瓦斯地质因素范文（精选9篇）
瓦斯地质因素 第1篇
1矿井瓦斯概况
安林煤矿是煤与瓦斯突出较为严重的矿井。建井以来, 先后发生煤与瓦斯突出75次, 累计突出煤量5 530 t。其中, 最大突出煤量450 t, 最大突出瓦斯量18万m3。现矿井相对瓦斯涌出量28 m3/ (dt) , 最大48.9 m3/ (dt) 。
2瓦斯涌出及突出的分布特征
煤层瓦斯涌出取决于煤层的瓦斯含量, 瓦斯涌出分布特征一般可间接反映瓦斯含量分布特征。据矿井生产瓦斯涌出资料:该矿瓦斯涌出量从南向北随开采深度的增加而变化。南部靠近F41断层, 瓦斯绝对涌出量小, 平均为1.03 m3/min, 远离F41断层瓦斯涌出量逐渐增加;中部瓦斯涌出量大, 且随煤层埋深增加而增大;北部岩浆岩侵入区附近, 瓦斯绝对涌出量较小, 平均为7.05 m3/min。
该矿煤与瓦斯突出具有明显的分布特征, 突出点主要集中在中部F30和F40断块的石棺向斜附近。突出煤量超过400 t的大型突出4次, 均发生在该地带。据统计, 在开拓区域内, 南部平均突出强度8.4 t, 中部突出强度90.3 t, 北部尚未发生突出。瓦斯突出点的分布与瓦斯涌出量的分布规律基本一致。
3瓦斯涌出及突出分布影响因素
3.1瓦斯生成和保存的地质因素
(1) 煤的变质程度。
煤的变质程度决定煤对瓦斯吸附能力的大小。该矿开采的山西组二1煤层属高变质的无烟煤, 吸附能力 (a值) 40.83～45.61 m3/t, 表明其对瓦斯有较强的吸附能力, 是产生大量瓦斯的主要根源。
(2) 围岩封闭条件。
山西组二1煤层聚煤环境为滨海相, 煤层顶底板以泥岩、砂质泥岩和泥质胶结的砂岩为主, 可形成透气性较差的相对保护层, 对煤层瓦斯的保存起到了良好的封闭作用。该矿回采过程中, 在无断裂构造地段煤层比较干燥, 一般无淋水现象, 说明二1煤围岩有效地阻止煤层瓦斯逸散, 有利于煤层瓦斯富集和保存。
(3) 地质构造的影响。
地质构造可改变煤层的赋存形态和煤体结构, 也可改变煤层围岩的透气性能。实际情况表明, 中型断裂构造是影响该矿瓦斯分布的重要地质因素。在生产揭露的中型断裂 (表1) 中, F41为井田南部边界断层, 它使二1煤层与下盘的奥陶系灰岩富含水层相接, 回采接近F41断层时, 煤层及顶底板阴湿或涌水现象时常发生, 局部曾发生透水事故, 表明F41为张扭性开放型断层, 加之其旁侧派生小断层相互连通, 构成了南部煤层瓦斯长期缓慢运移、逸散的良好通道, 从而改变了二1煤层围岩弱透气性条件, 使矿井南部瓦斯含量减少, 形成低、中瓦斯带。中部的F30、F39、F40多属压扭性封闭型断层, 对瓦斯的运移、逸散无明显作用。所以, 矿井中部瓦斯保存条件较好, 相应形成高瓦斯带。
(4) 岩浆岩活动。
井田北部, 沿二1煤层侵入了燕山晚期形成的闪长玢岩, 对矿井瓦斯分布也产生明显的影响。岩浆岩顺层侵入使煤层发生接触变质, 沿岩浆岩体边缘呈现带状天然焦、天然半焦和超无烟煤。受岩浆岩侵入时的破坏, 煤在高温高压条件下有机质结构发生了变化, 芳香族稠环的缩合程度迅速升高, 碳环网格排列更加紧密而有规则, 煤中微空隙骤然减小且向晶体格子化转变, 形成天然焦、天然半焦和超无烟煤, 导致其对瓦斯的吸附能力大幅度降低。在矿井揭露的天然焦、天然半焦及超无烟煤中, 积聚有较多的方解石脉及薄膜, 说明有一部分CH4气体同岩浆岩热液中的硫酸盐作用, 形成可沉淀的碳酸盐矿物。其反应式为:CaSO4+CH4=CaCO3↓+H2S↑+H2O, 相应降低了煤层瓦斯的含量。
岩浆岩的蚀变作用能使煤层围岩裂隙增加, 造成风化作用加强, 逐渐形成裂隙通道与大中型断裂相连通, 从而有利于煤层瓦斯的排放, 大部分被解析成游离状态的瓦斯, 在岩浆岩的推挤作用下, 沿岩浆岩蚀变裂隙通道向外逸散, 使该区煤层瓦斯含量普遍降低, 形成低瓦斯区。
3.2瓦斯突出的地质因素
统计显示, 该矿75次煤与瓦斯突出的发生, 多数与小断层和软分层的存在有密切关系, 部分与煤层厚度的变化有关。同时发现, 在高瓦斯区掘进过程中, 瓦斯涌出出现时高时低现象, 这也与小断层的出现和煤层软分层厚度变化有直接关系。由此可知, 小断层及软分层的变化是影响该矿瓦斯突出的重要地质因素。
(1) 小断层的影响。
小断层的存在破坏了煤岩层的连续性。在正常采掘条件下, 受采动作用的影响, 围岩应力的重新平衡产生的应力集中在高瓦斯带中, 易于诱发瓦斯突出。这是该矿瓦斯突出常发生在断层附近的原因之一, 尤其在顶层煤巷掘进时, 常导致小型突出在同一地段频繁发生。该矿的11041工作面回风巷掘进时, 由于遇到一条走向NNE向小断层, 曾连续发生5次小型突出。
小断层的存在破坏了煤层中煤体的结构构造, 形成了不同煤体结构的构造分层, 即软分层。软分层的存在是发生突出的重要条件。经观察, 不同方向、不同落差、不同力学性质的小断层, 对煤体结构构造的破坏程度和影响范围不同。一般地, NNE向小断层沿断层面两侧形成碎粒煤, 向外逐步过渡为碎裂煤、原生结构煤, 构造煤分布宽度1～4 m不等;NWW向小断层形成构造煤的分布带相对较窄, 且以碎裂煤为主。
(2) 不同煤体结构软分层的影响。
按地质作用对煤层结构构造的破坏程度不同, 一般将突出煤层分为原生结构煤、碎裂结构煤、碎粒结构煤和糜棱结构煤, 其中后3种类型统称构造煤或软分层煤, 主要分布于小断层两侧和褶曲轴部。研究表明, 遭受地质作用严重破坏形成的碎裂煤和碎粒煤, 裂隙和微裂隙十分发育, 裂隙度将比原生结构煤增大数倍, 从而使瓦斯吸附能力增强, 在同等压力条件下, 煤层软分层瓦斯含量比周围原生结构煤相应增大, 容易导致煤层瓦斯突出的发生。该矿13011工作面运输巷掘进中, 瓦斯绝对涌出量的变化和峰值的出现与小断层出现相一致, 说明了受小断层的影响, 煤体结构遭到破坏, 软分层厚度增大, 瓦斯涌出量相应增大。
据生产测试资料, 碎裂煤和碎粒煤的瓦斯突出危险性参数较原生结构煤发生明显变化, 坚固性系数 (f) 降低至原来的1/5左右, 放散初速度 (ΔP) 增大近1倍 (表2) , 表明碎裂煤和碎粒煤抵抗突出的能力降低, 而煤中所吸附瓦斯在卸压条件下转为游离瓦斯的速度增大, 均有利于瓦斯能量的突然释放和突出的发生。
4矿井突出危险性评价
根据该矿煤层瓦斯涌出与突出分布规律, 对矿井瓦斯情况进行评价:①矿井南部距F41断层400 m范围内, 煤层瓦斯含量较小, 属低、中瓦斯带, 瓦斯突出的可能性小, 为突出威胁区;②中部石棺向斜一带, 瓦斯含量高, 属高瓦斯带, 小断层发育, 煤体结构破坏较为严重, 软分层厚度增大, 瓦斯突出的可能性大, 为突出危险区;③北部靠近岩浆岩侵入区边缘约100 m条带内, 属低瓦斯带, 一般无瓦斯突出危险, 为非突出危险区。
瓦斯地质因素 第2篇
摘要：阐述了测量矿井瓦斯压力的意义，同时对瓦斯压力的测试方法及主要原理进行了简介。针对一些矿井具有较为复杂的地质构造，结合矿井的现场数据，通过对比分析影响矿井瓦斯压力测量结果的主要因素，得到了以下结论：（1） 针对矿井的地质构造特征，合理选择测压地点，充分考虑煤层赋存特性对测量结果的影响；（2） 精确设计施工钻孔、优化钻孔参数、恰当选择封孔深度和封孔时间；（3） 合理整合和改进现有测压方法，分阶段、分区域合理选择测压方法。
关键词：测压方法；瓦斯压力；地质构造；钻孔
煤层中的瓦斯压力是矿井安全生产时必须获取的基础参数，也是研究矿井瓦斯灾害、瓦斯解吸和涌出规律以及评价煤层瓦斯含量和瓦斯抽放等的基本瓦斯参数。测量煤层瓦斯压力的方法有很多，但是由于不同的矿井的地质条件差异性较大，需要选择合适的测量方法。因而，如何在短时间内精确、有效地获取煤层原始瓦斯压力，一直是国内外相关领域的主要研究课题，其对于矿山安全管理与高效生产等方面都具有重大的指导意义和现实意义[1～2]。
1. 测压方法
一般情况下，矿山对煤层瓦斯压力测量的方法主要为直接测定法，有时也采用间接测定法。在岩巷或者煤巷向测量煤层打钻孔，采用封孔材料和压力表等来检测煤层瓦斯压力的方法称为直接测定法；间接测定法则是以煤层瓦斯运移赋存特征、煤层透气性系数、煤层瓦斯含量系数曲线等为基础，在检测区域附近收集煤层瓦斯涌出量或统计采掘过程中瓦斯涌出量等参数，通过计算推测出瓦斯压力。目前，国内外主要采用直接测定法获取煤层瓦斯压力参数[1]。
直接测定法的主要原理是通过打钻，将钻孔布置在煤层深部，在孔内放置一根管道与外部连通，在管道口接上气体压力表，封闭钻孔，防止气体外泄。在打钻过程中。钻孔附近的瓦斯放散到巷道中，孔内的压力与巷道气压相同，钻孔附近的煤层中由于含有较高浓度的瓦斯，会逐渐向孔内渗流，钻孔内瓦斯压力逐渐增大。由于钻孔所处煤层体积远大于钻孔自身的空间体积，经过一段时间的瓦斯渗流作用，钻孔内的瓦斯压力逐渐接近煤层的原始瓦斯压力。从连接的压力表上可以读出孔内气体的压力值，当压力值在一段时间内没有变化时，此时的数值便是煤层的瓦斯压力值[6]。
