库拜煤田瓦斯地质规律与瓦斯分布特征初步研究

周梓欣 杨曙光 张 伟

（1.新疆煤田地质局煤层气研究开发中心，新疆 乌鲁木齐 830091；2.新疆煤田地质局综合地质勘查队，新疆 乌鲁木齐 830009）

1 引言

瓦斯是赋存在煤层中的煤层气与采动影响带中的煤成（层）气、采空区的煤型气及采掘活动过程中新生成的各种气体的总称。

库拜煤田位于新疆天山南麓，塔里木盆地北缘。西起木扎特河，东到库车河东，东西长230km，南北宽2～6.5km，面积1250km2，呈近东西向狭窄的条带状展布。煤炭总资源量333.3 亿吨，煤种为气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤等，煤层层数多，厚度大，变质程度高，含气量较高，地质构造中等，埋藏深度适中，是新疆重要的煤炭基地。区内煤层主要为侏罗系下统塔里奇克组所含A 煤组、阳霞组所含B 煤组、侏罗系中统克孜努尔组所含C 煤组，其中A 煤组为主要可采煤层，在整个库拜煤田都有分布，且厚度最大，煤层查明程度较高。B 煤组和C 煤组煤层仅局部可采。

图1 库拜煤田位置示意图

2 影响瓦斯赋存的地质因素

2.1 盆地构造对瓦斯赋存的控制特征

塔里木盆地位于新疆南部，盆地南为昆仑山褶皱系，北为天山褶皱系（见图2）。塔里木盆地地处特殊的构造背景，构造类型以褶皱、断裂为主。盆地边缘以大规模侧向挤压作用形成的推覆变形为主，发育一系列与山系平行的褶皱、断裂，从盆地边缘到盆内构造发育呈明显衰减趋势。盆地边缘的大规模挤压作用，构造复杂，使得煤体结构破坏严重，易形成构造煤，给煤与瓦斯的突出提供了必要条件。

图2 塔里木盆地大地构造位置图

2.2 煤田构造对瓦斯赋存的控制特征

库拜煤田在燕山运动后期受南北向挤压应力作用，发生轻微褶皱，之后又受喜马拉雅运动印度板块与欧亚板块持续碰撞挤压的影响，含煤地层发生强烈的褶皱、断裂，形成了大致平行于天山山脉走向的东西向山前二级褶皱单元。

库拜煤田区域大地构造上处于库车山前坳陷，区内总体构造形态为向南倾斜，走向近东西的单斜构造，倾角30°～85°，局部地段直立倒转，具有西陡、东缓、中部直立倒转的变化规律。断层不发育。主干构造有：F1 逆断层，F2、F3 正断层，为区域性的大断裂，是煤田的边界断层，对煤系地层没有影响（见图3）。

图3 库-拜煤田构造纲要图

2.3 煤层埋深对瓦斯赋存的控制特征

库拜煤田构造以走向近东西，向南倾斜的单斜构造为主，在众维煤矿（见图1）以西则转变为NE 向，倾向东南的单斜构造，煤田北部有煤层露头，存在瓦斯风氧化带，煤层瓦斯可以通过煤层露头释放到大气中。根据多组瓦斯成分数据分析，本区瓦斯风氧化带的深度一般在100～300m。

采用以往已测得的高瓦斯矿井瓦斯含量数据，及对地质勘查期间测定的瓦斯含量参数进行筛选校正，通过线性回归建立侏罗系下统塔里奇克组（J1t）A 煤组瓦斯含量分布与煤层埋深的关系（见图4）。从图4 可以看出，本区A 煤组煤层瓦斯含量随着煤层埋深的增加而增大。

表1 瓦斯参数采用值与修正情况

图4 A 煤组瓦斯含量与底板标高线性关系图

2.4 水文地质条件对瓦斯赋存的控制特征

库拜煤田属于大陆型中温带干旱气候，冬夏两季较长，春秋两季较短，降水量少，蒸发量大，年平均降水量187.4mm，多降在北部山区，蒸发量1331.2mm，每年7 月中旬到8 月下旬为雨季，时有暴雨降落，常造成山洪暴发。

