淮南矿区瓦斯赋存分布规律及主要影响因素

■周围

（安徽省煤田地质局第一勘探队 安徽淮南 232000）

淮南矿区瓦斯赋存分布规律及主要影响因素

■周围

（安徽省煤田地质局第一勘探队 安徽淮南 232000）

掌握煤层瓦斯的赋存特征，是有效防治瓦斯灾害和煤层气资源合理开发利用的前提和科学依据。为分析淮南矿区煤层瓦斯赋存规律，以淮南矿区某矿研究对象，通过分析该矿瓦斯地质资料，研究了地质构造、煤层埋藏深度、围岩性质和煤层厚度对该矿8煤瓦斯赋存规律的影响。结果显示：瓦斯总体随深度的增加而增大；影响瓦斯赋存的主要因素为矿区地质构造和煤层的埋藏深度。从而为采掘部署和瓦斯防治工作提供理论依据。

煤层瓦斯赋存规律影响因素地质构造埋藏深度煤厚围岩

0 引言

瓦斯是制约煤矿安全、高效生产的重要因素。瓦斯地质对瓦斯赋存规律的研究为煤与瓦斯突出预测奠定了理论基础，长期以来一直受到人们的重视[1]。随着开采深度的增加，瓦斯含量逐渐增大，瓦斯管理和治理的难度更大，严重影响安全生产。瓦斯的生成、运移、赋存以及瓦斯突出动力现象都是地质作用的结果，存在着瓦斯地质规律[2-3]。弄清楚煤层的瓦斯赋存规律，对于进行突出区域预测、防治煤与瓦斯突出、预测下一开采水平的瓦斯分布规律、瓦斯涌出量及评价瓦斯突出危险性都有重要意义。

淮南矿区煤田为一复向斜构造，构造形式为近东西向的对冲构造盆地，南北两侧均为推覆冲断构造构成的叠瓦扇，内部则为一复式向斜构造。淮南矿区区域构造为两翼对冲的推覆构造格局。南翼的舜耕山断层和阜（阳）—凤（台）断层组成了舜耕山、八公山、刘庄由南向北的推覆体；北翼的上窑—明龙山—尚塘断层组成了由北向南的推覆体。其中，陈桥—潘集背斜隆起幅度最大，是复向斜内的主要构造（图1）。

图1 淮南矿区南北向构造剖面

1 矿井的地质概况

该矿8煤层厚度0～5.7m，平均厚度2.8m。可利用厚度0.7～5.7m，平均3.26m。距离上煤层7.06～26.21m，平均15m。结构简单～复杂，夹矸1～4层，其中绝大多数为1～2层，岩性为炭质泥岩，少有泥岩。煤层可采性指数为85%，8煤层顶底板为泥岩、砂质泥岩，北部极少数底板为细砂岩、粉砂岩。

张集煤矿位于陈桥背斜的南翼，谢桥向斜的北翼。矿井构造主要受与背斜形成有关的南北向构造应力场控制，以由北向南的挤压扩展趋势为主。因受分区边界断裂的控制，张集煤矿的地层总体走向自西向东由近东西向转为北东向、再转为南北向延伸，具有扇形展布的特点。本矿井的南、北边缘断裂发育，较大的断层均集中在南北边缘，矿井内部断裂数量较大、但规模较小。现有资料表明，全区共确定断层700条，其中正断层675条，逆断层25条；落差大于100m的9条，50～100m的1条，20～50m的12条，5～20m的210条，落差小于5m的469条。

2 地质条件对瓦斯赋存的影响

煤层的瓦斯赋存受多个因素控制，如煤层埋深、煤层和围岩的透气性、地质构造等。研究期间，收集地勘时期所测的瓦斯含量并加以修正，并采用间接计算和实测瓦斯含量等手段，在矿井范围内6煤层共获得16个分布均匀且相对可靠的瓦斯含量点，其中北区9个、南区7个。煤层瓦斯赋存条件即煤层储气条件主要包括煤层的埋藏深度、煤层和围岩的透气性、地质构造等[3]。

2.1 地质构造对瓦斯赋存规律的影响

张集矿井构造主要受与背斜形成有关的南北向构造应力场控制，以由北向南的挤压扩展趋势为主，地质构造既可改变煤层赋存形态及煤体结构，又可改变煤层围岩透气性能[5]。褶曲使煤层在背斜、向斜轴部增厚，翼部变薄，褶曲发育部位多为厚煤层区段，同时也呈小断裂发育。煤厚发生变化使瓦斯释放运移、集聚条件相应改变，褶曲轴部煤层瓦斯含量成倍增长，瓦斯压力增大，瓦斯涌出量增高。断裂构造对瓦斯形成后的运移、赋存与分布起着直接控制作用。张性、张扭性断裂一般为开放性断层，对煤层瓦斯的流动起到排放作用，当接近此类断层时煤层瓦斯含量明显下降；压性与压扭性断层一般属于封闭性断层，对煤层瓦斯起到封闭作用，不利于瓦斯逸散。在此类断层区域内的煤层瓦斯含量明显增大[4-5]。

2.2 煤层埋藏深度

煤层埋深对瓦斯含量及分布影响较大。随着煤层埋深的增加，瓦斯压力也增加，地应力增高导致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，而不利于放散瓦斯方向发展[6]，依据现场实测，该矿煤层的吸附瓦斯能力不能无限制地随深度递增，达到一定深度范围，瓦斯含量增加的幅度将会减缓，甚至停滞。

2.3 煤层围岩对瓦斯赋存规律的影响

围岩的透气性越大，瓦斯越容易流失，煤层瓦斯含量就越小。矿区8煤围岩泥岩的有效孔隙率一般达3%～7%，渗透率一般为（0.04～4.48）×10-3μm，足见煤层围岩的孔隙不发育。泥岩的透气性差，不利于瓦斯的逸散，对煤层瓦斯有一定的封闭作用。

2.4 煤厚对瓦斯赋存的影响

瓦斯生于煤层，储存于煤层，煤层越厚，生成和储存瓦斯能力越大。煤层是生成瓦斯的物质基础，其特性与瓦斯含量有着密切的关系。漳村煤矿为高变质无烟煤，煤层较厚，平均6.57m，瓦斯储存能力强，瓦斯生成的物质基础充沛，储层破坏程度轻，瓦斯保存的地质条件好，瓦斯含量相对较大，厚煤带成为瓦斯富集带[7]。由于该矿平均煤厚4m，煤厚变化小，由其造成的瓦斯赋存分布的差异较小。

3 结论

（1）对影响瓦斯赋存主要地质因素进行了分析，构造和其它地质因素影响煤层瓦斯的局部变化，上覆基岩厚度是影响漳村煤矿3#煤层瓦斯含量分布的主控因素，控制着煤层瓦斯含量的整体分布特征。

（2）影响煤层瓦斯赋存的主要因素有：地质构造、煤层埋深、围岩透气性和煤厚。其中地质构造和埋深对瓦斯赋存规律影响较大。

（3）矿井生产过程中，在掌握煤层瓦斯含量总体分布规律的基础上，经过地断层时，要做好必要的煤与瓦斯突出预测预报工作。

[1]马世峰，马桂霞，马小杰.我国煤层瓦斯赋存与地震带分布的关系 [J].煤炭科学技术，2007，35（12）：103-105.

[2]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，1999：17.

[3]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，2005：4-23.

[4]俞启香.矿井瓦斯防治 [M].徐州：中国矿业大学出版社，1992：11-19.

P62[文献码]B

1000-405X（2015）-10-401-1

周围（1990～），男，2011年毕业于安徽理工大学。