煤礦補充勘探工程煤層瓦斯地質情況

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沁和能源集團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，現采煤層為3號煤層，該礦現開采的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資料不足，不能滿足煤礦下一步生產需要，因此，進一步開展地質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號煤進行補充勘探工作。本區(qū)構造復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《煤、泥炭地質勘查規(guī)范》要求，查明程度為探明的煤層控制的基本線距為500～1000m，本次設計又參考井田內以往鉆孔位置，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濟基礎儲量（111b）資源量。受區(qū)內地形的限制，線距可能略有變化。

1.2勘探工程布置原則

（1）為了滿足工程設計要求，實現采掘安全，本次侯村煤礦的地質補充勘探工作的重要目的就是要把礦山的地質及煤層結構、水文及工程地質條件、瓦斯賦存規(guī)律等情況調查清楚。（2）勘探線原則上垂直于煤層走向布設。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合的方式，以綜合利用作為指導方案，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，瓦斯以及構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計的各項地質任務，施工完成10個鉆孔，其中包括8個地質孔，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計要求進行采樣化驗。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礦產研究院等有相應資質的化驗單位進行化驗。下文主要針對本次勘探工程的侯村煤礦瓦斯地質、賦存規(guī)律等情況作了簡單探討。

2煤層瓦斯參數和礦井瓦斯等級

2.1侯村煤礦瓦斯等級

候村煤礦現開采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

本井田3號煤層已于2009年9月由河南理工大學編制《沁河能源集團有限公司候村煤礦3號煤層礦井瓦斯地質圖說明書》，3號煤層瓦斯參數、瓦斯分帶等均經過大量研究，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)廳綜合測試中心進行化驗，根據化驗結果可知：經測定井田內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。經測定井田內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、褶皺構造對瓦斯賦存的影響

本井田地質構造簡單，全井田現發(fā)現斷層一條，落差小于5m，對瓦斯賦存情況不會形成比較大的影響。向斜構造的兩翼以及軸部中和面以上為壓應力場區(qū)域，是高壓區(qū)，應力集中比較明顯；軸部中和面及以下則是處在拉伸張應力場，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)域對于瓦斯封存、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。如果頂底板的泥巖厚度較大，在中和面也會出現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。背斜構造的兩翼以及軸部中和面以下為壓應力場，是高壓區(qū)，應力較為集中；軸部中和面以上處于拉伸張應力場，煤層的埋藏深度也是比較大的，是相對低壓區(qū)域。當煤層頂的底板泥巖或頁巖厚度比較大，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生，煤層的頂底板仍在覆蓋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移運動，這樣則會在一定程度上導致煤層的含氣性變大。

3.2煤層頂底板的巖性對于瓦斯的賦存影響

一般來講，如果煤層頂底板具有較小的的巖石孔隙率，那么就會出現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，如果煤層頂底板巖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，如果煤層頂底板巖石是比如礫巖、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計了勘探鉆孔中原煤瓦斯含量與煤層埋深數據，并作出了煤層埋深與原煤瓦斯含量關系散點圖，通過這些數據分析最終發(fā)現，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關系。

3.4瓦斯含量分布及預測研究

綜上所述，本井田9、15號煤層瓦斯含量受構造、頂底板巖性、煤層埋藏深度等綜合控制，本次根據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行預測，僅根據鉆孔瓦斯參數繪制了瓦斯含量等值線圖。建議煤礦在開采下組煤過程中，可以委托相關單位針對9號、15號煤層進行相關的預測性工作。

5煤與瓦斯區(qū)域突出危險性預測

煤層的瓦斯含量作為礦井生產中煤層瓦斯的主要參數之一，同時它也是礦井瓦斯涌出和煤層突出危險性預測的最主要的依據因素之一?！斗乐蚊号c瓦斯突出規(guī)定》的相關條例就有指出：下述的區(qū)域預測方法就是需要根據煤層瓦斯參數與瓦斯地質分析相結合的預測方法：（1）煤層瓦斯風化帶為無突出危險區(qū)域；（2）根據已開采區(qū)域已經確切掌握的煤層賦存特征、地質構造條件、突出分布的規(guī)律和對預測區(qū)域煤層地質構造的探測、預測結果，采用瓦斯地質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，應當根據煤層瓦斯壓力這一參數進行預測。如果煤層瓦斯壓力資料不全或存在欠缺，也可根據煤層瓦斯含量這一參數來進行預測。預測所依據的鄰界值應根據試驗考察來進行確定。按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的相關條例進行分析，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，我們可根據煤層瓦斯含量這一參數來進行預測。侯村煤礦補充勘探工程中，煤礦井田15號煤層未進行相關的瓦斯壓力測定，建議開采下組煤時委托相關單位對9號和15號煤層進行煤與瓦斯突出危險性預測工作。

作者：趙萬海 單位：沁和能源集團有限公司