2. 影响测压结果因素
对井下煤层瓦斯压力进行直接测量是一项复杂的系统工程，在现场测量煤层的瓦斯压力时，测压地点的选择、施工工艺以及测量读数等每个工序都很复杂，只有做好每一个工序，才有可能获得有效的煤层瓦斯压力[7]。尤其是断层多、煤层顶底板较为破碎松软等地质构造复杂的矿井，进行煤层瓦斯压力的测量就变得更为复杂，对测量结果的造成明显影响的因素就更多了。
2.1 测压地点的选择
在煤层瓦斯瓦力的测量过程中，测量地点的选择尤为重要。需要考虑以下两个因素：①测压钻孔见煤点与周围巷道之间的相对位置关系[8]。由于巷帮由外到里存在巷道宽3倍～5倍的裂隙区[9]，因为在对测压钻孔进行布置时，必须将钻孔的见煤点布置在裂隙区以外，使其不受围岩裂隙的影响；②钻孔的开孔地点、见煤点等不应暴露在煤层卸压范围内。煤层的卸压范围由具体实际煤层的赋存特征、煤面暴露时间和面积大小等因素共同决定[9～10]。
2.2 煤层赋存条件
不同矿井的地质构造差异较大，在构造运动的作用下，部分煤层的产状与整体差异性较大，导致钻孔布置位置与设计要求不符，达不到预计地点或深度，影响测量结果。另一方面，矿井中的断层或破碎带等地质构造对瓦斯压力的测量也有较大影响，由于施工需求，必须在断层、裂隙带或破碎带等区域进行瓦斯压力测量时，应该先对钻孔周围50m范围内的围岩进行水泥浆或其他封堵材料封堵，减少裂隙的影响，这样才能有效测量瓦斯压力[6]。
2.2.1 煤层埋藏深度
随着煤层埋藏深度的增加，巷道地应力逐渐增大，煤层和围岩在应力的作用下，裂隙闭合程度增大，导致煤岩透气性降低，瓦斯不易运移渗出，煤层中瓦斯的封存率较高。因此，掌握瓦斯压力随埋深的变化规律有益于了解煤层赋存情况[5]。
2.2.2 煤层顶底板岩性
煤层的顶底板岩层的岩性对测压结果有较大的影响，岩性致密，将会对煤层中的瓦斯起到较好的密封作用，降低瓦斯的渗出，利于测压工作的开展，同时缩短测量时间。
2.2.3 钻孔周边岩石裂隙
如果钻孔周围岩层含有较多裂隙、较大的裂隙时，可能会影响测压结果，尤其是在封孔效果不好时尤为显著。所以布孔时不要选择地质构造裂隙带[5]。
2.2.4 水文地质条件
矿井含煤岩系及围岩中一般都含有地下水，其运移和赋存特征与煤岩的孔隙、裂隙通道息息相关。地下水丰富的区域，由于水的作用，煤层的中瓦斯渗出量较大。这样可以促进瓦斯的排放，进而降低了煤层瓦斯含量和瓦斯压力[5]。通常情况下，处于承压状态的含水层都具有一定的压力，如果测压孔穿过了有压的含水层，水压与瓦斯压力叠加会导致测量结果偏大[11～13]。
2.3 钻孔参数
钻孔参数主要包括倾角、方位、孔深、孔径等。首先，合理设计钻孔参数，现场控制时，尽量使测压钻孔不受采动应力的影响。然后，做到合理控制参数，从而减少测压工作量，降低成本，促使测压工作更便捷，结果更准确[8]。
2.4 封孔工艺[14]
目前，根据采用的封孔材料不同，测压方法一般可分为黄泥（黏土）法，水泥砂浆封孔法，胶圈封孔器法，胶圈——压力黏液封孔法，胶囊——压力黏液封孔法等。按测压封孔方法的不同，测定方法可分为填料法和封孔器法2类。
2.5 封孔深度
钻孔测压中钻孔密封位置所达到的深度就是封孔深度。由于煤岩层中裂隙松散区域的存在，针对瓦斯抽采封孔和测压封孔两种对瓦斯密封有较高要求的技术，每次封孔深度都必须穿过这些区域达到煤岩的致密区，从而保证钻孔不受采动应力的影响。测压钻孔对封孔深度要求十分严苛，没有超过裂隙松散区的封孔深度，可能使孔内的瓦斯通过松动裂隙区流出，导致测量的瓦斯压力偏低[8]。因而，钻孔测压时一定要确保封孔深度足够。如果钻孔经过岩巷，钻孔深度一般情况下都应大于10m。
2.6 封孔时间
测压钻孔施工完后应24h内完成钻孔的封孔工作，在完成封孔工作24h后进行测定工作[15]。对于钻孔流量衰减系数较大的煤层，封孔要及时。
在古叙矿区观文煤矿12406运输顺槽测定19号煤层瓦斯，布置两个钻孔，相距50m。5#钻孔在钻孔施工完后8h内完成封孔；6#钻孔在钻孔施工完后16h内完成封孔。在同样的封孔条件下，测得的两孔瓦斯压力参数见表1。
3. 结论
（1）测定煤层瓦斯压力时，测压钻孔的布置位置应远离采动影响的范围，熟悉测压钻孔附近的煤岩地质特征，避免诸如断层、褶皱、邻近煤层、水等其他因素的影响，防止瓦斯压力测量结果不准确甚至测压失败。
（2）对于钻孔流量衰减系数较大的煤层，封孔要及时。在施工条件允许时，应尽量做到钻孔施工完后立即封孔以确保测量瓦斯压力结果的准确性。
（3）合理整合和改进现有测压方法，根据实际情况，分阶段、分区域合理选择测压方法、布孔位置以及封孔方法等，促使钻孔测压的成功率大大提高，达到准确测量煤层瓦斯压力的目的。
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影响煤层瓦斯赋存的地质因素分析 第3篇
山西焦煤西山煤电集团官地矿位于距太原市西南方17. 5 km处,汾河西岸的吕梁山脚下,地理坐标为东经112° 15' 41″ ~112°24'26″,北纬37° 41' 50″ ~ 37° 49' 30″,所开采井田南北长约10 km,东西宽约13 km,井田面积104. 497 4 km2,现生产能力为5. 0 Mt / 年。
官地井田东部以及东南部的煤层埋藏都比较浅,交通方便,开采条件好,多沿煤层露头土法开采,本矿采用主平硐、副斜井的联合开拓方式,开采2 号、3 号、6 号、8 号、9 号煤层,开采深度820 m ~1 170 m,残柱式开采,投资少、工期短、收益快。
2 煤层瓦斯参数及矿井瓦斯等级
2. 1 煤层瓦斯参数
为了准确掌握矿井煤层瓦斯基本参数,为保证安全生产提供技术依据,2010 年集团公司委托重庆煤科院测定了官地矿2 号、3 号、6 号、8 号、9 号煤层的瓦斯参数。测得瓦斯参数见表1。
通过对煤层瓦斯参数测定数据进行分析,测定区域的各煤层均处于甲烷带。。
2. 2 矿井瓦斯等级
根据相关规程、规范,在2014 年对官地煤矿的瓦斯等级进行了鉴定,该矿井属于高瓦斯矿井。表2 为历年矿井瓦斯绝对涌出量和相对涌出量的鉴定结果,从表2 中可以看出,矿井的瓦斯涌出量逐渐增大。
3 影响瓦斯赋存的地质因素
瓦斯在煤层中的赋存含量是受多种因素共同作用下的一个结果,结合官地矿的具体地质条件,影响瓦斯赋存的地质因素主要有如下几种。
3. 1 地质构造
官地煤矿所开采井田属于西山煤田的前山区,井田地层呈单斜构造状态,地层倾向SW、走向NW ~ SE。井田内褶皱和断层大多为挤压性封闭构造,透气性较差,所以瓦斯含量较其他部位都高; 而在陷落柱附近常伴有裂隙,陷落柱内煤、岩块混杂,透气性好,往往将临近煤岩层沟通,使矿井瓦斯涌出量高于其他部位。
3. 2 围岩性质
瓦斯主要赋存在煤层中,但会向周围岩层发生逸散,而瓦斯逸散的通道主要是围岩中存在的孔隙,所以煤层瓦斯含量受到其周围岩石孔隙发育程度的影响,当围岩孔隙不发育时,围岩的透气性差,隔气性强,瓦斯难以通过围岩,比较容易积存于煤层中;当围岩为砂砾岩等孔隙发育程度高的岩石时,围岩的隔气性差,透气性强,瓦斯在煤层中的积存就会减少。为了反映围岩透气性对煤层瓦斯赋存的影响,常用的指标是煤层围岩的厚度和致密性,例如顶底板泥岩的厚度越大,对瓦斯逸散的阻隔作用越强,致密的顶底板泥岩能起到很好的封盖能力,并限制地下水的运移、渗透,导致地下水的活跃性较弱,水动力条件下降,从而使瓦斯含量增高; 顶底板为灰岩时,易被溶蚀导致裂隙十分发育,水动力条件较强,瓦斯就不容易积存在煤层中。
官地煤矿2 号、3 号、6 号、9 号煤层顶板均为较致密的泥岩、细砂岩、砂质泥岩,瓦斯容易聚集保存; 8 号煤层顶板为致密坚硬的石灰岩,对瓦斯的聚集保存也比较有利。
3. 3 煤层埋深
多年的矿井开采经验表明,随着煤层埋深的加深,瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯涌出量都会增加,而且在瓦斯风化带以下,它们与煤层埋藏深度的关系呈正相关。除了煤体裂隙发育程度、对瓦斯吸附能力、含水性和温度等对煤层中瓦斯含量影响较大外,还有一项主要因素是煤层中的瓦斯压力。瓦斯压力指赋存于煤层孔隙中的瓦斯对孔隙壁的作用力,其大小取决于煤层中所赋存瓦斯的排放条件,而煤层瓦斯的排放条件与煤层自身透气性、地质构造情况有关,又因为煤层瓦斯密度小于空气密度,所以排放出的瓦斯总体上会向上方岩层逸散,所以煤层瓦斯的排放条件还与其上覆岩层的厚度、透气性及含水性有关,例如浅部岩层在构造应力作用下往往裂隙比较发育,瓦斯排放条件好,因此瓦斯压力较低,而随着埋藏深度增加,瓦斯越不容易排放,因此其压力会增大。此外,瓦斯压力与地应力也有关,地应力随深度增加而增加,地应力的增加使得煤体中孔隙趋向闭合,从而使孔隙壁对孔隙中瓦斯的作用力增大,即增大了瓦斯压力。当煤层瓦斯压力大于静水压力时,煤层瓦斯就会向外排放,直至瓦斯压力低于静水压力。与浅部煤层相比,深部煤层的瓦斯排放条件差,瓦斯压力远高于静水压力,所以瓦斯含量和瓦斯涌出量都比较大。
