓦斯赋存规律如表2所示。

表2瓦斯含量、压力与埋深关系表

所属单元线性回归方程相关系数对比关系

瓦斯含量与埋深关系

东翼X=0.01574H-5.849370.622 36>0.6

西翼X=0.01516H-6.418570.854 03>0.6

瓦斯压力与埋深关系

东翼P=0.00501H-2.526540.810 97>0.6

西翼P=0.00449H-2.469340.768 16>0.6

注：X为煤层瓦斯含量，m3t-1；P为煤层瓦斯压力，MPa；H为煤层埋深，m。

从表2中可以看出，随着煤层埋藏深度的增加，东、西翼瓦斯含量和瓦斯压力均呈线性增长，且相关系数均大于06。东翼瓦斯含量和压力梯度分别为1574 m3/（t·hm）和0501 MPa/hm，西翼瓦斯含量和压力梯度分别为1516 m3/（t·hm）和0449 MPa/hm。

4影响煤层瓦斯赋存的控制因素

41埋深对瓦斯赋存的影响

随着埋藏深度的不断增加，煤层地应力也不断增大，使得煤层及围岩透气性越来越差，煤层与地表的距离也相应增大，导致瓦斯在煤岩层中的运移、向地表逸散的难度增大[8]。

埋深/m

图3东翼煤层瓦斯含量随深度变化趋势图

埋深/m

图4西翼煤层瓦斯含量随深度变化趋势图

由图3可以看出，在埋深变化不大的情况下，东翼煤层瓦斯含量存在很大差异，瓦斯含量分布比较离散，在660 m以下瓦斯含量与埋深的线性关系不明显，但在660 m以上瓦斯含量随埋深呈线性增长。由图4可以看出各散点基本都在拟和线附近，西翼煤层瓦斯含量随埋深变化很明显。综合以上分析可知，埋深是煤层瓦斯赋存的主要控制因素，且西翼地质单元瓦斯分布受埋深影响更大。

42地质构造对瓦斯赋存的影响

地质构造是影响区域内瓦斯流动的重要条件之一[9]。具体到11-2煤而言，地质构造主要以断层构造和层滑构造两个方面为主。

1） 断层构造。研究资料表明[10]：断层构造对煤层的完整度、煤体的结构性质以及瓦斯的赋存条件等都有极其重要的影响。

潘三矿11-2煤层大、中、小型断层发育，东翼地质单元以张性正断层为主，西翼以压性逆断层为主。文献[11]曾以地勘期间和矿井生产中的大量瓦斯数据为基础，统计了24个不同区域钻孔的瓦斯含量数据及其与最近主断层之间的距离。利用这些数据，通过线性回归建立了数学模型，得出瓦斯含量X随主断层距离L变化规律如图5～图6所示。

主断层距离/m

图5东翼瓦斯含量随主断层距离变化规律

主断层距离/m

图6西翼瓦斯含量随主断层距离变化规律

从整体来看，东、西翼瓦斯含量大体上随着主断层距离的增大而增大，说明断层构造对瓦斯含量的分布起着重要作用。从局部来看，东、西翼瓦斯含量并非全都随着主断层距离的增大而呈线性增长，部分阶段反而会减小，这是由于11-2煤层大、中、小型断层发育，在开放型断层附近煤层地应力得到释放，瓦斯运移、逸散容易，而封闭型断层附近煤层地应力较为集中，瓦斯压力大，瓦斯逸散困难而大量保存。综合分析可知：断层构造是影响瓦斯赋存非常重要的控制因素。

2） 层滑构造。井田内层滑构造极其发育，主要是受淮南复向斜潘集背斜控制，且一般表现为张性正断层特征。11-2煤层顶板为岩性相对软弱的砂质泥岩和中细砂岩，在构造应力或重力作用下产生滑动变形，在煤层中发育出较为平整的断裂面，倾角一般在30°～60°之间，滑动一段时间后，与煤层的顶（底）板相接触，导致煤层发生严重变形，使得煤层厚度和原生结构发生变化，同时也提高了煤层的煤化程度和灰分，破坏了煤层顶底板的稳定性。endprint

43顶板岩性对瓦斯赋存的影响

11-2煤层顶板主要以泥质岩为主，局部为中细砂岩，底板主要以泥质岩或砂质泥岩为主，顶底板位于断层带内，破碎严重并产生大量裂隙，不利于瓦斯的保存。砂泥比直接反映着顶板的岩性特征，砂泥比越大，顶板含泥质岩越少，顶板透气性也就越小，阻碍了煤层瓦斯在煤岩体间的运移，逸散困难，瓦斯含量也就越高。反之，瓦斯含量则越小[12]。为直观反映顶板岩性对瓦斯赋存的影响程度，取顶板30 m内岩层砂泥比作为考察对象，研究砂泥比m与瓦斯含量X之间的关系，研究结果如图7所示。

砂泥比

图7瓦斯含量随顶板砂泥比变化趋势

由图7可以看出，各散点沿拟和线均匀分布，离散性较低，也就是说瓦斯含量随着顶板砂泥比的增大而减小。因此分析可知，11-2煤层瓦斯含量随着顶板岩层透气性的降低而减小，对11-2煤层的瓦斯赋存有很大的影响。

44煤厚对瓦斯赋存的影响

生产实践表明：瓦斯涌出量随着煤层厚度的增加而增大，且煤厚带也往往是应力变化集中带[13]。11-2煤层东部为较稳定煤层，厚度0～24 m，平均17 m；西部为稳定煤层，厚度057～407 m，平均184 m。

煤厚/m

图8瓦斯含量随煤层厚度变化趋势

从图8建立的瓦斯含量与煤厚之间的数学模型分析可知，11-2煤层瓦斯含量整体上随着煤层厚度的增加而增大，但离散度较大，且在煤厚为185～20 m时，瓦斯含量与煤厚线性关系不明显，说明在这些点上煤厚并不是瓦斯含量分布的主要影响因素。因此，煤厚对11-2煤层瓦斯赋存有一定的影响但不是主要控制因素。

45煤体对瓦斯赋存的影响

煤体结构和煤的变质程度是影响瓦斯赋存的因素之一。煤体结构受破坏程度越高，煤体强度就越低，抵抗突出的能力越小，瓦斯突出的危险性也就越高。另外，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量也就越多，吸附瓦斯的能力也越大[14]。

