地質(zhì)構(gòu)造對礦井瓦斯賦存規(guī)律的影響分析

地質(zhì)構(gòu)造對礦井瓦斯賦存規(guī)律的影響分析本文以瓦斯地質(zhì)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合文家壩煤礦瓦斯地質(zhì)特征，運(yùn)用構(gòu)造演化及構(gòu)造控制理論，分析了文家壩煤礦瓦斯賦存規(guī)律的影響因素。初步總結(jié)了煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律，得出礦井瓦斯分布主控因素。為礦井瓦斯災(zāi)害防治具有指導(dǎo)意義。標(biāo)簽：地質(zhì)構(gòu)造瓦斯賦存規(guī)律影響0引言煤層瓦斯是地質(zhì)作用的產(chǎn)物，是生于煤層、儲存于煤層或圍巖中的氣體地質(zhì)體。瓦斯的生成、運(yùn)移、保存條件、賦存以及瓦斯突出都與地質(zhì)構(gòu)造有著密切的關(guān)系。對于煤這種力學(xué)性質(zhì)軟弱的巖體，在構(gòu)造應(yīng)力場中，煤既是傳遞應(yīng)力的介質(zhì)，又是受力改造的巖體。在構(gòu)造應(yīng)力作用下，煤易產(chǎn)生運(yùn)動和變化，從而引起煤中瓦斯的運(yùn)移和變化［1］。地質(zhì)條件控制著煤層瓦斯的賦存和涌出，開放性斷層有利瓦斯釋放，封閉性斷層有利于瓦斯保存。但是，礦井的地質(zhì)構(gòu)造各不相同，對瓦斯涌出規(guī)律的影響也不盡相同。因此，地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層瓦斯賦存規(guī)律的重要因素，也是控制煤與瓦斯突出的主要地質(zhì)因素。研究地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯賦存及涌出規(guī)律的影響，對煤礦開采瓦斯防治工作具有重要意義。本文運(yùn)用構(gòu)造演化及構(gòu)造控制理論，分析研究了地質(zhì)構(gòu)造對文家壩煤礦瓦斯賦存規(guī)律的影響。1礦井地質(zhì)構(gòu)造特征文家壩礦區(qū)屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺（I級），上二揚(yáng)子臺褶帶（II級X黔中早古拱褶斷束（置級）、納雍織金凹褶斷束（W級）。礦區(qū)位于凹褶斷束的東翼，在北西一南東向主壓應(yīng)力作用下，形成一系列軸向大致平行的、呈北45°東方向展布的背斜與向斜見下圖1所示。由西向東計(jì)有張維背斜、三塘向斜、后寨背斜、阿弓向斜、地貴背斜、珠藏向斜、小貓場向斜、白菜寨向斜、補(bǔ)郎向斜以及北部的八步向斜、馬鞍山背斜、關(guān)寨向斜、新華向斜、打麻廠背斜、牛場向斜等。這些褶皺是織金礦區(qū)的骨干構(gòu)造。這些褶皺的基本特征，大多是背斜緊湊，向斜開闊，在靠近背斜軸的一側(cè)發(fā)育與軸向平行的逆沖斷層，尤以東部十余公里范圍較發(fā)育，規(guī)模也較大，往往破壞背斜軸部或一翼，在東部約四十公里的范圍內(nèi)北東東向平推斷層較發(fā)育，一般規(guī)模也較大，長可達(dá)三十余公里，它們斜切向斜或背斜，使其分為幾段，往往成為劃分井田的邊界構(gòu)造。阿弓向斜軸向北40°東，全長50余公里，為-北西翼陡、南東翼緩的不對稱向斜，向斜被北東東斜向斷層AF1、AF4、SF4、F3切成四個(gè)塊段，從北到南分別為文家壩一礦（文家壩井田）、文家壩二礦（大沖頭井田X碾子邊井田和阿弓井田。井田共查出40條斷層。按落差分，大于30m的有3條（F28（AF4）、F22、F16），小于30m大于20m的有5條（F26、F24、F27、F31、F1005-1），20m?10m的有9條，小于10m的有23條（落差小于5m的未統(tǒng)計(jì)全）。