安林煤礦瓦斯地質規律探討

摘要：通過現場多年的實踐和觀測，提出了瓦斯地質規律，對劃分煤與突出危險、威脅區域具有一定的指導意義。

關鍵詞：瓦斯地質；突出；斷層

1概況

河南省浚縣安林煤礦位於太行山東麓安陽——鶴壁煤田中北部，井田邊界均以大斷層構成自然邊界。現設計生產能力30萬t/a，開采煤層屬二疊係下統山西組二₁煤，煤厚平均4.4m，煤質為無煙煤。該井田北部受漿岩侵入的影響，沿岩漿岩侵入邊緣形成天然焦。井田為一單斜構造，其中斷裂構造比較發育，並伴有石棺向斜等褶曲。

安林礦是一個煤與突出較為嚴重的礦井，目前，礦井相對瓦斯湧出量為28m³/t，最大相對瓦斯湧出量為43.37m³/t。從1975年-2002年7月先後發生煤與突出74次，總突出煤量為5471t，其中100-500t的大型突出共有16次，占總突出次數的21.6％，最大突出強度為450t，始突深度262 m，最大瓦斯湧出量為18萬m³。

瓦斯地質規律是研究瓦斯形成、分布、賦存和變化的基本規律。根據現有的資料，結合井下觀測和實驗室實驗，從瓦斯與地質角度進行03manbetx ，探討突出的分布與諸地質因素之間的內在聯係及規律，以提高預報的準確性，確保礦井安全生產。

2煤與瓦斯突出具有明顯的特征

突出多集中在中部F₄₀和F₃₉兩條斷層之間，南部石棺向斜附近。北部六、八采區至今尚未發生突出，如圖1所錄。



（1）突出具有明顯的區域性。在開采的3個采區中，隻有三采區發生過煤與瓦斯突出，而六、八采區未發生過煤與瓦斯突出。而且三采區和六、八采區分布區域明顯。在曆屆共統計的74次的突出中，都位於6號勘探線以南，而以北從未發生過突出。

（2）突出主要發生在三采區的無煙煤中。在6號勘探經以南，煤質主要以無煙煤為主，該煤質鬆軟、粒狀成塊狀構造，性脆。強度較低，瓦斯湧出量大，突出頻繁。而且地質構造較多、煤厚不均，易發生突出；相反在六、八采區，煤以天然焦為主，該煤為鋼灰色，致密、光澤黯淡成塊狀，硬度及比重較大，瓦斯量湧出小。特別是在煤層揭露後，其煤的強度明顯增加。

（3）突出強度不大危險性小。安林煤礦在掘進麵發生過2次強度為400t左右突出以外，發生的74次突出的強度都不大，一般都在50t左右。

（4）突出類型以壓出型為主。在所統計的70多次突出中。突出類型以瓦斯噴出和壓出為主，從突出的物質源03manbetx ，突出的主動力以瓦斯和地質構造的原因所造成。

（5）突出主要發生在掘進麵。從統計突出資料可以看出，發生突出點以掘進麵為主，工作麵未發生突出現象。據統計，至今該井已有8a沒有發生過煤與突出現象，並且礦井瓦斯湧出量也大大降低。

3地質因素對出分布的影響

（1）從整個礦井來看，主要開采山西組二₁煤層，煤質屬高變質無煙煤，據整個安陽礦區煤變質03manbetx 可知，其煤變質作用是以區域深成變質和區域熱力變質相互迭加作用為主，僅在井田北部存在明顯的接觸變質作用。因此，這種區域深成變質和區域熱力變質緩慢的相互迭加作用是形成無煙煤這一構造煤和瓦斯含量最大的主要根源，三采區煤層瓦斯含量為18.150m³/t。

（2）山西組二₁煤的聚煤環境屬濱海平原型，其頂底板岩性以泥岩、粉砂岩和鈣泥質膠結的中細砂岩為主，這種岩性組合形式對煤層形成了透氣性較差的相對保護層，在無斷裂構造或影響較小的地段，煤層通常比較幹燥，開采過程中無淋水現象，這說明三采區二₁煤圍岩的岩性組合形式有效阻止了煤層中瓦斯向外逸散和運移，故此形成的瓦斯得以較好的保存。煤層透氣性係數λ＝3.145m²/MPa²·d。