潘三矿井田内地质构造条件复杂，部分煤层煤体结构遭到破坏，受构造应力作用形成了以面状分布的构造软煤。中深部构造软煤相比于浅部较为发育，在小向斜轴部煤层厚度较两翼大，构造软煤加厚。发育类型主要为Ⅱ类和Ⅲ类，煤体呈鳞片状、粉末状或土糜状，厚度为03～215 m，平均厚度为076 m。整个煤层块煤、碎块煤和粉沫煤的比例为6∶1∶3，这说明构造软煤受地质构造影响在11-2煤层内呈现不均匀分布，这在一定程度上增加了采掘工作中瓦斯突出危险性。

11-2煤层以1/3焦煤、气煤为主，在实验室对煤层煤样进行分析，结果如表3所示。

表3煤样工业分析及相关参数

采样地点工业分析MadAadVdaf

瓦斯放散初速度ΔP孔隙率坚固性系数f

-817东翼轨道大巷1.4221.2728.38.07.640.61

结合煤的分级指标[15]可以看出，11-2煤层属于低水分、中挥发分、中灰分煤，成煤过程处于主要生气阶段，煤的变质程度较高，生成瓦斯量较多，煤体微孔发育，吸附表面积大，贮存瓦斯的能力也比较强。

5结论

1） 11-2煤层瓦斯赋存总体上呈现东翼地质单元瓦斯含量普遍比西翼要高，深部煤层瓦斯含量明显大于浅部的分布规律。东翼瓦斯含量和压力梯度分别为1574 m3/（t·hm）和0501 MPa/hm，西翼瓦斯含量和压力梯度分别为1516 m3/（t·hm）和0449 MPa/hm。

2） 运用瓦斯地质理论和线性回归方法分析得出煤层埋深、地质构造、顶板岩性是影响11-2煤层瓦斯赋存和突出分布的主要控制因素，三者与瓦斯分布的相关系数达到08以上。

二1煤层瓦斯 篇6

我国瓦斯地质研究始于20世纪50年代, 于70年代创立了瓦斯地质学科。70年代中后期开始进行较为系统的瓦斯地质研究, 80年代以后, 瓦斯地质研究得到较大发展。杨力生教授首创了瓦斯地质学科, 并为瓦斯治理提供了新思路—治理瓦斯必须走瓦斯地质的道路。大量实践证明[7,8,9,10,11,12], 瓦斯的生成、运移、保存条件和赋存都是地质作用的结果, 并存在着一定的规律性。因此, 研究井田范围的煤层瓦斯地质规律, 对煤矿的瓦斯灾害防治具有重要的指导意义。

1 矿井概况

马泰壕煤矿位于东胜煤田的南部, 属于基建矿井, 采用主斜井———副立井混合开拓方式。设计确定矿井投产时共设3个井筒, 即主斜井、副立井和回风立井, 3个井筒均布置于工业场地之中, 通风方式为中央并列式, 后期随着开采范围扩大适时在井田北翼建设回风井实行分区式通风。

根据各煤层赋存特征, 设计将井下煤层划分为2组, 2个煤组分别以上部主采的3-1煤层和下部主采的6-1煤层为主。其他煤层多为局部可采煤层, 按其分布范围、煤层间距, 将3-1、4-1煤层划为上组煤, 将5-1、5-2、6-1、6-2煤层划分为下组煤。由于煤层倾角平缓, 每个煤组可以一个水平实行全井田开发, 故全井田共划分2个开采水平。上组煤设一个开采水平, 下组煤设一个开采水平。根据上组煤主采3-1煤层和下组主采6-1煤层的赋存条件及井田 (煤层) 几何形状, 设计一水平标高+860 m, 二水平标高+756 m。一、二水平采用暗斜井延深方式。采用长壁一次采全高、综合机械化、全部垮落法控制顶板的采煤方法。区内未发现断层和大的褶曲构造, 也无岩浆岩侵入。

2 地质构造分布特征及演化分析

2.1 区域地质构造分布特征

东胜煤田地层划分属于华北地层区鄂尔多斯分区, 具体位置处于高头窑小区、乌审旗小区和准格尔———临县小区的交界地带。马泰壕矿井处于乌审旗小区的东部边缘—东胜煤田之南部。对于东胜煤田乃至整个鄂尔多斯盆地, 无论是从盆地成因还是盆地现存状态来说, 三叠系上统延长组 (T3y) 是侏罗纪聚煤盆地和含煤地层的沉积基底。在此之上, 还沉积了侏罗系、白垩系、第三系上新统和第四系更新统、全新统地层。东胜煤田大地构造分区属于华北地台鄂尔多斯台向斜东胜隆起区, 具体位置处于东胜隆起区中东部 (图1) 。

从大地构造发展史来看, 燕山初期 (早侏罗世) 东胜隆起区处于相对的隆起状态, 沉积间断, 除东南边缘外, 普遍缺失这一时期的富县组 (J1f) 沉积, 形成了延安组 (J2y) 与下伏地层延长组 (T3y) 之间的平行不整合接触关系。燕山早期 (早、中侏罗世) 、中期 (晚侏罗世) , 盆地稳定发展, 沉积了延安组 (J2y) 、直罗组 (J2z) 和安定组 (J2a) 。至燕山期末 (白垩纪) , 盆地整体开始抬升、萎缩。喜山期 (白垩纪末) , 盆地最终消失, 由接受沉积转而遭受剥蚀, 在盆地东北边缘, 这种剥蚀作用表现得更为强烈, 形成了第三系上新统 (N2) 与下伏地层延安组 (J2y) 的不整合接触关系。

2.2 矿井地质构造演化及分布特征

马泰壕井田位于东胜煤田的南部, 其构造形态与区域含煤地层构造形态一致, 总体为一向南西倾斜的单斜构造, 倾向220°~260°, 地层倾角小于5°。从煤层底板等高线可看出, 地层产状沿走向及倾向均有一定变化, 但变化不大。在井田中东部比较平缓, 在井田西部由于存在构造, 致使煤层底板等高线向东有逐渐抬高的趋势。资料显示在首采区范围内共存在13条断层, 全部为新发现断层, 均为正断层, 断层走向多为NEE或NW向, 按落差大小分为3类:①落差≥20 m的断层3条 (DF2、DF3、DF6) ;②20 m>落差≥10 m的断层6条 (DF1、DF4、DF7、DF8、DF9、DF12) ;③10 m>落差≥5 m的断层4条 (DF5、DF11、DF10、DF13) 。

3 煤层瓦斯地质规律分析

瓦斯赋存规律除了与煤层形成过程密切相关之外, 还与控制煤层瓦斯赋存的各种地质变化及构造密不可分[13]。

3.1 地质构造对瓦斯的控制作用

资料显示在首采区范围内共存在13条断层, 全部为新发现断层, 均为正断层, 断层走向多为NEE或NW向。断层的较集中发育使井田煤层瓦斯分布不均衡性增大。由于断层均为正断层, 使该区大部分瓦斯从断层面逸散, 但少量压性断层的存在也会使局部地段瓦斯含量相对增高。因此当巷道掘进至该断层附近时应加强矿井地质工作, 并及时采取相应措施。

