杨柳煤矿瓦斯赋存规律及地质因素探讨

张维峰

（淮北矿业集团公司地测处，安徽省淮北市，235000）

杨柳煤矿瓦斯赋存规律及地质因素探讨

张维峰

（淮北矿业集团公司地测处，安徽省淮北市，235000）

通过对杨柳煤矿瓦斯赋存地质条件的分析，初步确定影响瓦斯赋存的主要地质因素为煤层变质程度、埋藏深度、构造应力、岩浆侵入、煤层倾角、煤层厚度等，为瓦斯预测预报和防治工作提供依据。

杨柳煤矿 瓦斯赋存 地质因素

瓦斯是各种地质因素综合产物，其赋存规律和分布受地质条件的影响和制约，不同地段的煤层受地质条件影响，瓦斯含量有较大的差别。杨柳煤矿设计生产能力为180万t/a，初步设计为高瓦斯矿井，在开拓矿井东翼104采区过程中，多次发生煤与瓦斯突出动力现象，矿井2009年升级为煤与瓦斯突出矿井。

1 井田概况

杨柳煤矿位于安徽省淮北市濉溪县南部，向东北距宿州市约21 km。煤矿南北长约9 km，东西宽约3～9 km，面积约60.4 km2，资源储量为32213万t，另有天然焦3833万t。井田主要可采煤层为51＃、72＃、81＃、82＃和10＃煤层。

2 地质构造

杨柳井田位于童亭背斜东翼北端，为童亭背斜的转折端。地层走向在浅部近南北向，向东倾斜的单斜构造，深部次一级褶曲较发育。井田内断层较发育，共计170条，其中13条为逆断层，其余均为正断层，落差大于50 m的断层10条。井田内主要发育牛小集背斜、马家背斜和小周家向斜。

本区岩浆活动比较强烈，侵入范围广，侵入层位多，几乎所有煤层都不同程度有岩浆侵入而受到破坏，其中以72＃、81＃和10＃煤层影响最大。岩浆岩厚度为0.15～167.60 m，厚薄悬殊极大。

3 矿井瓦斯含量

井田内对39个钻孔进行了瓦斯含量测试，采集瓦斯煤样深度212.36～980.16 m，测得瓦斯含量两极值为0～13.01 cm3/g。在生产过程中对杨柳煤矿8＃、10＃煤层煤与瓦斯突出危险性进行了鉴定，矿井8＃、10＃煤层具有突出危险性。测试数据见表1。

表1 单项指标煤层突出等级鉴定表

4 影响瓦斯含量大小的主要地质因素

4.1 煤的变质程度

随着煤化程度的增高，瓦斯生成量逐渐增加，至无烟煤阶段达到最大值，同时随着煤变质程度增高，煤层瓦斯吸附量不断增大，这是因为无烟煤阶段煤体内产生了大量微孔隙，使吸附表面达到了最大值。106采区10＃煤层的9－10－2孔、105采区82＃煤层的04－28孔、105采区82＃煤层的04－27孔，瓦斯含量均大于10 cm3/g，挥发分Vdaf10%～20%，为贫煤～贫瘦煤的较高变质阶段，而Vdaf大于20%的煤层，瓦斯含量均小于10 cm3/g，因此也证明了杨柳煤矿煤变质程度越高，瓦斯含也越大。

4.2 埋藏深度

随着埋藏深度的增加，煤层瓦斯含、涌出量及瓦斯压力表现为有规律地增加。这是因为随着煤层埋深的增加，地层压力逐渐增大，而深部地层不易形成裂隙，封闭条件相对较好，瓦斯从煤层向外运移扩散越来越困难，煤对瓦斯吸附能力变强，游离瓦斯向吸附瓦斯转化，使大量气体保存下来，当深度不大时，煤层瓦斯含量随埋深的增大基本上呈线性规律增加。

杨柳煤矿第一水平标高－569 m以上31＃煤层最高瓦斯含量为0；32＃煤层最高瓦斯含量为0.41 m3/t；72＃煤层6－7－3孔最高瓦斯含量为5.74 m3/t（－415.28 m）；82＃煤层5－6－4孔最高瓦斯含量为7.15 m3/t（－450.55 m）；10＃煤层最高瓦斯含量为1.50 m3/t。

4.3 构造应力

从区域构造特征和本矿井各断层相互关系分析，自东向西的挤压应力或近东西向的挤压应力是本地区的主导构造应力。与东西向挤压力的夹角近45°方向，为本矿井（低序次断层）的主要剪应力方向。矿内的北东向断层亦是在这种应力的作用下，在童亭背斜形成过程中或之后，由于横向岩层上拱或下凹在外弯层所产生的张应力，在垂向由于岩块的自重或褶曲上拱造成近于直立的压应力共同作用的结果。北东向大断层附近的小断层则是由于早期形成的纵张裂隙发育而成，故一般与大断层相交。区域资料表明：童亭背斜属印支期～燕山早期褶皱，本矿井的主要构造形成于该构造期。构造应力集中地段瓦斯含量较高，本井田几个瓦斯含量大的钻孔，如105采区04－28孔位于小周家向斜轴部，106采区9－10－2孔位于马家背斜轴部。

