淺析龍山礦區(qū)煤層瓦斯賦存的因素

摘 要：文章根據(jù)龍山礦區(qū)煤層瓦斯賦存的特征，探討了影響該礦區(qū)瓦斯突出的主要地質(zhì)因素，即煤層圍巖、埋藏深度、地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域構(gòu)造的影響等，這對有效地防治煤與瓦斯突出，消除或降低煤與瓦斯突出事故造成的危害，對今后礦井的開采具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：瓦斯；影響因素；煤層

瓦斯作為一種自生自儲型的非常規(guī)天然氣地質(zhì)體，其成藏過程受到由煤層及其上下巖層所構(gòu)成的煤巖系統(tǒng)及該系統(tǒng)所經(jīng)受的多種地質(zhì)作用等因素的控制。根據(jù)Gayer和Harri（1996）的研究成果，制約煤與瓦斯突出的主控地質(zhì)因素包括以下7個：構(gòu)造條件；煤層埋深；煤階；煤層厚度；含氣量；滲透率；煤儲層壓力、解吸壓力和水文條件。這些因素的共同作用，影響瓦斯的生成、運移與集散，制約煤與瓦斯的突出。

1 礦區(qū)概況

1.1 自然地理

龍山礦區(qū)位于安陽市西25km處，南部緊臨善應(yīng)鎮(zhèn)。地處太行山區(qū)與華北平原過渡地帶，區(qū)內(nèi)地形起伏不平，溝谷縱橫，屬丘陵地貌。礦區(qū)東西寬2650m，南北長3680m，面積約5.1388km2。區(qū)內(nèi)總的地形西高東低，北部東西高差懸殊較大，南部不甚明顯。地面高程為+144.50～+329.80m，一般高程為+200m上下。相對最大高差215.30m。本區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系，區(qū)內(nèi)沒有河流，東部有善應(yīng)河自南而北匯入彰武水庫，大氣降水通過縱橫的溝谷排泄。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

本井田位于華北地層區(qū)的太行山小區(qū)東部，區(qū)域地層自老到新發(fā)育有：太古界～元古界的前震旦系，古生界的寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界的三疊系，新生界的新近系及第四系。前震旦系主要出露于淇縣境內(nèi)；奧陶系主要出露于煤田的西部及西南部的山區(qū)；石炭、二疊系分布于整個煤田，均被新近系、第四系覆蓋；三疊系分布于煤田東部的覆蓋區(qū)；新近系、第四系廣布于整個煤田，厚度特征為東厚西薄。

安陽礦區(qū)屬于太行山造山帶東緣高突瓦斯帶，全區(qū)共有生產(chǎn)礦井27個，其中目前突出礦井6個，高瓦斯礦井5個，高、突瓦斯礦井占全礦區(qū)礦井總數(shù)的40.7%。全區(qū)先后發(fā)生煤與瓦斯突出事故217次，其中瓦斯最大突出量為18萬m3（安林煤礦），瓦斯最大突出強度為1070t/次（龍山煤礦），瓦斯最大壓力為3.53MPa，最大含量為27.05t/m3。

2 影響瓦斯賦存的地質(zhì)因素

瓦斯也稱煤層氣，在煤礦生產(chǎn)中危害極大，嚴(yán)重威脅著礦工的生命。同時它又是潔凈的能源。通過對該礦區(qū)礦井瓦斯突出特點的分析，認(rèn)為主要影響龍山礦區(qū)瓦斯賦存的因素如以下幾點：

2.1 煤層埋深對瓦斯賦存的影響

煤層瓦斯與其埋深呈正相關(guān)系，即隨著煤層埋藏深度加深瓦斯含量亦隨之增加。本礦井由西而東煤層埋深由淺變深，依次出現(xiàn)CO2-N2帶、N2-CH4帶及CH4帶，瓦斯含量逐漸增加，且增加幅度較大。

2.2 煤層瓦斯含量和煤層瓦斯壓力

煤層瓦斯含量高，則煤層瓦斯壓力大，呈現(xiàn)煤層瓦斯壓力隨煤層瓦斯含量增大而增大的趨勢。

2.3 斷層對瓦斯賦存的影響

落差較大的張性斷層，由于斷層帶及斷層帶附近的巖石裂隙發(fā)育，為煤層瓦斯的逸散提供了通道，因此，一般情況下該地段瓦斯含量較低。小斷層及落差較大斷層的尖滅處，其斷層帶附近的裂隙也較為發(fā)育，但由于斷層裂隙較為封閉，這不僅不利于瓦斯逸散，還為瓦斯富集提供了場所，因此，該地段瓦斯含量相對較高。

2.4 圍巖對瓦斯賦存的影響因素

礦區(qū)內(nèi)二1煤層頂板由中細(xì)粒砂巖、泥巖及砂質(zhì)泥巖組成，其頂板巖性穩(wěn)定，分層少，裂隙不發(fā)育，對瓦斯具有較好的封閉作用。

