謝法桐，李 龍，郭良經(jīng)

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

童亭礦區(qū)趙口斷層對(duì)煤層瓦斯賦存規(guī)律的研究

謝法桐1，李 龍1，郭良經(jīng)2

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

總結(jié)了淮北童亭礦區(qū)7煤層瓦斯壓力及含量分布規(guī)律和瓦斯涌出規(guī)律并結(jié)合實(shí)際際地質(zhì)情況，探討了在開(kāi)放性大斷層影響下的瓦斯賦存規(guī)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(yùn)移通道；童亭礦井西翼7煤層在距趙口斷層一定的范圍開(kāi)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(guī)律打破了瓦斯賦存隨煤層深度增加而增加的一般規(guī)律，對(duì)該礦突出危險(xiǎn)區(qū)域劃分，瓦斯分區(qū)域治理等有一定的指導(dǎo)意義。

斷層； 瓦斯賦存規(guī)律； 影響

淮北童亭煤礦自1989年投產(chǎn)至1999年為低瓦斯礦井，但隨著礦井向深部拓展，瓦斯地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，瓦斯問(wèn)題也日益突出，該礦2000年至2004年為高瓦斯礦井，2005年則升級(jí)為突出礦井，該礦本身地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育密集，尤其是該礦毗鄰趙口大斷層，其勢(shì)必對(duì)該礦瓦斯賦存規(guī)律造成一定的影響，把握其影響規(guī)律，對(duì)該礦向深部發(fā)展過(guò)程中的安全高效開(kāi)采有著積極而深遠(yuǎn)的意義。

1 斷層對(duì)瓦斯賦存規(guī)律的影響

研究表明地質(zhì)構(gòu)造是煤層瓦斯分布的主要控制因素［1］，從瓦斯地質(zhì)角度來(lái)看，可以把構(gòu)造分為兩類，一類是易于瓦斯賦存的封閉型構(gòu)造，一類是利于瓦斯排放的開(kāi)放型構(gòu)造［2］；實(shí)踐表明煤與瓦斯突出幾乎總是發(fā)生在沿著平移斷層、逆斷層或正斷層變形強(qiáng)烈的區(qū)域，這是因?yàn)閿鄬痈浇鼧?gòu)造應(yīng)力集中，當(dāng)采掘工作面鄰近時(shí)，受采動(dòng)影響，一部分吸附瓦斯會(huì)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(yīng)力集中區(qū)，誘發(fā)該部位應(yīng)力突然釋放，就有可能發(fā)生煤與瓦斯突出事故。而有些毗鄰大斷層的礦區(qū)瓦斯賦存卻很少，幾乎不出現(xiàn)瓦斯異常涌出。斷層對(duì)于瓦斯賦存的影響要取決于斷層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)特征［3］。斷層賦存瓦斯的能力隨斷裂性質(zhì)不同有顯著的差異，壓性斷層由于受到較大壓應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)致密，透氣性很差，周圍煤巖體的瓦斯沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移過(guò)程中阻力較大，因此壓性斷層易于保存瓦斯。而受張應(yīng)力生成的張性斷層則由于結(jié)構(gòu)松散，斷層泥發(fā)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(duì)煤層瓦斯賦存影響除了與斷層自身性質(zhì)有關(guān)外，還與斷層是否導(dǎo)通地面，切斷煤層處的頂板巖石性質(zhì)，斷層的空間方位有很大的關(guān)聯(lián)，因此要綜合的考察斷層對(duì)煤層瓦斯賦存的影響。

2 瓦斯賦存規(guī)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(zhǎng)度大于12 000 m，由西南向東北尖滅。趙口斷層的特點(diǎn)是斷層落差大，破碎帶寬，沿走向延伸長(zhǎng)度長(zhǎng)，礦井西翼采區(qū)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(kāi)放性斷層。

對(duì)井田各煤層瓦斯賦存影響較大，掌握其規(guī)律對(duì)煤層突出危險(xiǎn)性鑒定、區(qū)域劃分、瓦斯治理方案的制定，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。本文以趙口斷層對(duì)井田西翼7煤瓦斯賦存規(guī)律影響進(jìn)行歸納總結(jié)。

2.1 7煤層瓦斯壓力分布規(guī)律

7煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果如圖1所示。從7煤層的瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果來(lái)看，煤層標(biāo)高為－459.1 m處，瓦斯壓力較大為1.18 MPa，超過(guò)了始突的瓦斯壓力臨界值，82下采區(qū)在此標(biāo)高附近出現(xiàn)的瓦斯壓力異?，F(xiàn)象，隨著煤層埋深的增加，整體上瓦斯壓力反而減小?？拷w口斷層切割7煤處的瓦斯壓力較其他區(qū)域明顯偏小。

圖1 童亭礦7煤層實(shí)測(cè)瓦斯壓力分布圖

2.2 7煤層瓦斯含量分布規(guī)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(jù)7煤工作面回采過(guò)程中相對(duì)瓦斯涌出量的統(tǒng)計(jì)計(jì)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(biāo)高處的7煤的瓦斯含量，根據(jù)瓦斯涌出量進(jìn)行7煤層不同區(qū)域的瓦斯含量計(jì)算。

