任华荣

（山西蒲县蛤蟆沟煤业有限公司，山西 临汾041200）

我国是世界上煤与瓦斯突出事故最为频发的国家，存在突出矿井多、分布区域广、突出频率高等特点。针对煤与瓦斯突出现象，国内外诸多学者对煤与瓦斯突出机理进行了大量的研究，并提出了相应的突出机理假说〔1－2〕。煤与瓦斯突出理论表明，煤与瓦斯突出涉及到瓦斯压力、构造应力、采动影响等多种因素的突发性复杂动力现象，故难以直接观测煤与瓦斯突出的过程，其中地质因素主导学说和综合作用假说越来越受到研究人员的普遍认同。地质因素主导学说认为，不同矿井具有自身独特地质因素，这些地质因素的不同造成了煤与瓦斯突出危险性和程度的差异，尤其是随着矿井开采强度和深度的不断增加，部分矿井地质条件不断趋于复杂化，同时受到瓦斯含量和瓦斯压力增加的影响，矿井煤与瓦斯突出倾向性不断增加，故掌握矿井煤与瓦斯突出地质因素影响作用对于预防煤与瓦斯突出具有重要的作用。河南长虹煤矿随着矿井开采深度的不断增加，瓦斯动力现象有增大趋势，为了预防瓦斯事故灾害，结合采掘工作面地质因素分析和近年瓦斯动力事故案例，对该矿井煤与瓦斯突出与地质因素的关系进行总结和分析，以期为采掘工作面煤与瓦斯突出预测预报提供参考。

1 矿井瓦斯地质概况

矿井所采煤层为山西组一8、四7、二1煤层，其中二1煤层为主采煤层，经鉴定为煤与瓦斯突出危险性煤层。矿井设计产能为1.2Mt／a。二1煤层质软易碎，强度较低，节理裂隙发育程度较高，中间含有0.2～0.25m的泥质夹矸；煤层顶底板岩性复杂，顶板岩层由下而上分别为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，局部出现砂质泥岩和粉砂岩互层现象，底板由上至下分别为泥岩、砂质泥岩和中粒砂岩；煤层和顶底板容易受到断层等构造的影响出现局部碎裂区，且构造附近煤层易出现瓦斯异常涌出现象。根据矿井瓦斯地质研究资料可知：受到煤层埋深、厚度和变质程度的影响，矿井瓦斯由上而下呈不断增大趋势；矿井地质条件较复杂，即便对于同一煤层，瓦斯含量受到构造、煤层赋存条件、煤层变质程度等因素的影响也出现较大的不同，局部范围内出现沿走向从西向东逐渐增高的规律变化。《矿井地质报告》显示，二1煤层在37勘探线以东煤层瓦斯含量为3.16～15.6m3／t，为高瓦斯带；26与37勘探线间煤层瓦斯含量为2.3～12.4m3／t，为中等瓦斯带；26勘探线以西煤层瓦斯含量为0.34～4.42m3／t，为低瓦斯带。根据矿井瓦斯涌出量测定试验可知，不同采区范围内相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量分别为2.66～14.75m3／t和3.42～12.84m3／min。

2 煤与瓦斯突出特征及规律

煤与瓦斯突出已经成为威胁矿井安全开采的重大问题，对瓦斯动力现象进行统计分析，认为矿井煤与瓦斯突出存在一定的规律性：

（1）二1煤层为软煤层，煤层顶底板岩性较复杂，容易受到地质构造的影响出现揉皱现象。分析煤与瓦斯突出事故均发生在煤层厚度≥2.0m的地带，瓦斯动力现象中85%中发生在软煤层≥2.0m的地带。现场发现，煤层由薄变厚地带煤与瓦斯突出数占总突出数的70%以上。

（2）矿井突出多发生在顶板呈厚层状，裂隙发育的煤层中。根据现场调研可知，煤层顶板岩性为厚层状泥岩、砂质泥岩和粉砂岩时容易出现突出，而煤层较破碎地带未发生突出现象。二1煤层顶底板条件较复杂，尽管局部区域顶板条件较好，但也是容易出现煤与瓦斯突出的区域。

（3）矿井煤与瓦斯及其它瓦斯动力现象一般发生在煤层干燥，顶板无淋水区，尤其在瓦斯风化带范围内的顶板和煤层完整性较好的区域容易出现煤与瓦斯突出等瓦斯地质灾害。

3 煤与瓦斯突出地质因素分析

3.1 煤层赋存变化与煤与瓦斯突出关系

煤与瓦斯突出理论研究表明，煤层厚度变化是影响煤与瓦斯突出的直接原因，国内诸多矿井开采实践均表明，煤与瓦斯突出事故多发生在采掘区域煤层由薄变厚区域。该矿井所采二1煤层底板NW向隆起，造成煤层薄厚区域相间排列，同时也引起不同厚度煤层带呈NW向展布；另外，局部小型断层及构造带的存在也会造成煤层厚度变化较大，且该区域受构造应力影响，在采掘过程中容易出现煤与瓦斯突出现象。

