煤矿补充勘探工程煤层瓦斯地质情况

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沁和能源集团有限公司候村煤矿主要可采煤层为山西组3号煤层以及太原组9号、15号煤层，现采煤层为3号煤层，该矿现开采的3号煤层除北部六采区尚有可采资源外，其他区域已基本采空。3号煤层未来开采完毕后，矿方计划开采深部的9号、15号煤层，而目前候村煤矿掌握地质资料不足，不能满足煤矿下一步生产需要，因此，进一步开展地质补充勘探工作势在必行。

1补充勘探介绍

1.1勘探手段的选择

本次主要针对9、15号煤进行补充勘探工作。本区构造复杂程度属于简单类型，15号煤煤层稳定程度为稳定煤层，根据《煤、泥炭地质勘查规范》要求，查明程度为探明的煤层控制的基本线距为500～1000m，本次设计又参考井田内以往钻孔位置，钻探工程确定采用800m左右的勘查工程基本线距圈定探明的经济基础储量（111b）资源量。受区内地形的限制，线距可能略有变化。

1.2勘探工程布置原则

（1）为了满足工程设计要求，实现采掘安全，本次侯村煤矿的地质补充勘探工作的重要目的就是要把矿山的地质及煤层结构、水文及工程地质条件、瓦斯赋存规律等情况调查清楚。（2）勘探线原则上垂直于煤层走向布设。同时勘探工程布置以控制煤层为主要目的，并满足资源量圈定和采样化验等基本要求。（3）本次补充勘探工程过程中采用了多种手段相结合的方式，以综合利用作为指导方案，并在勘探工程布置中始终遵循“一孔多用”的钻孔方案要兼顾到水文工程地质，瓦斯以及构造等多个方面的总体原则。

1.3勘探工程量

本次勘探工作完成了设计的各项地质任务，施工完成10个钻孔，其中包括8个地质孔，2个水文长观孔，煤芯样、瓦斯样、岩样、水样及同位素样等均按照设计要求进行采样化验。本次勘探的10个钻孔中共采取煤芯煤样11个，瓦斯样9个，岩样57组，水样全分析6个，同位素样2个，并委托山西省煤炭工业厅综合测试中心、山西省三水试验测试中心以及山西省地质矿产研究院等有相应资质的化验单位进行化验。下文主要针对本次勘探工程的侯村煤矿瓦斯地质、赋存规律等情况作了简单探讨。

2煤层瓦斯参数和矿井瓦斯等级

2.1侯村煤矿瓦斯等级

候村煤矿现开采3号煤层，瓦斯涌出量较大，近年来，均被鉴定为高瓦斯矿井。9、15号煤层由于尚未开采，历年来未做矿井瓦斯等级鉴定。

2.2煤层瓦斯参数

本井田3号煤层已于2009年9月由河南理工大学编制《沁河能源集团有限公司候村煤矿3号煤层矿井瓦斯地质图说明书》，3号煤层瓦斯参数、瓦斯分带等均经过大量研究，且本次报告主要针对煤层为9、15号煤层，故3号煤层瓦斯参数不再赘述。本次补充勘探在HC21、HC31、HC41、HC43、HC51、HC61号钻孔采取9、15号煤层瓦斯样并且委托山西省煤炭工业厅综合测试中心进行化验，根据化验结果可知：经测定井田内9号煤层自然瓦斯成分以甲烷为主，其次为氮气、二氧化碳；甲烷含量58.11%~98.09%，氮气含量1.87%~41.8%，二氧化碳含量0.04%~0.09%；9号煤层瓦斯分带为氮气～二氧化碳带～甲烷带。经测定井田内15号煤层自然瓦斯成分以甲烷为主，其次为氮气、二氧化碳；甲烷含量48.84%~99.14%，氮气含量0.68%~50.55%，二氧化碳含量0.07%~0.61%；15号煤层瓦斯分带为氮气～二氧化碳带～甲烷带。

