汾西矿业宜兴矿2号煤层瓦斯赋存条件研究

宋 泮 亮

(山西省地质勘查局二一三地质队,山西 临汾 041000)

0 引言

山西汾西宜兴煤业有限责任公司隶属于山西焦煤汾西矿业集团有限责任公司，核定生产能力180万t/年。该矿位于山西孝义市驿马乡刘家庄村、孟南庄村一带，地理坐标为东经111°37′45″～111°42′48″，北纬36°56′55″～37°00′42″。井田东西宽3.2 km，南北长4.0 km，面积12.8 km2，批准开采2号煤层(标高560 m～700 m)。

宜兴矿井田位于霍西煤田汾西矿区，煤系地层的基底为奥陶系灰岩，在其上部沉积了石炭系、二叠系地层及第三、第四系红黄土层。煤系地层与奥陶系为平行不整合接触。井田大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中零星出露有太原组、山西组、下石盒子组及上石盒子组地层，主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。井田地质构造为一向斜和一背斜组合构造，向斜轴向北东—北—北西，向北东—南西仰起；背斜轴向西—北，向西—北倾伏。地层平缓，2°～8°。井田内断层和陷落柱较发育，以落差小于5 m的正断层为主。

1 瓦斯赋存规律研究

2号煤层位于山西组中下部，第二沉积旋迴序列中，上距下石盒子底界K8砂岩约26 m。煤厚0.35 m～2.60 m，平均厚度1.60 m，属中厚煤层。可采性指数为0.93，大部分可采，厚度变异系数为39%，煤层较稳定。煤层大部分不含夹矸或含1层夹矸，局部含2层～3层夹矸，其中上部夹矸为灰色并带有砂质的泥岩，色泽较亮，新鲜断面上与煤层有明显区别，泥岩夹矸层理发育与煤的分界清楚。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩，厚度变化大，底板为泥岩或砂质泥岩。井田中东部大片被开采。

经测定，2号煤层瓦斯压力为0.03 MPa～0.3 MPa。矿井瓦斯等级见表1，瓦斯含量试验成果见表2。

表1 矿井瓦斯等级表

表2 主要可采煤层瓦斯成分及含量汇总表

根据山西省煤炭工业局综合测试中心的测试结果，1202采煤工作面、1205工作面(回收)绝对瓦斯涌出量占全矿井绝对瓦斯涌出量的57.3%；掘进面绝对瓦斯涌出量占全矿井绝对瓦斯涌出量的8.7%。其中1202回采工作面绝对瓦斯涌出量为2.44 m3/min，占全矿井的29.6%；1205工作面(回收)绝对瓦斯涌出量为2.28 m3/min，占全矿井的27.7%；1204材巷掘进面绝对瓦斯涌出量为0.28 m3/min，占全矿井的3.4%；1204运巷掘进面绝对瓦斯涌出量为0.29 m3/min，占全矿井的3.5%；560集中回风巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.15 m3/min，占全矿井的1.8%；采空区及裂隙孔抽放量为2.7 m3/min，占全矿井的32.8%。2号煤层仅在井田北部为氮气—甲烷带，其余大部分范围为氮气带，瓦斯含量变化趋势无明显规律。

2 瓦斯涌出量预测

宜兴矿现开采2号煤层，无上部煤层，下部3号煤层距2号煤层5 m～9 m，平均约7 m。采区工作面的瓦斯来源于本煤层涌出。矿井瓦斯涌出量预测结果，矿井绝对瓦斯涌出量为8.24 m3/min，矿井瓦斯相对涌出量为3.21 m3/t。采面最大瓦斯绝对涌出量为2.44 m3/min，掘进面最大瓦斯绝对涌出量为0.29 m3/min。

测试结果表明，本区各主要可采煤层瓦斯含量较低，瓦斯含量变化在0 mL/g～4.25 mL/g可燃质，结合生产矿井的实际生产资料(据原孟南庄矿方提供，2号煤层井下生产中瓦斯相对涌出量为4.0 m3/t左右)，本区宜定为低沼气矿井。但应注意勘探阶段化验室的瓦斯测试结果与实际开采阶段的瓦斯鉴定结果有所不同。随着矿井开拓、巷道及工作面的延长，煤和围岩的暴露面积不断加大，应加强矿井瓦斯地质工作的分析，研究和判断，对瓦斯富集地段应高度重视。

根据调查已有工作面瓦斯涌出量检测情况看，1201，1202，1203，1205工作面由东向西瓦斯涌出量逐渐增大，原煤瓦斯含量由南而北含量逐渐增高，变化范围0.1 m3/t～0.35 m3/t。可见，2号煤层瓦斯含量随埋深增大。

3 结语

经测定，2号煤层瓦斯压力为0.03 MPa～0.3 MPa，建矿以来矿井未发生煤(岩)与瓦斯及二氧化碳突出情况。2号煤层无煤与瓦斯区域突出区域。根据瓦斯含量测量结果，2号煤层瓦斯含量0.1 m3/t～0.35 m3/t，矿井瓦斯类型属简单类型。随着矿井开拓、巷道及工作面的延长，埋深增大，煤和围岩的暴露面积不断加大，瓦斯涌出量逐渐增加。