发耳矿区瓦斯地质规律与瓦斯赋存分布特征

摘要：本文从瓦斯地质理论的观点出发，通过对发耳矿区瓦斯地质特征及瓦斯赋存规律的研究，分别阐述了地质构造、顶底板岩性、煤层埋深、水文地质条件对瓦斯赋存的影响，认为影响发耳矿区瓦斯含量分布的主要因素是地质构造和煤层埋深。

关键词：瓦斯地质；瓦斯赋存；地质构造

发耳矿区位于贵州西部水城县南部的发耳乡、都格乡、鸡场乡、玉舍乡和阿戛乡境内的格目底向斜东段和杨梅树向斜。格目底片区东西长32.5km，南北宽平均为10.0km，面积3250km2；发耳片区东西长18km，南北宽平均为12.0km，面积160km2，矿区总面积为485km2。

1.矿区大地构造位置及控制特征

发耳矿区大地构造单元属扬子准地台、黔北台隆、六盘水断陷、威宁北西向构造变形区，在区域地质上属扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋扭构造变形区。位于前人框定的“黔西山字型构造”前弧之西翼，主体构造线大都呈南东—北西走向。发耳矿区内主要褶曲杨梅树向斜为一完整的不对称盆形复式向斜构造，由三个次一级向斜组成，即北东的马龙屯向斜、北西的棋盘屯向斜和南西的妥倮屯向斜。其次发育一些规模较小的背斜（芭蕉塘背斜、老发耳背斜、潘家寨背斜）和一些规模较小的断层。四周翼部为峨眉山玄武岩组及煤系地层组成。地层倾角在东南部杨梅树至发耳一带较小，一般10～25°；其余倾角较大，为25～50°；向斜中部为三叠系地层，较为平缓。矿区在整个地史期间地壳频繁震荡，大面积的抬升和沉降多次出现，但变化幅度普遍较小，因不整合接触不明显。燕山运动是控制本矿区构造的关键地壳运动，尤其是燕山运动的晚期。矿区内构造的主要形态特征是向斜相对开阔、背斜相对紧凑。本区含煤地层为龙潭组，属海陆交互相沉积，含煤42～76层，一般60层，煤层平均总厚度为46m，含煤系数11%，其中可采及局部可采煤层19层。在可采及局部可采煤层中，比较稳定煤层9层，平均总厚度15.91m，主要赋存有瘦煤、贫瘦煤、贫煤三类煤。

2.矿区瓦斯赋存分布特征

（1）断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响。发耳矿区属位于三级构造单元六盘水断陷内，为一凹陷盆地或短轴向斜（杨梅树向斜），总体构造属中等偏复杂，易于发生煤与瓦斯突出。断层较多，正断层和逆断层均有发育，断距或落差大于30m的有13条，小于30m的有21条。尤其在构造复合部是煤与瓦斯突出易于发生的部位。由于受滑动构造作用煤厚变化大，该片区范围内煤厚为0.21～4.71m，构造煤全成层发育。褶曲有杨梅树向斜、马龙屯向斜、妥倮屯向斜、棋盘屯向斜、芭蕉塘背斜、老发耳背斜、潘家寨背斜，对瓦斯赋存起主导作用。

（2）顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响。煤层顶、底板的透气性好坏，直接影响着煤层瓦斯的逸散和赋存，孔隙率大、渗透率高的砂岩顶、底板，不利于煤层瓦斯的保存，孔隙率小、渗透率低的砂质泥岩和泥岩顶、底板，有利于煤层瓦斯的赋存[2]。发耳矿区内煤层顶、底板以泥岩、粉砂质泥岩为主，透气性较差，根据瓦斯运移规律，在向斜的两翼及背斜的轴部，有利于瓦斯的保存。

（3）煤层埋深对瓦斯赋存的影响。随着煤层埋藏深度的增加，地应力增高，围岩的透气性降低，瓦斯向地表运移的距离相应也增大，这种变化有利于瓦斯的保存[3-4]。虽然发耳矿区内瓦斯赋存由于受构造破坏严重，瓦斯含量分布极不均衡，瓦斯含量与埋深相关性不高，但总体仍随煤层埋藏深度增加而呈变大趋势。

（4）水文地质条件对瓦斯赋存影响。地下水与瓦斯共存于含煤岩系及围岩之中，其运移和赋存都与煤层和岩层的孔隙、裂隙通道有关[5]。区内煤系上覆下三迭系永宁镇组灰岩和下伏的二迭系阳新灰岩为两个富含水带，但分别被煤系顶部的飞仙关组砂岩、泥岩和底部的二迭系峨嵋山玄武岩阻隔，上覆和下伏强含水层对矿井开采不会造成影响。矿区水文地质条件属简单～中等。总体来说，水文地质条件对瓦斯的逸散和保存影响不大。

（5）构造煤发育及分布特征。构造煤是原生结构煤在构造应力作用下发生明显物理化学变化后的产物，构造煤的宏观结构、显微结构与显微构造，是煤体结构形成时构造应力作用的记录，是煤体变形、流变和变质作用的证据，现已发现煤与瓦斯突出与构造煤发育程度相关性极高[2]。矿区内构造煤的分布与已发现的地质构造分布基本一致，褶曲、断层的产状与构造煤的发育程度、发育范围关系密切。构造应力集中处，煤层硬度较低，呈不规则碎块状，半亮半暗型煤。层理紊乱，手剥断口呈参差状，多棱角且有挤压特征，节理不明显，成粘块状，瓦斯含量明显较高。

3. 结论

（1）发耳矿区内煤层由于受到前期挤压运动的影响，构造较为复杂，构造煤较为发育，煤层产生的瓦斯被大量封存难以逸散，挤压型地质构造构成矿区煤层瓦斯的存气空间，构造复杂程度与煤层瓦斯含量正相关。

（2）发耳矿区瓦斯分布是多种因素共同作用的结果，煤层埋深、地质构造、水文地质条件、顶底板岩性都对瓦斯赋存产生影响。相比较而言，影响发耳矿区瓦斯含量分布的主要因素是地质构造和煤层埋深。

参考文献：

[1]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.

[2]张子敏.瓦斯地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[3]彭立世，袁崇孚.瓦斯地质与瓦斯突出预测[M].北京：中国科学技术出版社，2009.

[4]张子敏，张玉贵.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[5] 傅雪海，秦勇，韦重韬.煤层气地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

作者简介：李奎，1988年生，男，贵州钟山区人，单位名称： 贵州省六盘水市钟山区安监局。