152負(fù)全部日固莊煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律及其影響因素分析

郭海英，李寶富

（1.固莊煤礦 山西 陽泉 045060；2.河南理工大學(xué) 河南 焦作 454000）

瓦斯作為煤系地層中一種特殊的地質(zhì)體，是與煤相伴而生的，只要開采煤炭就會(huì)有瓦斯涌出，就會(huì)有引發(fā)煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸等嚴(yán)重的礦井瓦斯災(zāi)害事故的危險(xiǎn)，可以說，礦井瓦斯災(zāi)害是影響煤礦安全生產(chǎn)的頭號(hào)災(zāi)害[1]。瓦斯地質(zhì)圖是瓦斯地質(zhì)科學(xué)研究成果及其分析結(jié)論的綜合反映，是分析瓦斯賦存特征、研究瓦斯運(yùn)動(dòng)規(guī)律、開展瓦斯涌(突)出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)圖件[2]。編制煤礦瓦斯地質(zhì)圖是從根本上治理瓦斯災(zāi)害。

1 礦井概況

山西省陽泉固莊煤礦生產(chǎn)能力為150萬t/a。井田面積約為6.5624km2，井田內(nèi)可采煤層為9號(hào)、12號(hào)和15號(hào)下3層。

15號(hào)煤層為主要開采層，做好15號(hào)煤層的瓦斯預(yù)測(cè)及賦存規(guī)律研究是保證安全生產(chǎn)的一個(gè)重要工作。為此礦方積極開展瓦斯涌出量預(yù)測(cè)和瓦斯地質(zhì)編圖工作，以便從根本上掌握15號(hào)煤層的瓦斯涌出及賦存規(guī)律，為今后的安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2 礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究

2.1 瓦斯含量分布及預(yù)測(cè)

為了研究煤層埋藏深度對(duì)瓦斯分布的影響，對(duì)瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)井下實(shí)測(cè)瓦斯含量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，見圖1和圖2。

從瓦斯含量與埋深關(guān)系來看，在礦井的南西翼埋深相對(duì)較大，瓦斯含量較大，工作面瓦斯涌出量較大，而礦井北東翼相對(duì)埋深較小，瓦斯含量較小，工作面瓦斯涌出量較小?？梢?，埋深對(duì)瓦斯涌出由較大的影響，是影響瓦斯分布的一個(gè)重要因素。另外，在構(gòu)造復(fù)雜地帶瓦斯涌出也會(huì)出現(xiàn)異常，特別是斷層附近，煤層受到多期地質(zhì)構(gòu)造影響，地層破碎，滲透率很低，瓦斯得以保存，開采過程中瓦斯涌出量會(huì)有所增大，請(qǐng)做好防治措施。

圖1 15號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系圖

圖2 15下號(hào)煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系圖

圖1分析得出，15上煤層的瓦斯含量梯度為1.14 m3/t/100m，來預(yù)測(cè)該礦的瓦斯含量，得到瓦斯含量與煤層埋深回歸方程y=0.011 4x+0.098 3，以此預(yù)測(cè)深部的煤層瓦斯含量。圖2分析得出該15下煤層的瓦斯含量梯度為1.16 m3/t/100 m，來預(yù)測(cè)該礦的瓦斯含量，得到瓦斯含量與煤層埋深回歸方程y=0.011 6x+0.141 7，以此預(yù)測(cè)深部的煤層瓦斯含量。

2.2 瓦斯壓力分布及預(yù)測(cè)

15號(hào)煤層瓦斯壓力與埋深關(guān)系方程y=0.0008x+0.0028（見圖3），瓦斯壓力梯度0.08MPa/100m；15下號(hào)煤層瓦斯壓力與埋深關(guān)系方程y=0.0009x-0.0136（見圖4），瓦斯壓力梯度0.09MPa/100m。并以此繪制長榆河煤業(yè)15、15下號(hào)煤層相應(yīng)的瓦斯壓力等值線圖。

圖3 15號(hào)煤層瓦斯壓力與煤層埋深的關(guān)系

圖4 15下號(hào)煤層瓦斯壓力與煤層埋深的關(guān)系

3 瓦斯地質(zhì)圖編制

礦井瓦斯地質(zhì)圖可以高度集中瓦斯地質(zhì)信息，展示瓦斯地質(zhì)規(guī)律和瓦斯預(yù)測(cè)、治理的研究成果。是直接指導(dǎo)煤礦瓦斯治理的最基礎(chǔ)的圖件和前沿技術(shù)。它主要是以煤層底板等高線圖、采掘工程平面圖等作為地理底圖，系統(tǒng)收集、整理、分析建礦以來的地質(zhì)資料、瓦斯資料和煤田勘探的瓦斯地質(zhì)資料，以瓦斯地質(zhì)理論為指導(dǎo)，在研究礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律的基礎(chǔ)上編繪而成。本次瓦斯地質(zhì)編圖主要編制15號(hào)、15下煤層瓦斯含量等值線及瓦斯壓力等值線，并對(duì)15號(hào)、15下煤層的煤層氣儲(chǔ)量和瓦斯地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行研究。

依據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化過程，對(duì)煤層的埋藏歷史進(jìn)行恢復(fù)表明，本區(qū)經(jīng)歷多期地殼下沉—抬升，在地殼下沉?xí)r期（梁山期）大量生烴，在后期地殼抬升過程中地層風(fēng)化剝蝕，部分瓦斯得以逸散，礦井范圍煤層處于瓦斯風(fēng)氧化帶內(nèi)，瓦斯含量較低。

本次研究工作分析了煤層埋深、煤層厚度、煤層傾角及露頭和地層的地質(zhì)史等條件對(duì)煤層瓦斯賦存的影響，采用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)了長榆河煤業(yè)瓦斯含量和瓦斯涌出量。

4 小結(jié)

通過對(duì)固莊煤礦瓦斯地質(zhì)編圖工作，總結(jié)出井田范圍內(nèi)的瓦斯分布規(guī)律及其影響因素，對(duì)今后瓦斯治理工作提供基礎(chǔ)資料。

1）根據(jù)固莊礦井的地質(zhì)構(gòu)造特征，礦井西部處于寬緩的單斜構(gòu)造，東部處于向斜構(gòu)造帶，東南部有斷層發(fā)育，總體上地層傾角相對(duì)較緩，地層穩(wěn)定，煤層埋深較淺，有利于瓦斯運(yùn)移。

2）井田范圍內(nèi)15號(hào)、15號(hào)下煤層瓦斯含量及瓦斯壓力受埋深控制，瓦斯含量及瓦斯壓力隨埋深增加而增長。

3）礦井瓦斯地質(zhì)圖需要不斷填繪新的瓦斯地質(zhì)信息，進(jìn)行及時(shí)更新，才能更好地發(fā)揮指導(dǎo)煤礦瓦斯治理工作的重要作用。

[1]孔留安.“瓦斯地質(zhì)”探源[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，25(3):179-182.

[2]劉曉，張瑞林.基于GIS的瓦斯地質(zhì)編圖技術(shù)研究[J].煤炭工程，2009(12):113-115.