3.2 煤层顶底板对瓦斯的控制作用

马泰壕煤矿3-1煤层顶底板岩石主要为砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩, 其孔隙率较小, 可以说大部分岩石隔气性能较好, 对煤层瓦斯的封闭能力较强, 构成对煤层瓦斯的有效封盖, 在无构造发育的区域有利于煤层中瓦斯的保存和聚集, 致使煤层瓦斯含量增大。

3.3 煤层埋深对瓦斯的控制作用

在影响煤层瓦斯含量的众多地质因素中, 煤层埋深被认为是最具普遍性的因素之一[14]。本文结合马泰壕煤矿实测瓦斯含量与对应煤层埋藏深度之间的数据, 对该矿3-1煤层瓦斯含量与对应煤层埋藏深度进行了线性回归分析, 预测基础数据见表1。排除断层影响, 由于3-1煤层赋存地质条件良好, 并且煤层瓦斯含量较小, 在煤层勘探阶段, 共有33个钻孔探测煤层情况, 选取其中8个点进行线性回归。

马泰壕煤矿3-1煤层瓦斯含量 (y) 与采样深度 (x) 关系如图2所示, 建立的数学模型:y=0.000 2x-0.082 3。相关回归系数R=0.83。其中, x为采样深度;y为原煤瓦斯含量。

综合考虑后可以看出, 埋藏深度对矿井3-1煤层瓦斯含量大小影响较大, 相关系数大于0.80, 说明煤层埋藏深度是影响马泰壕煤矿3-1煤层瓦斯含量分布的重要因素。根据以上煤层瓦斯含量与埋深回归关系式, 得出马泰壕煤矿3-1煤层瓦斯含量变化梯度为0.02 m3/ (t·hm-1) , 瓦斯含量变化趋势值为:煤层埋深461.5, 511.5, 561.5 m处的瓦斯含量趋势值分别为0.01, 0.02, 0.03 m3/t。

4 结论与建议

对矿区、矿井地质构造控制特征进行了研究, 结合煤层赋存特征, 依据大量瓦斯含量实测数据及影响瓦斯含量分布的主控因素, 绘制出矿井瓦斯含量等值线。从煤层底板等高线可看出, 地层产状沿走向及倾向均有一定变化, 但变化不大。区内未发现断层和大的褶曲构造, 也无岩浆岩侵入。故井田构造复杂程度属简单类型。瓦斯地质研究表明, 煤层埋深控制了煤层瓦斯赋存和涌出规律, 使得该井田瓦斯含量、瓦斯涌出量随煤层埋深增加而增大。

在生产中应对不同采掘地点分别进行瓦斯含量测试, 补充煤层瓦斯含量预测的基础数据, 以满足生产中对瓦斯预测准确度的要求。

摘要：在收集整理马泰壕煤矿地质资料和瓦斯资料的基础上, 运用瓦斯地质理论和构造演化理论, 分析井田地质构造演化及分布特征, 研究地质构造、顶底板岩性、煤层赋存状态等地质因素对瓦斯赋存的影响。在此基础上, 结合现场测定3-1煤层瓦斯含量等参数, 得出了矿井3-1煤层瓦斯地质规律。研究结果表明, 煤层埋藏深度是影响马泰壕煤矿3-1煤层瓦斯的主控因素。

二1煤层瓦斯 篇7

1地质概况

1.1区域地质概况

平顶山煤田位于华北古生代聚煤盆地南部, 地层划分属华北地层区豫西分区渑池—确山小区。区内煤赋存于石炭二叠系, 共含煤72层, 一4、二1、二2、四2、五2、六2、七2等煤层可采, 蕴藏量丰富。

平顶山煤田构造位置处于华北板块南缘的崤熊构造区郏县—平顶山断陷区东部。整体构造形态为一复式向斜—李口向斜, 向斜东起八矿北部, 经李口、李庄向北西延伸;南东端收敛扬起, 向北西倾伏并呈扇状展开, 西段被第四系掩盖;向斜两翼大致对称, 北东翼倾向南西, 倾角8°～15°, 南西翼倾向北东, 倾角10°～18°, 轴部附近倾角平缓4°～6°。向斜两翼发育次一级褶皱, 轴向与李口向斜基本平行, 自北向南依次为襄郏背斜、灵武山向斜、洛岗向斜、白石山背斜、郭庄背斜、十矿向斜。发育断层有北西、北东向2组, 以北西向为主, 属区域主干断裂。

平顶山煤田成煤后经历了印支—燕山期、喜马拉雅期构造运动。三叠末印支运动华北、华南板块对接完成该区隆起剥蚀;燕山运动早期发育北东向大规模左行走滑断裂, 燕山运动晚期主应力为北东、南西向挤压, 形成了李口向斜及与李口向斜轴基本平行的逆断层, 并伴随岩浆活动;喜马拉雅运动发育了以郏县断层为主的北东向断裂, 并切割改造了先期北东向构造, 使先期断裂再次活动, 表现为强烈差异的升降运动。

综观区域构造特征, 平顶山煤田为四周坳陷拱托的隆起, 北东为襄城凹陷, 北西为汝州凹陷, 南西为舞阳凹陷。隆起与坳陷之间分别为郏县断层、叶鲁断层和襄郏断层相隔, 均为高角度的正断层。坳陷带一般均有厚达千米以上的新生界沉积。

1.2矿井地质构造

王集勘查区位于李口向斜北东翼, 西部与襄郏断层、郏县断层相邻。勘查区主体为一宽缓的向斜构造 (即魏庙向斜) , 向斜枢纽向北西倾伏散开, 南东端扬起收敛, 两翼次级褶皱较发育。向斜南西翼地层走向15°～60°, 倾角5°～10°;北东翼南部地层走向320°～340°, 倾角7°～17°, 北部地层走向10°～60°, 倾角12°～19°。构造以断裂为主, 断层走向绝大多数为北西向, 其次为近东西和北东向, 除1条逆断层外, 其余均为正断层。主要断层有辛庄断层 (F10) 、华庄断层 (F7) 、王集断层 (F11) 、竹园寨断层 (F2) 、刘家门断层 (F3) 、F8、F9。全区共发现断层16条, 其中落差大于100 m的2条, 落差50～100 m的5条, 落差小于50 m的9条。