3煤层瓦斯赋存规律

3.1断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响

本井田地质构造简单，全井田现发现断层一条，落差小于5m，对瓦斯赋存情况不会形成比较大的影响。向斜构造的两翼以及轴部中和面以上为压应力场区域，是高压区，应力集中比较明显；轴部中和面及以下则是处在拉伸张应力场，处于相对低压区。众所周知，向斜的两翼和轴部中和面以上区域对于瓦斯封存、聚集会形成较为有利的条件，尤其是向斜的轴部区域会是煤层瓦斯含量比较高的一个区域。如果顶底板的泥岩厚度较大，在中和面也会出现煤层瓦斯聚集的情况。候村的下半峪向斜、反后向斜都为宽缓向斜，两翼倾角都不大于5°，不利瓦斯向两翼运移，在轴部有利瓦斯赋存。背斜构造的两翼以及轴部中和面以下为压应力场，是高压区，应力较为集中；轴部中和面以上处于拉伸张应力场，煤层的埋藏深度也是比较大的，是相对低压区域。当煤层顶的底板泥岩或页岩厚度比较大，透气性又不好，埋藏深度也较大时，背斜的轴部中和面的上部岩石则会表容易形成塑形变形的情况，一般而言，在这种情况下裂隙则不太容易形成和产生，煤层的顶底板仍在覆盖性方面的性能仍然是会比较好的，对于两翼存在的瓦斯也会向轴部方向转移运动，这样则会在一定程度上导致煤层的含气性变大。

3.2煤层顶底板的岩性对于瓦斯的赋存影响

一般来讲，如果煤层顶底板具有较小的的岩石孔隙率，那么就会出现连通状况不好的情形发生，在渗透性方面也会变得较差，孔隙度较小，在隔气透气方面的性能就会较好，毋庸置疑，这对于煤层赋存是非常有利的。那么，如果煤层顶底板岩性特征是致密完整的比如是页岩、油母页岩这类的，煤层中存在的瓦斯就会比较容易被保存下来；相反，如果煤层顶底板岩石是比如砾岩、砂岩等多孔隙或脆性裂隙发育的情况下，瓦斯则会容易逸散。候村煤矿的9、15号煤层顶板多为石灰岩，顶板岩性完整，致密，底板多为泥岩，砂质泥岩，透气性较差，均有利瓦斯的赋存。

3.3煤层埋藏深度对瓦斯赋存的影响

本次补充勘探工作统计了勘探钻孔中原煤瓦斯含量与煤层埋深数据，并作出了煤层埋深与原煤瓦斯含量关系散点图，通过这些数据分析最终发现，煤层埋深与原煤瓦斯含量这二者之间并不存在非常明显的线性相关关系。

3.4瓦斯含量分布及预测研究

综上所述，本井田9、15号煤层瓦斯含量受构造、顶底板岩性、煤层埋藏深度等综合控制，本次根据钻孔瓦斯含量绘制了9、15号煤层瓦斯含量等值线图，通过分析等值线图可知，9号煤层原煤瓦斯含量南高北低，15号煤层原煤瓦斯含量东高西低，9号煤层原煤瓦斯含量在1.45~5.96m3/t之间，15号煤层原煤瓦斯含量在2.17~8m3/t之间。

4预测瓦斯涌出量

煤矿目前未开采9号、15号煤层，因此本次报告未对下组煤瓦斯进行预测，仅根据钻孔瓦斯参数绘制了瓦斯含量等值线图。建议煤矿在开采下组煤过程中，可以委托相关单位针对9号、15号煤层进行相关的预测性工作。

5煤与瓦斯区域突出危险性预测

煤层的瓦斯含量作为矿井生产中煤层瓦斯的主要参数之一，同时它也是矿井瓦斯涌出和煤层突出危险性预测的最主要的依据因素之一。《防治煤与瓦斯突出规定》的相关条例就有指出：下述的区域预测方法就是需要根据煤层瓦斯参数与瓦斯地质分析相结合的预测方法：（1）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；（2）根据已开采区域已经确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险的区域。（3）对于以上两项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力这一参数进行预测。如果煤层瓦斯压力资料不全或存在欠缺，也可根据煤层瓦斯含量这一参数来进行预测。预测所依据的邻界值应根据试验考察来进行确定。按照《防治煤与瓦斯突出规定》的相关条例进行分析，如果煤矿煤层瓦斯压力的资料不全或有所欠缺，不能形成测定的情况下，我们可根据煤层瓦斯含量这一参数来进行预测。侯村煤矿补充勘探工程中，煤矿井田15号煤层未进行相关的瓦斯压力测定，建议开采下组煤时委托相关单位对9号和15号煤层进行煤与瓦斯突出危险性预测工作。

作者：赵万海 单位：沁和能源集团有限公司