高瓦斯煤田

高瓦斯煤田（精选3篇）

高瓦斯煤田 篇1

摘要：为了研究淮南煤田瓦斯赋存特征, 运用瓦斯赋存构造逐级控制理论, 以淮南煤田为例, 揭示了淮南煤田—潘谢矿区—潘一矿三级瓦斯赋存逐级构造控制特征。结果表明, 淮南煤田构造特征主要受EW向、NE-NNE向、NW-NWW向的控制, 这种构造特征同时也影响着矿区和井田内部断层的展布及其瓦斯赋存特征, 即区域板块构造运动及其演化, 奠定了淮南煤田区域性高瓦斯的基础, 潘谢矿区内次一级构造控制着不同范围的瓦斯分布, 对于潘谢矿区内的潘一矿而言, 区域构造控制下的大断层F4和F5将其分为3个瓦斯地质单元, 每个单元内部瓦斯赋存分异特征及构造煤发育范围又有所不同。

关键词：瓦斯赋存,构造逐级控制,淮南煤田,地质构造,瓦斯地质

0引言

瓦斯赋存构造逐级控制理论是研究煤矿瓦斯地质规律的重要内容之一, 瓦斯的赋存和展布特征受控于区域构造应力场特征及其构造复杂程度。要厘清矿井瓦斯赋存特征, 必须厘清矿区构造, 必须厘清区域构造及其大地构造位置。只有如此, 才能彻底研究透彻矿井的瓦斯地质规律[1,2]。地质构造的规模不同, 对瓦斯控制的特征也不同, 其中, 大型构造是控制瓦斯突出及其赋存的区域性构造;中型构造则是带状控制;小型和微型构造通常是局部点的控制[3]。本文从淮南煤田的区域瓦斯赋存构造控制特征出发, 对潘谢矿区和潘一井田的瓦斯赋存控制特征分别进行论述, 分级别分层次地对构造逐级控制下的淮南煤田瓦斯赋存特征进行了探讨。

1区域瓦斯赋存构造控制特征

区域瓦斯赋存构造控制主要包括挤压、拉伸、剪切等构造活动, 以及影响着在这过程中煤层的抬升和凹陷所导致的瓦斯逸散和保存等特征。从晚古生代煤系形成之后, 淮南煤田经历了印支、燕山和喜马拉雅期的强烈改造, 构造活动方式以挤压—剪切变形为主, 直到新构造期, 构造活动方式整体上才处于伸展拉张应力环境之中[4,5]。

淮南煤田位于华北陆块南缘, 整体是一个复式向斜含煤盆地, 且为一逆冲叠瓦扇构造系统, 整个煤田的构造由EW向, NW及NWW向和NE及NNE向3部分组成。区内最早受到印支期近南北向的挤压作用, 形成近东西向展布的格局, 随后煤田褶皱变形剧烈, 导致在挤压受力最大部位断裂, 产生了一系列NW向压扭性逆冲断层, 断层自北向南主要有:明龙山—上窑断层、丁潘北部断层、朱集断层、阜凤断层、舜耕山断层;燕山期在郯庐断裂带的影响和控制下, 煤田内部形成一系列NE向张扭性正断裂, 其自东向西有:新城口—长丰断层、大兴集断层、颍上—陈桥断层、江口集断层、王胡同断层、老庙断层、口孜集断层和阜阳—夏邑断层 (图1) 。

煤田南缘在阜阳—李郢孜逆冲断裂、舜耕山逆冲断裂、山王集逆冲断裂、阜阳—凤台逆冲断裂控制下, 整体上由南向北逆冲, 其前锋带到达煤田北缘后, 由于受蚌埠隆起的阻挡, 在作用力与反作用力的影响下, 形成一系列反向推覆构造, 像上窑—明龙山断层、丁集北部断层等NW或NWW向的压性逆冲断层, 表现为右行压扭性活动。因此, 煤田南缘主要受逆冲推覆构造控制, 而煤田北缘除了逆冲推覆构造, 同时还伴随着一定的重力滑覆构造。