勘查区构造以多样、多期、多序次为特征, 这些构造不同程度地改变或破坏了煤层的形态和完整性, 构造复杂程度为中等 (图1) 。

2勘查区瓦斯赋存特征

该区勘查阶段对主要煤层进行了瓦斯取样, 现场使用解吸仪解吸, 室内采用真空和加热脱气等步骤进行瓦斯成分分析及含量测定。

2.1瓦斯的组成及分带

二1煤层瓦斯成分及含量见表1。二1煤层瓦斯成分主要为甲烷, 氮气次之。

通常煤层瓦斯成分由浅至深呈规律性变化, 依次划分为二氧化碳—氮气带、氮气—沼气带、沼气带。CH4成分小于80%的一般称为瓦斯风化带, 其划分标准见表2。其对应CH4含量约为4 mL/g。

该区二1煤瓦斯成分中烷烃类为40.90%～95.61%, 氮气为0.44%～47.74%, 二氧化碳为3.58%～12.83%, 瓦斯分带只有氮气—沼气带和沼气带, 且以沼气带为主, 钻孔煤层CH4 (烷烃类) 含量4.28～19.83 mL/g。经对比分析确定, 该区在以-800 m标高 (即CH4类的成分为80%) 为瓦斯风化带的下界。

注:50-1孔穿过二1煤层。

2.2瓦斯含量变化特征

该区二1煤层瓦斯含量较高;二1煤层在取样深度为1 002.33～1 530.10 m段的CH4含量为4.28～19.83 mL/g (图2) 。二1煤层CH4含量大于14 mL/g的地点主要分布在勘查区中深部, 如50-1孔, 二1煤埋深1 360 m, CH4含量17.46 mL/g。勘查区中部的547孔, 二1煤埋深为1 382.30 m, 由于封闭条件好, CH4含量最高达19.83 mL/g;一些受断层影响的地段虽然埋深大, 但CH4含量仍呈现低的异常值, 如505孔二1煤埋深在1 168 m, 其CH4含量仅为5.93 mL/g, 这说明断层对瓦斯的赋存有一定的影响。

3影响煤层瓦斯赋存的因素分析

3.1褶皱、断层构造

魏庙向斜为勘查区主体构造, 向斜轴位于勘查区中南部, 展布在刘家门、霍庄、王集、前雷庄、汪庄一线, 向北西、南东分别延展出区, 轴向北西, 平面形态呈舒缓波状, 轴面略向南西倾斜, 被刘家门断层 (F3) 、竹园寨断层 (F2) 切割, 据实际资料显示, 沿向斜轴方向, 勘查区自南东向北西, 煤层瓦斯含量有明显增高的趋势。

王集断层 (F11) 、华庄断层 (F7) 位于勘查区中部, 均为走向近东西、倾向北、北盘下降、南盘上升的正断层, 破坏了魏庙向斜的轴部。断层北盘下降, 导致断层北部区域瓦斯含量较南部偏高。辛庄断层 (F10) 位于勘查区北部, 整体走向北西, 倾向南西, 北东盘上升, 南西盘下降, 由于北盘上升, 煤层埋藏深度变浅, 使断层北部区域瓦斯含量较南部偏低。此外, 区内的正断层为煤层瓦斯逸散提供了良好通道, 断层附近煤层瓦斯含量偏低。如在F13断层附近的521孔以及王集断层附近的562、564孔, 二1煤的瓦斯成分及含量均表现为低的异常值。

3.2围岩

区内二1煤层顶板多为砂质泥岩、泥岩, 顶板为砂岩时, 对煤层瓦斯的封闭能力降低, 煤层瓦斯含量降低;顶板为泥岩且完整时, 由于封闭条件好, 煤层中瓦斯含量较高, 例如547孔, 二1煤CH4含量在19 mL/g以上。反之当煤层顶、底板不完整时, 瓦斯含量偏低, 如54-5孔, 顶底板较破碎, 二1煤瓦斯成分及含量均表现为低的异常值。

3.3煤厚

一般而言, 煤层厚度大的地方瓦斯体积含量也大, 而当煤层薄、煤质差时, 瓦斯体积含量相对较小[1]。二1煤层厚度表现为中西部及中南部厚、东南部薄, 而排除个别钻孔受构造等其他因素影响, 该区二1煤层瓦斯含量分布情况也体现出相应特征。

3.4煤系地层演变

勘查区内大占砂岩厚度大、岩性粗的地段, 二1煤层厚度小, 大占砂岩发育程度和二1煤层厚度相互影响。通过分析和研究, 这是由于大占砂岩分流河道流经的地方二1煤层原始泥炭沼泽遭受大占砂岩分流河道的冲刷, 二1煤层变薄, 而聚煤期前后冲击环境沉积不利于瓦斯的赋存[2]。

3.5煤层埋深

煤层埋藏深度的增加不仅会因为地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低, 而且瓦斯向地表运移的距离也增大, 这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯、不利于放散瓦斯的方向发展[3]。王集勘查区二1煤层埋深受魏庙向斜影响明显, 煤层埋深以向斜轴部最深, 向两翼变浅, 而瓦斯含量分布规律与煤层埋深情况基本一致, 即随着煤层埋深的增加, 瓦斯含量也逐步增高。

4结语

王集勘查区二1煤层属高瓦斯煤层, 瓦斯含量随着埋深的增加而增大, 沿魏庙向斜轴部由浅向深瓦斯含量逐步增大, 且总体上瓦斯等值线与煤层底板等高线形态相符。区内瓦斯赋存受构造影响较大, 受魏庙向斜、辛庄断层 (F10) 、王集断层 (F11) 、华庄断层 (F7) 、竹园寨断层 (F2) 等影响, 在向斜轴部和断层发育处, 岩体结构遭到破坏, 裂隙较发育, 围岩封闭性不强, 易造成局部区域瓦斯含量出现低异常值。总体而言, 勘查区内瓦斯赋存情况主要受地质构造及煤层埋深影响, 围岩特性及煤厚、煤系地层演变环境等因素综合作用。

王集勘查区东邻十三矿, 该矿西部二1煤层勘查阶段为低瓦斯含量区, 而目前十三矿矿井瓦斯鉴定等级为煤与瓦斯突出矿井。该区二1煤层含夹矸及分层情况较多, 且受构造影响较大, 在今后进入生产开发阶段煤与瓦斯突出发生条件较成熟, 故该区需要进一步加大相关问题的研究。

摘要：通过对王集勘查区的区域地质演化情况和地质构造特征进行分析, 结合勘查阶段钻孔瓦斯解吸数据, 研究了井田瓦斯赋存规律, 揭示了地质构造特征与瓦斯赋存状况之间的关系, 分析了影响王集勘查区二1煤层瓦斯分布的主要控制因素, 指出构造因素及煤层埋深控制着井田瓦斯赋存, 是导致瓦斯赋存复杂性的主要原因。并对井田深部煤层瓦斯的赋存状况进行了预测。

关键词：王集勘查区,构造特征,埋深,瓦斯赋存规律

参考文献

[1]马争艳, 杨昌明.登封煤田二1煤层煤层气赋存规律及影响因素分析[J].地质科技情报, 2008 (3) :73-76.