由圖2看出，在目前的生產(chǎn)區(qū)域最深部（標(biāo)高－607 m），Ⅰ、Ⅱ區(qū)域的噸煤瓦斯含量分別為6.25 m3/t、5.97 m3/t，Ⅲ區(qū)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(qū)域，噸煤瓦斯含量越小。

圖2 瓦斯含量隨埋深的關(guān)系曲線

2.3 7煤層瓦斯涌出規(guī)律

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)7煤工作面在回采期間，風(fēng)排瓦斯量、瓦斯抽放量及工作面日產(chǎn)量得出工作面的相對(duì)瓦斯涌出量、絕對(duì)瓦斯涌出量，根據(jù)分析，84采區(qū)、82、82下采區(qū)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(xiàn)不同的規(guī)律，據(jù)此，把84采區(qū)、82及82下采區(qū)工作面作為一個(gè)地質(zhì)單元，按照走向分為三個(gè)區(qū)域，分別為Ⅰ區(qū)域、Ⅱ區(qū)域、Ⅲ區(qū)域，三個(gè)區(qū)域內(nèi)的瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)如圖3所示。

圖3 童亭礦7煤層實(shí)測(cè)瓦斯涌出量分布圖

由圖3可以看出，Ⅰ區(qū)域、Ⅱ區(qū)域、Ⅲ區(qū)域瓦斯涌出量基本呈現(xiàn)相同的規(guī)律，最大瓦斯涌出量出現(xiàn)在埋深450 m左右，瓦斯涌出可以分為兩個(gè)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(jù)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(nèi)，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中，賦存瓦斯得到釋放，呈現(xiàn)以下瓦斯賦存規(guī)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(yùn)移通道；童亭礦井西翼7煤層在距趙口斷層一定的范圍開(kāi)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(jié)合趙口斷層實(shí)際產(chǎn)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(qū)打破了煤層瓦斯含量隨埋深的增加而增加的一般規(guī)律。

3 應(yīng)用

在掌握斷層影響下的煤層瓦斯賦存規(guī)律后，對(duì)于該礦的瓦斯治理工作起到了積極地指導(dǎo)作用：

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際將84、82、82下采區(qū)作為一個(gè)地質(zhì)單元進(jìn)行突出危險(xiǎn)性區(qū)域劃分，在該地質(zhì)單元7煤層為突出煤層，7煤層區(qū)域劃分結(jié)論，將決定7煤層瓦斯治理方案的確定。7煤層區(qū)域劃分，在已采區(qū)域瓦斯涌出量、不同標(biāo)高瓦斯壓力測(cè)定數(shù)據(jù)、瓦斯含量、煤樣化驗(yàn)基本參數(shù)基礎(chǔ)上，打破煤層埋深越深瓦斯含量遞增的一般規(guī)律，應(yīng)用以上結(jié)論，將該地質(zhì)單元，淺部瓦斯含量6 m3/t等值線以上區(qū)域劃分為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，中部瓦斯含量超過(guò)6 m3/t的區(qū)域劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)，深部靠近趙口斷層瓦斯含量6 m3/t等值線以下的區(qū)域劃分為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)。在突出危險(xiǎn)區(qū)執(zhí)行區(qū)域綜合防突措施，在無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)執(zhí)行區(qū)域驗(yàn)證和安全防護(hù)措施，為礦井節(jié)省大量的巖石抽放巷道和鉆孔工程。

礦井西翼86采區(qū)開(kāi)拓前預(yù)測(cè)，86采區(qū)7煤層為突出煤層，86采區(qū)作為一個(gè)地質(zhì)單元，煤層賦存及地質(zhì)構(gòu)造與相鄰84采區(qū)相似，其深部邊界為趙口斷層，趙口斷層對(duì)該采區(qū)瓦斯賦存有較大影響。應(yīng)用上述結(jié)論，開(kāi)拓前預(yù)測(cè)在無(wú)井下實(shí)測(cè)瓦斯資料情況下，按相鄰采區(qū)，相似地質(zhì)條件劃分原則，將趙口斷層深部附近劃分為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，其余區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)，用于指導(dǎo)86采區(qū)防突方案設(shè)計(jì)和石門揭煤工作。

［1］ 焦作工學(xué)院瓦斯地質(zhì)研究所.瓦斯地質(zhì)概論［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

［2］ 俞啟香.礦井瓦斯防治［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1992.

［3］ 董洪生.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)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(jī)理及其賦存特點(diǎn)分析［J］.中州煤炭，2010，（6）：36.

［5］ 陳金玉.瓦斯涌出的地質(zhì)構(gòu)造控制因素分析［J］.煤礦開(kāi)采，2010，（6）：102－104.

［6］ 舒龍勇.地質(zhì)因素對(duì)煤層瓦斯賦存影響的研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，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(shù)工作，電話：0561－4963117。