龐莊礦井瓦斯地質規律探討

摘要:瓦斯含量、涌出量大小和發生煤與瓦斯突出受地質構造演化條件的控制，從瓦斯與地質角度進行分析，探討瓦斯異常的分布與諸地質因素之間的內在聯系，研究龐莊礦井瓦斯生成、運移、賦存和分布規律，對礦井瓦斯災害防治具有積極的意義。

關鍵詞:瓦斯賦存 構造應力 規律研究 龐莊礦井

0 引言

瓦斯災害防治是煤礦安全生產的共同難題，是煤礦安全生產的“第一殺手”，特別是我國目前的一次性能源消耗中，煤炭占70%。因此，有關瓦斯治理是實現煤礦安全生產的技術保障。瓦斯作為一種特殊的地質體，受地質條件的控制，瓦斯涌出是制約煤礦安全、高產、高效開采的主要障礙。大量的實踐證明，瓦斯含量、涌出量大小和發生煤與瓦斯突出受地質構造演化條件的控制。研究其生成、運移、賦存和分布規律，是防治瓦斯災害的一項具有重要意義。

1 礦井概況

龐莊煤礦龐莊井位于徐州市九里區境內，1965年投產，原設計生產能力為45萬t/a。1974年開始對礦井進行改造，2006年重新核定生產能力為175萬t/a。井田東西長約6.1km、南北寬3km，面積約18.3km2(見圖1)。礦井采用立井多水平分區式開拓，中央并列抽風式通風。目前開采煤層屬二疊系下統山西組7、9煤，煤質為煙煤。

本礦井為低沼氣礦井，在采掘過程中，隨著開采深度的加大，地應力也相應的增加，地溫增高，巖體對瓦斯的吸附能力降低，瓦斯涌出量相對偏高，局部地段卻發生有瓦斯超限現象。根據現有的資料，從瓦斯與地質角度進行分析，探討瓦斯異常的分布與諸地質因素之間的內在聯系及規律，以提高預報的準確性，確保礦井安全生產。

2 礦井瓦斯地質規律研究

2.1 地質構造對瓦斯賦存的控制 地質構造對瓦斯賦存影響較大，不同級別的構造運動和構造應力場控制著構造運動作用的范圍和強度，亦控制著不同區域、不同范圍煤層瓦斯的賦存和分布。因此，地質構造控制著不同級別范圍煤層瓦斯的形成和分布。

2.1.1 褶皺構造對瓦斯賦存的影響 閉合而完整的背斜和向斜在其軸部煤層往往積存高壓瓦斯，是良好的儲氣構造;但是當其軸部的巖層或因張力形成連通地面的裂隙時，瓦斯會大量流失，軸部瓦斯含量反而比翼部低。

龐莊井深部采區北翼向斜軸部煤層埋藏深度大，壓力大，易造成瓦斯積聚，因此在北翼向斜開采時瓦斯涌出量增加。在龐莊井-620m中央采區回采工作面瓦斯絕對涌出量在0.53～0.80m3/min之間變化，然而7509工作面開采受北翼向斜影響，瓦斯絕對涌出量達2.60m3/min。

2.1.2 斷裂構造對瓦斯賦存的影響 斷裂構造破壞了煤層的連續完整性，使煤層瓦斯運移條件發生變化。有的斷層有利于瓦斯排放，有的斷層抑制瓦斯排放而成為逸散的屏障。

龐莊井深部采區斷裂構造較為發育，已揭露的大、中型斷層有2條:F1斷層和龐4斷層。-850m軌道過龐4斷層破碎帶時有過瓦斯超限現象，因此這兩個斷層造成煤層瓦斯無法釋放，尤其是F1斷層為壓扭性斷層，造成-850m采區瓦斯涌出量有增高趨勢。

2.1.3 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響主要取決于陷落柱的導水性與陷落柱內巖性的膠結程度。自1983年至今，本井田內共發現11個陷落柱，陷落柱多呈NE方向排列在東西長2000m、南北寬不足800m的狹長條帶內，與井田主體構造方向基本一致。

根據所揭露情況分析，陷落柱出現部位，瓦斯含量相對較低，這是由于陷落柱內巖性形狀不規則，巖塊膠結程度低，從而導致在一定程度上成為瓦斯的散逸通道，造成在其附近瓦斯含量相對較低。

2.2頂底板巖性對瓦斯賦存的影響 煤層上覆不同巖性對瓦斯的分布有明顯影響。當煤層頂板巖性為致密完整的巖石，如頁巖、油頁巖和泥巖時，煤層中的瓦斯容易被保存下來;頂板為多孔隙或脆性裂隙發育的巖石(如礫巖、砂巖)時瓦斯容易逸散。

龐莊井山西組7煤層在-620m中央采區12勘探線附近有局部區域因受古河床沖刷，出現煤層變薄，煤層頂板大多被厚層沖積相砂巖代替，巖石裂隙發育，為瓦斯逸散提供了良好的通道。因此煤層中的瓦斯含量比未受古河床沖刷的煤層明顯要低。通過砂泥巖分界線分布分析，存在著以泥巖為直接頂的區域瓦斯含量普通高于以砂巖為直接頂的區域。

2.3煤層埋深及上覆基巖厚度對瓦斯賦存的影響 煤層的埋深與瓦斯含量有著密切的關系。本井田的瓦斯分布規律基本是隨埋深增加而增加，埋深與瓦斯含量呈正相關關系。

除了上述因素影響瓦斯賦存規律外，煤層厚度也對瓦斯賦存有一定影響。龐莊井屬于低瓦斯礦井，近年來瓦斯涌出量隨開采深度的加大而有所增加，但增加量不大。瓦斯絕對涌出量維持在12.0m3/min左右，瓦斯相對涌出量由2.76～4.34m3/t變化，增加趨勢不明顯。不同煤層，下部煤層比上部瓦斯涌水量高;同一煤層，深部水平比淺部煤層瓦斯涌出量高。在接近井田的風氧化帶和露頭區，瓦斯含量較低，越往深部，瓦斯含量越高。呈逐次增加趨勢。

3 建議

3.1 應加強瓦斯地質方面的資料收集整理與分析工作，加強瓦斯鑒定，做到專人負責，數據準確，預報及時，措施合理，防患于未然，做好安全生產。

3.2 應當抓好全礦職工安全觀念教育、提高安全意識。加強管理，增強全員素質，尤其是“一通三防”專業人員的綜合素質。

3.3 加強通風管理，做到合理安排生產，布局平衡，嚴格執行以風定產的規定。

3.4 嚴格瓦斯管理制度，并做到掘進巷道按要求施工，減少盲巷，防止瓦斯積聚。

3.5 加強老空區密閉管理，對老空區要及時、保質、保量進行密封，防止向老空區漏風而引起自燃發火，同時防止老空區有害氣體泄出。

今后，在瓦斯管理工作中，應不斷完善和嚴格執行這些行之有效的規章制度和措施，以杜絕各類瓦斯事故的發生。