[2]张子敏.瓦斯地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

二1煤层瓦斯 篇8

1 矿井构造发育基本特征

鹤壁八矿总体构造形态为地层走向近SN倾向E的单斜构造, 倾角一般在20°～36°, 井田内构造以断层为主。沿走向发育了轴向NE—NEE宽缓的向、背斜褶曲构造, NE及NEE向断裂发育。经勘探和采掘实际控制的褶曲有3个向斜和3个背斜, 从北向南分别为张庄向斜、鹿楼背斜、桐家庄向斜、南窑背斜、扒厂向斜、柴厂背斜。矿井在-400 m水平以上, 共有断层109条, 其中落差大于等于20 m的断层有8条, 落差大于等于10～20 m的断层有9条, 除一水平四采区之外, 井田内其他地区的断层分布在6个断层带, 从南到北有F53断层带、13F6—13F1断层带、F50—11F6断层带、11F4—22F2断层带、12F12断层带、24F4—24F1断层带。断层多分布在矿井南翼。此外, 在-400～-800 m水平内, 在故县村和扒厂村之间进行了三维地震探测, 发现断层25条。

2 矿井煤层瓦斯参数测定结果

瓦斯参数包括煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯放散初速度以及煤层的坚固性系数等, 其中煤层瓦斯压力和瓦斯含量最为重要[1,2,3]。

煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量的一个主要因素, 当煤吸附瓦斯的能力相同时, 煤层瓦斯压力越大, 煤层中瓦斯含量也就越高。在煤与瓦斯突出的发生、发展过程中, 瓦斯压力起着重要作用。

采用直接法测定煤层瓦斯压力, 即利用岩石巷道打穿层钻孔穿透煤层, 封孔测定煤层瓦斯压力。测压地点选择在不受采掘工作面采动裂隙带影响、矿山压力显现相对较缓的岩石巷道, 为了确保煤层瓦斯压力测定的可靠性, 测定地点至煤层间的垂直岩柱厚度都不小于10 m, 从岩巷内向测压煤层打穿层钻孔, 穿透测压煤层顶板不小于0.5 m、孔径为75 mm, 在打钻过程中, 采集煤屑测定钻屑解吸指标Δh2值。成孔后, 清除完孔内钻屑, 按如图1所示的方式封孔测压, 钻孔封好且在48 h后安装压力表, 并定期观测压力值, 待压力稳定后, 该值即为煤层瓦斯压力。

1— 测压煤层;2—测压钻孔;3—测压室;4—测压导气管;5—固体封孔材料;6—压力表接头;7—压力表。

同时, 利用煤层钻孔采集煤芯, 用解吸法直接测定煤层瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是:根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量, 再利用解吸测定后煤样中残存瓦斯量计算煤层瓦斯含量。煤层瓦斯压力和瓦斯含量测定结果如表1所示。

从表1可知, 八矿煤层瓦斯含量变化总体是随煤层深度的加大而有规律地增加。但由于不同区段的瓦斯地质条件不同, 煤层瓦斯含量的分布是不均衡的, 瓦斯含量与煤层埋深并非简单的线性关系, 而表现为浅部梯度大、深部梯度小的规律。

3 地质构造对矿井煤层瓦斯赋存的影响

根据八矿采掘实践资料, 背斜轴部附近因张性裂隙和断层较为发育, 但断层较少, 瓦斯容易逸散, 致使煤层瓦斯含量一般较低, 矿井生产中的瓦斯涌出量较小;向斜轴部则因压应力集中, 煤层围岩中张性裂隙不发育, 瓦斯不易逸散, 致使煤层瓦斯含量较大, 煤层开采时瓦斯涌出量较大, 煤与瓦斯突出的危险性也较大。其中北翼区域主要受鹿楼背斜、桐家庄向斜、张庄向斜控制, 褶曲轴部瓦斯涌出量大。特别是鹿楼背斜, 受到挤压作用, 形成高能瓦斯的富集区, 瓦斯突出危险性大。断裂构造对煤层瓦斯的影响主要表现:落差较大、相互交汇地带的瓦斯逸散条件较好, 瓦斯含量低, 煤与瓦斯突出的危险性较小;中小断层的结构面大部分具有压扭性质, 断层面紧密, 煤层直接与透气性较差的碎屑岩对接, 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积, 含量较高, 压力较大, 开采中瓦斯动力现象增多。其中, 以桐家庄向斜为界, 南部大中型断层发育区, 呈带状分布, 并且为正断层。F53-1、F53、23F2、13F5、F58、13F1、F50、Fs9、Fs17等一系列断层, 以及由其控制的次一级断层, 构成了交叉状瓦斯输导通道, 为瓦斯逸散创造了条件, 这使得南部煤层瓦斯含量较北部煤层瓦斯含量低, 煤层瓦斯涌出量南翼小、北翼大。

4 地质构造对矿井突出灾害的控制作用

4.1 构造应力对构造煤的控制作用

构造煤是在区域变质的基础上又叠加了动力变质作用, 大量煤与瓦斯突出事例说明, 几乎所有发生煤与瓦斯突出的煤层都发育有一定厚度的构造煤[4,5,6,7,8]。构造软煤是在构造应力作用下, 煤层发生脆韧性变形, 从而形成与原生煤结构、构造迥异的煤层。八矿井田构造全层发育, 根据现场实际观测, 构造软煤具有以下特征:黑色、金刚光泽、条痕黑色微带浅灰色, 均一状和条带状结构, 硬度小、松散易碎、块状较少, 上部和下部多为半亮型煤, 中部以半亮型煤为主但夹有暗淡型和半暗淡型煤。煤的原生结构和构造已遭到严重破坏, 煤体中偶夹由粉煤压固而成的块煤, 强度较低, 指压易碎, 属全层构造煤。平均密度1.40 t/m3, 孔隙度为7.38%, 镜煤最大反射率2.38%。实验室测试煤的坚固性系数f值为0.1～0.6, 平均0.26;ΔP为10.5～25.3, 平均22.4。

根据区域二1煤层厚度变化及区域构造发育特征, 预测构造软煤分布具有以下特点:

1) 煤层底板凸起区煤层厚度变薄, 凹陷区煤层厚度增大。一般认为煤层底板凸起区为小型背斜, 凹陷区为小型向斜, 因此也可认为背斜使煤层厚度变薄, 向斜使煤层厚度增大。

