童亭礦區趙口斷層對煤層瓦斯賦存規律的研究

謝法桐，李 龍，郭良經

（1.淮北礦業股份有限公司童亭煤礦， 安徽淮北 235137， 2.安徽理工大學能源與安全學院， 安徽淮南 232001）

童亭礦區趙口斷層對煤層瓦斯賦存規律的研究

謝法桐1，李 龍1，郭良經2

（1.淮北礦業股份有限公司童亭煤礦， 安徽淮北 235137， 2.安徽理工大學能源與安全學院， 安徽淮南 232001）

總結了淮北童亭礦區7煤層瓦斯壓力及含量分布規律和瓦斯涌出規律并結合實際際地質情況，探討了在開放性大斷層影響下的瓦斯賦存規律：礦井西翼7煤層瓦斯賦存受到了井田邊界趙口正斷層的決定性影響，趙口斷層成為7煤賦存瓦斯的運移通道；童亭礦井西翼7煤層在距趙口斷層一定的范圍開始，瓦斯涌出量、瓦斯含量、瓦斯壓力，隨著埋深的增加而減小，距離斷層越近，瓦斯含量與瓦斯壓力越小，該規律打破了瓦斯賦存隨煤層深度增加而增加的一般規律，對該礦突出危險區域劃分，瓦斯分區域治理等有一定的指導意義。

斷層； 瓦斯賦存規律； 影響

淮北童亭煤礦自1989年投產至1999年為低瓦斯礦井，但隨著礦井向深部拓展，瓦斯地質條件越來越復雜，瓦斯問題也日益突出，該礦2000年至2004年為高瓦斯礦井，2005年則升級為突出礦井，該礦本身地質構造復雜，斷層發育密集，尤其是該礦毗鄰趙口大斷層，其勢必對該礦瓦斯賦存規律造成一定的影響，把握其影響規律，對該礦向深部發展過程中的安全高效開采有著積極而深遠的意義。

1 斷層對瓦斯賦存規律的影響

研究表明地質構造是煤層瓦斯分布的主要控制因素［1］，從瓦斯地質角度來看，可以把構造分為兩類，一類是易于瓦斯賦存的封閉型構造，一類是利于瓦斯排放的開放型構造［2］；實踐表明煤與瓦斯突出幾乎總是發生在沿著平移斷層、逆斷層或正斷層變形強烈的區域，這是因為斷層附近構造應力集中，當采掘工作面鄰近時，受采動影響，一部分吸附瓦斯會解吸為游離瓦斯，瓦斯壓力及含量都顯著增大，一旦采掘影響到前方的應力集中區，誘發該部位應力突然釋放，就有可能發生煤與瓦斯突出事故。而有些毗鄰大斷層的礦區瓦斯賦存卻很少，幾乎不出現瓦斯異常涌出。斷層對于瓦斯賦存的影響要取決于斷層的結構性質特征［3］。斷層賦存瓦斯的能力隨斷裂性質不同有顯著的差異，壓性斷層由于受到較大壓應力導致結構致密，透氣性很差，周圍煤巖體的瓦斯沿斷層向上運移過程中阻力較大，因此壓性斷層易于保存瓦斯。而受張應力生成的張性斷層則由于結構松散，斷層泥發育，易于瓦斯逸散。且越靠近斷層出瓦斯壓力及含量值越小，瓦斯涌出量也越小。

斷層對煤層瓦斯賦存影響除了與斷層自身性質有關外，還與斷層是否導通地面，切斷煤層處的頂板巖石性質，斷層的空間方位有很大的關聯，因此要綜合的考察斷層對煤層瓦斯賦存的影響。

2 瓦斯賦存規律

趙口斷層為童亭井田北部邊界正斷層，走向NE～E，傾向SE～S，傾角59°～70°，落差大于20～500 m，延展長度大于12 000 m，由西南向東北尖滅。趙口斷層的特點是斷層落差大，破碎帶寬，沿走向延伸長度長，礦井西翼采區緊鄰趙口斷層，處于斷層上盤位置，在井田西翼該斷層落差70～500 m，趙口斷層屬于開放性斷層。