4 结语
影响煤层瓦斯含量的因素除了地质构造、围岩性质、煤层埋深以外还有很多,如煤质、煤层裂隙发育情况、水文地质条件、沉积作用等等,因此掌握矿井的地质条件是研究矿井煤层瓦斯的赋存及运移规律的基础。
矿井瓦斯的形成经历了生物化学成气和煤化变质作用两个阶段,第一阶段由于离地表较近,覆盖层不厚而且透气性好,所以生产的气体大部分散逸到大气中。随着沉积作用的不断进行,上覆岩层越来越厚,透气性越来越差,温度和压力也随之增加,生物化学作用逐渐停止转到煤化变质作用阶段,有机物的挥发分开始减少,固定碳开始增加,主要生成甲烷和二氧化碳,在该阶段,高变质程度的煤层中瓦斯含量也较高。
在成煤过程中,瓦斯会向外逸散,生成的瓦斯量要比煤层中所赋存的瓦斯量高很多,所以煤层瓦斯含量与瓦斯的排放条件有关,瓦斯排放条件越差,煤层对瓦斯的储存条件就越好,瓦斯含量也越高。影响瓦斯排放条件的关键因素有煤层透气性、地质构造、上覆岩层的厚度与透气性等。
综上所述,可以得出,煤层的地质条件决定了煤层中瓦斯的赋存及运移规律。不同矿区、不同煤层的瓦斯含量不同,即使同一矿区、同一煤层的不同地点,由于地质条件的不同,其瓦斯含量也会有所差别,因此研究影响煤层瓦斯赋存的地质因素,是研究矿井瓦斯的基础。
摘要：结合山西焦煤西山煤电集团官地矿的地质条件与瓦斯赋存情况,从地质构造、围岩性质、埋藏深度等方面,分析了影响煤层瓦斯赋存的地质因素,指出煤层的地质条件决定了瓦斯的赋存含量及运移规律。
关键词：煤层瓦斯,地质条件,矿井
参考文献
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瓦斯地质因素 第4篇
关键词：瓦斯；地质构造；影响；预防措施
一、矿井地质对瓦斯含量影响的因素
煤矿瓦斯一般都是在煤矿形成时期产生的，其形成原因主要有油气田瓦斯侵入、生物化学作用以及煤变质作用等方式形成。岩体或煤体在自然地质环境中所包含的瓦斯量就是人们通常所说的煤矿瓦斯含量，其主要包括游离态和吸附态两种瓦斯状态。而影响瓦斯含量的原因有好几种，但总体概况起来主要包括瓦斯放散和保存条件以及瓦斯生成量两大类因素，在现实矿井中煤体所含瓦斯量和瓦斯的生成量存在很大的差别，而同一煤田不同矿井、同一矿井不同采矿区域所含瓦斯量也是大不相同的。
二、地质构造对瓦斯形成的影响
1、煤矿瓦斯事故的危害。瓦斯是一种化学性质不稳定、无色无味、易燃易爆的气体，是各种煤矿安全事故中破坏程度最大的灾难性事故因素。往往在煤矿开采过程中，一旦引起瓦斯爆炸，将给煤矿开采工作导致极其严重的安全事故。瓦斯气体不但影响煤矿开采工作的进度，而且还会影响矿井内氧气的含量，使得矿井下作业人员出现呼吸困难，严重时会导致作业人员窒息死亡。近年来煤矿瓦斯事故报道每年都有，这不仅与煤矿瓦斯的性质特点有关，而且还有很多其他重要因素的影响。如在煤矿开采过程中，遇到地形褶曲或断层等地质结构时，若实行放炮开采，则往往导致矿井瓦斯含量大量增加，严重时将引发矿井瓦斯爆炸，给煤矿开采及作业人员带来不可估量的事故灾难。因此，矿井开采中应加强瓦斯爆炸预防措施，防止井下安全事故的发生。
2、地褶曲质构造对瓦斯的影响。在煤田地质结构中褶曲结构（图1）的背斜、向斜、倾伏段、轴部等部位，比较容易积聚大量的瓦斯气体。然而在煤矿开采过程中，褶曲结构地形是煤矿瓦斯事故的高发区。其主要原因是由于煤层顶板与底板之间形成较大的夹角，从而改变煤层的走向，引起煤层结构的变化导致瓦斯气体含量上升，致使瓦斯压力增加。在煤矿开采过程中，在褶曲结构地形中掘进放炮引起煤层震动，从而导致瓦斯突发事故的发生。
3、地断层质构造（图2）对瓦斯的影响。煤矿瓦斯的聚集受断层封闭性和透气性的影响。如果断层开发性及透气性好，则其不会产生较高的瓦斯聚集，因此发生瓦斯事故的几率就相应的小，安全隐患也会降到最低。一旦煤层受到强烈的挤压或者断层透气性不好，就会在断层结构内积聚大量的瓦斯气体，在一定程度上存在很大的安全隐患。在实际煤矿开采过程中，煤层地质情况往往都比较复杂，因煤层地质不同类型断层间的相互挤压，从而改变了煤层分布，导致煤层结构受到一定的破坏，瓦斯含量逐渐增高，在矿井开采中就会导致重大安全事故的发生。
三、瓦斯灾害预测方法
煤矿开采过程中瓦斯会引发及其严重的安全事故，这就要求煤矿工作者对瓦斯的性质及发生原理有充分的认识，并采用适当的方法来预测瓦斯含量，采取相应的治理措施。
1、矿山统计预测法。开采深度、煤层厚度以及通风情况等对瓦斯的形成过程起到很大程度的影响，因此，采取矿山统计法预测瓦斯含量，其结果既直观又可靠。主要通过收集近年来矿井瓦斯含量的资料报表，并将收集到的相关数据进行分析过滤，最后通过一定方式的计算统计出该矿井瓦斯梯度值和深度的涌出值。
2、含量法预测。含量法是指通过计算邻近瓦斯涌出量与煤层瓦斯含量，统计分析出不同瓦斯源的涌出量。然后含量法在往往都其一定的局限性，如瓦斯源厚度和瓦斯源瓦斯含量值的不稳定性对其预测结果有着一定的影响。
四、瓦斯灾害的预防措施
瓦斯事故灾难在煤矿安全事故中居于首位，因此我们必须采取各种有效预防措施，以降低瓦斯事故的发生率。
1、通风换气。矿井中瓦斯含量达到一定浓度后容易产生爆炸，一般采用通风换气的方式来降低矿井内瓦斯含量的浓度，因此必须做好矿井内的通风换气工作。
2、加强对作业人员的检查。在井下作业时，要严格进行下井人员物品及开采操作检查，严禁作业人员带入各种明火及引火工具下井作业。在开采过程中，应严格对易起火区域重点监控，严格加强管理防范，并严格履行各种作业规范及安全规定。
3、建立完善的安全监测体系。在煤矿开采过程中，要补充并投入先进技术设备，以确保开采过程安全高效的生产。其安全监测设备更是不容忽视，应在所以工作面上安装瓦斯和一氧化碳自动监测报警设装置，及時准确的进行全方位实时自动安全监测，以确保煤矿工作的安全进行。
4、实行瓦检员、安检员三班盯班和汇报制度。在井下开采过程中，对于重点区域和开采工作面，需要配备瓦斯安检员进行安全管理。安检员要按照操作规范随时检查安全设备监测结果并及时上报。
五、结语
地质构造在受到外力作用的时候易出现褶曲、断层等地质形式，这些地质形式以及水文地质等都影响着区域瓦斯的释放和赋存。由于受到地质构造的影响，区域瓦斯的分布规律和赋存条件发生变化，致使作业过程中出现瓦斯爆炸的灾害性事故。对此问题，我们应该采取相应的措施，利用相应的预测和防治技术确保煤矿业的安全生产。
参考文献：
瓦斯地质因素 第5篇
关键词：瓦斯地质特征,瓦斯含量,地质构造,影响因素
1 矿井概况
龙山煤矿位于河南省安阳县水冶镇南4 km, 东距安阳市27 km, 南距鹤壁市19 km。矿井处于井田北部, 用1对反斜井开拓全井田, 主采二1煤层, 采用倾斜分层走向长壁式采煤方法, 通风方式为分区独立负压通风, 属于煤与瓦斯突出严重矿井。该矿于1969年1月建井, 1978年12月投产, 矿井设计生产能力为50万t/a, 服务年限为57 a。
1.1 煤层
井田含煤地层有上石炭系太原群和下二叠系山西组。前者含煤13层, 唯下夹二煤局部可采;后者含煤2层, 其中大煤二1煤层为主采煤层, 其较稳定, 厚为4~6 m, 曾发生多次煤与瓦斯突出, 属于突出煤层。大煤二2煤层较稳定, 煤厚1.2 m左右, 距二1煤层0.73~6.0 m, 尚未开采, 但在掘进巷道时也曾发生过1次突出。
1.2 突出情况
龙山矿发生煤与瓦斯突出较频繁, 至今共发生煤与瓦斯突出111次, 始突深度为130 m, 煤层底板标高+15 m。平均突出强度为117 t/次, 平均突出瓦斯量为2.1万m3;11采区于1999年4月6日发生1次特大型煤与瓦斯突出, 突出煤量1 070 t, 涌出瓦斯量167 435 m3。
2 矿井瓦斯地质特征
瓦斯受地质条件的控制[1]。瓦斯地质规律是瓦斯涌出、瓦斯突出的重要规律[2]。瓦斯含量是瓦斯涌出的来源, 在同一矿井相同开采条件下, 控制瓦斯含量的地质因素也控制着瓦斯涌出量大小[3], 所以要搞清矿井瓦斯涌出特征, 就必须首先研究瓦斯含量的分布特征。
2.1 地质构造对瓦斯的控制特征
