陈金涛
(山西煤炭进出口集团 蒲县豹子沟煤业有限公司,山西 临汾 041000)
1672-5050(2017)05-0047-03
10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.013
2017-08-06
陈金涛(1988-),男,山西壶关人,本科,助理工程师,从事地质测量工作。
打通一矿区瓦斯地质规律研究
陈金涛
(山西煤炭进出口集团 蒲县豹子沟煤业有限公司,山西 临汾 041000)
矿井瓦斯治理的重要理论依据是该矿井的瓦斯地质规律。为了给打通一矿的瓦斯灾害治理提供依据,根据对该矿区大量的地质勘探资料进行分析,得到了该矿区的瓦斯含量和瓦斯压力随着埋深变化的线性回归方程以及瓦斯含量和瓦斯压力梯度,并对±0 m、-200 m两水平的瓦斯等级进行预测,发现这两处仍为煤与瓦斯突出煤层。通过对该矿区构造煤的探勘研究,得到其基本的分布规律,并对地质构造对瓦斯的影响进行分析研究,系统地完成了对该矿区的地质规律总结,为该矿进一步的瓦斯治理提供了宝贵的基础资料。
瓦斯地质;瓦斯含量;瓦斯压力;地质构造
瓦斯作为最复杂的气体地质体,其赋存状况受多种因素影响,其中地质条件最为重要[1-2]。瓦斯作为煤矿的主要灾害之一,严重威胁煤矿安全高效生产[3],瓦斯治理问题一直成为煤矿关心的焦点,如何多角度、多层次分析瓦斯规律,从而有效地治理、防治瓦斯事故是众多专家学者一直研究的方向,换言之,瓦斯地质规律是指导煤矿安全高效生产的基础,是治理瓦斯、预防瓦斯灾害事故的关键[4-5]。
打通一矿位于松藻矿区,有M6、M7和M8三组煤层,其中M6煤层为局部可采,M7、M8煤层全区可采,煤系含煤总厚4.01 m~9.88 m,平均7.58 m,可采总厚5.45 m。该矿地层为走向为北北东—南南西单斜构造,倾向为95°~110°,倾角为20°~45°,产状稳定。该矿核定生产能力180万t/a,绝对瓦斯涌出量185.13 m3/min~258.36 m3/min,相对瓦斯涌出量55.79 m3/t~79.61 m3/t,该矿在煤巷掘进和工作面生产过程中共计发生260次煤与瓦斯突出,属煤与瓦斯突出矿井。
2.1瓦斯含量赋存规律
煤层的埋深是影响瓦斯含量的重要因素之一,瓦斯含量与埋深存在一定的关系。在研究了国内外瓦斯含量研究方法的基础上,结合矿井的实际情况,采用线性回归方法,对该矿井的瓦斯含量与埋深进行研究。经过在矿区内进行大量的瓦斯含量与瓦斯压力的测定,经过线性回归分析,打通一矿煤层瓦斯含量、瓦斯压力与煤层埋深的回归方程分别为:Y=0.047 8X-2.275 6和Y=0.005X+0.095 5,其中Y表示煤层瓦斯含量,m3/t;X表示煤层埋深,m,回归曲线分别见图1和图2。经过计算可得到M6、M7、M8煤层的瓦斯含量梯度分别为3.2 m3/t/100 m、3.3 m3/t/100 m和3.1 m3/t/100 m,各煤层的瓦斯压力梯度均为0.5 MPa/100m,M6、M7、M8煤层瓦斯含量、瓦斯压力预测值如表1所示。
2.2煤与瓦斯突出预测
矿井在建井初期,井下共发生煤与瓦斯突出260次,其中最大突出的瓦斯量为8.2万m3,最大突出煤量1 408 t,属于典型的煤与瓦斯突出矿井,经鉴定矿井突出等级1.03D,随着采深的增加,在±0 m、-200 m两水平的瓦斯含量和瓦斯压力增大,煤与瓦斯突出危险性更加危险,故在矿井的该两水平±0 m、-200 m的瓦斯等级仍为煤与瓦斯突出矿井。
图1 打通一矿瓦斯含量与埋深关系图Fig.1 Relationship between gas content and buried depth in Datong No.1 Mine
图2 打通一矿瓦斯压力与埋深关系图Fig.2 Relationship between gas pressure and buried depth of Datong No.1 Mine
埋深/mM6M7M8瓦斯含量/(m3·t⁃1)瓦斯压力/MPa瓦斯含量/(m3·t⁃1)瓦斯压力/MPa瓦斯含量/(m3·t⁃1)瓦斯压力/MPa25085024129078164184350117074162128195234450149124195178226284550181174228228257334650213224261278288384750245274294328319434850277324327378350484