在区域构造上, EW向、NW及NWW向和NE及NEE向3个方向的断裂构造控制了整个淮南煤田的构造布局, 具体则由郯庐断裂带、蚌埠隆起和由南向北的逆冲推覆构造控制。因此, 淮南煤田瓦斯整体上埋藏较深, 区域盖层较厚, 瓦斯含量和瓦斯压力较高;而现今地应力处于伸展拉张环境之中, 对瓦斯的逸散也有一定的影响作用。

2矿区瓦斯赋存构造控制特征

矿区瓦斯赋存构造控制主要指的是在向背斜、正断层和逆断层等构造的影响下瓦斯的大小及其分布特征。一般认为, 向斜的轴部和逆断层附近瓦斯含量和瓦斯压力较高, 发生在断层上盘的煤与瓦斯突出次数要明显高于断层下盘[6,7]。

潘谢矿区位于淮南复向斜北翼的东段和中段, 处于阜凤断层与上窑—明龙山断层之间 (图1) , 内部发育有近EW向的谢桥向斜、小陈庄向斜、胡桥子向斜、董岗营次级向斜和叶集次级背斜, NW向的潘集背斜、尚塘—耿村集向斜、朱集—唐集背斜和陶王背斜等褶皱, 同时伴生有颍上陈桥断层、大兴集断层、朱集断层等。该矿区煤系地层的展布与矿区内次级褶曲关系密切, 东部的潘一矿、潘二矿、丁集矿和朱集矿在背斜倾伏端出现煤层走向呈弧形转折, 西部的顾北矿也出现背斜倾伏端的煤层走向呈弧形转折, 其他地区基本上为单斜构造。潘谢矿区内断裂大致可分为3组, 以EW向和NNE向2组断裂为主, NW向断裂次之[8] (图2) 。

目前, 潘谢矿区除了潘北矿和顾桥矿为高瓦斯矿井外, 其余均为煤与瓦斯突出矿井, 其中, 位于矿区东部潘集镇的潘一、潘二和潘三矿共突出55余次, 西部丁集和谢桥矿共突出10多次, 这一方面说明该矿区构造复杂, 构造煤普遍发育, 煤层瓦斯含量和压力较高;另一方面区域逆冲推覆构造和郯庐断裂带对矿区的瓦斯赋存起到了控制作用。从表1中统计的8、11-2、13-1煤层中瓦斯含量来看, 瓦斯含量高的区域主要位于矿区的东部潘集镇, 并且在矿区的东部也发生过较多次数的煤与瓦斯突出, 由于具有高瓦斯和构造煤发育的地方是发生煤与瓦斯突出的必要条件, 因此矿区东部的构造复杂程度要明显高于西部。在矿区内部, 以潘集背斜—陶王背斜为中心, 在背斜的一翼, 瓦斯含量和瓦斯压力随着煤层的埋深增加而增大。

从矿区构造特征及瓦斯含量、瓦斯突出矿井的分布特征来看, 在印支期形成的压性和压扭性的走向逆断层有利于矿区煤层瓦斯的保存, 但在侏罗—白垩纪燕山运动期间, 由于太平洋板块对欧亚板块的俯冲, 使得郯庐断裂带重新发生左旋走滑, 走滑引起断裂西部的淮南地区形成NNE向的张性或张扭性正断层构造, 它们不利于瓦斯保存, 而利于瓦斯的释放。由于淮南煤矿潘谢矿区的西部受到郯庐断裂走滑影响要强于东部, 所以造成了矿区东部煤层瓦斯含量要高于西部, 且东部发生煤与瓦斯突出动力学现象的数量也要大于西部。

3井田瓦斯赋存构造控制特征

井田瓦斯赋存构造控制指的是在总结矿井瓦斯地质规律的基础上, 对其内部瓦斯含量、瓦斯压力及构造煤发育特征的构造影响因素进行分析。淮南潘一矿位于淮南煤田北缘, 潘谢矿区潘集背斜的南翼, 地质构造复杂, 为严重的煤与瓦斯突出矿井。根据井田内大断层F4和F5的构造边界已将该矿分3个瓦斯地质单元[9,10,11,12] (图3) , 即西部单元、中部单元和东部单元, 各瓦斯地质单元内有不同的瓦斯地质规律和构造煤发育特征。井田内具有较多的断层, 按其走向主要可分为2组:一组为NEE及EW走向, 是该井田主要断层;另一组走向为NW及NNW向, 其中正断层F4及逆断层F5为该井田内最大断层。由以上可知, 大断层F4和F5为该井田断层的代表, 而淮南煤田和潘谢矿区构造特征严格控制着潘一井田的断层展布。