地质构造对瓦斯赋存具有区域控制矿区, 矿区控制矿井, 矿井控制采煤工作面的逐级控制作用[4]。根据地质构造特点, 以大型断层和褶皱为边界划分出不同的瓦斯地质单元, 各单元的特点严格控制和反映着瓦斯的赋存与分布特征。地质构造单元的类型和形态不同程度地影响着瓦斯的赋存, 或起逸散作用或起封存作用, 造成瓦斯赋存的不均衡变化。拉张开放性断层为瓦斯的逸散提供通道;而压扭封闭性断层则阻隔瓦斯的运移, 瓦斯易于聚积。背斜轴部一般为瓦斯聚积带, 两翼瓦斯含量相对低, 若两翼煤层倾角越大, 轴部瓦斯含量越高;而向斜则相反。且分布于褶区中的次生小断裂对瓦斯赋存也有重要影响。
龙山井田位于安阳矿区南端, 是该区最为复杂的地段, 井田内主体构造为NNE、NE向断裂褶皱, 其次为NWSE向。受燕山早、中期强烈构造挤压剪切作用, 煤层发生强烈的变形破坏, 井田被4个紧闭褶皱构造控制, 并在多个高角度断层的影响下, 形成了东翼构造复杂、西翼构造相对简单的总体构造形态。
根据构造的分布形态和煤层瓦斯含量的分布特点, 将整个井田以4个褶区和大落差断裂为边界划分成5个瓦斯地质单元, 见图1。
单元Ⅰ:龙山向斜轴线、断层F165和煤层露头所包围区域。该单元为龙山向斜东翼, 煤层倾角大, 且边界有直通地表落差210 m的断层F165, 以及次生断层F307, 为瓦斯释放提供了便利通道, 使得单元内煤层瓦斯含量由西向东、由北向南逐渐变小。
单元Ⅱ:龙山向斜轴线、断层F303和F301所夹区域。该单元为龙山向斜宽缓的西翼, 煤层埋藏深, 倾角小, 且压扭性正断层F303使煤体强烈破坏, 煤层透气性大大降低, 瓦斯难以逸散, 造成该区域内瓦斯含量明显偏高。
单元Ⅲ:断层F301、F304和煤层露头所包围区域。该单元受龙山向斜影响不大, 主要受F304及次生小断层的影响, 煤层较平缓, 沿走向瓦斯含量变化不大, 瓦斯含量随埋深增加有增大趋势。
单元Ⅳ:断层F304、F172和F312所包围区域。
单元Ⅴ:断层F174、冯家洞背斜轴线和井田边界包围区域。
单元Ⅳ和Ⅴ为井田内构造最为复杂的区域, 在强力挤压扭曲作用下, 形成NNE、NE向主体构造, 煤层强烈变形破坏。据单元Ⅳ浅部开采情况, 区域内构造煤成层发育, 煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量较大, 突出频繁。深部区域瓦斯含量将会进一步增大。
2.2 瓦斯含量分布特征
为查明二1煤层的瓦斯含量大小及其分布规律, 研究期间, 笔者收集了大量地勘期间所测的瓦斯含量数据, 以及该矿先后采用井下钻屑解吸法现场测定的部分地段瓦斯含量 (对瓦斯含量测值的可靠性进行过分析和筛选) , 见表1。
总体上来看, 整个龙山井田范围内瓦斯含量普遍高, 自井田下部边界的二1煤层露头向深部逐渐增大, 但递增梯度不大, 每递增100 m瓦斯含量增加1.32 m3/t。在煤层露头以深+50 m水平一线瓦斯含量达到19.0 m3/t左右, 不存在瓦斯风化带。随着埋深的增加, 至井田深部-450 m一线瓦斯含量增加到约27 m3/t。同时瓦斯含量有“东部小, 西部大”的趋势。以龙山向斜轴部为界, 沿煤层走向东部瓦斯含量相对西部偏低。如向斜以东的15采区15041工作面瓦斯含量在20.5 m3/t左右, 而处于向斜以西同一水平的13采区13041工作面瓦斯含量约为24.5 m3/t左右。可见瓦斯含量的分布特征严格受地质构造的控制, 地质构造单元体现着瓦斯的分区分带特征, 同时瓦斯的分布特征也反映着地质单元的特点, 两者有着密切的联系。
2.3 瓦斯涌出特征
根据历年矿井瓦斯等级鉴定结果, 矿井瓦斯涌出绝对量和相对量都较高, 绝对瓦斯涌出量一般为10~25 m3/min, 相对瓦斯涌出量一般为30~45 m3/t。
2.3.1 瓦斯涌出量具有分区特征
从图1可以看出, 井田内采区是按地质构造单元来划分和布置的, 处于近似同一水平的13采区瓦斯涌出量大于15采区瓦斯涌出量 (见图2) ;随着开采深度的增加, 23采区瓦斯涌出量却与不在同一水平的13采区相当, 为11~14 m3/min。11采区相对13采区开采水平有所增加, 但煤层较平坦, 底板标高在150~200 m, 瓦斯涌出量比13采区稍大。可见, 瓦斯的涌出同样受地质构造的控制, 瓦斯涌出量同地质构造单元的划分一样具有分区的特点, 且自东向西、自南向北采区瓦斯涌出量具有逐渐增大的趋势。
2.3.2 回采工作面瓦斯涌出量具有差异性
1) 同水平不同采区沿走向自东向西首层工作面瓦斯涌出量具有逐渐增大的趋势。如同水平的15采区15041工作面绝对瓦斯涌出量为3.87 m3/min, 而13采区13011工作面绝对瓦斯涌出量为6.68 m3/min。
2) 同采区不同水平沿倾向自上而下瓦斯涌出量具有增大趋势。如13采区13001, 13011, 13031, 13051, 13071等工作面随开采水平的增加, 工作面绝对瓦斯涌出量由1.55 m3/min逐渐增大到6.68 m3/min。
3) 首分层回采工作面瓦斯涌出量比二、三分层大 (矿井采掘规划多为1个首分层回采工作面, 1个二分层或三分层回采工作面, 4个煤巷掘进工作面) 。据统计资料显示, 15采区顶层工作面瓦斯涌出量一般是低层的1.7倍, 13采区顶层一般是低层的3.3倍。
3 影响瓦斯赋存的地质因素
3.1 地质构造
煤层瓦斯赋存状态、瓦斯含量高低、瓦斯压力高低, 都是地质构造历史演化的结果, 取决于煤层瓦斯的生成条件和在历次构造运动中经受凹陷、隆起、挤压、拉张等作用的保存条件[5]。地质构造对瓦斯的赋存和保存起着重要控制作用。
井田东部的龙山向斜东翼急倾、西翼宽缓, 控制着井田一半以上范围。东翼构造相对简单, 煤层倾角大, 且受落差210 m的NE向边界正断层F165和次级NE向伴生小断层的影响, 释放了部分瓦斯, 使得东翼煤层瓦斯没有西翼大。井田中部为一宽缓的冯家洞背斜, 其东翼与龙山向斜西翼相连, 却又被NNE向断层F303切割。但是压扭性正断层对煤层瓦斯具有封闭作用, 加之F301、F303和局部小断层的影响, 使得煤体强烈破坏, 煤层透气性大大降低, 以及煤层倾角小, 瓦斯逸散困难, 使该断层东侧11采区瓦斯聚积, 瓦斯含量较高, 瓦斯动力现象明显。可见地质构造对瓦斯赋存有着重要的控制作用。
3.2 埋藏深度
煤层上覆地层对瓦斯的保存与逸散起直接的作用, 煤层埋深被认为是影响瓦斯含量的主要地质因素之一[6]。依据表1中煤层的地勘和实测瓦斯含量与煤层埋深作出散点图 (见图3) , 可见埋深与煤层瓦斯含量关系密切, 在整个井田范围内瓦斯含量与埋深基本上呈线性关系。经回归分析, 龙山矿二1煤层瓦斯含量与煤层埋深具有以下变化规律:
Q=0.013 2H+18.337
式中:Q为煤层瓦斯含量, m3/t;H为煤层埋深, m。
相关性系数R2达到0.826 9, 说明埋深对煤层瓦斯含量的影响较大。瓦斯含量随煤层埋藏深度的增加而逐渐增高。煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低, 同时瓦斯向地表运移的距离也增大, 两者的变化都有利于瓦斯的封存, 而不利于瓦斯的逸散。
3.3 煤层顶底板岩性
龙山矿二1煤层位于山西组下部, 顶板以泥岩、砂质泥岩为主, 厚为0.19~22.18 m, 次为细、中或粗粒砂岩;底板为炭质泥岩、泥岩或砂质泥岩, 厚为1.48~12.00 m。煤层顶底板均覆有泥岩, 透气性差, 煤层瓦斯不易逸散。
依据龙山井田大量的钻孔柱状资料, 统计二1煤层顶板20 m内岩层的岩性, 绘制了顶板岩性分布图, 见图4。可见煤层顶板为砂岩的区域瓦斯含量偏低, 煤层顶板为泥岩和炭质泥岩的区域瓦斯含量偏高。如11采区上覆炭质泥岩, 瓦斯含量较高, 且多次发生突出。分析认为, 煤层顶板为泥岩和炭质泥岩的区域, 围岩孔隙率低, 透气性差, 瓦斯易于聚积而不易逸散, 煤与瓦斯突出频率较高;而顶板为砂岩的区域, 瓦斯封存条件较差, 孔隙、裂隙较发育, 瓦斯压力相对较小、含量较低, 煤与瓦斯突出频率较低。说明龙山矿煤层顶板岩性对瓦斯赋存起着重要影响作用。
4 结论
1) 龙山矿整个井田范围内瓦斯含量普遍高, 自井田下部边界的二1煤层露头向深部, 瓦斯含量和涌出量逐渐增高, 但递增梯度不大。同时瓦斯含量具有“东部低, 西部高”的趋势, 沿煤层走向东部瓦斯含量相对西部偏低。 2) 地质构造、埋藏深度、煤层顶底板岩性是影响龙山矿瓦斯赋存及含量分布的主要因素。褶皱和大型压扭性正断层造成井田瓦斯含量整体较高, 煤层埋藏深度和顶底板岩性是造成井田局部瓦斯富集的重要因素。
参考文献
[1]张子敏, 林又玲, 吕绍林.中国煤层瓦斯分布特征[M].北京:煤炭工业出版社, 1998.