對井田各煤層瓦斯賦存影響較大，掌握其規律對煤層突出危險性鑒定、區域劃分、瓦斯治理方案的制定，具有較強的指導作用。本文以趙口斷層對井田西翼7煤瓦斯賦存規律影響進行歸納總結。

2.1 7煤層瓦斯壓力分布規律

7煤層瓦斯壓力測定結果如圖1所示。從7煤層的瓦斯壓力測定結果來看，煤層標高為－459.1 m處，瓦斯壓力較大為1.18 MPa，超過了始突的瓦斯壓力臨界值，82下采區在此標高附近出現的瓦斯壓力異常現象，隨著煤層埋深的增加，整體上瓦斯壓力反而減小。靠近趙口斷層切割7煤處的瓦斯壓力較其他區域明顯偏小。

圖1 童亭礦7煤層實測瓦斯壓力分布圖

2.2 7煤層瓦斯含量分布規律

7煤層瓦斯涌出量主要可分為本煤層瓦斯涌出與鄰近層瓦斯涌出，根據7煤工作面回采過程中相對瓦斯涌出量的統計計算，并減去鄰近層8煤層的瓦斯涌出量以及不可采煤層的瓦斯涌出量，加上7煤層的殘存瓦斯含量，可近似得到不同標高處的7煤的瓦斯含量，根據瓦斯涌出量進行7煤層不同區域的瓦斯含量計算。

由圖2看出，在目前的生產區域最深部（標高－607 m），Ⅰ、Ⅱ區域的噸煤瓦斯含量分別為6.25 m3/t、5.97 m3/t，Ⅲ區域噸煤瓦斯含量為2.99 m3/t，7煤層瓦斯賦存在更靠近趙口斷層的深部區域，噸煤瓦斯含量越小。

圖2 瓦斯含量隨埋深的關系曲線

2.3 7煤層瓦斯涌出規律

經過統計7煤工作面在回采期間，風排瓦斯量、瓦斯抽放量及工作面日產量得出工作面的相對瓦斯涌出量、絕對瓦斯涌出量，根據分析，84采區、82、82下采區瓦斯賦存受井田邊界趙口斷層的影響較大，瓦斯涌出量呈現不同的規律，據此，把84采區、82及82下采區工作面作為一個地質單元，按照走向分為三個區域，分別為Ⅰ區域、Ⅱ區域、Ⅲ區域，三個區域內的瓦斯涌出量統計如圖3所示。

圖3 童亭礦7煤層實測瓦斯涌出量分布圖

由圖3可以看出，Ⅰ區域、Ⅱ區域、Ⅲ區域瓦斯涌出量基本呈現相同的規律，最大瓦斯涌出量出現在埋深450 m左右，瓦斯涌出可以分為兩個階段，淺部瓦斯涌出量隨著埋深的增加而增加，深部瓦斯涌出量隨埋深的增加而減小，在埋深640 m左右瓦斯涌出量最小。

根據以上瓦斯壓力、瓦斯涌出量、瓦斯含量分析，在童亭礦井的西翼，由于受到趙口斷層的影響，在7煤層一定范圍內，在漫長的地質年代中，賦存瓦斯得到釋放，呈現以下瓦斯賦存規律：童亭礦井西翼7煤層瓦斯賦存受到了井田邊界趙口正斷層的決定性影響，趙口斷層成為7煤賦存瓦斯的運移通道；童亭礦井西翼7煤層在距趙口斷層一定的范圍開始，瓦斯涌出量、瓦斯含量、瓦斯壓力，隨著埋深的增加而減小，距離斷層越近，瓦斯含量與瓦斯壓力越小。結合趙口斷層實際產狀，得知趙口斷層是深部煤層瓦斯逸散的主要通道，使得距趙口斷層較近深部煤層瓦斯含量較小。在童亭礦區打破了煤層瓦斯含量隨埋深的增加而增加的一般規律。

