邹庄井田32煤层瓦斯地质单元划分与瓦斯赋存特征

邹庄井田32煤层瓦斯地质单元划分与瓦斯赋存特征
吴发宏
【摘要】In order to achieve the hierarchical classification management of gas control, according to the geo-logical structure, gas deposit characteristics and tectonic coal development situation in Zouzhuang Coalmine Field, its gas geological units are divided with the use of gas geology theory and combined with actual produc-tion, which is three geological units of the Nanping syncline and F51 fault, NF26 faults, - 720m level road-way. Gas forecast for these gas geological units are made, which provides a theoretical basis for the hierarchi-cal gas control.%为了实现瓦斯治理分级分类管理，运用瓦斯地质理论与方法，并结合生产实际，依据井田内地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况，对井田进行瓦斯地质单元划分：以南坪向斜及其 F51断层、NF26断层、-720m 水平大巷为界划分为3个地质单元，对分瓦斯地质单元进行瓦斯预测，为瓦斯分级治理提供理论基础。

【期刊名称】《华北科技学院学报》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】6页(P8-13)
【关键词】瓦斯赋存;底板标高;地质单元
【作者】吴发宏
【作者单位】安徽神源煤化工有限公司邹庄煤矿，安徽淮北 235126
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.2
0 引言
煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的主要灾害，煤与瓦斯突出防治离不开瓦斯地质研究［1－2］。

煤层瓦斯赋存特征受地质构造控制，瓦斯分布具有明显的分区分
带性［3－5］。

研究瓦斯地质规律，厘清井田瓦斯赋存主控构造，划分瓦斯地质
单元，便于瓦斯分级管理，合理规划瓦斯治理措施。

瓦斯地质单元划分以瓦斯地质理论为基础，通过对比分析地质构造、煤层和瓦斯赋存差异，划分出不同级别的区域和块段，集中体现研究区域内的瓦斯地质特征。

曹运兴［6］等依据构造煤和瓦斯分布划分瓦斯地质单元，进行瓦斯突出预测。

杨陆武［5］等将地质构造、瓦斯和构造煤等定量指标组合，区划具有突出危险性的区、带、点。

杨德方［8］等以研究瓦斯含量规律为目的，对薛湖井田进行了瓦斯地质单元划分。

前人多以大断层为瓦斯地质单元边界，对于井田内无区域性大断层、瓦斯含量分布不均匀情况则无法合理划分瓦斯地质单元。

32煤层为邹庄井田首采煤层，与上、下邻近层相隔较远(＞100 m)，煤厚1.06～7.95 m，平均煤厚2.43 m，可采指数1.00，煤层结构简单～复杂，含1～3层夹矸。

夹矸以泥岩和炭质泥岩为主，少数为含炭泥岩。

顶底板岩性以泥岩为主，少数为粉砂岩和细砂岩。

为全矿可采的较稳定煤层。

矿井为新建矿井，目前在煤巷掘进过程中发生过3次明显的动力现象。

32煤层地勘可燃基瓦斯含量为0～11.5 m3/t。

首采工作面构造煤发育，预抽瓦斯后煤层最大残余瓦斯量为6.55 m3/t。

本文以邹庄井田32煤层为例，在充分考虑瓦斯赋存影响因素的基础上，对32煤
层进行瓦斯地质单元划分，为瓦斯治理提供一定的指导意义。

1 瓦斯赋存的控制因素分析
瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的形成和保存、运移和富集与地质条件关系密切。

本文重点阐述井田构造、煤层埋藏深度、顶底板岩性以及构造煤发育情况对32煤层瓦斯赋存的影响。

1.1 井田构造对瓦斯赋存的控制
井田处于NE向的双堆断层、南坪断层所夹持的断块内，总体构造形态为一较宽缓轴向NE向WS仰起的南坪向斜(图1)。

井田瓦斯赋存主要受南坪向斜的控制，受双堆断层、南坪断层的影响;井田西部受南坪断层的影响，南部受南坪向斜仰起端控制，大量瓦斯逸散，瓦斯赋存条件较差;井田中部位于南坪向斜轴部，井田北部位于南坪向斜倾伏端，构造应力大，埋藏较深，瓦斯赋存条件好。

图1 邹庄井田构造纲要图
靠近断层，应力集中，瓦斯压力、含量较大。

如图2所示，在3204工作面机巷同一测压钻场测压时发现，靠近逆断层 JF21的测点压力达到2.3 MPa，而非断层附近的测点压力仅有0.5MPa。

图2 3204机巷测压钻孔成果图
走向NE逆断层NF26断层断层面较缓，伴生一系列旁支断层，地勘期间该断层附近瓦斯含量普遍较大(表1)，如钻孔20－7瓦斯含量达8.43m3/t，说明NF26断层为有利于瓦斯赋存的封闭性断层。

走向 NE 断层 DF41、DNF26、DNF27、DF44 靠近断层附近钻孔瓦斯含量普遍较高，说明NE向断层受井田整体构造应力的影响呈挤压封闭状态，利于瓦斯保存。

表1 断层与瓦斯含量关系表断层名称走向性质落差/m 附近钻孔煤层底板标高/m距断层距离/m瓦斯含量/m3/t.daf NF26 NE 逆 0－50 20－7 －514.66 100～150 8.43 21－4 －572 100～150 4.97 22－7 －757.06 200～250 4.69 DF41 S－N 逆 0～10 22－2 710.45 尖灭处 10.5 DNF26 NE 正 0～15 24－255
－712.05 150～200 5.72 DNF27 NE 正 0～30 24－4 －686.21 100～150 11.5 DF44 NE 正0～5 21－5 －635 50～100 7.61
1.2 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响
井田由于地势平坦，地面高程多在20～23 m之间，煤层埋深可利用煤层底板标
高来反映。