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[3]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京:煤炭工业出版社, 1990.
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[5]张子敏, 张玉贵.三级瓦斯地质图与瓦斯治理[J].煤炭学报, 2005, 30 (4) :455-458.
瓦斯地质因素 第6篇
关键词：逆断层,瓦斯突出,主控地质因素
2002年, 平煤股份十三矿建成投产, 这是一座年产2.0 Mt煤炭的大型矿井。2005年5月19日, 中国煤炭科学研究总院抚顺分院将十三矿定为煤与瓦斯突出矿井。勘探与开采实践表明:己一采区、己二采区、己三采区工作面相对瓦斯涌出量为2.69~14.77 m3/t, 绝对瓦斯涌出量3.44~12.89 m3/min, 最大达到12.89 m3/min, 掘进工作面为0.82~5.62m3/min。二1煤层具有一定的突出危险性。根据井田补勘钻孔瓦斯资料, 位于22-31勘探线的己四采区, 27线之西, 瓦斯含量变化范围为0.35~4.44m3/t, 27线至38线间为2.42~15.52 m3/t, 属中低瓦斯含量区。前人对其瓦斯突出的机理与影响因素进行过讨论, 认为:地质构造、煤层埋藏深度、围岩性质、煤变质程度、水文地质条件和岩浆活动等均对瓦斯赋存造成影响;地质构造是影响煤层瓦斯的主要因素, 特别在断层端部是瓦斯突出的主要区域[1,2,3,4,5,6,7,8]。由于己四采区刚刚贯通一运输巷和一回风巷, 尚未正式开采, 一、二、三采区要进一步开采, 因此, 本文在前人研究的基础上, 探讨十三矿瓦斯突出主控地质因素, 为己四采区的安全开采提供瓦斯突出预测预防的瓦斯地质基础。
1 瓦斯突出影响因素
平煤股份十三矿二1煤层瓦斯赋存具有一定的规律性:己三采区瓦斯含量变化范围为3.15~15.52 m3/t, 属于高瓦斯含量区;己一采区瓦斯含量变化范围2.40~12.50 m3/t, 属于中等含量区;己二采区瓦斯含量的变化范围0.35~4.44 m3/t, 属于低瓦斯含量区;己四采区属于中、低瓦斯含量区。
己一、己三采区发生了3次瓦斯突出事件:2002年3月12日, 一水平己一采区东翼下部第五区段二1-11091运输巷595 m深、离切眼处12 m处发生突出:突出煤量196 t, 突出瓦斯量3 840 m3/t;2008年1月20日, 己15, 17-13031运输巷732 m深处发生突出:突出煤量594 t, 突出瓦斯量32 927 m3/t;2010年6月13日, 己15, 17-11111运输巷深609 m, 距低抽巷272 m处发生瓦斯突出, 突出煤量1 133 t, 突出瓦斯量272 000 m3/t。平煤股份十三矿瓦斯赋存与突出的影响因素很多[1,2,3,4,5,6,7,8], 然而, 从十三矿己一、己三采区3次瓦斯突出事故来看, 主控因素是地质构造, 即断裂与褶皱构造。现对各影响因素进行分析。
1.1 矿井构造
地质构造与瓦斯富集和突出存在一定的关系, 在平顶山东部矿区, 122次突出中, 87次突出点附近存在构造变化, 占总突出次数的71%以上。但是, 在不同的矿井 (区) , 富集与突出受地质构造控制的情况并不相同。在平煤股份十二矿, 牛庄向斜北翼与郭庄背斜南翼构造分区和郭庄背斜北翼构造分区地质构造复杂, 大型断裂或多个断裂密集分布, 控制着十二矿煤与瓦斯突出动力灾害的发生[9,10]。而在平煤股份十三矿, 襄郏背斜轴部瓦斯含量并不高, 向斜轴部瓦斯含量高 (图1, 根据文献[8]结合此次工作综合绘制而成) 。
在平煤股份十三矿, 将褶皱与断裂对瓦斯的控制作用分述如下: (1) 褶皱。白石山背斜为一宽缓的不对称背斜, 北东翼较陡, 7°~16°, 一般为13°左右;南东翼较缓4°~8°, 一般为7°左右。背斜顶部常发育张性裂隙, 瓦斯在陡翼顺层运移并从裂隙逸散, 释放了部分瓦斯, 这使得接合部的白石山背斜瓦斯含量低, 而南东翼受到挤压且较陡, 不利于瓦斯的逸散, 瓦斯含量较高, 从图1中看与上述结论相对应, 在白石山背斜北东翼瓦斯等值线分布密集, 而在南东翼瓦斯等值线分布稀疏, 陡翼的含气性相对好于缓翼。 (2) 断层。兴国寺正断层和宋庄正断层均为开放性断层。兴国寺正断层落差50 m, 断距20~60m, 1501孔843.38 m小紫底部导致灰7山泥岩断失60 m;1901孔387.61 m标5断至标3下部, 断失60m, 且三3以下50 m岩石破碎;5211孔324.05 m标2下断至C3中部砂、泥岩段, 断失20 m。宋庄正断层落差53 m, 断距65 m, 在2110孔655.49 m, 四6顶板断至老君庙砂岩, 断失65 m。姬山、阴山平顶山砂岩错开。在正断层附近的岩石主要为砂岩, 透气性好, 岩石破碎严重, 给瓦斯逸散提供了通道, 同时由于煤层厚度小, 煤的变质程度低, 也是造成瓦斯含量较小的原因。
1.2 垂深与标高
一般说来, 随着埋深的增加瓦斯含量增大。
本文收集了一些矿井的瓦斯含量与深度的资料, 并对数据进行整理。利用回归分析方法, 对瓦斯含量Y与其垂深X进行了线性回归分析, 以求得Y与X的关系式, 结果如图2所示。
垂深与瓦斯含量线性关系:
式中, X为煤层垂深;Y为瓦斯含量;R为相关回归系数。
根据垂深与瓦斯含量的线性关系可以看出, 回归方程相关系数R2=0.829 8, 相关性良好, 根据此线性方程式预测瓦斯含量效果比较好, 可以应用于实际。
同理, 对瓦斯含量Y与其标高负值X进行线性回归, 得Y与其X的关系式, 结果如图3所示。
标高负值与瓦斯含量线性关系:
式中, X为标高负值;Y为瓦斯含量;R为相关回归系数。
根据标高负值与瓦斯含量的线性关系可以看出, 回归方程相关系数R2=0.814 8, 标高负值与瓦斯含量相关性良好, 但比垂深与瓦斯含量的相关度稍小。
一般来说, 开采深度增加, 突出危险性增大[11,12]。平顶山煤田按突出深度划分, 在400 m以上发生突出12次, 400~500 m之间发生突出22次, 500 m以下已发生突出21次。随煤层开采深度增加, 煤层瓦斯突出危险性增加, 这在平顶山煤田似乎也不例外。然而, 根据平煤股份十三矿3次瓦斯突出事件来看, 如上所述, 11091运输巷与11111运输巷相距14 m, 13031运输巷与11111运输巷相距123 m;从突出的频率来看, 11091运输巷与11111运输巷相距深度不大, 却发生了2次突出, 相距百米以上的13031运输巷不仅与11091与11111运输巷相隔时间长, 而且, 瓦斯涌出量也与其相差一个数量级。此外, 从对开滦矿务局赵各庄矿的研究结果来看, 深度800 m以浅, 没有瓦斯突出的记录, 800 m以深, 瓦斯含量呈线性增长[13]。所以, 对有些矿来说, 瓦斯埋深与瓦斯突出及其危害程度有个临界点。在该临界点之前, 瓦斯突出及危害程度不一定遵循随深度增大瓦斯含量与突出危险度增大这样的规律。平煤股份十三矿的3次突出, 就是突破了这种随深度增加瓦斯含量与突出量增大的规律。因此, 就平煤股份十三矿目前的开采深度而言, 深度是瓦斯突出的因素, 但不是突出煤量的主控因素。
1.3 顶底板岩性
煤层的顶底板岩性直接影响煤层瓦斯含量的保存条件, 尤其是顶板岩性。顶底板的透气性直接影响瓦斯的赋存和逸散、煤层瓦斯的含量大小以及瓦斯分布的均匀程度。平煤十三矿煤层顶板普遍以炭质泥岩、泥岩、细砂岩、砂质泥岩为主, 孔隙度小, 排驱压力大, 透气性能差, 有利于瓦斯的赋存。己一、己二、己三采区二1煤层的顶底板岩性比较均一, 而己四采区的顶板岩性为粉砂岩与泥岩, 更为致密。从4个采区的瓦斯含量来看, 顶底板岩性及其组合也非瓦斯赋存与突出的主控因素之一。
1.4 水文地质条件
水文地质条件是影响瓦斯赋存的重要因素之一。十三矿的水文地质对瓦斯的保存主要体现在:水力运移、逸散作用。水力运移是通过导水断层或裂隙而沟通煤层与含水层, 使水文地质单元的补、径、排系统完整[14]。十三矿内基岩地下水的补给来源和途径主要是汝河及大气降水通过煤系露头上覆厚0~190 m的第四系松散层垂直渗入补给, 再通过越流逐步补给下部的砂砾石含水层和砂岩裂隙孔隙水及碳酸盐岩裂隙溶洞水;另外, 西北部黄庄一带裸露碎屑岩和灰岩区地下水沿构造方向形成地下径流补给。太原组上段第六层灰岩在30~35勘探线只见浅部岩溶发育, 而又正好处于第四系强补给带之下, 故灰岩的富水性、导水性均强, 形成该井田以覆盖型岩溶充水矿床为主的水文地质特征, 形成完整的补、径、排系统, 有利于瓦斯的运移。
1.5 构造煤
煤层在构造应力的作用下, 发生成分、结构和构造的变化, 引起煤层破坏, 同时造就构造煤的分布, 因此构造煤多分布在地质条件复杂地区。构造煤厚度在1.5~2.1 m区域附近, 构造复杂程度综合系数K值也达到了该地区的最大值0.5, 在构造复杂程度综合系数K值比较小的地区, 构造煤的厚度只有0~0.3 m, 说明十三矿的构造煤受地质构造影响十分明显 (图4) 。
十三矿的构造煤普遍存在, 煤体较为破碎, 主要破坏类型在ⅢⅤ之间, 半亮煤亮煤, 有较明显的滑动和揉搓挤压特征以及两个方向以上明显的滑动面存在, 厚度多在0~2.1 m之间, 平均厚度0.9m[8]。通过收集资料可知:煤体的瓦斯放散初速度ΔP平均值为11.8, 大于其临界值10;煤体坚固性系数平均值为0.4, 小于其突出临界值0.5;K值平均值为32.2, 远远超过其临界值[15]。结合图1十三矿矿井瓦斯等值线图, 对比图4 (根据文献[8], 2011修改) , 可以明显看出在构造煤厚度较大的地区, 瓦斯含量大, 相反在构造煤厚度较小的地区, 瓦斯含量小。因此, 构造煤成为影响瓦斯赋存的又一因素[16], 但不是主控因素。