2) 二1煤层位于山西组底部, 层位稳定, 是潮坪沼泽的产物。在陆壳不断抬升、沉降和补偿相对均衡的条件下, 泥炭沼泽长期持续发育, 形成了分布广、厚度大的二1煤层。但由于微环境的变化, 导致了煤厚的变化。区内北翼煤层厚度较大, 为稳定煤层, 南翼煤层厚度较小, 为较稳定煤层, 这与聚煤时期环境的差别有关。一般来说, 成煤时期地势起伏不大, 泥炭沼泽化持续时间长, 沼泽赋水深浅变化较小, 易形成厚度大且稳定的煤层。聚煤时期微环境的不同, 同样也影响到小范围内的煤层厚度变化。在一个采面内, 工作面往前推进时, 经常遇到煤厚变化, 除去构造原因之外, 则可能与泥炭沼泽沉积时的基底不平有关。

3) 同生冲刷作用是在煤层直接顶形成之后, 河流对煤层的冲刷作用。河流冲刷了煤层的伪顶和直接顶, 甚至冲刷掉部分或全部煤层, 煤层的直接顶则被砂岩所取代。本矿仅在北翼局部地段出现这种情况。

后期构造对二1煤层厚度的影响是本井田的主要影响因素之一。褶皱对二1煤层厚度的影响:本井田内褶皱形态宽缓, 对煤层厚度影响甚微, 但在断层附近, 由于受挤压应力的影响形成的小型褶皱, 则容易对二1煤层厚度产生影响。煤层相对于围岩, 柔塑性强, 使煤层形态产生变化, 甚至将煤层挤入围岩的裂隙中。断层对二1煤层厚度的影响:在八矿井田范围内, 由于断裂的拉张与挤压作用使煤层厚度变薄是常见的现象。原来认为由于沉积变化形成的“薄煤带”, 多数是由于断裂作用形成的。矿区内断裂以高角度正断层为主, 低角度正断层同样发育。高角度正断层形成的无煤带和煤层变薄带呈狭窄的条带状, 而低角度正断层形成的无煤带和变薄带, 是一个相当宽的条带。

4.2 矿井发生突出灾害的特点

八矿自1993年3月26日发生第1次突出以来, 至今共发生9次突出, 如表2所示, 其中联络巷揭煤突出5次, 煤巷掘进工作面突出4次, 发生突出的地点主要是联络巷揭煤, 其次是煤巷掘进工作面。始突深度标高在-260 m, -260～-400 m标高处共发生9次突出。根据煤巷掘进突出危险性预测, 预测参数比较大的地点一般出现在地质构造带, 例如遇到断层、向斜轴部、煤层由薄变厚或倾角由小变大的地点, 突出的危险性较大。大部分突出都是在风钻打眼、煤电钻打眼放炮、打眼挂网、打眼拉底施工工序中发生的。

5 结论

1) 鹤壁八矿二1煤层瓦斯含量变化总体规律是随煤层深度的加大而有规律地增加。但由于不同区段的瓦斯地质条件不同, 煤层瓦斯含量的分布是不均衡的, 瓦斯含量与煤层埋深并非简单的线性关系, 而表现为浅部梯度大、深部梯度小的规律。

2) 后期构造对二1煤层厚度的影响是本井田的主要影响因素之一。矿区内断裂以高角度正断层为主, 高角度正断层形成的无煤带和煤层变薄带呈狭窄的条带状, 而低角度正断层形成的无煤带和煤层变薄带, 是一个相当宽的条带。

3) 鹤壁八矿矿井煤层背斜轴部附近因张性裂隙和断层较为发育, 但断层较小, 瓦斯容易逸散, 致使煤层瓦斯含量一般较低, 矿井生产中的瓦斯涌出量也较少;向斜轴部则因压应力集中, 煤层围岩中张性裂隙不发育, 煤层中瓦斯不易逸散, 致使煤层瓦斯含量较高, 煤层开采时瓦斯涌出量较大, 煤与瓦斯突出的危险性也较大。

4) 鹤壁八矿二1煤层的原生结构和构造已遭到严重破坏, 煤体中偶夹粉煤压固而成的块煤, 强度较低, 属全层构造煤, 煤的坚固性系数f值为0.1～0.6, 平均0.26;ΔP为10.5～25.3, 平均22.4。突出灾害一般发生在断层、向斜轴部、煤层由薄变厚或倾角由小变大的地点。

参考文献

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[2]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1992.

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[4]张子敏, 张玉贵.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[5]何继善, 吕绍林.瓦斯突出地球物理研究[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

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[7]姜波, 琚宜文.构造煤结构及其储层物性特征[J].天然气工业, 2004, 24 (5) :27-29.

新安煤田二1煤层地质特征 篇9

1煤系地层及构造特征

该区地层属华北地层区、豫西地层分区、渑池—确山小区。区域地层走向为北东向, 倾向南东, 由老至新依次为中元古界汝阳群、新元古界洛峪群, 古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系, 中生界三叠系, 新生界新近系及第四系。石炭统本溪组 (C2b) 与下伏中奥陶统马家沟组为平行不整合接触, 新生界不整合于下伏地层之上, 由西到东逐渐增厚, 地貌由丘陵过渡为冲积平原。其中石炭—二叠系是区内最主要的含煤地层。构造以褶皱和断裂为主。褶皱有陕新背斜、新安向斜、土古洞背斜、铁门向斜。区域断层按走向分为北西、北东、近东西向和近南北向4组。主要断层有:石井河断层、许村—香坊沟断层、龙潭沟断层、省磺矿断层、马窑—祖师庙断层。

2煤层特征

根据新安煤田正村煤矿资料, 煤层倾角10～13°。含煤地层由老至新依次为太原组、山西组、石盒子组, 总厚度575.15 m, 划分为8个煤段, 含煤30层, 煤层总厚6.75 m, 含煤系数1.17%。全区仅二1煤层为全区可采, 其他煤层属不可采或局部可采。可采煤层厚3.65 m, 可采含煤系数0.63%。

(1) 全区可采煤层为二1煤层, 赋存于山西组下部, 上距砂锅窑砂岩78.40m, 下距 L7灰岩16.69 m。

煤层结构较简单, 一般夹矸层数1～3层, 最多达8层。夹矸单层厚0.04～1.54 m, 平均0.49 m。夹矸岩性为黑色砂质泥岩、泥岩或炭质泥岩。二1煤层底板为灰及深灰色粉砂岩或细粒砂岩, 夹黑色泥质条带, 其直接顶板多为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩, 部分地段为细、中粒砂岩 (大占砂岩) 。煤层顶板平整, 底板有起伏现象。由于顶板平整、底板起伏, 致使煤层厚度发生变化, 底板下凹处煤层变厚, 底板上凸处则煤厚变薄乃至尖灭。