3 應用

在掌握斷層影響下的煤層瓦斯賦存規律后，對于該礦的瓦斯治理工作起到了積極地指導作用：

根據生產實際將84、82、82下采區作為一個地質單元進行突出危險性區域劃分，在該地質單元7煤層為突出煤層，7煤層區域劃分結論，將決定7煤層瓦斯治理方案的確定。7煤層區域劃分，在已采區域瓦斯涌出量、不同標高瓦斯壓力測定數據、瓦斯含量、煤樣化驗基本參數基礎上，打破煤層埋深越深瓦斯含量遞增的一般規律，應用以上結論，將該地質單元，淺部瓦斯含量6 m3/t等值線以上區域劃分為無突出危險區，中部瓦斯含量超過6 m3/t的區域劃分為突出危險區，深部靠近趙口斷層瓦斯含量6 m3/t等值線以下的區域劃分為無突出危險區。在突出危險區執行區域綜合防突措施，在無突出危險區執行區域驗證和安全防護措施，為礦井節省大量的巖石抽放巷道和鉆孔工程。

礦井西翼86采區開拓前預測，86采區7煤層為突出煤層，86采區作為一個地質單元，煤層賦存及地質構造與相鄰84采區相似，其深部邊界為趙口斷層，趙口斷層對該采區瓦斯賦存有較大影響。應用上述結論，開拓前預測在無井下實測瓦斯資料情況下，按相鄰采區，相似地質條件劃分原則，將趙口斷層深部附近劃分為無突出危險區，其余區域為突出危險區，用于指導86采區防突方案設計和石門揭煤工作。

［1］ 焦作工學院瓦斯地質研究所.瓦斯地質概論［M］.北京：煤炭工業出版社，1992.

［2］ 俞啟香.礦井瓦斯防治［M］.徐州：中國礦業大學出版社，1992.

［3］ 董洪生.地質構造對瓦斯含量的影響［J］.科技與生活，2011，（8）：192.

［4］ 王漢龍.煤田斷層帶水和瓦斯的突出機理及其賦存特點分析［J］.中州煤炭，2010，（6）：36.

［5］ 陳金玉.瓦斯涌出的地質構造控制因素分析［J］.煤礦開采，2010，（6）：102－104.

［6］ 舒龍勇.地質因素對煤層瓦斯賦存影響的研究［J］.中國安全科學學報，2011，（2）：121－125.

Study on the Zhaokou Fault＇s Influence to the Law of Gas Occurrence in Tongting Mine

XIE Fa－tong1，LI Long1，GUO Liang－jing2
（1.Tongting Mine，Huaibei Ming Incorporated Company，Huaibei Anhui235137；2.Institute of Energy and Safety，Anhui University of Science ＆Technology，Huainan Anhui232001）

Based on the real geological event，this paper summarizes the 7 coal seam＇s law of gas pressure and content and the gas emission in the tong ting mine to study the law of gas occurrence influenced by the Zhaokou fault：the 7 coal seam is influenced by the fault definitively，Zhaokou fault becomes 7 coal gas occurrence of migration path，the gas pressure and content and the gas emission reduce with the depth increasing，which will become little with the place gets near to the fault.This rule breaks the general rules that the gas occurrence increases with the depth，the research guided the mine to divide the dangerous region，and it is of great significance to regional management to the gas.

fault；the law of gas occurrence；influence

TD712

B

1671－4733（2011）06－0001－03

10.3969/j.issn.1671－4733.2011.06.001

2011－10－25

謝法桐（1963－），男，安徽阜南人，副總工程師，從事煤礦技術工作，電話：0561－4963117。