前人已有很多关于构造煤与瓦斯突出关系的论述:构造煤是指煤层在构造应力作用下发生挤压、剪切、变形、破坏或强烈的韧塑性变形及流变迁移的产物[17,18,19,20,21,22,23]。煤与瓦斯突出带, 主要受控于构造挤压、剪切作用和构造煤发育地带。只有搞清构造挤压、剪切带的分布规律, 才能预测构造煤的发育规律[24]。构造煤最发育的区域和层位, 也是煤与瓦斯突出最严重的区域和层位。煤体结构及构造煤的发育程度对煤与瓦斯突出起着重要的控制作用[25]。
然而, 从平煤股份十三矿来看, 构造煤的发育程度不一定是瓦斯突出的主控因素: (1) 十三矿的构造煤成因多样。有岩体 (墙、床) 侵入导致围岩破碎的现象, 有强岩层与煤层接触引起的“似构造煤”现象 (己四采区很明显, 可能不能算是“构造煤”) , 有构造活动引起的煤破碎现象等, 不同构造成因的破碎煤瓦斯突出的危害程度与突出的必然性间还有待探讨。 (2) 十三矿构造煤与瓦斯突出间无简单的一一对应关系, 何种类型的构造煤与瓦斯突出有密切的联系, 尚需探讨。
1.6 地质构造
由上可知, 煤层厚度、煤层埋藏深度、构造煤分布及其水文地质条件是影响瓦斯突出的地质因素, 但不是主控因素。平煤股份十三矿瓦斯突出的主控因素是地质构造, 褶皱和断裂是瓦斯突出的两大主控因素。
褶皱和断裂是该区主要构造形式, 也是控制瓦斯的主控地质因素。根据一般的认识, 背斜因为是隆起构造, 且往往发育轴向断裂, 因此, 是瓦斯逸散的良好部位;而向斜则因为埋藏深, 往往断裂等构造不发育, 因此, 是瓦斯聚集的地段。这对于尚未开拓的井田来说可能是合适的理论, 然而, 对于已经开拓的井田来说, 未必是符合事实的。平煤股份十三矿3次瓦斯突出事件表明了这一点。
从3次瓦斯突出事故的构造位置及其褶皱和断裂性质来看, 瓦斯突出与背斜构造与逆断层关系密切。第1次和第2次瓦斯突出事件都发生在进入背斜构造区域位置, 而且都发现有小型逆断层。由于构造影响, 造成瓦斯突出段煤结构被破坏, 煤体强度降低, 瓦斯压力、含量增大, 该工作面瓦斯压力达1.7 MPa, 瓦斯含量15 m3/t (11091运输巷突出事件) ;13031运输巷瓦斯压力达到2.3 MPa, 瓦斯含量10.39 m3/t。逆断层也可能是瓦斯突出的主控因素之一。11111运输巷低抽巷突出点, 工作面前方400m左右发育有F7逆断层, 落差24 m。瓦斯富集, 瓦斯压力达到1.7 MPa, 煤层厚度达4 m。在十三矿, 13031运输巷揭露的H=2.0 m∠60°、己一辅助轨道揭露的H=4.0 m∠65°、己一辅助胶带揭露的H=3.0 m∠35°、己二12111回风巷揭露的H=1.5 m∠20°的逆断层等虽然落差都比较小, 但瓦斯含量都相对较高, 尤其在断层端部应力比较集中[3,4,5,6,7,8]。由此看来, 背斜构造部位也并非一定是低瓦斯突出区域, 如果在背斜部位发育逆断层, 由于逆断层对瓦斯具有保存作用, 该处也易于发生瓦斯突出。向斜中的瓦斯沿不整合面或孔隙度大、透气性好的岩层逸散, 当与断层中的瓦斯联通并受到开拓施工的诱导作用时, 也会发生瓦斯突出事件。
十三矿3次瓦斯突出处皆有逆断层发育, 且2次发育在背斜区域, 煤层厚度为4 m (第3次) , 而区域煤层厚度为5~7 m, 表明煤层厚度并非瓦斯突出的主控因素, 褶皱和逆断层的发育是平煤股份十三矿瓦斯突出的主控因素。
2 己四采区瓦斯突出预测
己四采区瓦斯压力实测数据较少。己15煤层瓦斯压力变化于1.65~2.66 MPa间。根据前述, 该区属于中低瓦斯分布区。根据《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》 (AQ10242006) [26], 瓦斯压力≥0.74 MPa是突出的临界值。因此, 在有逆断层发育的地段, 应密切注意瓦斯突出的可能性。
3 结论
通过平煤股份十三矿瓦斯突出地质因素研究, 得出如下结论:
(1) 褶皱和逆断层构造是控制该区瓦斯的主要地质因素, 开拓施工是诱导因素。背斜区域瓦斯突出概率小的观念并非适合所有井田。
(2) 煤层厚度、煤变质程度、垂深和煤层底板标高负值、顶底板岩性、构造煤分布、岩浆岩侵入等或多或少地是影响瓦斯突出的因素。
矿井瓦斯地质及瓦斯预防措施研究 第7篇
1 矿井概况
该矿井位于山西晋城矿区西部东头, 其东侧为因地质构造挤压作用形成的奥陶系地层剥蚀无煤带, 西侧为寺头断层带, 其中寺头断层倾向北西, 最大落差超过300m。井田范围内煤系地层为石炭统太原组和二叠系山西组, 含煤层较多, 其中主采煤层为3#、9#和15#煤层, 且各可采煤层均为无烟煤, 挥发份为4.9%-6.0%。根据本矿井及周边矿井生产实践可知, 该井田及其附近不同地段瓦斯赋存差别较大, 瓦斯含量为0.69m L/g-38.9 m L/g, 瓦斯浓度为29.6%-100%, 其中该矿井3#煤层平均瓦斯涌出量为62m3/min, 相对瓦斯涌出量为11.2m3/t, 且井田范围内瓦斯含量由东至西逐渐增高, 最西部寺头断层附近由于围岩条件较破碎, 瓦斯含量较低, 东部井田边缘存在部分瓦斯风化带, 瓦斯含量较低。据调研资料可知, 该矿井西部和北部矿井均为高瓦斯矿井, 其中北部的某矿瓦斯相对涌出量和绝对涌出量分别为该矿井的2.5倍和1.5倍, 西部紧邻的矿井瓦斯含量超过25m3/t, 且在20世纪七十年代和九十年代发生过瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故。该矿井采用立井开拓方式, 采用中央分列式通风方式, 水文地质条件较简单, 正常涌水量和最大涌水量为400m3/h和495m3/h, 工作面采用后退式机械化开采, 掘进工作面采用综掘机掘进。
2 影响煤层瓦斯形成和赋存因素
2.1 煤炭变质程度
资料显示, 煤炭变质程度与瓦斯含量密切相关, 随着煤炭变质程度的不断增高, 瓦斯的生成量和煤层瓦斯吸附量也逐渐增高[5]。研究表明, 当煤炭由古代植物变成无烟煤时, 瓦斯累计产量为4000m3/t, 在无烟煤阶段煤炭可吸附瓦斯量多达38m3/t-40m3/t。在矿井开采过程中, 所测最高瓦斯含量为38.5m3/t, 远小于煤炭变质过程中的瓦斯生成量, 主要是因为在煤炭形成过程中大量的瓦斯在煤系改造和地质构造运动中散掉了, 当前瓦斯的赋存情况在原瓦斯生成量的基础上主要取决于地质条件、煤层特征等瓦斯的保存条件。
2.2 煤层围岩条件
可用生气层、贮气层和盖层来了解地下气体的特征和规律, 对于瓦斯而言, 煤层即是生气层又是贮气层, 其盖层则指煤层围岩。煤炭变质程度越高, 生成的瓦斯量也越多, 其具备的吸附瓦斯能力也越强, 在长时间地质变动过程中, 瓦斯的赋存主要由煤层围岩条件决定。瓦斯含量和赋存条件的高低和好坏主要受到煤层顶底板岩层物理岩性和透气性等因素影响, 该矿井3#煤层伪顶、直接顶和直接底为泥岩-碳质泥岩-砂质泥岩, 基本顶为细粒砂岩;9#煤层直接顶和直接底为泥岩-碳质泥岩-粉砂岩, 基本顶为石灰岩;15#煤层无伪顶, 直接顶和基本顶均为石灰岩, 直接底为碳质泥岩-泥岩。对该三层煤层围岩渗透性试验, 结果显示, 15#煤层顶板灰岩渗透性几乎为零, 其他各煤层顶底板岩层渗透率也都较低, 故一定程度上可认为该矿井瓦斯含量较高的主要原因是煤层围岩渗透性较差, 造成瓦斯无法散失。
2.3 地质构造条件
矿井范围内瓦斯赋存情况受地质构造条件影响较大, 主要受到褶曲和断层影响: (1) 褶曲的展布很大程度上决定了该矿井瓦斯赋存状态, 北部山背斜轴部中和面以下为高应力区, 为瓦斯的赋存提供了有利条件, 同时背斜轴部往往封闭性较好, 促使瓦斯在该范围内积聚而无法散失;生产实践还发现, 同一地段的不同煤层除了受褶曲影响外, 还受到围岩条件等多种综合因素的影响, 这样造成同一地段不同煤层瓦斯含量相差甚大; (2) 断层的存在破坏了煤层和地层的连续性和完整性, 一定程度上造成了瓦斯含量和赋存条件的改变;该矿井范围内断层较多, 其中落差较大的断层为西部寺头断层, 该断层在井田范围内派生出许多小型断层, 造成该断层范围内围岩裂隙发育程度较高, 瓦斯含量较低;同时井田东部的一些断层带附近出现了瓦斯风化带, 也造成该部分瓦斯含量较低。
3 煤与瓦斯突出分析
该矿井为煤与瓦斯突出矿井, 煤层埋深为450m-525m, 在开采过程中曾多次出现瓦斯动力现象, 多发生在石门揭煤期间。经总结得到该矿井煤与瓦斯突出的主要特征有: (1) 在煤与瓦斯突出前有明显的预兆, 如岩层深部和煤层有折断和破裂声, 瓦斯浓度出现异常, 煤层硬度变小, 煤体光泽性降低等; (2) 除了地应力、构造应力和瓦斯压力等内力外, 外力也是促使煤与瓦斯发生的重要因素, 如放炮扰动、采煤机割煤等也一定程度的增大了煤与瓦斯突出的危险性; (3) 石门揭煤容易诱发煤与瓦斯突出, 该矿井三次煤与瓦斯突出事故有两次发生在石门揭煤过程中, 故应做到石门揭煤的安全技术措施; (4) 煤与瓦斯突出的影响因素较多, 主要受到其构造物理环境的影响, 如构造应力、构造煤体、构造带措置、构造带瓦斯等。
4 瓦斯综合治理措施
