淮南煤田顾桥煤矿主采煤层瓦斯含量变化规律分析

王 亚 戴 汀 李显春 郭红星 高江淮

（1.安徽省煤田地质局第一勘探队 安徽 淮南 232052；2.淮南矿业集团顾桥煤矿 安徽 凤台 232150）

0 引言

顾桥煤矿隶属于淮南矿业（集团）有限责任公司，位于安徽省淮南市凤台县西北部，距凤台约20km，于2003年11月开工建设，2007年4月28日正式投产，矿井设计生产能力5.0Mt/a，现核定生产能力为9.0Mt/a。分两个生产水平，第一水平-780m，第二水平-950m，顾桥矿属高瓦斯矿井，矿井总体为一南北走向、向东倾斜的单斜构造,地层平缓,瓦斯赋存条件较好。

井田内地层主要有奥陶系中下统、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组、二叠系上统上石盒子组及石千峰组，可采煤层集中分布在煤系地层二叠系的中、下部，煤系地层厚约450m，可采煤层共9层，全区可采的主要煤层为13-1煤、11-2煤、8煤、6-2煤及1煤。根据勘探钻孔资料，各主采煤层中瓦斯含量较高，从井下实际揭露13-1及11-2煤层瓦斯情况来看，瓦斯相对涌出量及绝对涌出量均较大，瓦斯压力较高。

1 地质概况

1.1 地质构造

顾桥煤矿位于陈桥背斜东翼与潘集背斜西部的衔接带，总体构造形态为走向南北，向东倾斜的单斜构造，地层倾斜平缓，倾角 5～15°，并发育不均匀的次级宽缓褶曲和断层。根据次级褶曲和断层的发育特征，可以划分为四个区（见图 1）：北部宽缓褶曲挤压区；中部简单单斜区；南部“X”共轭剪切区；南部单斜构造区。

①北部宽缓褶曲挤压区：位于煤矿北部，大致相当于F86～F81断层之间。地层向东倾斜，倾角平缓，为5～150，因次级褶曲发育，使地层走向呈波状形态。次级褶曲有小陈庄背斜、胡桥子向斜、后老庄背斜，它们起伏幅度不大，常被断层切割，形态宽缓，褶曲向东倾伏，延伸距离短，轴向北西西～东西，与丁集东北部的次级褶曲轴向相同。

区内断层发育，主要断层有F81、F84、F85、F86断层组，断层组总体走向均为东西向。F81断层组总落差超过500m，是井田北部边界断层。

从逆断层与次级褶曲的配置关系分析，本区构造具有由南向北的挤压性质。

②中部简单单斜区：位于F87～F92断层组之间，煤层走向平直，变化不大，向东缓缓倾斜，断层稀少。

③南部“X”共轭剪切区：顾桥煤矿南部由北西向北东向两组断层构成“X”共轭交叉断裂带，地层走向南北，向东倾斜，倾角平缓，地层产状一般变化不大。F92断层组～F110断层间北西向剪切带内因次级褶曲和较多断层使地层产状变得复杂。

④南部单斜构造区：本区浅部窄、深部较宽，边界断层为F110和F211，F110、F211为北西向主要断层，期间北东向的次级断层较为发育，总体上呈单斜构造，煤层倾角一般在6°以下，局部达 13°～15°。

1.2 主采煤层

图1 井田构造图

井田内全区可采的主要煤层 5 层：13-1、11-2、8、6-2、1煤，平均总厚20.25m，占可采总厚的89%。13-1煤层下距太灰平均350m。平均厚度4.24m，煤厚变异系数23.9%，可采指数100%。煤层稳定；11-2煤层上距13-1煤平均70m。平均厚2.88m，结构简单～较简单，含1层夹矸，上部砂岩发育，底板以泥岩为主。煤厚变异系数21.8%，可采指数100%，煤层稳定；8煤层上距11-2煤平均90m。平均厚2.59m米，结构简单，局部含1层夹矸，煤层上部至9煤间砂体发育，具冲刷特征，形成8煤冲蚀区,冲刷区大致呈东西向带状，使8煤缺失，变薄，冲蚀最深处达7-2煤下，变异系数34.6%，可采指数92.3%，煤层顶板多为砂岩，底板一般为泥岩。煤层较稳定。非冲刷带煤层稳定，厚度变异系数为26.3%。6-2煤层平均厚3.56m，煤层单一，结构简单～较简单。顶底板多为泥岩，变异系数22%，可采指数99.5%，煤层稳定；1煤层平均厚6.34m，结构简单～复杂，具0～3层夹矸，局部夹矸厚达4.64m，使1、3煤层分层出现。煤层顶底板多为砂质泥岩。煤厚变异系数24.4%，可采指数100%，属稳定煤层。