从地勘期间整体数据来看(图3)，除了构造异常带之外，瓦斯含量大小
与煤层底板标高关系密切。

在－720m水平大巷以北瓦斯含量较高，在井田西部及南部，出现煤层露头，瓦斯含量明显减小。

统计分析了瓦斯含量与煤层上覆基岩厚度(煤层埋深减去第四纪黄土层厚度)的相关性优于与埋深的相关性。

得出上覆基岩厚度450 m以深几乎都在－720 m水平大巷以北，有利于瓦斯赋存，32煤层南部和西部基岩厚度相对相对较小，瓦斯含量低。

图3 地勘期间钻孔瓦斯含量散点图
1.3 构造煤发育特征对瓦斯赋存控制
瓦斯地质研究表明，含高能瓦斯的构造煤是煤与瓦斯突出煤体，煤体结构对瓦斯赋存和煤与瓦斯突出有重要影响［7］。

32煤层井下煤巷观测发现(图4)，3204工
作面风巷在掘进过程中发生的动力现象与构造煤发育有关。

此处煤层中部及下部Ⅲ～Ⅴ类构造煤极为发育，煤层层理紊乱，以片状为主，压出煤量5.1吨，异常瓦斯涌出总量约300 m3，分析认为此次动力现象应为构造煤和瓦斯综合作用的结果。

图4 3204风巷动力现象点
由32煤层钻孔测井曲线解译构造煤的发育程度，从解译的信息来看，32煤层构
造煤相当发育，只有少量钻孔没有构造煤，构造煤平均厚度为1.62m，尤其在井
田北部和NF26断层以及35采区，构造煤厚度变化较大。

因此，构造应力集中区和厚煤区，是构造煤发育区，也是瓦斯相对富集区。

2 邹庄井田32煤层瓦斯地质单元划分及特征
邹庄井田32煤层构造复杂，西以南坪断层为界，东以双堆断层为界，北与钱营孜矿毗邻，南受蚌埠隆起影响。

区内断层和褶曲构造发育，不同块段瓦斯赋存的主控因素各不相同。

综合考虑32煤层地质构造特征、顶底板岩性、构造煤发育程度、瓦斯压力、瓦斯含量和已发生的动力现象，结合生产实际，将32煤层划分为3个瓦斯地质单元，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。

由于邹庄井田地势平坦，地面标高在20～23 m，煤层底板标高和煤层埋深相差不大。

本文用底板标高代替煤层埋深分析瓦斯含量的变化。

各瓦斯地质单元特征分述如下:
1)Ⅰ单元位于南坪向斜西翼，F51断层以西和－720 m水平大巷以南区域，NF26断层以北。

煤层倾角大，浅部发育NS、NNE向大断层，西部和南部有煤层露头，构造煤较发育，厚度较稳定，顶板泥岩厚度变化较大。

瓦斯含量与煤层底板标高的关系如图5所示，由图可知，瓦斯含量较小，百米瓦斯含量增加梯度为1.25
m3/(t·100 m)，该单元无动力现象。

图中y为瓦斯含量，m3/t;x为煤层底板标高，m;R2为相关系数;下同。

图5 Ⅰ单元瓦斯含量与标高关系图
2)Ⅱ单元位于井田东南部，NF26断层以南到井田边界。

NE向逆断层极为发育，
构造复杂，煤层赋存不稳定，南部受蚌埠隆起影响，地层抬升，出现煤层露头。

构造煤发育，厚度变化较大。

顶板泥岩厚度变化较大。

受逆断层影响，瓦斯含量较高，地勘期间瓦斯含量测点较少，与煤层底板标高的关系如图6。

瓦斯含量较大，百米瓦斯含量增加梯度为2.68 m3/(t·100 m)。

图6 Ⅱ单元瓦斯含量与标高关系图
3)Ⅲ单元位于井田东南部，南坪向斜轴部及东翼，煤层倾角较小，埋深较大。

中间发育小、中型断层，顶板泥岩厚度约12 m，赋存稳定。

构造煤发育，由南向北构造煤厚度增大。

已发生3次动力现象，煤层瓦斯含量大。

瓦斯含量与煤层底板标
高的关系如图7所示，百米瓦斯含量增加梯度为2.73 m3/(t·100 m)。

图7 Ⅲ单元瓦斯含量与标高关系图
综合以上分析，根据邹庄井田目前掌握的瓦斯地质资料，邹庄井田32煤层瓦斯地质单元划分结果及瓦斯含量预测如图8所示。

此外，根据井下煤巷揭露情况，井
田内部小断层发育，对瓦斯赋存产生较大影响。

在生产过程中，应加强地质勘探，及时准确地掌握煤层地质信息，保障煤矿安全生产，防止煤矿事故发生。

3 结论
1)从井田地质构造、煤层埋深、顶底板泥岩分布以及构造煤发育特征等方面分析瓦斯赋存规律，发现受断裂构造和褶曲构造影响，是邹庄井田32煤层埋深控制瓦斯含量变化的关键所在。

图8 邹庄井田32煤层瓦斯地质单元划分成果图
2)邹庄井田32煤层瓦斯赋存具有明显的分区分带性，瓦斯分布总体呈现2高1低的格局。

依据邹庄井田瓦斯地质资料，分析瓦斯赋存规律，结合矿井生产实际，将32煤层划分为3个瓦斯地质单元。

Ⅰ单元煤层埋深浅，瓦斯逸散;Ⅱ单元受复杂断层影响，瓦斯富集;Ⅲ单元位于向斜轴部及倾伏端，埋深较大，瓦斯含量大。

参考文献:
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