三道嶺礦區瓦斯地質規律淺析

吳 江

新疆煤化工（集團）有限公司（839003）

1 礦區概況

三道嶺礦區位于哈密凹陷帶北緣，北天山大斷裂前緣拗陷帶。早侏羅世至中侏羅世早期侏羅系盆地分布范圍大，是三道嶺礦區的主要成煤期，在目前的開采深度內,測定的煤層瓦斯含量多在1.5～2 m3/t。礦區煤層發育齊全，厚度大，煤層層數達6層，煤層總厚度18 m，其中可采煤層2～3層，主采煤層厚13m，煤層的鏡質組反射率為0.69%。

三道嶺礦區現有三個生產礦井，其中一礦、二礦為井工礦井，露天煤礦為露天礦。三個生產礦井位于西山傾伏背斜南翼,南部以貫穿礦區的F1逆斷層為界。一礦、露天煤礦北部以F2逆斷層為界，F2逆斷層將一礦、二礦分開。因露天煤礦瓦斯資料無法收集，未做瓦斯地質工作。一礦受逆沖推覆作用位于F1、F2逆斷層上盤，礦區相對構造簡單，煤層破壞輕微。二礦受逆沖推覆作用位于F1、逆斷層上盤，F2逆斷層下盤，礦區構造簡單，煤層破壞輕微。礦井位置示意圖如下所示。

2 礦區瓦斯地質規律

2.1 埋深對瓦斯賦存的影響

瓦斯賦存規律的分析是依據一礦、二礦兩個生產礦井的掘進工作面及回采工作面的歷史數據及部分地勘期間的瓦斯數據進行統計，篩選提取了部分代表性數據,建立瓦斯含量與煤層埋深回歸曲線，如圖3所示。

2.2 頂底板巖性對瓦斯賦存的影響

煤層頂底板是封堵煤層氣的第一道屏障，是煤儲層圍巖組合中最重要的巖層。從封閉性能上，粒度越細，封閉性越好。

礦區內煤層圍巖為砂礫巖、砂巖、砂泥巖互層組合、泥巖等，煤層頂板巖性較致密、透氣性較差，受斷裂破壞不嚴重。且礦區處于一單斜構造中，淺部露頭受到剝蝕,致使瓦斯沿煤層向上運移較易，瓦斯含量較小，瓦斯壓力較低。

2.3 水文地質條件對瓦斯的影響

礦區地層按含水特征劃分為三個含水層組，第一含水層為第四系松散的孔隙水,補給源水量較小；第二含水層為第三系底部的孔隙—裂隙水，水量小；第三含水層為侏羅系的裂隙—孔隙水，巖性總體堅硬致密，受水補給條件惡劣。各巖層含水性隨著埋藏深度而減弱,其單位涌水量依其地層層序，向深部遞減5倍以上,同時各含水層間無直接聯系。因此礦區內水文地質類型簡單，煤層氣的富集受水的影響很小。

2.4 礦區瓦斯分布特征

礦區煤層分布于西山背斜兩冀及背斜的傾伏端,背斜中部受剝蝕作用無煤。礦區煤層賦存、煤質、含煤地層巖性、地質構造等與一礦相似，利用一礦瓦斯含量與煤層埋深回歸方程建立了礦區600 m以淺煤層瓦斯賦存分布特征進行預測。礦區瓦斯分布特征如下:

1）三道嶺礦區均為中下侏羅系煤層，為不粘動力煤，煤化程度低，煤層瓦斯含量低。

2）西山背斜南冀，煤層南傾 8～12°，煤層平均厚度13.8 m，因煤層受到剝蝕在地表有露頭，煤層透氣性能強，煤層中的瓦斯不易被保存下來，瓦斯容易逸散。煤層瓦斯含量低。礦井瓦斯涌出量少。

3）西山背斜北冀，煤層北傾 4～7°，煤層平均厚度2.62 m，因煤層受到剝蝕在地表有露頭，煤層透氣性能強，煤層中的瓦斯不易被保存下來，瓦斯容易逸散。煤層瓦斯含量低。

4）西山背斜傾伏端砂墩區，煤層平均厚度13.4 m，埋藏較深，該區因位于背斜傾伏端核部，構造較其它地區強，受斷層影響較嚴重。煤層受到剝蝕在地表有露頭，煤層透氣性能強，煤層中的瓦斯不易被保存下來，瓦斯容易逸散，煤層瓦斯含量較低。

2.5 礦區瓦斯風化帶確定

瓦斯風化帶深度是隨巖層的空氣透入條件、上部煤巖層的風氧化情況，以及地下水活動的強弱程度不同而各地差異很大，其下界深度可以根據下列指標中的任何一項確定:

1）煤層的相對瓦斯涌出量等于2～3m3/t處；

2）煤層內的瓦斯組分中甲烷及重烴濃度總和達到80%（體積比）；

3）煤層內的瓦斯壓力為0.1～0.15 MPa；

4）煤的瓦斯含量達到下列數值處:長焰煤1.0～1.5 m3/t（C.M.），氣煤 1.5～2.0 m3/t（C.M.），肥煤與焦煤 2.0～2.5 m3/t(C.M)，瘦煤 2.5～3.0 m3/t(C.M.)，貧煤3.0～4.0 m3/t(C.M.)，無煙煤 5.0～7.0 m3/t(C.M.)（此處的C.M.是指煤中可燃質量）。

參照一礦、二礦的實測數據，綜合考慮砂墩子勘探地質報告中瓦斯化驗數據，砂墩子地區瓦斯瓦斯風化帶下界深度為埋深380m。一礦為220m，二礦為380m。

3 結論

根據以上對煤層氣賦存影響較大的個因素的分析得到如下結論:瓦斯含量隨埋深的增加而增大，隨開采深度的增加有變成高瓦斯礦井的可能；礦區內圍巖巖性較致密、透氣性差，有利于煤層氣的保存（煤層露頭處除外）；煤層氣的富集受水的影響很小；瓦斯風化帶下界深度約為380 m。

[1] 張子敏，張玉貴，湯達禎等.瓦斯地質學[M].中國礦業大學出版社，2009.5.

[2] 張子敏，張玉貴.瓦斯地質規律與瓦斯預測[M].煤炭工業出版社，2005.12.

[3] 新疆哈密市三道嶺礦區北泉二煤礦擴大勘探報告[R]，新疆煤田地質局161煤田地質勘探隊，2008.

[4] 三道嶺礦區瓦斯地質圖說明書[R]，潞安新疆煤化工（集團）有限公司，2010.