影响矿井瓦斯赋存状态的因素较多, 而瓦斯灾害多发生在地质条件较复杂地带, 结合该矿井生产实际, 采取了针对性的瓦斯治理措施, 通过这些措施的实施, 较好的避免了瓦斯灾害事故的发生。
(1) 加强瓦斯地质特征和规律的研究:矿井瓦斯地质特征和规律一定程度上揭示了矿井瓦斯和地质之间的关系, 同时又可以反映瓦斯生成、贮存和运移特征;通过掌握矿井瓦斯地质特征和规律, 结合煤与瓦斯构造物理环境可以对矿井瓦斯赋存情况进行划分, 避免开采具有煤与瓦斯突出倾向性的区域。
(2) 加强瓦斯抽放力度:该矿井属于高瓦斯矿井, 煤层透气性较好, 可以对所采煤层进行瓦斯抽放;在进行瓦斯抽放前, 应综合考虑瓦斯赋存状况、巷道布置条件、抽采瓦斯的指标等, 该矿井确定采用地面钻井抽采、井下区域递进式抽采、采空区抽放的“三级瓦斯治理”方针, 通过与科研院所的合作, 实现了矿井瓦斯的综合利用。
(3) 建立煤与瓦斯突出预警系统:煤与瓦斯突出预警系统以地理信息系统技术、网络技术、自动化控制技术等多种科学手段为基础, 根据煤与瓦斯突出发生的规律进行煤与瓦斯突出预警;该预警系统具有较高的科学性和精确性, 该系统的投入可以实现矿井煤与瓦斯突出危险性实时动态预警, 较好地保证了矿井的安全生产。
摘要：针对晋城某矿瓦斯含量高、瓦斯赋存不均匀、瓦斯压力大等问题, 分析了该矿井煤层瓦斯赋存特征及其赋存影响因素, 认为影响瓦斯赋存的主要因素有煤体变质程度、围岩条件和地质构造条件等。结合生产实际, 揭示了该矿井煤与瓦斯突出主要特征, 指出煤与瓦斯突出是多种因素的综合作用所导致。最后, 根据实际, 给出了该矿井瓦斯治理措施, 这些措施的实施为矿井安全生产提供了保障。
关键词：瓦斯地质,影响因素,煤与瓦斯突出,预防措施
参考文献
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矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测的探讨 第8篇
1 矿井地质概况
1.1 井田地质条件
井田内发育的地层由下至上有:奥陶系下统的冶里组、亮甲山组和中统的下马家沟组、上马家沟组、峰峰组, 石炭系中统本溪组、上统太原组, 二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组, 上第三系上新统, 第四系中上更新统、全新统的地层。井田内可采煤层五层, 即山西组1#、3#和太原组5#、9#、10+11#煤层, 1#煤层平均厚度1.50m, 结构简单, 全井田稳定可采, 3#煤层局部可采, 可采范围平均厚度0.60m, 5#煤层局部可采, 可采范围内平均厚度0.72m, 9#煤层厚度平均1.36m, 全井田可采, 10+11#煤层平均厚度6.38m, 全井田可采, 与9#间距很近, 开采时采取联合开采。目前主要开采1#煤层, 坚固性系数f为0.28～0.47, 直接顶为黑色粉砂岩, 厚2.58m, 间接顶为砂质泥岩、泥岩, 厚3.07m, 1#上煤顶板 (老顶) 为中细砂岩, 岩石硬度f=8～10, 致密较坚硬, 平均厚度21.2米。距1上煤 (厚0.85m) 间距2.82-9.42米, 平均6.26米。直接底为黑色砂质泥岩, 厚6.03m。顶底板砂质泥岩、泥岩的岩石硬度f=6。
1.2 井田地质构造及分布特征
井田位于霍西煤田的北缘, 祁吕弧形褶皱带的东翼与汾河挽近槽地的衔接部位, 属于祁吕弧褶皱带东翼, 位于盆状复向斜北东部的大西庄背斜东北翼, 受大西庄背斜影响, 井田内总体来看为一单斜构造, 地层走向近北西向, 倾向北东, 倾角3°-12°, 2004年勘探时发现在井田东部边界附近发育一条正断层F10, 走向N15°E, 倾向北西, 倾角55°, 落差35m, 井下巷道揭露首采区内有21条断层, 其中落差大于10m的断层2条, 落差大于5m的断层7条, 落差小于5m的断层3条, 其余为0-2m的小断层, 现将井田内揭露主要断层列如表1:
1.3 构造煤发育及分布特征
从矿井已揭露区域来看, 井田内区域未发现构造煤。
2 矿井瓦斯地质规律研究
2.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响
断裂运动伴随着构造运动而发生, 断裂的类型对瓦斯保存有重要影响, 断层将煤层断开后, 煤层与断层另一盘接触的岩性, 若透气性好则利于瓦斯排放。
断层的空间方位对瓦斯的保存、逸散也有影响。一般走向断层阻隔了瓦斯沿煤层倾斜方向的逸散, 而倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体。不同类型的断层, 形成了不同的块段的构造边界条件, 对瓦斯的保存, 排放有不同的影响。
向斜构造的两翼与轴部中和面以上为压应力场, 表现为明显的应力集中, 为高压区;轴部中和面和以下处于拉伸张应力场, 而且煤层埋深往往较大, 只产生少量开放性裂隙, 释放部分应力, 形成相对低压区。这样向斜的两翼和轴部中和面以上是利于瓦斯封存和聚集的部位, 特别是向斜的轴部是瓦斯含量高异常区。1207进风巷、回风巷在掘进过程中经过向斜轴部时瓦斯涌出量和瓦斯抽采量均出现显著的增大。
背斜构造的两翼与轴部中和面以下为压应力场, 表现为明显的应力集中, 为高压区;轴部中和面和以上处于拉伸张应力场, 而且煤层埋深往往较大, 只产生少量开放性裂隙, 释放部分应力, 形成相对低压区。当煤层顶底板为厚的透气性差的泥岩或页岩时, 埋深较大时, 背斜的轴部中和面的上部岩石会表现为塑形变形, 不会产生裂隙, 这样顶底板仍然保持良好的覆盖性能, 两翼的瓦斯也会向轴部运移, 造成煤层的高含气性。
2.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响
顶底板岩性包括岩石的孔隙率、渗透性和空隙结构。一般来说顶底板岩石孔隙率大, 连通情况好, 渗透性好, 孔隙度大, 透气性能好, 有利煤层瓦斯逸散, 反之亦然。万峰煤矿1号煤层顶底板岩性为致密完整的粉砂岩或炭质泥岩, 煤层中的瓦斯容易保存下来, 所以煤层中瓦斯含量较大, 达到8.4～18.5m3/t。
2.3 煤层埋深对瓦斯赋存的影响
随着煤层埋深的增加, 瓦斯含量增加。埋藏深度的增加, 不仅地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差, 而瓦斯向地表运移的距离也增长, 二者都有利封存瓦斯。分析万峰煤矿1号煤层瓦斯含量测值与埋深关系可知 (见表2) , 万峰煤矿煤层瓦斯含量随埋深增大而增加。
3 瓦斯含量分布及预测研究
煤层瓦斯含量受多种地质因素的制约, 诸如煤质、埋藏深度、构造、煤的物理化学性质、煤层顶底板岩性等等, 不同矿区, 各种地质因素施加影响的显著性可能是不相同的。对某一个具体井田而言, 在诸多地质因素中总有一个主导因素控制瓦斯含量在井田范围内变化的总体趋势, 其它地质因素只能在局部范围内影响煤层瓦斯含量。
该井田地质构造属简单类, 构造仅在局部影响煤层瓦斯赋存, 对整个井田的影响作用较小。煤层埋藏深度是控制瓦斯含量变化的主导因素。
通过对万峰煤矿地勘和生产期间的1号煤层瓦斯含量测定数据 (表2) 的分析, 得出万峰煤矿煤层瓦斯赋存的规律如下:
万峰煤矿1号煤层8个瓦斯含量控制点除W5钻孔外, 其余控制点瓦斯含量均较高, 属CH4带。W5钻孔所测得的煤层瓦斯 (CH4) 成分只有11.67%, 远小于80%, 很显然, W5钻孔处于瓦斯风化带。
万峰煤矿1号煤层瓦斯含量具有随埋藏深度增加而加大的整体趋势, 但存在一定的幅值波动, 即, 同一埋藏深度的煤层, 瓦斯含量值可能存在一定的差异。
4 矿井瓦斯涌出量预测
根据安全生产行业标准《矿井瓦斯涌出量预测方法》 (AQ1018-2006) , 采用分源预测法对万峰煤矿回采工作面瓦斯涌出量进行预测如下:
矿井1号煤层, 煤层厚度取平均值1.50m。
矿井设计生产能力为120万t/a, 1号煤层开采布置二个采区, 首采工作面为一采区西翼的1103工作面。采用走向长壁, 综合机械化采煤法, 全部垮落法管理顶板, 回采工作面长度150m, 回采率为97%。
分别对开采煤层 (包括围岩) 和邻近层瓦斯涌出量进行预测。
1号煤层开采时的相对瓦斯涌出量最大为18.5m3/t。横向上看, 瓦斯涌出量由西南向东北方向逐渐增大, 在矿井东北部达到最大。垂向上看, 下部煤层比上部煤层瓦斯涌出量高, 与煤层埋深成正比, 底板等高线成反比。
1号煤层开采时受到上下邻近层煤层群的影响, 距离邻近层的距离见表3。
结论
万峰矿区位于山西省霍西煤田霍州煤炭国家规划矿区东北部。霍西煤田位于山西省中南部, 北起汾阳, 南至河津平原, 西迄吕梁山东麓, 东止霍山脚下, 受多种构造带影响, 以压性构造为主, 构造带集中分布在煤田两侧的吕梁山脉及太岳山脉, 煤田内构造相对较简单。本井田总体来看为一单斜构造, 地层走向近北西向, 倾向北东。
分析了断层、褶曲、顶底板岩性、煤层埋深对矿井瓦斯赋存的影响, 并得出煤层埋藏深度是控制瓦斯含量的主导因素。
据收集瓦斯含量资料, 结合煤层埋藏深度可知:煤层瓦斯含量具有随埋藏深度增大而加大的整体趋势。
用分源预测法对万峰煤矿回采工作面瓦斯涌出量进行了预测。预测结果表明:1号煤层瓦斯涌出量最大可达18.5m3/t。
用分源预测法对万峰煤矿回采工作面邻近层瓦斯涌出量进行了预测。预测结果表明:1号煤层开采时邻近层煤层群的瓦斯涌出量最大可达3
参考文献
[1]陆秋琴.地下煤矿瓦斯运移数值模拟及积聚危险性评价研究[J].西安建筑科技大学, 2010.
