煤礦補充勘探工程煤層瓦斯地質(zhì)情況

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沁和能源集團(tuán)有限公司候村煤礦主要可采煤層為山西組3號煤層以及太原組9號、15號煤層，現(xiàn)采煤層為3號煤層，該礦現(xiàn)開采的3號煤層除北部六采區(qū)尚有可采資源外，其他區(qū)域已基本采空。3號煤層未來開采完畢后，礦方計劃開采深部的9號、15號煤層，而目前候村煤礦掌握地質(zhì)資料不足，不能滿足煤礦下一步生產(chǎn)需要，因此，進(jìn)一步開展地質(zhì)補充勘探工作勢在必行。

1補充勘探介紹

1.1勘探手段的選擇

本次主要針對9、15號煤進(jìn)行補充勘探工作。本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬于簡單類型，15號煤煤層穩(wěn)定程度為穩(wěn)定煤層，根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》要求，查明程度為探明的煤層控制的基本線距為500～1000m，本次設(shè)計又參考井田內(nèi)以往鉆孔位置，鉆探工程確定采用800m左右的勘查工程基本線距圈定探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（111b）資源量。受區(qū)內(nèi)地形的限制，線距可能略有變化。

1.2勘探工程布置原則

（1）為了滿足工程設(shè)計要求，實現(xiàn)采掘安全，本次侯村煤礦的地質(zhì)補充勘探工作的重要目的就是要把礦山的地質(zhì)及煤層結(jié)構(gòu)、水文及工程地質(zhì)條件、瓦斯賦存規(guī)律等情況調(diào)查清楚。（2）勘探線原則上垂直于煤層走向布設(shè)。同時勘探工程布置以控制煤層為主要目的，并滿足資源量圈定和采樣化驗等基本要求。（3）本次補充勘探工程過程中采用了多種手段相結(jié)合的方式，以綜合利用作為指導(dǎo)方案，并在勘探工程布置中始終遵循“一孔多用”的鉆孔方案要兼顧到水文工程地質(zhì)，瓦斯以及構(gòu)造等多個方面的總體原則。

1.3勘探工程量

本次勘探工作完成了設(shè)計的各項地質(zhì)任務(wù)，施工完成10個鉆孔，其中包括8個地質(zhì)孔，2個水文長觀孔，煤芯樣、瓦斯樣、巖樣、水樣及同位素樣等均按照設(shè)計要求進(jìn)行采樣化驗。本次勘探的10個鉆孔中共采取煤芯煤樣11個，瓦斯樣9個，巖樣57組，水樣全分析6個，同位素樣2個，并委托山西省煤炭工業(yè)廳綜合測試中心、山西省三水試驗測試中心以及山西省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院等有相應(yīng)資質(zhì)的化驗單位進(jìn)行化驗。下文主要針對本次勘探工程的侯村煤礦瓦斯地質(zhì)、賦存規(guī)律等情況作了簡單探討。

2煤層瓦斯參數(shù)和礦井瓦斯等級

2.1侯村煤礦瓦斯等級

候村煤礦現(xiàn)開采3號煤層，瓦斯涌出量較大，近年來，均被鑒定為高瓦斯礦井。9、15號煤層由于尚未開采，歷年來未做礦井瓦斯等級鑒定。

2.2煤層瓦斯參數(shù)

本井田3號煤層已于2009年9月由河南理工大學(xué)編制《沁河能源集團(tuán)有限公司候村煤礦3號煤層礦井瓦斯地質(zhì)圖說明書》，3號煤層瓦斯參數(shù)、瓦斯分帶等均經(jīng)過大量研究，且本次報告主要針對煤層為9、15號煤層，故3號煤層瓦斯參數(shù)不再贅述。本次補充勘探在HC21、HC31、HC41、HC43、HC51、HC61號鉆孔采取9、15號煤層瓦斯樣并且委托山西省煤炭工業(yè)廳綜合測試中心進(jìn)行化驗，根據(jù)化驗結(jié)果可知：經(jīng)測定井田內(nèi)9號煤層自然瓦斯成分以甲烷為主，其次為氮氣、二氧化碳；甲烷含量58.11%~98.09%，氮氣含量1.87%~41.8%，二氧化碳含量0.04%~0.09%；9號煤層瓦斯分帶為氮氣～二氧化碳帶～甲烷帶。經(jīng)測定井田內(nèi)15號煤層自然瓦斯成分以甲烷為主，其次為氮氣、二氧化碳；甲烷含量48.84%~99.14%，氮氣含量0.68%~50.55%，二氧化碳含量0.07%~0.61%；15號煤層瓦斯分帶為氮氣～二氧化碳帶～甲烷帶。