按走向分，井田斷層大體可以分為三組：一是走向北東東的平推正斷層和逆斷層F28（AF4）、F31、F30、F1005-1、2），二是走向逆斷層、正斷層（F16、F26、F24、F1064-2、F10065-1、f115-1、2、3）；三是北西-南東向的橫向逆斷層、正斷層（F22、F27）。這三組斷層中，以第二組最發(fā)育，約占斷層總數(shù)的一半，對煤層影響最大。2礦井瓦斯賦存影響分析2.1斷層及小構(gòu)造對瓦斯賦存影響斷層的影響包括多方面，尤其是斷裂類型，它對煤體結(jié)構(gòu)、煤層的完整性、煤的顯微特征和孔滲性有著不同程度的影響，也影響著瓦斯的逸散和保存。在斷層附近，煤層及其頂?shù)装鍘r層中產(chǎn)生了一系列的構(gòu)造裂隙，斷層的密度、規(guī)模以及類型均影響著瓦斯的涌出量。正斷層屬于開放性型，封閉性較差，斷層面成為瓦斯運(yùn)移的通道。逆斷層大多屬于壓性、壓扭性，封閉性能較好，瓦斯難以透過斷層面運(yùn)移，同時(shí)逆斷層的斷層面附近變?yōu)闃?gòu)造應(yīng)力集中帶，加大了煤層壓力，使瓦斯吸附量增大。對于規(guī)模較大的斷層，若斷層落差較大，斷層錯(cuò)位破碎帶較寬，這些都有利于瓦斯的逸散。煤田次級褶皺越發(fā)育，煤層瓦斯涌出量就越大。在褶皺構(gòu)造中，背斜構(gòu)造的軸部及其附近利于流動的部位都易發(fā)生瓦斯涌出突出。當(dāng)背斜的軸部及其附近張性斷裂比較發(fā)育，或者軸部受到侵蝕時(shí)，就會成為煤層瓦斯排放的通道，這時(shí)在褶皺構(gòu)造的翼部和向斜的軸部部位瓦斯含量就很高，易發(fā)生瓦斯涌出。由于瓦斯在平行煤層及圍巖層面方向的滲透性能遠(yuǎn)大于垂直層面方向，所以傾角比較平緩的褶皺一翼比陡急一翼的煤層瓦斯含量高，瓦斯突出危險(xiǎn)性也就較大［2］。文家壩礦區(qū)斷層及小構(gòu)造發(fā)育，斷層巖性主要為泥巖及泥砂巖與煤組成，透氣性較差，不利于瓦斯釋放；小構(gòu)造的出現(xiàn)又破壞了煤層的原始構(gòu)造，造成煤層孔隙及滲透性發(fā)生變化，引起瓦斯分布不均勻。2.2埋深對瓦斯賦存的影響煤層埋深是決定煤層瓦斯含量大小的主要因素。煤層的埋藏深度越深，煤層中的瓦斯向地表運(yùn)移的距離就越長，散失就越困難；同時(shí)，深度的增加也使煤層在地應(yīng)力作用下降低了透氣性，有利于保存瓦斯；由于煤層瓦斯壓力增大，煤的吸附瓦斯量增加，也使煤層瓦斯含量增大。在甲烷帶內(nèi)，當(dāng)深度不大時(shí)，煤層的瓦斯含量隨深度呈線性增加［3-4］。根據(jù)實(shí)測瓦斯含量數(shù)據(jù)，以文家壩煤礦6#煤層為例，對埋深與瓦斯含量進(jìn)行了回歸，得到煤層瓦斯含量和埋深的關(guān)系，如圖2所示。可以看出瓦斯含量隨埋深增加而增大，相關(guān)性明顯。2.3頂、底板對瓦斯賦存的影響煤層圍巖主要指煤層直接頂、老頂和直接底板等在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。煤層圍巖的隔氣、透氣性能決定了對瓦斯賦存的影響。煤層及其圍巖的透氣性越大，瓦斯越易流失，煤層瓦斯含量就越?。环粗?，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量就高。現(xiàn)場實(shí)踐表明：煤層頂?shù)装逋笟庑缘偷膸r層（如泥巖、充填致密的細(xì)碎屑巖）越厚，它們在煤系地層中所占的比例越大，煤層的瓦斯含量越高［5］。反之，當(dāng)圍巖是由厚層中粗砂巖、礫巖或是裂隙溶洞發(fā)育的灰?guī)r組成時(shí)，煤層瓦斯含量較小。文家壩煤礦可采和局部可采煤層直接頂板多為砂質(zhì)巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)巖、泥巖，底板為泥巖，且16、27號煤層底板局部有底鼓現(xiàn)象，因此抗壓強(qiáng)度低，遇水易軟化。