（3）地質構造是影響瓦斯保存的重要條件之一。它一方麵可以改變煤層的賦存形態及煤層本身的煤體結構；另一方麵可以改變煤層圍岩的透氣性能。本井田總體為一單斜構造，地層走向呈箕狀波形變化。其內的中小型斷裂構造比較發育，同時還有一些為寬緩的背向斜。在目前開範圍內的中型斷裂構造有F₃₉、F₄₀、F₄₁、F₄₂等斷層。其各自特征見表1。

表1 地質構造特征表

見表

這些斷層是燕山運動早、中期太行山隆起活動的逆斷層，燕山末期至喜山早期擠壓活動被拉張活動所取代，向壓性、壓扭性正斷層演化成現今看到的正斷層。構造擠壓活動使得煤層具有高吸附瓦斯和封存瓦斯的能力；構造擠壓剪切作用形成的壓性、壓扭性構造及其運動使得煤層發生強烈韌塑性破壞和變形，形成了發育的“構造煤”。正是這些壓性、壓扭性構造活動造成F₃₉和F₄₀之間的部位發生煤與瓦斯突出的根源。一、二采區和106采區位於F₃₉和F₄₀兩個斷層之間。突出次數為24次，占總突出次數的32.4%，最大突出強度410t。

煤與瓦斯突出與褶皺構造之間的關係也是極其密切的。煤層在褶皺形成過程中由於韌性剪切、塑性流動而形成構造煤的“煤包”附近通常是發生嚴重煤與突出的部位。三采區位於石棺向斜內，在向斜軸部形成了厚度較大的“煤包”，正是這“煤包”形成了三采區厚度大於0.3 m軟分層，煤的平均堅固性係數?o 0.12~0.4，是三采區發生煤與突出的主要根源。三采區突出次數50次，占總突出次數的67.6％，最大突出強度450t。

礦井北部岩漿岩侵入二₁煤層中，對瓦斯的分布也有明顯的影響。北部岩漿的侵入屬燕山晚期的產物（同位素年齡為1.17～0.87億a），其岩性為閃長斑岩，大多數是沿二₁煤頂板侵入。由於煤層受岩漿侵入的破壞，煤在高溫高壓條件上下有機質結構發生了變化。煤中芳香族稠環的縮合程度迅速增高，碳環網格變大，排列更加緊密而規則。煤中的微孔隙驟然減少而開始向晶體格子化轉變，形成視電阻率較小的天然焦、天然半焦、超無煙煤。最終導致大幅度降低其對瓦斯的吸附能力。與此同時，煤層中的一部分甲烷還可以同岩漿岩熱液中的硫酸鹽作用生成碳酸鹽礦物。現場揭露的天然焦、天然半焦及無煙煤中發現有較多的方解石脈及薄膜可證實這一點。以上這些均導致煤中瓦斯含量的減少，故此形成了礦井北部的低瓦斯帶，八采區於井田北部。曾對六采區26021工作麵取樣測得ΔP＝14，?＝1.1,計算K＝13<20，六采區煤層為突出威脅煤層。

地質構造也控製突出分布，突出的地質條件和突出煤體結構特征是實現突出預測的得要技術途徑。從突出的角度研究地質構造時，不僅要研究地質構造的性質和特征，而且應結合煤的岩石組成、物理化學性質、煤的原始結構特征和煤層及圍岩的力學性質，從而查明不同地質條件下構造破壞煤的形成和分布特征，這樣更有利於準確地進行突出預測。

4結論

根據對安林煤礦煤與瓦斯突出特點的03manbetx ，得出突出分布具有很顯示的分帶性，突出的分帶受以下地質因素決定：

（1）煤變質作用是造成突出區域的內在因素之一，三采區具明顯突出，而六、八采區無突出危險。

（2）地質構造作用的破壞是影響瓦斯保存的重要條件之一，岩漿岩的侵入造成煤質的分帶，也造成瓦斯的分帶。

（3）地質構造控製突出區域的發展，在中部F₄₀和F₃₉兩條斷層之間，南部石棺向斜附近是主要的突出區域。

（4）地質構造是影響瓦斯保存的重要條件之一，它改變了煤層的賦存形態及煤層本身的煤體結構，同時改變了煤層圍岩的透氣性能。

（劉繼認，王啟明，馮軍）