3煤層瓦斯賦存規(guī)律

3.1斷層、褶皺構(gòu)造對瓦斯賦存的影響

本井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，全井田現(xiàn)發(fā)現(xiàn)斷層一條，落差小于5m，對瓦斯賦存情況不會形成比較大的影響。向斜構(gòu)造的兩翼以及軸部中和面以上為壓應(yīng)力場區(qū)域，是高壓區(qū)，應(yīng)力集中比較明顯；軸部中和面及以下則是處在拉伸張應(yīng)力場，處于相對低壓區(qū)。眾所周知，向斜的兩翼和軸部中和面以上區(qū)域?qū)τ谕咚狗獯?、聚集會形成較為有利的條件，尤其是向斜的軸部區(qū)域會是煤層瓦斯含量比較高的一個區(qū)域。如果頂?shù)装宓哪鄮r厚度較大，在中和面也會出現(xiàn)煤層瓦斯聚集的情況。候村的下半峪向斜、反后向斜都為寬緩向斜，兩翼傾角都不大于5°，不利瓦斯向兩翼運移，在軸部有利瓦斯賦存。背斜構(gòu)造的兩翼以及軸部中和面以下為壓應(yīng)力場，是高壓區(qū)，應(yīng)力較為集中；軸部中和面以上處于拉伸張應(yīng)力場，煤層的埋藏深度也是比較大的，是相對低壓區(qū)域。當(dāng)煤層頂?shù)牡装迥鄮r或頁巖厚度比較大，透氣性又不好，埋藏深度也較大時，背斜的軸部中和面的上部巖石則會表容易形成塑形變形的情況，一般而言，在這種情況下裂隙則不太容易形成和產(chǎn)生，煤層的頂?shù)装迦栽诟采w性方面的性能仍然是會比較好的，對于兩翼存在的瓦斯也會向軸部方向轉(zhuǎn)移運動，這樣則會在一定程度上導(dǎo)致煤層的含氣性變大。

3.2煤層頂?shù)装宓膸r性對于瓦斯的賦存影響

一般來講，如果煤層頂?shù)装寰哂休^小的的巖石孔隙率，那么就會出現(xiàn)連通狀況不好的情形發(fā)生，在滲透性方面也會變得較差，孔隙度較小，在隔氣透氣方面的性能就會較好，毋庸置疑，這對于煤層賦存是非常有利的。那么，如果煤層頂?shù)装鍘r性特征是致密完整的比如是頁巖、油母頁巖這類的，煤層中存在的瓦斯就會比較容易被保存下來；相反，如果煤層頂?shù)装鍘r石是比如礫巖、砂巖等多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的情況下，瓦斯則會容易逸散。候村煤礦的9、15號煤層頂板多為石灰?guī)r，頂板巖性完整，致密，底板多為泥巖，砂質(zhì)泥巖，透氣性較差，均有利瓦斯的賦存。

3.3煤層埋藏深度對瓦斯賦存的影響

本次補充勘探工作統(tǒng)計了勘探鉆孔中原煤瓦斯含量與煤層埋深數(shù)據(jù)，并作出了煤層埋深與原煤瓦斯含量關(guān)系散點圖，通過這些數(shù)據(jù)分析最終發(fā)現(xiàn)，煤層埋深與原煤瓦斯含量這二者之間并不存在非常明顯的線性相關(guān)關(guān)系。

3.4瓦斯含量分布及預(yù)測研究

綜上所述，本井田9、15號煤層瓦斯含量受構(gòu)造、頂?shù)装鍘r性、煤層埋藏深度等綜合控制，本次根據(jù)鉆孔瓦斯含量繪制了9、15號煤層瓦斯含量等值線圖，通過分析等值線圖可知，9號煤層原煤瓦斯含量南高北低，15號煤層原煤瓦斯含量東高西低，9號煤層原煤瓦斯含量在1.45~5.96m3/t之間，15號煤層原煤瓦斯含量在2.17~8m3/t之間。

4預(yù)測瓦斯涌出量

煤礦目前未開采9號、15號煤層，因此本次報告未對下組煤瓦斯進(jìn)行預(yù)測，僅根據(jù)鉆孔瓦斯參數(shù)繪制了瓦斯含量等值線圖。建議煤礦在開采下組煤過程中，可以委托相關(guān)單位針對9號、15號煤層進(jìn)行相關(guān)的預(yù)測性工作。

5煤與瓦斯區(qū)域突出危險性預(yù)測

煤層的瓦斯含量作為礦井生產(chǎn)中煤層瓦斯的主要參數(shù)之一，同時它也是礦井瓦斯涌出和煤層突出危險性預(yù)測的最主要的依據(jù)因素之一。《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的相關(guān)條例就有指出：下述的區(qū)域預(yù)測方法就是需要根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)與瓦斯地質(zhì)分析相結(jié)合的預(yù)測方法：（1）煤層瓦斯風(fēng)化帶為無突出危險區(qū)域；（2）根據(jù)已開采區(qū)域已經(jīng)確切掌握的煤層賦存特征、地質(zhì)構(gòu)造條件、突出分布的規(guī)律和對預(yù)測區(qū)域煤層地質(zhì)構(gòu)造的探測、預(yù)測結(jié)果，采用瓦斯地質(zhì)分析的方法劃分出突出危險的區(qū)域。（3）對于以上兩項劃分出的無突出危險區(qū)和突出危險區(qū)以外的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層瓦斯壓力這一參數(shù)進(jìn)行預(yù)測。如果煤層瓦斯壓力資料不全或存在欠缺，也可根據(jù)煤層瓦斯含量這一參數(shù)來進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測所依據(jù)的鄰界值應(yīng)根據(jù)試驗考察來進(jìn)行確定。按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的相關(guān)條例進(jìn)行分析，如果煤礦煤層瓦斯壓力的資料不全或有所欠缺，不能形成測定的情況下，我們可根據(jù)煤層瓦斯含量這一參數(shù)來進(jìn)行預(yù)測。侯村煤礦補充勘探工程中，煤礦井田15號煤層未進(jìn)行相關(guān)的瓦斯壓力測定，建議開采下組煤時委托相關(guān)單位對9號和15號煤層進(jìn)行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測工作。

作者：趙萬海 單位：沁和能源集團(tuán)有限公司