拜城矿区虽然地处欧亚大陆腹地，属干旱气候区，但是由于受地形和纬度的影响，区内气候仍较湿润，北部高山区降水量丰富，冰雪广布，是区内地表水的发源地和地下水的补给区。中山区森林密布，气温适中，雨量充沛，为地下水提供了丰富的补给来源。南部低山丘陵区，因降水量较小，垂直蒸发强度大，地下水较贫乏。区域地下水的补给来源于北部的高山雪水、雪融化后汇成的河流水及大气降水，径流由北向南，但受地形切割影响或不同透水性岩层（隔水层）的阻隔作用，以及受区域阻水断层的影响，地下水基本处于半封闭的状态，排泄方式以矿井和泉水为主。从区域地下水补给、径流、排泄条件来看地层和煤层中的水流动性较差，对瓦斯的保存相对有利。

3 库拜煤田瓦斯分布特征

库拜煤田拜城矿区北部目前开采A 煤组的矿井，依据现有资料和《防治煤与瓦斯突出规定》，综合考虑矿井瓦斯地质规律，不具备形成圈闭瓦斯的地质条件，矿井现阶段开采水平瓦斯含量较低，但随着采掘强度加大、深度增加及井田地质条件的变化，瓦斯会不断增大，且构造带附近构造煤发育，煤层倾角大，受自重力影响煤层易向采掘空间滑动、垮塌，有利于煤与瓦斯区域突出危险性的发生；南部开采B 组煤和C 组煤的矿井在现采水平已有一煤矿发生煤与瓦斯突出，其它煤矿在现采水平以下均可能成为高瓦斯矿井或瓦斯突出矿井。

库拜煤田阿艾矿区目前各矿井开采煤层均为A 组煤。捷斯德里克向斜轴煤层埋深较浅，向斜轴附近、向斜东部及向斜西部区域大部分处于瓦斯风氧化带内，捷斯德里克向斜中段有部分区域在瓦斯带内；夏阔坦向斜构造单元区基本处于瓦斯带内，根据位于本区浅部的夏阔坦煤矿生产资料，矿井相对瓦斯涌出量已经大于6m3/t，已进入瓦斯带内，预测本区内其他矿井的瓦斯要比夏阔坦煤矿目前的开采区域的瓦斯高，随开采深度增加均可能发生煤与瓦斯突出危险；明矾沟矿区内的明矾沟煤矿煤层倾角大，构造煤发育，为煤与瓦斯突出矿井，突出煤量700t，涌出瓦斯总量1.4 万m3，标高1575m，突出时间2010 年8 月8 日。

4 结论

库拜煤田煤炭资源丰富，煤的变质程度高，是全疆瓦斯含量较高的主要区域，目前已有两个矿井发生煤与瓦斯突出。影响该煤田瓦斯含量的地质因素主要为：区域构造大规模的挤压作用，是库拜煤田煤变质程度高的主要因素，同时强烈的构造运动对煤体破坏严重，易形成构造煤，对瓦斯的聚集提供了必要条件；瓦斯风氧化带深度一般为100～300m，由实测的煤层埋深与瓦斯含量关系图可知，瓦斯含量随煤层埋深的增加而增大；区域地层和煤层中的水流动性较差，对瓦斯保存较为有利。总的来说在库拜煤田内瓦斯生成和赋存条件均较有利，具备瓦斯聚集的地质条件，在今后工作中应加强瓦斯地质工作的研究，煤矿开采时要加强防范煤与瓦斯突出危险的发生。

[1] 王俊民等.新疆维吾尔自治区煤炭资源潜力评价成果报告[M].乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区煤田地质局,2011.

[2] 杨曙光等.新疆维吾尔自治区瓦斯地质图[M].乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区煤田地质局,2011.

[3] 赵庆波等.煤层气地质选区评价理论与勘探技术[M].北京：石油工业出版社,2009.

[4] 孙建安等.浅谈宁夏煤层气藏条件及开发前景[J].中国煤炭地质,2009,21(11).