2 瓦斯含量变化规律

2.1 主采煤层瓦斯含量

根据勘探钻孔揭露5个主采煤层的瓦斯含量资料，将各煤层可燃气含量、成份分三个水平列入表2-1。

表2-1 各主采煤层瓦斯含量统计表

井田范围内 13-1、11-2、8、6-2、1 煤等五个主要煤层的276个瓦斯煤样，采集深度在-480～-1157m之间，具体分布情况为：13-1煤层68个、11-2煤层48个、8煤层46个、6-2煤层56个、1煤层58个。

从表2-1中可以看出，同一煤层随埋深增加，瓦斯含量呈逐渐增大趋势（11-2煤层在-780m以下由于多个钻孔分布于断层附近，受断层影响，钻孔瓦斯统计资料比实际偏小）。此外，在5个主采煤层中，6-2煤层瓦斯含量最高，56个钻孔平均瓦斯含量6.51m3/t；11-2煤层最低，48个钻孔平均瓦斯含量 4.883m3/t。

2.2 采区瓦斯含量变化规律

中央采区13-1煤层瓦斯含量0.0551～12.226m3/t，平均5.380m3/t。南区13-1煤层瓦斯含量0.77～13.5899m3/t，平均5.1414m3/t。根据以上数据回归得出13-1煤层瓦斯含量与埋深关系如下：

中央采区 11-2煤瓦斯含量 0.0288～10.1200m3/t，平均4.1830m3/t，南区瓦斯含量 1.6915～12.4513m3/t，平均 5.783m3/t，南区的11-2煤层瓦斯含量要比中央区大,南区和中央区划分成两个瓦斯地质单元。

煤层埋藏深度的增加不仅会使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大。根据以上数据回归得出11-2煤层瓦斯含量与埋深关系如下：

3 影响瓦斯含量变化因素

3.1 地质构造

在众多的地质因素中，造成瓦斯分布不均的主要影响因素是地质构造，地层的褶曲和断层可以使瓦斯逸散，也可以使其在局部富集，以致形成井田各块段间瓦斯含量的差异。构造变动可以破坏煤层尤其是厚煤层某些地段的原生结构，使煤体强度降低，气体运移受阻，导致局部瓦斯压力、瓦斯含量增大，发生煤与瓦斯突出的倾向性增强，成为矿井瓦斯的突出点。2009年元月，南区-796m进风提料斜巷揭露落差40m的F114断层

时，从迎头断层裂隙中涌出瓦斯，造成采区回风探头超限，最大浓度达到1.04%。

3.2 围岩结构

瓦斯含量表现为煤的孔隙率越高，瓦斯含量越大，围岩岩性越致密，瓦斯含量越高。顾桥九7孔11-2煤层顶板是厚的裂隙发育的中细砂岩，此处煤层可燃气含量只有0.0288cm3/g，断层附近的瓦斯含量可能偏低，顾桥九16、构1孔分别位于F104、F109附近，1煤瓦斯含量偏低。在同一层煤的平行样中上部样品瓦斯含量较高，顾桥五27孔1煤的上部含量为6.2857cm3/g，下部为3.9826cm3/g。

煤层顶底板砂岩裂隙发育处往往积聚瓦斯，在近煤层顶底板砂岩出水时也常有瓦斯集中涌出现象。南二采区11-2胶带机大巷在11-2煤层底板砂岩中掘进时,曾出现裂隙内积聚瓦斯集中喷出现象；1414(1)运顺底板巷掘进在无地质构造的情况下打锚索眼时出现顶板砂岩出水并向外喷瓦斯现象。

3.3 埋藏深度

煤层埋藏深度是控制瓦斯的主要地质因素，直接影响到瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯赋存条件，一般来说，煤层埋藏越深，瓦斯压力越大，瓦斯压力随着埋藏深度增加趋于增大的正相关关系。

4 结论

4.1 顾桥矿井为单斜构造,地层平缓,瓦斯赋存条件较好，属高瓦斯矿井，根据勘探钻孔资料，各煤层中瓦斯含量较高，从井下实际揭露13-1及11-2煤层瓦斯情况来看，瓦斯相对涌出量及绝对涌出量均较大，瓦斯压力较高。

4.2 同一煤层随埋深增加，瓦斯含量呈逐渐增大趋势，五个主采煤层中，6-2煤层瓦斯含量最高，56个钻孔平均瓦斯含量6.51m3/t；11-2煤层最低，48个钻孔平均瓦斯含量4.883m3/t。

4.3 瓦斯含量的大小与煤层围岩结构、构造、埋藏深度等因素有关，造成了瓦斯不同的贮存、运移条件，导致煤层瓦斯含量分布的不均一性。

［1］夏森林.顾桥煤矿瓦斯分布规律初探[J].煤炭技术，2005，9，24（9）.

［2］张春光，姜波，朱慎刚，李长贵.淮北祁南井田瓦斯赋存规律及影响因素分析[J].中国煤炭地质，2010，1，22（1）.