煤矿瓦斯地质规律浅析 第9篇
煤矿瓦斯事故与一般的煤矿事故相比, 其产生的频率更大, 造成的后果更严重。因此大多数的煤矿安全管理部门都将煤矿瓦斯安全管理当做工作的首要任务之一。在进行煤矿瓦斯管理的过程中, 不同的煤矿企业在管理方法与治理策略上有所不同, 这主要是由煤矿企业不同的开采情况造成的。因此在进行煤矿瓦斯地质规律分析的过程中, 应对煤矿企业的特殊性有所注意, 并总结出一些共性的特征与规律。
1 对矿井瓦斯地质产生影响的主要因素
1.1 煤层因素
我国部分矿井的煤层中含有着大量的瓦斯气体, 这些瓦斯气体受到煤层的影响, 在不同的条件下呈现出不同的效果。具体而言表现在以下几个方面:①与煤层的密封效果有关。瓦斯在煤层中并不是静止的, 其仍可以进行一定的活动, 在不断活动的过程中, 如果煤层缺乏密封效果, 存在一定的渗透性, 瓦斯就会从煤层中渗出, 使得煤层中瓦斯的质量减小。如果煤层的封闭性相对较小, 那么煤层中的瓦斯在不断的运动过程中难以向外扩散, 只能停留在煤层中, 使得煤层中富含大量的瓦斯。②与煤层的含水量有着一定的关系。瓦斯一般以气态的形式出现, 但是由于其具有易与水结合的特性, 因此一旦煤层中的含水量过高, 煤层中的瓦斯就会逐渐与煤层中的水分相结合, 造成煤层中瓦斯量的减小。③与煤层在地下所处的情况有关。煤层存在的形式各有不同, 大部分的煤层都深埋地下, 也有部分煤层暴露在地表层。经研究证明, 煤层距离地表越近其瓦斯的存储量就会越少, 这也就是为什么一些高瓦斯矿井其开采的深度都相对较深的原因。
1.2 地质因素
在进行煤矿开采的过程中, 开采的情况与煤层的地质构造有着密切的关系, 因此地质勘探工作一直是煤矿工作过程中的重要组成部分。通过地质勘探工作的不断深入, 我们发现地质因素也对瓦斯产生一定的影响。通过实践证明, 在地质构造中密封的地质构造更容易进行瓦斯的集聚, 而一些相对开放的地质构造则很难对瓦斯气体进行存放。因此在进行勘探的过程中, 对于一些封闭的地质构造, 有关工作人员一般都格外重视, 会将其进行明显的标注, 并会进行更加深入的探测, 以避免瓦斯气体的泄露。在实际的工作过程中, 由于地质结构受到破坏经常会使得一些储有瓦斯的密闭空间与外界产生联系, 进而造成瓦斯的泄露, 使得矿井的开采受到严重的影响。
1.3 煤体因素
除了煤层因素、地质因素以外, 煤体自身也是影响瓦斯地质的因素之一。煤体的生产具有着一定的发展阶段, 不同阶段的煤体其表现出的属性也有所不同。就煤体中的瓦斯而言, 在煤体生产的前期其瓦斯含量相对较高, 而随着煤体不断发展, 其在颜色以及密度上也在进行着改变, 使得其内部的瓦斯逐渐的减少。此外, 煤体自身具有着一定的孔隙, 这些孔隙对于瓦斯具有着一定的吸附性, 瓦斯可以通过孔隙存留在煤体中, 因此孔隙越多的煤体其含有的瓦斯也就越多。
2 矿井瓦斯事故的防治方法
2.1 强化管理措施, 进行系统管理
在进行煤矿开采的过程中要想完全避免瓦斯的出现是不可能的, 因此在实际的工作中, 搞好瓦斯的排放是防治煤矿瓦斯事故产生的有效方法之一。而为了强化煤矿瓦斯的排放, 有关人员应做到以下几个方面:①强化管理措施。管理措施应以完善瓦斯排放策略、控制瓦斯排放治理为主要核心内容。煤矿企业管理人员应积极地对矿井的实际情况进行了解, 尤其对其地质构造、瓦斯储备等进行一定的掌握, 并且在条件允许的情况下尽可能延长矿井的准备时间, 将矿井内的瓦斯进行排空。工作人员应制定有效的预防方案以及应急措施, 针对一些突发的瓦斯喷涌事件可以在最短的时间内进行解决, 以防止其造成大范围的伤害。②进行系统管理。系统管理一般要从两个方面出发, 一是全面性, 二是程序性。就全面性而言, 在对煤矿进行瓦斯事故预防的过程中, 有关人员应对以往经验与教训进行总结, 对煤矿企业瓦斯防治工作的视角进行一定的丰富, 使其可以对整个井下瓦斯产生情况进行全面的掌控, 避免因视角狭窄而造成管理上的盲点。而煤矿瓦斯事故管理中的程序性, 主要要求管理人员在进行管理的过程中应制定出一套行之有效的管理制度, 并将管理程序在其中进行明确, 使得工作人员在进行工作的过程中可以按着给定的程序进行预防工作的执行, 减少工作中的遗漏, 提高工作人员的执行力。
2.2 严格火源控制, 注重工作规范
瓦斯爆炸是煤矿安全事故中影响最大的一种, 一旦出现就会对整个煤矿的生产以及工作人员的生命安全产生严重影响。鉴于此, 在实际的工作过程中煤矿企业除了对煤矿瓦斯的抽排工作给予高度重视外, 对火源的控制也有着严格的要求。煤矿企业对井下火源有着严格的限制, 并制定了详细的规则予以说明。例如, 井下工作禁止吸烟、井下工作禁止生火等, 这主要就是为了防治瓦斯爆炸的产生, 断绝引起瓦斯爆炸的诱因。除了对明火进行严格的管理外, 电气管理也是煤矿瓦斯事故防治的关键, 近年来, 因井下电气管理不当引发的煤矿瓦斯爆炸事故占有很大一部分比重。因此有关人员应对井下的电气管理进行一定的关注, 通过提高井下电气管理水平、提升井下电气应用质量等方式, 减少电气事故的产生, 进而减少瓦斯爆炸事故的产生。井下施工具有着一定的危险性, 因此工作人员应严格按照井下的工作规范进行施工, 如果违规操作就极有可能造成安全事故的产生。例如, 在应用炮采技术的过程中, 操作人员由于违反工作制度, 没有对工作环境进行确认, 在没有进行专业防护的情况下进行爆破工作, 就极易引起瓦斯的爆炸, 造成严重的安全事故。
2.3 加强工作监督, 重视教育作用
煤矿工作人员是瓦斯事故的第一受害者, 也是造成瓦斯事故的主要因素之一, 因此在实际的工作过程中, 有关人员应通过加强监督、提高教育等方式对工作人员进行一定的管理。就煤矿瓦斯事故防治工作而言, 其工作的监督职能应该包括两个方面, 一是对瓦斯抽取的情况进行控制, 避免工作人员违规操作, 或是操作失误现象的出现;二是要对采矿工作人员进行监督, 主要是监督其工作过程中的不良行为, 针对一些容易造成瓦斯事故的行为进行及时的制止, 减少瓦斯事故的出现。
煤矿企业对员工的教育主要包括两种:安全意识的教育以及技术应用的教育。在进行安全意识的教育过程中, 有关人员应侧重于对施工人员不良行为的纠正, 并引导其在思想上形成安全预防意识, 使其在工作的过程中自觉对自己的行为进行规范、对自己进行保护。同时, 要提高工作人员对技术的掌握程度, 提高瓦斯事故防治的质量。
3 结语
综上所述, 对我国矿井瓦斯地质规律进行一定的研究, 对于推进我国矿井开采的发展, 提升我国矿井安全的质量有着积极的作用。我国有关煤矿企业应加大矿井瓦斯安全事故的防治管理, 通过不断加深对矿井瓦斯地质规律的了解, 保障煤矿的安全生产。
参考文献
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