4.4 岩浆活动

矿井岩浆活动比较强烈，不仅侵入范围广，而且侵入的层位多，几乎所有可采煤层都不同程度的受岩浆侵入的影响，除井田北部的部分钻孔及南部82＃煤层露头线以西的个别钻孔未见岩浆岩外，其余钻孔中均见有岩浆岩。岩浆多是通过顺层侵入的方式侵入煤层，其中侵入81＃煤层的面积最大。

侵入本区的岩浆岩以中性闪长岩为主，其次为中酸性的石英闪长玢岩和中基性的辉长岩及蚀变岩浆岩等。区内岩浆岩厚度为0.15～167.60 m，平均30～40 m，岩浆的侵入使煤层变质程度提高，易于产生较多的瓦斯吸附，并且岩浆冷却成为煤层顶板，形成了良好的盖层，阻隔了瓦斯的逸出，煤层瓦斯含量较大。

煤层围岩的性质与瓦斯含量也有一定的关系。煤层顶板若为砂岩，易使瓦斯逸出，而泥岩、粉砂岩相对难以逸散。本矿井、10＃煤层高瓦斯含量地段，煤层顶板多以粉砂岩和泥岩为主，起到了封闭瓦斯的作用。

井田内9－4孔、9－6孔2个钻孔在104、106采区范围内，其岩浆岩侵入厚度较大。目前104、106采区瓦斯含量及压力较大，与其上覆巨厚岩浆岩盖层有直接的关系。

4.5 煤岩层倾角

因为瓦斯沿水平方向流动比垂直方向流动容易，煤层倾角较缓时不利于瓦斯的逸出。杨柳煤矿浅部地层倾角15～20°；深部地层倾角5～10°。深部瓦斯大，地层倾角小，不利于瓦斯的逸出。目前正在生产的104采区，煤层倾角一般在5°以下，10＃煤层测试瓦斯压力最大为2.0 MPa，而且在打钻的过程中有喷孔现象。证明了埋藏深度相同时，煤层倾角越小，瓦斯含量越大。

4.6 煤层厚度

煤层是瓦斯生成的物质基础，煤层的厚度直接影响瓦斯的赋存，一般来说，煤层厚度大，瓦斯含量高，煤层薄则瓦斯含量相对较低。煤厚变化的梯度在一定程度上也反映了瓦斯含量变化的梯度。杨柳煤矿煤层厚度变化较大，82＃煤层厚度0～3.99m，平均1.55 m，10＃煤层厚度0～7.97 m，平均2.63 m。目前瓦斯含量较大的104、106采区，煤层厚度平均在4.0 m以上，且矿井7.97 m最厚煤层中的8－9－2钻孔也在104采区；8＃、10＃煤层具有突出危险性结论中，数据也是在104采区进行测试的，因此煤层厚度是影响瓦斯含量大小的主要因素。

5 结论

（1）影响矿井瓦斯赋存的主要地质因素为煤层变质程度、埋藏深度、构造应力、岩浆活动、煤层倾角、煤层厚度等。

（2）通过瓦斯地质因素对全矿井各采区瓦斯含量大小进行分析，确定瓦斯含量最大的采区为104、106采区，105采区瓦斯含量次之，其余采区瓦斯含量相对较小。

［1］ 王猛，朱炎铭.唐山矿瓦斯赋存的地质控制因素研究［J］.中国煤炭，2012（3）

［2］ 戴永禄.影响屯兰矿2＃、8＃煤层瓦斯赋存的地质因素分析［J］.中国煤炭，2011（9）

［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，1990

［4］ 柴登榜.矿井地质工作手册［K］.北京：煤炭工业出版社，1984

Exploration on gas occurrence law and associated geological factors in Yangliu Coal Mine

Zhang Weifeng
（Geological Survey Department，Huaibei Coal Mining Group Co.，Ltd.，Huaibei，Anhui 235000，China）

Based on the analysis of the geological conditions of gas occurrence，the paper preliminarily determines the main geological factors which affect the gas occurrence are the coalbed metamorphic degree and buried depth，tectonic stress，magma intrusion，coal dip angle and thickness，etc.，which have provided foundation for gas control and prevention.

Yangliu Coal Mine，gas occurrence，geological factor

P618.114

A

张维峰（1968－），男，安徽省濉溪县人，现供职于淮北矿业集团地测处，从事矿井地质技术管理工作。

（责任编辑 张毅玲）