孙林

【摘要】基于胡家河矿工作面实测瓦斯参数异常变化的情况，运用瓦斯地质理论，从地质构造、煤层厚度、埋深、顶底板岩性四个方面，对胡家河矿4煤层瓦斯赋存区域性特征进行分析，得出高瓦斯富集区的位置和范围，明确主控因素为褶皱构造、煤层厚度、断层、古河床冲刷沉积构造带。

【关键词】煤层；瓦斯赋存；瓦斯地质分析；主控因素

1矿井概况

胡家河煤矿位于陕西彬长矿区南部边界，地处彬县、长武两县交界处，隶属长武县、彬县管辖。地质储量890.61Mt，可采储量为395.44Mt。本井田划分为2个含煤层段，即上段（J2y2）与下段（J2y1），上段含3号煤层，下段含4号煤层，其中：3号煤层为局部可采煤层；4号煤层厚度一般为10～25.00m，煤层倾角一般小于5°。煤层顶板以粉砂岩、粗粒砂岩为主，煤层底板岩性以泥岩为主。

2矿井瓦斯赋存特征及控制因素分析

2.1矿井瓦斯赋存特征

基于胡家河矿有采掘活动的401、402盘区，各工作面采掘期间的瓦斯实测参数统计。胡家河矿不同盘区的工作面，甚至是一个工作面的不同位置瓦斯实测参数变化很大。工作面回采期间绝对瓦斯涌出量最大能达到55.10m3/min，最小仅为8.71m3/min；掘进期间回风瓦斯浓度最大能达到0.4%，最小不到0.1%。因此，矿井4煤层瓦斯赋存区域性分布特征明显：总体来讲，以中央大巷为界矿井南部（401盘区）比北部（402盘区）瓦斯赋存量高，各区内的某些位置瓦斯又相对富集，尤其以401盘区南翼邻近小庄井田保护煤柱700m范围表现最为突出，形成矿井高瓦斯区域。

2.2矿井瓦斯赋存特征控制因素分析

（1）区域地质构造

彬长矿区属鄂尔多斯盆地，与鄂尔多斯盆地和煤系地层有关的主要构造运动有三期，即印支运动、燕山早期运动及燕山晚期运动。

印支期构造为含煤地层基底构造，对矿井内煤系、煤层沉积和赋存控制作用明显，在很大程度上决定了煤层瓦斯的“生、储、盖”。如矿井在古地貌低凹区（见图1中A、B点），沉积厚度较大（见图2中A、B点），而在古地貌隆起区（见图1中C、D点），其沉积厚度相对变薄以至尖灭（见图2中C、D点）。401盘区位于下图1中B点的古地貌低凹区，沉积量大，沉积厚度厚；402盘区位于下图2中D点的古地貌隆起区，沉积量小，沉积厚度薄。因此，401盘区比402盘区具有更多的煤层瓦斯“生、储、盖”的有利条件。而图中B点的位置大致就在401盘区的南翼，邻近小庄矿保护煤柱的高瓦斯区域。该区的沉积量最多，沉积厚度最大，自然拥有的煤层瓦斯“生、储、盖”有利条件也就最多。

（2）矿井地质构造

①褶皱构造

背斜，当顶板岩石透气性差，且未受构造破坏时，背斜有利于瓦斯储存，背斜轴部的瓦斯会相对集中；向斜，在向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦斯易沿两翼流动。

结合402103工作面回采期间绝对瓦斯涌出量变化情况，对褶皱构造瓦斯流动规律进行具体分析：由于A5向斜轴部的煤层瓦斯不断向其两翼流动，造成其轴部瓦斯含量低，其北翼为古地貌隆起区煤层尖灭，形成了阻隔煤层瓦斯逃逸的天然屏障，造成A5向斜北翼瓦斯相对富集，该段工作面绝对瓦斯涌出量17.22～23.98m3/min之间，大多在20m3/min以上。而A5向斜轴部及南翼煤层瓦斯流动性好，加之发育有开放型正断层，不利于瓦斯保存，该段工作面绝对瓦斯涌出量在13.72～11.92m3/min之间，煤层瓦斯最终流向A4背斜的轴部，并且A4背斜轴部未发育开放性断层，顶板封闭良好，从而造成A4背斜軸部瓦斯富集，该段工作面绝对瓦斯涌出量21.16m3/min。A4背斜南翼至工作面收作工作面绝对瓦斯涌出量9.85～11.83m3/min。401盘区的401103工作面外段，回风瓦斯浓度在0.1%以下，绝对瓦斯涌出量在0.5m3/min以下；当掘进至A1向斜两翼附近时，工作面回风瓦斯浓度最大达到0.4%，绝对瓦斯涌出量最大为2.68m3/min。这充分说明褶皱构造对煤层瓦斯赋存有明显的控制作用。②古河床冲刷沉积构造带