2.5 煤層瓦斯賦存特征

本區(qū)二1煤層屬沼氣帶范圍，瓦斯含量高，煤層呈粉狀、鱗片狀、粒狀，少許塊狀，堅固性較差，為松軟厚煤層，瓦斯放散初速度大，鉆孔測定瓦斯壓力高，該礦曾發(fā)生過煤與瓦斯突出（為中小型突出），故未來礦井應(yīng)是高瓦斯礦井。隨著開采深度的增加，煤層瓦斯還會進一步增大，現(xiàn)本礦已按煤與瓦斯突出礦井管理。故在未來生產(chǎn)中，瓦斯對礦井的威脅應(yīng)引起足夠的重視，加強瓦斯抽放及觀測工作，預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生，以確保礦井安全生產(chǎn)。

2.6 煤的變質(zhì)程度對瓦斯賦存的影響

煤化作用過程中會不斷產(chǎn)生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多。即在其它因素恒定條件下，煤的變質(zhì)程度增高，使煤層瓦斯生成量增大，煤對瓦斯的吸附能力增強。所以，煤變質(zhì)程度高為煤層瓦斯的生成和富集創(chuàng)造了有利條件。

2.7 其它地質(zhì)條件變化對瓦斯賦存的影響因素

由于地質(zhì)條件的變化，可引起煤層瓦斯的不均衡賦存。如地層產(chǎn)狀轉(zhuǎn)折地段、煤厚變化地段，斷層尖滅端，是瓦斯積聚的有利場所。

3 礦井瓦斯抽采系統(tǒng)

按照《煤礦瓦斯抽采達標(biāo)暫行規(guī)定》，龍山煤礦建立了瓦斯抽采達標(biāo)評價工作體系，并制定了瓦斯抽采達標(biāo)評判細(xì)則。在回風(fēng)立井廣場建有地面瓦斯抽采系統(tǒng)。并安裝地面抽放站裝備瓦斯抽放泵。本礦井截止2012年底之前無系統(tǒng)的瓦斯抽采參數(shù)數(shù)據(jù)。

底板巖巷施工過程中，必須制定探煤措施，定期探測煤層變化情況，防治誤揭煤層引起突出。為保證好的預(yù)抽效果，鉆孔并網(wǎng)抽放后及時觀測鉆孔抽放參數(shù)，總結(jié)抽放經(jīng)驗，若煤層透氣性差，抽放效果不好時采取增透措施，以提高抽放效果。回采工作面采用順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施。

3.1 瓦斯成分及含量

礦井二1煤層鉆孔采樣測試二1煤層瓦斯成分均由CH4、CO2及N2組成。

采樣深度在149.51m～681.25m，CH4成分為96.27～98.69%，平均97.65%，CH4含量9.90ml/g～22.01ml/g，平均15.46 ml/g。

二1煤層瓦斯成分和含量具有隨著煤層埋深的增加而相對增大的趨勢，瓦斯分帶較為明顯。

3.2 瓦斯分帶

據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》（1985年修訂稿）中的分帶標(biāo)準(zhǔn)：CO2～N2帶：CH4成分≤10%；N2～CH4帶：CH4成分10～80%，CO2≤20%；CH4帶：CH4成分≥80%，CO2含量<20%，本區(qū)二1煤層瓦斯成分應(yīng)劃分為CH4帶。

根據(jù)礦井煤層瓦斯含量和成分隨埋深增加而增大的規(guī)律，推斷二l煤層以沿煤層露頭至+75m煤層底板等高線為CO2-N2帶（瓦斯風(fēng)化帶），+75m～+25m之間為N2-CH4帶。+25m以深為CH4帶，本礦井瓦斯分帶特征為沿煤層露頭至瓦斯帶為一狹窄條帶，面積很小，幾乎全礦井均為瓦斯帶，說明該公司為高瓦斯礦井，且具煤與瓦斯突出的特點。

4 結(jié)束語

由于瓦斯賦存的不均衡性，本礦區(qū)二1煤層瓦斯賦存狀況是多種地質(zhì)因素長期作用和影響的結(jié)果，其特定區(qū)段可能以某種地質(zhì)因素的影響占主導(dǎo)地位，在氮氣～瓦斯帶中，亦會存在局部瓦斯富集，成分高、含量大的瓦斯帶范圍，瓦斯帶中也會有瓦斯成分和含量較小的地帶，隨著巷道向深部延深，瓦斯相對涌出量和絕對涌出量勢必增加，再加之其它地質(zhì)因素的影響，煤與瓦斯突出會更加頻繁，強度亦會加大。礦井生產(chǎn)應(yīng)加強瓦斯監(jiān)測工作，測定煤與瓦斯突出指標(biāo)，對煤與瓦斯突出進行預(yù)測，采取抽放措施，防止煤與瓦斯突出。

參考文獻

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[3]河南省煤田地質(zhì)局三隊. 安陽鑫龍煤業(yè)（集團）龍山煤業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告[R]，新鄉(xiāng)，河南省煤田地質(zhì)局三隊2012年.

作者簡介：霍永強，（1981-），男，河南新鄉(xiāng)人。2003年畢業(yè)于河南省高等機電專科學(xué)校，助理工程師，現(xiàn)任職于河南省煤田地質(zhì)局三隊，從事煤田地質(zhì)工作。