(2) 局部可采煤层有3层, 即一1、二2和二4煤层。

①一1煤层:位于太原组底部, 顶板为太原组生物碎屑灰岩, 底板为本溪组铝土质黏土岩或铝土岩。属较稳定型煤, 煤层厚度0.22～2.07 m, 平均0.89 m, 煤层结构简单, 偶含夹矸1～2层, 厚0.14～1.55 m。为块状无烟煤。②二2煤层:赋存于山西组中下部, 夹于砂质泥岩、泥岩之中, 下距二1煤层约15 m, 上距砂锅窑砂岩54 m, 煤层厚0.50～8.50 m, 一般厚0.64～1.35 m, 煤层结构简单, 分布不稳定, 局部含夹矸1层。③二4煤层:位于山西组上部, 夹于砂质泥岩、小紫泥岩之中, 煤厚一般为0.24～3.20 m, 煤层结构复杂, 有分叉现象, 属不稳定的局部可采煤层。

3煤质

二1煤层为灰黑色, 条痕黑灰色, 具玻璃光泽, 多呈粉状产出, 结构疏松, 属构造煤类。煤岩类型属半亮型煤。煤的视密度平均为1.39 t/m3, 真密度测试结果为1.50 t/m3。据显微定量结果, 煤中有机组分平均为90.8%, 其中镜质组73.1%, 半镜质组15.8%, 半丝质组1.3%, 丝质组0.6%;无机组分占9.2%, 其中大部分为黏土矿物, 含量达7.4%, 占无机组分总量的90%。镜煤最大反射率平均为2.30%。二1煤层原煤灰分 (Ad) 产率平均为18.39%。灰熔融软化温度 (ST) 1 280 ℃, 属高熔融灰分。原煤全硫 (St, d) 1.79%。磷、砷含量较低, 磷平均为0.017%, 砷含量平均为0.7×10-6～2.2×10-6。原煤挥发分 (Vdaf) 平均15.87%。二1煤层干燥基恒容高位发热量 (Qgr, v, d) 为28.76～28.90 MJ/kg, 属高热值煤。依据GB 5751—86《中国煤炭分类国家标准》二1煤层应属低中灰、 中硫、低磷、高熔融性粉状贫煤, 属非炼焦用煤。

4瓦斯

底板标高+150～+25 m 水平的二1煤层, 瓦斯涌出量为10～15 m3/t;+25～-200 m水平的二1煤层, 瓦斯涌出量为15～25 m3/t, 应属高瓦斯煤层。二1煤层煤尘具有爆炸危险性。为防止瓦斯集聚, 开采中还应注意监测和通风。二1煤层属不易自燃煤层。地温梯度值1.76～2.37 ℃/hm, 平均地温梯度值2.03 ℃/hm, 属于正常增温地区。二1煤层底板温度的变化基本上随煤层埋藏深度的增加而增大。二1煤层底板标高-300 m水平以深, 可能会出现因地温梯度增高而形成的一级热害区。

5煤层厚度变化特征

新安煤田含煤地层为石炭—二叠系, 其中普遍可采1层 (二1煤) , 局部可采3层 (一1、二2、二4) , 主要煤种为烟煤, 其中含少量焦煤。二1煤层赋存于二叠系下统山西组大占砂岩下, 上距砂锅窑砂岩60～70 m, 下距L7灰岩12～20 m, 层位稳定。据钻孔及井巷工程揭露, 煤厚0.26～18.88 m, 平均4.22 m。

(1) 新安煤田煤层厚度变化大。

据井田内勘探钻孔揭露的煤厚资料统计, 煤厚变化在 0～18.88 m之间, 平均煤厚4.22 m。其中, 煤厚<1.5 m 的比例较高, 达24%;煤厚>9.0 m的较少;煤厚基本稳定在1.5～ 6.0 m, 占54%。煤层变异系数89.6%, 可采指数0.84, 该区煤层属不稳定煤层。新安煤田煤层变化较大, 为叙述方便将其分为3个区片:铁门片、北冶片和狂口片。①铁门片 (铁门镇东南煤层) 煤层最薄0.02 m, 最厚可达9.01 m, 平均4.00 m。据江村—南李村—郁山井田资料, 二1煤层沿倾向和走向均有突然增厚或变薄现象, 煤层结构简单, 一般不含夹矸, 局部含矸1层, 矸厚0.06～0.55 m, 岩性多为泥岩或炭质泥岩。②北冶片 (指铁门镇东北—北冶东部煤层) 煤层厚0～18.88 m, 平均厚4.32 m, 结构复杂, 含矸0～5层。③狂口片 (北冶北部煤层) 煤层厚0～5.91 m, 结构简单, 含夹矸2～3层, 厚0.2～0.3 m。局部缺失。煤层顶板为大占砂岩或砂质泥岩, 底板为细砂岩或砂质泥岩。

煤层沿走向和倾向均有较大的变化。主要表现为厚、薄煤带相间分布, 煤厚局部呈突变关系, 煤层整体上呈似层状、藕节状或透镜状, 倾向表现尤其明显。在走向上, 井田中部煤层厚度变化较大, 东部、西部变化较小;在倾向上, 由浅部到深部, 煤厚变化由不稳定到稳定, 厚薄煤带相间分布。 总体为西部厚、东部薄、北部厚、南部薄。

(2) 新安煤田煤厚变化主要受以下因素影响:

①沉积环境是决定二1煤层厚度的前提条件。②山西组二1 煤层段岩层沉积过程中, 由于沉降的不均衡性, 形成次级的隆起和拗陷, 因拗陷区比隆起区先进入泥炭沼泽化阶段, 且持续的时间长, 故形成了较厚的煤层。③塑性的二1煤层在区内厚度最大, 且赋存于刚性的大占砂岩和L7灰岩层间, 在印支、燕山构造运动的应力作用下, 产生对应于构造形式的塑性流变, 原生结构被破坏, 原始厚度被改变, 有利地段形成厚煤带, 反之, 形成薄煤带。

6结语

新安煤田二1煤层为低中灰、 中硫、低磷、高熔融性粉状贫煤, 属非炼焦用煤;属高瓦斯煤层, 为防止瓦斯集聚, 开采中也应注意监测和通风;属煤尘有爆炸危险性的煤层;属不易自燃煤层;属正常增温地区, 但当二1煤层底板标高-300 m水平以深, 可能会出现因地温梯度增高而形成的一级热害区。二1煤层厚度在区内变化较大, 这是多种因素制约的结果, 但影响该区煤层厚度的主要因素是原始沉积环境和后期构造。

