三道嶺礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律淺析

吳 江

新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司（839003）

1 礦區(qū)概況

三道嶺礦區(qū)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(qū)的主要成煤期，在目前的開采深度內(nèi),測定的煤層瓦斯含量多在1.5～2 m3/t。礦區(qū)煤層發(fā)育齊全，厚度大，煤層層數(shù)達(dá)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(zhì)組反射率為0.69%。

三道嶺礦區(qū)現(xiàn)有三個(gè)生產(chǎn)礦井，其中一礦、二礦為井工礦井，露天煤礦為露天礦。三個(gè)生產(chǎn)礦井位于西山傾伏背斜南翼,南部以貫穿礦區(qū)的F1逆斷層為界。一礦、露天煤礦北部以F2逆斷層為界，F(xiàn)2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(zhì)工作。一礦受逆沖推覆作用位于F1、F2逆斷層上盤，礦區(qū)相對構(gòu)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，F(xiàn)2逆斷層下盤，礦區(qū)構(gòu)造簡單，煤層破壞輕微。礦井位置示意圖如下所示。

2 礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律

2.1 埋深對瓦斯賦存的影響

瓦斯賦存規(guī)律的分析是依據(jù)一礦、二礦兩個(gè)生產(chǎn)礦井的掘進(jìn)工作面及回采工作面的歷史數(shù)據(jù)及部分地勘期間的瓦斯數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，篩選提取了部分代表性數(shù)據(jù),建立瓦斯含量與煤層埋深回歸曲線，如圖3所示。

2.2 頂?shù)装鍘r性對瓦斯賦存的影響

煤層頂?shù)装迨欠舛旅簩託獾牡谝坏榔琳希敲簝訃鷰r組合中最重要的巖層。從封閉性能上，粒度越細(xì)，封閉性越好。

礦區(qū)內(nèi)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(yán)重。且礦區(qū)處于一單斜構(gòu)造中，淺部露頭受到剝蝕,致使瓦斯沿煤層向上運(yùn)移較易，瓦斯含量較小，瓦斯壓力較低。

2.3 水文地質(zhì)條件對瓦斯的影響

礦區(qū)地層按含水特征劃分為三個(gè)含水層組，第一含水層為第四系松散的孔隙水,補(bǔ)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(jiān)硬致密，受水補(bǔ)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(shí)各含水層間無直接聯(lián)系。因此礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)類型簡單，煤層氣的富集受水的影響很小。

2.4 礦區(qū)瓦斯分布特征

礦區(qū)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(qū)煤層賦存、煤質(zhì)、含煤地層巖性、地質(zhì)構(gòu)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(qū)600 m以淺煤層瓦斯賦存分布特征進(jìn)行預(yù)測。礦區(qū)瓦斯分布特征如下:

1）三道嶺礦區(qū)均為中下侏羅系煤層，為不粘動(dòng)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(qiáng)，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(qiáng)，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(qū)，煤層平均厚度13.4 m，埋藏較深，該區(qū)因位于背斜傾伏端核部，構(gòu)造較其它地區(qū)強(qiáng)，受斷層影響較嚴(yán)重。煤層受到剝蝕在地表有露頭，煤層透氣性能強(qiáng)，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(qū)瓦斯風(fēng)化帶確定

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

1）煤層的相對瓦斯涌出量等于2～3m3/t處；

2）煤層內(nèi)的瓦斯組分中甲烷及重?zé)N濃度總和達(dá)到80%（體積比）；

3）煤層內(nèi)的瓦斯壓力為0.1～0.15 MPa；

4）煤的瓦斯含量達(dá)到下列數(shù)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(zhì)量）。

參照一礦、二礦的實(shí)測數(shù)據(jù)，綜合考慮砂墩子勘探地質(zhì)報(bào)告中瓦斯化驗(yàn)數(shù)據(jù)，砂墩子地區(qū)瓦斯瓦斯風(fēng)化帶下界深度為埋深380m。一礦為220m，二礦為380m。

3 結(jié)論

根據(jù)以上對煤層氣賦存影響較大的個(gè)因素的分析得到如下結(jié)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(qū)內(nèi)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(fēng)化帶下界深度約為380 m。

[1] 張子敏，張玉貴，湯達(dá)禎等.瓦斯地質(zhì)學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.5.

[2] 張子敏，張玉貴.瓦斯地質(zhì)規(guī)律與瓦斯預(yù)測[M].煤炭工業(yè)出版社，2005.12.

[3] 新疆哈密市三道嶺礦區(qū)北泉二煤礦擴(kuò)大勘探報(bào)告[R]，新疆煤田地質(zhì)局161煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，2008.

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