该井田除大断层F4和F5外, 其他小断层主要以NE向和NW向展布, 并组合成地垒、地堑、阶梯状等。根据瓦斯地质单元划分结果, 将井田西部、中部和东部单元内的各小断层分别编制走向玫瑰花图及其整个井田内小断层的综合图 (图4) 。

由各瓦斯地质单元内小断层走向玫瑰花图可以看出, 西部单元断层的优势方向为NE及NEE, 显然, 在此区域内的构造受控于F4断层的控制, 这与燕山期古太平洋俯冲华北板块有较大的关系, 喜马拉雅期的拉张作用对其进行较大的改造, 因此西部单元瓦斯含量相对较低, 构造煤不甚发育。

在中部单元区域内, 小断层走向主要以NE和NW向为主, 显示出该区域受控于F4和F5断层综合影响, 构造煤最为发育, 瓦斯含量和瓦斯压力最高, 也是发生煤与瓦斯突出次数最多的地方。而在东部单元内, NW及NWW向断层比较发育, 显然该区域内的小断层受大断层F5的影响较大, 区域瓦斯含量和压力相对较高, 构造煤较为发育。

由以上分析可知, 整个井田内断裂和褶皱的发育是影响瓦斯赋存和构造煤发育的最主要的控制因素, 而各瓦斯地质单元内小断层走向代表着各构造期构造强度和应力方向, 是井田内大断层F4和F5影响的结果, 同时也受控于矿区和区域构造。值得注意的是, 潘一矿井构造煤整体呈NEE向展布 (图3) , 说明印支期和燕山期构造作用对该地区煤体结构的破坏影响更大。

4结语

地质构造的研究和分析是揭露瓦斯地质规律本质的方法, 通过对淮南煤田—潘谢矿区—潘一矿进行三级瓦斯赋存构造控制特征研究, 从地质成因上探讨了矿井瓦斯赋存构造逐级控制理论。分析认为, 淮南煤田构造特征严格受区域构造及其演化控制, 主要受EW向、NE-NNE向、NW-NWW向的控制, 这种构造特征同时也影响着矿区和井田内部断层的展布及其瓦斯赋存特征, 即区域板块构造运动及其演化, 奠定了淮南煤田区域性高瓦斯的基础, 潘谢矿区内次一级构造控制着不同范围的瓦斯分布, 对于潘一矿而言, 通过大断层F4和F5的构造界限将其分为3个瓦斯地质单元, 每个单元内部的瓦斯赋存分异特征及构造煤发育范围又有所不同。

参考文献

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高瓦斯煤田 篇2

顾桥煤矿隶属于淮南矿业 (集团) 有限责任公司, 位于安徽省淮南市凤台县西北部, 距凤台约20km, 于2003年11月开工建设, 2007年4月28日正式投产, 矿井设计生产能力5.0Mt/a, 现核定生产能力为9.0Mt/a。分两个生产水平, 第一水平-780m, 第二水平-950m, 顾桥矿属高瓦斯矿井, 矿井总体为一南北走向、向东倾斜的单斜构造, 地层平缓, 瓦斯赋存条件较好。

井田内地层主要有奥陶系中下统、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组、二叠系上统上石盒子组及石千峰组, 可采煤层集中分布在煤系地层二叠系的中、下部, 煤系地层厚约450m, 可采煤层共9层, 全区可采的主要煤层为13-1煤、11-2煤、8煤、6-2煤及1煤。根据勘探钻孔资料, 各主采煤层中瓦斯含量较高, 从井下实际揭露13-1及11-2煤层瓦斯情况来看, 瓦斯相对涌出量及绝对涌出量均较大, 瓦斯压力较高。

1 地质概况

1.1 地质构造

顾桥煤矿位于陈桥背斜东翼与潘集背斜西部的衔接带, 总体构造形态为走向南北, 向东倾斜的单斜构造, 地层倾斜平缓, 倾角5~15°, 并发育不均匀的次级宽缓褶曲和断层。根据次级褶曲和断层的发育特征, 可以划分为四个区 (见图1) :北部宽缓褶曲挤压区;中部简单单斜区;南部“X”共轭剪切区;南部单斜构造区。