结合401103工作面回采期间绝对瓦斯涌出量变化情况，对古河床冲刷沉积构造带瓦斯赋存规律进行分析：由于A1向斜北翼古地势较高，其轴部产生的瓦斯主要沿北翼流动，但由于古河床冲刷沉积构造带破坏了4煤层的完整性和瓦斯流动通道，在很大程度上给煤层瓦斯向北逃逸设置了“天然”阻碍。在古河床冲刷沉积构造带阻隔的401盘区南翼区域瓦斯相对富集，工作面绝对瓦斯瓦斯涌出量23.02～35.03m3/min。而A3向斜轴部生成的瓦斯由于没有阻隔作用，大部分瓦斯继续向北部流动，造成工作面外段绝对瓦斯瓦斯涌出量明显降低，在11.55m3/min～8.71m3/min之间。因此，古河床冲刷沉积构造带对于瓦斯的流动性具有明显地“阻隔”作用。

③断层构造

断裂构造往往是造成同一煤田瓦斯压力、含量分布不均衡地主要原因，开放性断层是煤层与地表相连的连通，有利于瓦斯释放；封闭性断层型断层可以阻断煤层与地表的联系，成为瓦斯向地表流动的屏障。除了DF16正断层外，其余402盘区发育的正断层，均已在402103、402102掘进过程中揭露，掘进期间工作面瓦斯浓度在0.04～0.08%，回风瓦斯浓度在0.1～0.14%，这充分说明开放性断层发育的地方，瓦斯涌出量较小。401盘区的断层目前均未揭露，都位于盘区东南部，该区发育的封闭型逆断层（DF2、DF5）有利于瓦斯储存，可能会在断层附近形成瓦斯相对富集区，应高度关注。

（3）煤层厚度

煤层厚度及其变化直接影响生成瓦斯的物质基础，因而它与瓦斯赋存有着密切的关系。一般认为，煤层厚度越大，瓦斯生成量越大，当具有良好的瓦斯保存条件时，厚煤区一般也是瓦斯富集区。根据钻孔及实测瓦斯数据，绘制4煤层瓦斯含量与其煤层厚度的关系图（如图3）。可看出，井田范围内4煤层瓦斯含量与煤层厚度具有很大的正相关性，即随着煤层厚度的增加，4煤层瓦斯含量逐渐增大。

（4）煤层埋深

随着上覆基岩厚度增加，储层压力增大，相应地，瓦斯向地表运移的距离增大，封闭条件相对变好，煤对甲烷的吸附能力增强，煤层瓦斯含量随之增大。根据钻孔及实测瓦斯数据，绘制4煤层瓦斯含量与其埋深的关系图（图4），可看出整个井田范围内，瓦斯含量与其埋深的相关性并不明显。

（5）顶底板岩性

一般情况下，当煤层顶板为较完整的岩石，如泥岩、页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板若为多孔隙或脆性裂隙较发育的岩石，如砂岩、砾岩时，瓦斯容易逸散。井田范围内401盘区和402盘区煤层顶板岩性存在一定程度差异，402盘区4煤直接顶板以粉砂岩、粗粒砂岩为主，401盘区4煤直接顶板以泥岩为主，403、404、405盘区4煤顶板大量发育粉、细砂岩。401盘区和402盘区煤层底板岩性基本为泥岩（部分为铝质），但井田东北部的403、404、405盘区4煤底板底板岩性大量发育粉、细砂岩。综上所述，401盘区的顶底板岩性相较于其他盘区来讲，更有利于煤层瓦斯的保存。

3结束语

胡家河矿4煤层瓦斯区域性分布特征的主控因素为褶皱构造、煤层厚度、断层、古河床冲刷沉积构造带。生产过程中，应对矿井401盘区南翼邻近小庄井田保护煤柱700m范围的高瓦斯富集区进行重点抽放，超前开展区域预抽，加密采前预抽，做到顶分层、切割层、底分层“全煤层”预抽。对厚煤区、背斜轴部、向斜翼部、逆断层、古河床冲刷沉积构造带，应进行地质前探，加强通风和瓦斯预抽，避免瓦斯积聚和瓦斯异常涌出。

参考文献

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