浅谈矿井地质因素对瓦斯赋存的影响

郭红旗

摘要：随着矿井生产生产能力不断增大，浅部煤层的开采殆尽，矿井必须向深部延伸，同时矿井各种地质因素变的更加复杂，随之而来的瓦斯压力、瓦斯含量也随着深度增加而增大。通过对1890煤矿地质条件的调查，分析了煤层围岩、埋深、地质构造与瓦斯赋存之间的关系，为深部瓦斯灾害治理提供指导。

关键词：构造；围岩；埋深；瓦斯；赋存

中图分类号：TD163文献标识码： A

1890矿井地处新疆天山山脉，位于乌鲁木齐市以南的艾维尔沟矿区的东部，矿井隶属于宝钢集团八钢公司新疆焦煤（集团）有限责任公司。行政区划隶属新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市达坂城区管辖。矿井含煤地层属侏罗系地层。本矿井可采煤层均属于八道湾组含煤地层。主采煤层为4号、5号、6号、7号煤层，随着煤层埋深增加，瓦斯问题日益突出，影响矿井的正常开采，同时在矿井南北翼地质构造复杂的区域瓦斯压力更大，在1682水平运输石门测得4#煤层最大瓦斯压力达到2．6 Mpa，5#煤层也出现瓦斯喷孔动力现象。矿井在2013年度矿井瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井。因此，研究矿井瓦斯赋存与地质因素的关系，对瓦斯的防治起着重要作用。

1、瓦斯赋存与煤层的埋深的关系

煤层埋藏深度的增加会使地应力增加，进而压密压实煤层和围岩，使得煤层和围岩的透气性降低，同时瓦斯向地表的距离也增大，造成瓦斯排放困难，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯而不利于放散瓦斯方向发展。在煤层瓦斯风化带之下的煤层内，煤层的瓦斯压力、含量、和矿井瓦斯涌出量与煤层的埋深之间都存在正比例关系，即随着煤层埋深的增加而增加。

1890煤矿各煤层瓦斯含量与煤层埋深关系图见（图1、图2、图3、图4.）

图11890煤矿矿4号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图21890煤矿矿5号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图31890煤矿矿6号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图41890煤矿矿7号煤层瓦斯含量与埋深关系图

2、瓦斯赋存与煤层围岩的关系

煤层瓦斯的聚积或排放，受煤层围岩岩性成分、粒度、孔隙度、裂隙等影响较大。当煤层顶板为透气系数较高的砂岩、砾岩和灰岩时，则不利于瓦斯保存，煤层中瓦斯含量相对较小，压力相对较低；反之，围岩为完整致密的低透气性岩层时，如砂质泥岩或泥岩，孔隙度小，透气性能差，瓦斯就容易保存，煤层中的瓦斯含量就相对较高，瓦斯含量相对较大。本矿井各主采煤层的围岩状况决定了瓦斯的赋存能力。

本井田内4号顶板为顶板为灰白色石英砾岩，底板为灰色细砂岩。5号顶板为含砾粗砂岩，底板为黑灰色炭质泥岩。6号煤层顶板为深灰色细砂岩，底板为暗灰色粉砂岩。7号煤层煤层顶底板均为浅灰色细砂岩。从煤层的顶底板岩性分析，煤层顶板以粗砂岩为主，底板以粉砂岩为主，。因此各煤层的顶底板岩性均不利于瓦斯保存。

3、瓦斯赋存与水文地质条件的关系

煤层中的不同的水文地质条件可以造成不同的煤层瓦斯含量。充填在煤层中的裂隙水和孔隙水，不仅占据了瓦斯的赋存空间，还可以通过水对煤粒的吸附进而减弱煤对瓦斯的吸附能力。瓦斯就被不断循环的地下水带走。因此，在一定的条件下，地下水丰富且强烈活动的煤层中瓦斯含量较低，反之则瓦斯含量较高。

本井田内，可分为三个含水层及一个隔水层。主要分为下侏罗统八道湾组含煤岩系含水层、中侏罗统西山窑组含水层以及第四系冲洪积松散岩类孔隙透水含水层和下侏罗系三工河组隔水层。井田中有艾维尔沟河通过，其对其深部的煤层有较强的充水作用，不利于瓦斯的保存。对河流以上的煤层，由于补水性弱，水文地质对瓦斯的逸散影响不大。

4、瓦斯赋存与地质构造的关系

煤层瓦斯含量受到煤层的生成保存条件影响，不同地质时代发生的地层隆起、剥蚀、沉积、凹陷或岩浆活动，很大程度影响了煤化作用过程（瓦斯生成），也控制了瓦斯的保存或排放。

1890矿井在煤系地层沉积后经历了燕山运动和喜马拉雅山运动的改造。燕山期，随着天山的隆升，矿区整体抬升，遭受剥蚀，在此阶段，随着地层的不断抬升，上覆地层的不断减少，煤层埋藏深度在减少，对瓦斯的排放有利。喜马拉雅期，受到印度板块向北推挤的远程效应，天山受到强烈挤压，冰达坂-夏热嘎断裂及红五月桥断裂重新活动，受其控制，矿井内发育了一系列平行于近走向的逆冲，使下覆地层逆冲推覆至煤层之上。逆冲推覆断层对瓦斯的赋存起到良好的封闭作用。但由于受到煤层埋藏深度的控制，埋藏浅、离露头近的断层对瓦斯赋存封闭作用不明显，在深部区域断层对瓦斯赋存的控制作用将更为明显。如：在F4-1逆断层附近15123回风巷的瓦斯压力达到1.02MPa，距该断层100米处煤层瓦斯压力为0.12 MPa。

井田总体构造形态为向南西倾斜的单斜构造。井田内岩层和煤层倾角一般9～25°。但在井田的西部处于矿区的转折部位，有一向斜构造，走向为北东向。褶皱构造对瓦斯赋存的影响一般表现为向斜构造比背斜构造对瓦斯保存有利。主要是因为背斜轴部长性断裂要比向斜轴部发育，瓦斯容易从裂隙中排放。在本矿井中，也同样遵循着这样的规律，在生产实践中，在向斜轴部瓦斯涌出量要大于其两翼，说明在向斜轴部瓦斯更高，在本矿向斜轴部瓦斯相对富集。如：在向斜轴部的16122回风巷6#煤层瓦斯压力达到0.66MPa，而在两翼的南翼6#集中运输上山6#煤层瓦斯压力仅为0.14MPa， 北翼6#中部上山6#煤层瓦斯压力仅为0.08MPa。

4、结语

影响煤层瓦斯含量的因素多种多样。但是地质因素对煤层瓦斯含量的影响是至关重要的，同时也是多种多样的。因此，研究地质因素与瓦斯含量之间的关系，发现二者规律，对矿井瓦斯防治起着重要作用。

参考文献：

[1] 杨孟达.煤矿地质学[M].北京.煤炭工业出版社，2000

[2]王兆丰，刘军.方庄煤矿二1煤瓦斯赋存规律探讨[J].煤炭工程，2005（3）:53-55.