(1) 北部宽缓褶曲挤压区:位于煤矿北部, 大致相当于F86~F81断层之间。地层向东倾斜, 倾角平缓, 为5~150, 因次级褶曲发育, 使地层走向呈波状形态。次级褶曲有小陈庄背斜、胡桥子向斜、后老庄背斜, 它们起伏幅度不大, 常被断层切割, 形态宽缓, 褶曲向东倾伏, 延伸距离短, 轴向北西西~东西, 与丁集东北部的次级褶曲轴向相同。

区内断层发育, 主要断层有F81、F84、F85、F86断层组, 断层组总体走向均为东西向。F81断层组总落差超过500m, 是井田北部边界断层。

从逆断层与次级褶曲的配置关系分析, 本区构造具有由南向北的挤压性质。

(2) 中部简单单斜区:位于F87~F92断层组之间, 煤层走向平直, 变化不大, 向东缓缓倾斜, 断层稀少。

(3) 南部“X”共轭剪切区:顾桥煤矿南部由北西向北东向两组断层构成“X”共轭交叉断裂带, 地层走向南北, 向东倾斜, 倾角平缓, 地层产状一般变化不大。F92断层组~F110断层间北西向剪切带内因次级褶曲和较多断层使地层产状变得复杂。

(4) 南部单斜构造区:本区浅部窄、深部较宽, 边界断层为F110和F211, F110、F211为北西向主要断层, 期间北东向的次级断层较为发育, 总体上呈单斜构造, 煤层倾角一般在6°以下, 局部达13°~15°。

1.2 主采煤层

井田内全区可采的主要煤层5层:13-1、11-2、8、6-2、1煤, 平均总厚20.25m, 占可采总厚的89%。13-1煤层下距太灰平均350m。平均厚度4.24m, 煤厚变异系数23.9%, 可采指数100%。煤层稳定;11-2煤层上距13-1煤平均70m。平均厚2.88m, 结构简单~较简单, 含1层夹矸, 上部砂岩发育, 底板以泥岩为主。煤厚变异系数21.8%, 可采指数100%, 煤层稳定;8煤层上距11-2煤平均90m。平均厚2.59m米, 结构简单, 局部含1层夹矸, 煤层上部至9煤间砂体发育, 具冲刷特征, 形成8煤冲蚀区, 冲刷区大致呈东西向带状, 使8煤缺失, 变薄, 冲蚀最深处达7-2煤下, 变异系数34.6%, 可采指数92.3%, 煤层顶板多为砂岩, 底板一般为泥岩。煤层较稳定。非冲刷带煤层稳定, 厚度变异系数为26.3%。6-2煤层平均厚3.56m, 煤层单一, 结构简单~较简单。顶底板多为泥岩, 变异系数22%, 可采指数99.5%, 煤层稳定;1煤层平均厚6.34m, 结构简单~复杂, 具0~3层夹矸, 局部夹矸厚达4.64m, 使1、3煤层分层出现。煤层顶底板多为砂质泥岩。煤厚变异系数24.4%, 可采指数100%, 属稳定煤层。

2 瓦斯含量变化规律

2.1 主采煤层瓦斯含量

根据勘探钻孔揭露5个主采煤层的瓦斯含量资料, 将各煤层可燃气含量、成份分三个水平列入表2-1。

井田范围内13-1、11-2、8、6-2、1煤等五个主要煤层的276个瓦斯煤样, 采集深度在-480~-1157m之间, 具体分布情况为:13-1煤层68个、11-2煤层48个、8煤层46个、6-2煤层56个、1煤层58个。

从表2-1中可以看出, 同一煤层随埋深增加, 瓦斯含量呈逐渐增大趋势 (11-2煤层在-780m以下由于多个钻孔分布于断层附近, 受断层影响, 钻孔瓦斯统计资料比实际偏小) 。此外, 在5个主采煤层中, 6-2煤层瓦斯含量最高, 56个钻孔平均瓦斯含量6.51m3/t;11-2煤层最低, 48个钻孔平均瓦斯含量4.883m3/t。