2.3构造煤分布规律
构造煤是矿井内影响煤层瓦斯含量和发生突出的主要原因之一。根据对该矿大量的勘探可知,M7、M8煤层是受构造力影响的复合型煤层,并且有较为明显的分界线,煤层分为上分层、软分层、下分层。其中软分层的分布最为重要,一般分布在各煤层的中间,厚度在0 m~0.6 m之间。软分层的分布的重要性主要是因为其变质程度较高,在该分层中瓦斯含量和压力较大,并随着软分层的厚度的增加而增大,在采掘活动过程中极易发生突出。大量探测数据表明,该矿的软分层呈“带状”分步,并且主要分布在该矿的北区,即在鱼跳背斜北翼,标高在+300 m~+400 m之间,倾向长度200 m~300 m。M7煤层在北区的软分层厚度在0.15 m~0.6 m,在掘进生产期间共发生突出235次,占全矿井煤与瓦斯突出九成以上,M7煤层在南区的软分层由于增厚现象较少,赋存比较稳定,在掘进生产期间只发生3次突出。另外,断层周围存在应力集中现象,该区域的煤被破坏程度较高,一般都为松软煤层,该区域的煤层瓦斯含量和压力一般较大,容易发生突出。掘进F6断层附近的煤层时,曾发生两次较大的煤与瓦斯突出事故,突出量分别为1 408 t和980 t。可见在断层附近的构造煤也极易发生煤与瓦斯突出。
2.4地质构造对瓦斯的影响
打通一矿位于娄山褶皱带的西北边缘,井田范围内褶皱和断裂比较发育,褶皱有大木树向斜和鱼跳背斜,伴随褶皱的产生同时还发育有一些断裂。在其两侧派生出许多小断裂,也是主要构造复合区,煤层倾角较小,有利于瓦斯赋存,深部瓦斯压力大,构造应力集中,在构造煤发育的地段,煤与瓦斯突出危险性较大。总体上看,瓦斯赋存量是随埋深增大而增大,在煤层尖灭处和构造应力集中地方存在高能瓦斯,突出危险性比较大。
通过对打通一矿地质勘探资料的分析,计算得到了打通一矿煤层瓦斯含量、瓦斯压力回归方程,从而得到了瓦斯含量梯度和瓦斯压力梯度,对矿井的±0 m、-200 m两水平的瓦斯等级进行预测仍为煤与瓦斯突出煤层,也对矿井的构造煤的分布特点和地质构造对瓦斯的影响进行了研究分析,最终完成了该矿井的瓦斯规律的分析,为该矿井的瓦斯治理提供了强有力的理论依据。
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GasGeologyLawinDatongNo.1Mine
CHENJintao
(PuxianBaozigouCoalCo.,Ltd.,ShanxiCoalImport&ExportGroup,Linfen041000,China)
Gas geology law is the important theoretical basis for gas control. To provide the basis for gas disaster management in Datong No.1 mine, on the analysis of geological exploration data, we obtained that the linear regression equation of gas content and stress with the buried depth, as well as the gas content and pressure gradient. The gas grade was predicted at the level of ±0 m and -200 m. The results show that these two positions are still coal and gas outburst seams. In addition, the distribution of deformed coal in the mining area was concluded. On the study of the effects of geological structure on gas, the gas geology law was systematically summarized to provide essential data for the gas control.
gas geology; gas content; gas pressure; geological structure
TD163
A
(编辑:杨 鹏)