此外，頂、底板巖層中發(fā)育有多組裂隙，巖體結(jié)合力差，巖層穩(wěn)固性差，底板遇水易膨脹，6#煤層直接頂板為泥灰?guī)r、砂質(zhì)巖，底板為泥巖。實(shí)踐證明，6號煤層頂?shù)装鍘r石透氣性差，煤層含量較大，開采過程中瓦斯涌出量就大。2.4煤層厚度對瓦斯賦存的影響煤層是瓦斯的主要儲集層，通常情況下，煤層厚度是影響瓦斯含量和瓦斯涌出量的重要因素。煤層厚度大，瓦斯含量大。煤層是瓦斯的主要儲集層，通常情況下，煤層厚度是影響瓦斯含量和瓦斯涌出量的重要因素。文家壩煤礦6號煤層全區(qū)發(fā)育，煤厚穩(wěn)定，全區(qū)可采；7號煤層全區(qū)較發(fā)育，煤厚較穩(wěn)定，大部分可采。瓦斯含量及涌出6號煤層高于7號煤層。因此煤層厚度也是該礦瓦斯賦存的一個(gè)重要因素。2.5水文地質(zhì)條件對瓦斯賦存的影響由于地下水的運(yùn)移，一方面驅(qū)動著裂隙和孔隙中的瓦斯運(yùn)移，另一方面又帶動了溶解于水中的瓦斯一起流動。水被吸附在裂隙和孔隙的表面后還降低了煤對瓦斯的吸附能力、并增大了瓦斯排放能力，因此，地下水的活動性在很大程度上影響著瓦斯的保存。水和瓦斯占有的空間是互補(bǔ)的，這種相逆的關(guān)系，表現(xiàn)為水大地帶瓦斯小，水小瓦斯大［6］。文家壩礦區(qū)斷層構(gòu)造發(fā)育，這些斷層相互對接構(gòu)成良好的導(dǎo)水系統(tǒng)，同時(shí)巖層裂隙發(fā)育，為瓦斯逸散提供了通道。3結(jié)論及建議（1）運(yùn)用構(gòu)造演化及構(gòu)造控制理論對文家壩煤礦瓦斯賦存影響因素進(jìn)行了分析，其中，主要因素為斷層及小構(gòu)造、埋深、頂?shù)装鍘r性、煤層厚度、水文地質(zhì)等。（2）斷層及小構(gòu)造、煤層埋藏深度是影響文家壩煤礦瓦斯分布的主控因素，控制著煤層瓦斯含量的整體分布特征，頂?shù)装搴推渌刭|(zhì)因素影響煤層瓦斯的局部變化。（3）初步總結(jié)了文家壩煤礦一礦的瓦斯地質(zhì)規(guī)律，為文家壩煤礦瓦斯治理工作的順利開展提供了依據(jù)，對煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。（4）文家壩煤礦礦區(qū)范圍內(nèi)斷層構(gòu)造發(fā)育，巖性透氣性差，不利于瓦斯逸散，并且瓦斯賦存不均勻。隨著開采深度的增加，可能會出現(xiàn)局部瓦斯富集現(xiàn)象。在開采過程中一定要做好瓦斯預(yù)防措施。ImpactofGeologicalStructuretoGasOccurrenceRegularityofCoalMineHuYingquan1，2LiuYong1（1.MiningCollegeofGuizhouUniversity，2.GuizhouCoalmineDesignandResearchInstitute）Abstract：Inthispaper，basedonthetheoryofgasgeology，combinedwithWenjiabagasgeologicalfeatures，theuseofregionaltectonicevolutiontheoryandthestructurestepbystepcontrol，AnalysestheinfluencefactorsofWenjiabacoalgasoccurrenceregularity.Preliminarysummaryofthecoalseamgasgeologylaw，Obtainthemaincontrollingfactorsofgasdistribution.withthegasdisasterpreventionguide.Keywords:geologystructure；gas；occurrencelaws；Influence.參考文獻(xiàn)王志驊，湯友誼.井田地質(zhì)構(gòu)造對煤層瓦斯賦存控制作用的研究[J].煤炭技術(shù)，2011，30（12）：125-127.王立國，程遠(yuǎn)平，王亮等.趙口斷層對煤層瓦斯賦存的控制作