2.2 采区瓦斯含量变化规律

中央采区13-1煤层瓦斯含量0.0551~12.226m3/t, 平均5.380m3/t。南区13-1煤层瓦斯含量0.77~13.5899m3/t, 平均5.1414m3/t。根据以上数据回归得出13-1煤层瓦斯含量与埋深关系如下:

中央采区11-2煤瓦斯含量0.0288~10.1200m3/t, 平均4.1830m3/t, 南区瓦斯含量1.6915~12.4513m3/t, 平均5.783m3/t, 南区的11-2煤层瓦斯含量要比中央区大, 南区和中央区划分成两个瓦斯地质单元。

煤层埋藏深度的增加不仅会使煤层和围岩的透气性降低, 而且瓦斯向地表运移的距离也增大。根据以上数据回归得出11-2煤层瓦斯含量与埋深关系如下:

3 影响瓦斯含量变化因素

3.1 地质构造

在众多的地质因素中, 造成瓦斯分布不均的主要影响因素是地质构造, 地层的褶曲和断层可以使瓦斯逸散, 也可以使其在局部富集, 以致形成井田各块段间瓦斯含量的差异。构造变动可以破坏煤层尤其是厚煤层某些地段的原生结构, 使煤体强度降低, 气体运移受阻, 导致局部瓦斯压力、瓦斯含量增大, 发生煤与瓦斯突出的倾向性增强, 成为矿井瓦斯的突出点。2009年元月, 南区-796m进风提料斜巷揭露落差40m的F114断层时, 从迎头断层裂隙中涌出瓦斯, 造成采区回风探头超限, 最大浓度达到1.04%。

3.2 围岩结构

瓦斯含量表现为煤的孔隙率越高, 瓦斯含量越大, 围岩岩性越致密, 瓦斯含量越高。顾桥九7孔11-2煤层顶板是厚的裂隙发育的中细砂岩, 此处煤层可燃气含量只有0.0288cm3/g, 断层附近的瓦斯含量可能偏低, 顾桥九16、构1孔分别位于F104、F109附近, 1煤瓦斯含量偏低。在同一层煤的平行样中上部样品瓦斯含量较高, 顾桥五27孔1煤的上部含量为6.2857cm3/g, 下部为3.9826cm3/g。

煤层顶底板砂岩裂隙发育处往往积聚瓦斯, 在近煤层顶底板砂岩出水时也常有瓦斯集中涌出现象。南二采区11-2胶带机大巷在11-2煤层底板砂岩中掘进时, 曾出现裂隙内积聚瓦斯集中喷出现象;1414 (1) 运顺底板巷掘进在无地质构造的情况下打锚索眼时出现顶板砂岩出水并向外喷瓦斯现象。

3.3 埋藏深度

煤层埋藏深度是控制瓦斯的主要地质因素, 直接影响到瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯赋存条件, 一般来说, 煤层埋藏越深, 瓦斯压力越大, 瓦斯压力随着埋藏深度增加趋于增大的正相关关系。

4 结论

4.1 顾桥矿井为单斜构造, 地层平缓, 瓦斯赋存条件较好, 属

高瓦斯矿井, 根据勘探钻孔资料, 各煤层中瓦斯含量较高, 从井下实际揭露13-1及11-2煤层瓦斯情况来看, 瓦斯相对涌出量及绝对涌出量均较大, 瓦斯压力较高。

4.2 同一煤层随埋深增加, 瓦斯含量呈逐渐增大趋势, 五个主

采煤层中, 6-2煤层瓦斯含量最高, 56个钻孔平均瓦斯含量6.51m3/t;11-2煤层最低, 48个钻孔平均瓦斯含量4.883m3/t。

4.3 瓦斯含量的大小与煤层围岩结构、构造、埋藏深度等因

素有关, 造成了瓦斯不同的贮存、运移条件, 导致煤层瓦斯含量分布的不均一性。

参考文献

[1]夏森林.顾桥煤矿瓦斯分布规律初探[J].煤炭技术, 2005, 9, 24 (9) .