3.2 顶板水与煤与瓦斯突出关系

矿井东部和北部地表露头有水源补给，西部的张村断层的存在造成二1煤层与奥陶灰岩对接，南部的李洼村逆断层为隔水断层，矿井东、西和南部水势较高，南部为隔水带，故该矿区瓦斯储存条件较好。二1煤层上方的二叠系砂岩和下部的奥陶灰岩均为含水层，且二1煤层顶底板均存在较厚的泥岩和砂质泥岩隔水层，不利于瓦斯释放。通过对矿井瓦斯含量梯度变化研究可知，在矿井浅部区域瓦斯含量较高，局部区域瓦斯含量可达19.48m3／t，说明矿井浅部水源及断层对瓦斯形成隔离，且水位漏斗区瓦斯含量较高，符合煤与瓦斯突出规律。

3.3 地质构造与煤与瓦斯突出关系

理论研究表明，煤与瓦斯突出与煤岩体压扭性断裂密切相关，采掘实践表明，即使压扭性断裂落差不足1.0m的小型逆断层附近也会出现煤与瓦斯突出现象〔3〕。从矿井煤与瓦斯突出统计分析可知，85%以上的突出均发生在落差H≤4.5m小型逆断层附近，其中约有25%的突出出现在落差H≤1.5m的逆断层附近。断层控制煤与瓦斯突出的发生主要机理是：井田范围内沿走向分布的大型断层隔断了瓦斯沿煤层倾向方向的通道，造成瓦斯局部富集；压扭性断层的存在造成煤岩体产状发生急剧变化，形成应力集中带；断层的相对扭动和滑动造成煤岩体出现韧性剪切破坏，形成局部构造煤。从煤与瓦斯突出地质主导学说可知，突出主要受到地质应力的作用，即煤与瓦斯突出最易发生在瓦斯含量高的应力集中、构造煤发育程度较高的区域，该学说与该矿井煤与瓦斯突出规律相吻合。

3.4 开采深度与煤与瓦斯突出关系

生产实践表明，随着开采深度的不断增加，煤层瓦斯含量不断增加，煤与瓦斯突出危险性有增大趋势。分析认为，随着开采深度的增加，煤层瓦斯向地表运移径向距离越远，瓦斯散失难度越大，同时深度的增加一定程度增加了煤层顶底板密实性，降低了煤岩体透气性，故随着开采深度的增加，有利于煤层瓦斯赋存。研究表明，在瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量和瓦斯压力均在一定范围内与开采深度呈正比，随着开采深度的增加，一定程度增加了矿井煤与瓦斯突出危险性〔4－5〕。矿井所采二1煤层下山开采深度平均已超过800m，局部已进入深部开采水平，故深部开采也是引发二1煤层煤与瓦斯突出的重要因素。

4 煤与瓦斯突出防治

煤与瓦斯突出预防工作关乎矿井安全、稳定与发展，同时也涉及到地方安全管理水平。结合矿井实际，经过多年与瓦斯地质灾害的不懈斗争，矿井逐渐摸索出了一套适合于本矿井煤与瓦斯突出预防措施，即在“先抽后采、监测监控、以风定产”的基础上，深入现场了解和掌握煤与瓦斯突出及其它瓦斯动力现象的主要因素，结合现场经验和先进技术为双重手段进行瓦斯预测预报和预防工作。现仅从瓦斯地质角度进行煤与瓦斯预防探讨。

1）进一步加强矿井瓦斯地质理论研究，结合现场实际掌握煤与瓦斯突出规律，并合理选择主要地质影响因素建立煤与瓦斯突出预测预报模型，提高预测预报的合理性和准确性。

2）按要求进行瓦斯等级鉴定和瓦斯地质分类，根据矿井实际规范瓦斯管理和防治制度，结合瓦斯地质因素做好构造带、煤层变化带、应力集中区等区域的防突和消突工作。

3）鉴于二1煤层松软易碎，煤层透气性较差，且煤层瓦斯赋存不均匀，在进行采掘作业时应制定科学合理的瓦斯抽放方案，并严格现场措施落实；同时，完善瓦斯地质灾害应急预案，成立专门管理机构和抢险队伍，提高瓦斯地质灾害现场应急救援能力。

5 结语

通过对矿井煤与瓦斯突出统计分析可知，该矿井煤与瓦斯突出具有一定的特征和规律性，且煤层厚度变化、地质构造、开采深度、地下水等是引起煤与瓦斯突出的主要因素。在进行煤与瓦斯突出预防工作时，应结合现场实际，了解瓦斯地质因素对煤与瓦斯突出的影响，有针对性地提出矿井防突、消突措施。

〔1〕梁卫强，张宝钢.矿井地质因素与瓦斯赋存之间的关系探讨〔J〕.矿业安全与环保，2010，（1）：44－45.

〔2〕康 健.矿井瓦斯地质影响因素及事故防治探讨〔J〕.科技情报开发与经济，2010，20（18）：223－224.

〔3〕浦 峰.大湾煤矿煤与瓦斯突出与地质因素的关系〔J〕.矿业安全与环保，2003，30（3）：72－73.

〔4〕谭西德，黄向红，龙新良.马鞍山煤矿煤与瓦斯突出的地质因素〔J〕.煤炭技术，2001，20（11）：60－61.

〔5〕宣孝忠，许文灿.平煤十三矿瓦斯地质工作浅探〔J〕.中州煤炭，2010，（7）：104－106.