摘要：对新安煤田煤系地层及构造特征、煤层特征进行了分析与归纳, 阐述了二1煤的煤层、煤质、瓦斯、煤层厚度变化特征及影响厚度变化的因素。上述分析对该区区内找煤、煤矿生产开采以及煤矿开采过程中瓦斯、煤尘、地热等灾害防治工作有较大的借鉴、参考意义。

二1煤层瓦斯 篇10

关键词：瓦斯抽采?瓦煤层求利用?抽采方法

中图分类号：TD84 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0146-01

1 矿区概况

铁法煤业（集团）有限责任公司现有8个生产矿井，核定生产能力为2175万t。8个矿井中6个为高瓦斯矿井，2个为煤与瓦斯突出矿井。铁法煤田为一多煤层的陆相湖泊沉积煤田，生成于中生代上侏罗纪，地表大部分被第四系覆盖，基本上属于全隐蔽型煤田。含煤段发育在侏罗纪，由上、下两个含煤段及中部砂泥岩段组成。下含煤段：由灰至灰黑色的粗、中、细、粉砂岩、泥岩及煤层组成，厚度90～240m，一般为165m；中部砂泥岩段：以灰、灰白色粉砂岩至粗砂岩为主，夹黑色泥岩，此泥岩沉积非常稳定，厚度20～60m，一般为40m；上含煤段：由灰至灰黑色的砂岩与煤层、炭质泥岩互层组成，煤层之间多夹有中、粗粒砂岩。厚度85～185m，一般为120m。

2 矿井瓦斯抽采工作及煤层气利用现状

2.1　瓦斯抽采工作现状

受成板块和造山运动的影响我国煤炭赋存大多较深，这就决定了，我国煤矿大多为井工开采。在瓦斯、顶板、火灾等诸多灾害中瓦斯事故尤为严重，矿井瓦斯时时刻刻严重威胁煤矿井下安全生产[1][2]。经过50余年的采矿实践，铁煤集团形成了一套比较完善的瓦斯抽采系统及一套较完整瓦斯抽采技术体系，采用多种瓦斯抽采方法立体抽采工作面及矿井瓦斯，并取得了一定的成绩。各生产矿井共建有12座瓦斯抽采泵站，安装各种型号的瓦斯抽采泵53台，额定瓦斯抽采能力为8820m3/min。井下敷设各种型号的瓦斯抽采管路20.6万m，2011年瓦斯钻孔累计完成396909m，矿井瓦斯抽采率为52.78%。目前使用的瓦斯抽采技术有：原始煤层压裂井开采技术、地面采动区立井抽采技术、顶板瓦斯道抽采技术、底板瓦斯道抽采技术、横向消火道抽采技术、斜交钻孔抽采技术、导入法抽采技术、本煤层瓦斯抽采技术、埋管抽采技术、上隅角立管瓦斯抽采技术等。

2.2 煤层气利用现状

铁煤集团煤层气利用工作由煤层气分公司进行管理，各生产矿井瓦斯泵站向煤层气公司储气罐供气，煤层气公司向用户供气。现有地面管路254000m，共有储气罐11座，储气能力22.25万m3，低浓度瓦斯发电机组17台。目前有原始煤层压裂井31口，年抽采瓦斯量1160万m3，采动区立井112口，封闭采空区立井5口。2011年瓦斯利用量6266.8万m3，瓦斯利用率为77.16%，目前煤层气民用用户有20万户，55万人。工业用户为法库陶瓷工业城。

3　瓦斯抽采、利用工作存在的主要问题

3.1 瓦斯抽采方面存在的主要问题

铁法煤田为复合煤层，多年来，各生产矿井煤层开采顺序为自上而下开采，先采4煤层，再采7、9煤层，采煤工作面瓦斯来源主要以临近层卸压瓦斯为主，采用的瓦斯抽采方法主要以控制临近层瓦斯涌出为主，例如在开采4煤层时，主要抽采2煤层的卸压瓦斯，而且在开采4煤层的同时没有对7煤层的瓦斯进行抽采。这就造成在回采7煤层的时候很难抽采出浓度大于30%的瓦斯，瓦斯资源回收率较低。高瓦斯矿井没有进行本煤层瓦斯预抽，造成在回采过程中工作面配风较大，采空区受通风负压影响较大，影响了瓦斯抽采浓度。

3.2 瓦斯利用工作存在的主要问题

矿井瓦斯抽采量与压裂井产量差距较大，压裂井目前日产量约为4.5万m3，各气源矿井日供气在30万m3左右。矿井正常生产时可以满足用户需要，矿井在五一、十一、元旦、春节放长假时气源紧张。大隆矿、晓南矿瓦斯泵站正压端输气距离长，管路老化，气源无法全部输出。

4　提高矿井瓦斯抽采率的技术途径及建议

合理生产布局：结合矿井防治煤与瓦斯突出及抽采达标工作要求，优先考虑瓦斯抽采，绝对瓦斯涌出量大于30m3/min的采煤工作面在设计时布置瓦斯抽采巷抽采或地面采动区立井抽采[3]。结合铁法煤田煤层赋存状况，充分利用煤层群开采优势，合理布置顶底板瓦斯抽采巷最大限度回收煤层气资源，大兴矿、大隆矿在开采保护层的同时抽采被保护层的卸压瓦斯，开采保护层要对保护层进行抽采。引进瓦斯抽采先进技术及设备，采用大功率、大直径瓦斯抽采设备，提高瓦斯抽采量。

5　提高煤层气利用的途径

加快原始煤层压裂井施工，形成规模化抽采，缓解瓦斯利用紧张局面；施工采空区立井，作为气源补充；改造地面供气管网，减少供气阻力，提高供气能力；购进浓度瓦斯浓缩设备，减少低浓度瓦斯排放，提高瓦斯利用量[4][5]。

6 结语

文中以以铁法集团为例，介绍了矿区煤层地质构造，重点论述了矿井瓦斯抽采及煤层气利用现状。通过在长期的实践，发现并指出了现有技术对瓦斯抽采及煤层气利用技术的不足指出，并提出了相应的改进措施及建议，对相关矿井在瓦斯抽采及煤层气利用过程中，可以起到借鉴作用。

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.

[2]　马丕梁.煤矿瓦斯灾害防治技术手册[M].北京：化学工业出版社，2007：89-94.

[3]　朱诗山.煤矿瓦斯抽放技术[J].煤炭技术，2009，28（6）：102-103.

[4]　孙茂远.煤层气勘探开发手册[M].北京：煤炭工业出版社，1998.