高瓦斯煤田 篇3

西岗子煤田三吉屯井田位于黑河市西南约25千米, 行政区划隶属于黑河市爱辉区管辖。本区气候属中温带大陆性季风气候, 由于受西伯利亚寒流的影响, 冬季寒冷干燥, 夏季温热多雨, 春秋两季多风。全年平均气温-0.3摄氏度, 最高气温35摄氏度, 最低气温-40.7摄氏度。历年平均降水量为568.8毫米, 降水多集中在6~9四个月内。

2 矿区地层

矿区地层自下而上有下元古界兴华渡口群兴华组 (Pt1x) , 白垩系下统九峰山组 (K1j) 、西岗子组 (K1x) , 上第三系中-上新统孙吴组 (N1-2s) , 第四系全新统。其中白垩系下统西岗子组 (K1x) 为含煤地层。

3 含煤地层层序

白垩系下统西岗子组 (K1x) 为本矿区主要含煤地层, 亦是本次工作目的层, 控制最大深度521米, 厚度510米。地层的总体产状为四周高中间低的开阔宽缓盆状向斜, 倾角除西区西部边缘局部地段大于15° (20~23°) 外, 其它地段倾角皆小于15°, 平均倾角8°。岩性有砂岩、粉砂岩、炭质泥岩、煤层、砂砾岩、砾岩及凝灰砾岩等, 含植物化石及炭化植物碎屑。共赋存16个煤层, 其中8个可采或局部可采煤层, 其中8号煤层厚度稳定为全区可采煤层, 本次工作主要对8号煤层进行调查研究。

4 构造

本区为一波状~断裂坳陷式含煤盆地, 其中部存在两个次级褶曲, 总体产状为向盆地中心倾斜。其西部边界为核桃沟河断裂, 东部为黑龙江断裂, 北部为石金河断裂, 南部为松树沟隆起。坳陷内构造较为简单, 为一倾角在5°~13° (盆地边缘局部地段为20~28°) 的开阔宽缓波状构造, 盆地底部呈波状起伏。在本坳陷内共有断裂两条, 位于西部边缘, 皆为正断层, 落差分别为0-9米和22-50米。通过分析本区构造为燕山晚期构造, 西岗子组形成后伴随褶曲于塑性极点形成断裂构造。

5 8号煤层瓦斯

本次工作共在8号煤层采取了8个瓦斯煤样, 各样品的化验结果见8号煤层瓦斯煤样化验表 (表1) 。

5.1 瓦斯成分

8 CH4 (N2) 为主, 其中甲烷平均含量为24.2%, 氮气平均含量为70.3%, 其余为二氧化碳 (CO2) , 平均含量为5.5%。根据分析成果可知, 瓦斯成分以氮气为主, 其次为甲烷, 二氧化碳的含量较少, 从整体上看, 随着深度的增加甲烷气体含量有所增加, 氮气的成分相对减少, ZK0000号孔甲烷含量较高为51.14%。根据煤层瓦斯成分测定结果, 区内分为两个带, ZK1115孔附近为二氧化碳-氮气带, 其它区域为氮气-沼气带。

5.2 瓦斯含量

矿区8号煤层瓦斯含量较低, 瓦斯含量1.23-3.01ml/g平均含量2.20ml/g, 其中甲烷含量0.05-0.84ml/g, 平均含量为0.45 ml/g, 二氧化碳含量0.02-0.17ml/g, 平均含量为0.09ml/g, 氮气含量1.08-2.20ml/g, 平均含量为1.63ml/g。从整体上看, 瓦斯含量在垂向上由浅至深有增大的趋势。

5.3 影响瓦斯赋存的地质因素

煤层瓦斯是煤化作用的结果, 煤的煤化程度 (煤级) 越高, 产生的瓦斯就越多。8号煤层为褐煤, 煤化程度低, 使得瓦斯含量低成为必然。

矿区断裂构造不发育, 全区共有2条张性断层, 断层的规模不大, 但对瓦斯气体的赋存亦有一定的影响。

矿区为陆相碎屑岩-火山碎屑岩含煤建造, 岩性以细碎屑岩为主, 粗碎屑岩较为发育, 泥质胶结, 岩石固结性差, 岩石具有一定的孔隙, 有利于煤层中的瓦斯垂向运移及扩散。

矿区煤系地层上部有第四系覆盖, 且冰冻时间长, 这些地表条件均不利于瓦斯的排放。

综上所述, 矿区的瓦斯含量较低, 本区的构造条件、围岩条件等不利于瓦斯的赋存。

摘要：针对西岗子煤田三吉屯井田8号煤层瓦斯气体进行了研究。