一号煤矿煤层瓦斯赋存规律的研究与探索
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摘 要：本文主要研究分析地质条件变化时对煤层瓦斯的运移、赋存等所产生的影响，通过分析煤层瓦斯的运移、赋存条件来制定相应的瓦斯突出治理方案。本文主要以黄陵矿业一号煤矿地质构造为基础，一号煤矿2号煤层瓦斯实验数据为依据，通过地质构造与实验数据来分析地质条件变化对煤层瓦斯含量的影响程度、煤层瓦斯赋存规律等。通过大量的数据收集、分析等，总结出地质条件变化与煤层瓦斯赋存的规律，为矿井后期开采过程中的瓦斯治理方面提供了可靠的数据参考依据和借鉴。
关键词：地质条件 瓦斯赋存规律 实验数据 瓦斯治理
中图分类号：TD712.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0025-02
瓦斯是在成煤过程中产生的一种伴生气体，只要开采煤层就会有瓦斯涌出，长期的煤矿开采实际证明，地质条件對煤层瓦斯的赋存有很大的影响，因此分析矿区的地质条件对井下开采煤层过程中的瓦斯治理至关重要。为了进一步提高矿区瓦斯的抽采率，准确掌握瓦斯基础参数及其在煤层中的变化规律，提前预测矿井瓦斯涌出量;预测巷道、工作面及钻孔瓦斯涌出量;预测瓦斯抽放和利用的可能性。通过地质构造与实验数据来分析地质条件变化对煤层瓦斯含量的影响程度、煤层瓦斯赋存规律等，为矿井后期的开采设计和煤层瓦斯综合治理提供基础依据。
1 工程概况
黄陵矿业一号煤矿位于黄陵县店头镇，距店头镇建成区约1.5km，距黄陵县城约22km，距延安市约210km，距铜川市约104km，距西安市约204km。矿区形状不规则，东西宽约10～19km、南北长约5～21km，井田面积为197km2，地理坐标为东经108°55～109°15，北纬35°37′～35°54′。黄陵一号煤矿位于陕西省黄陵县店头镇西北方向，东邻苍村煤矿，西邻黄陵二号煤矿，南部为小煤矿开采区，北部为党家河煤矿及芦村煤矿整合区。行政划属黄陵县店头镇管辖，煤矿与黄陵县相距约50km，距延安220km，距西安230km。
2 区域地质构造
2.1 地质构造分布
地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的重要条件之一。一号煤矿位于鄂尔多斯盆地东南缘，地层倾角平缓，走向NE～NNE，倾向NW，倾角3～5°，区内存在发育起伏不大的宽缓的背、向斜，褶曲幅度一般在50～90m左右，宽带约2～4km。规模较大的褶曲有矿区西北部的双龙向斜，两翼宽缓，沿走向穿过整个井田;向东南依次有圪劳寺背斜、花家庄向斜、轴向NE～NEE的南峪口背斜、寺湾向斜等。矿区内现发现4条落差在10m左右的正断层（F1～F4），其中F3、F4断层走向近东西，平行相邻，断层呈张剪性，断距在6～10m之间，在以开采的二盘区、三盘区均有揭露，F1、F2断层较F3、F4断层规模小，位于一盘区。
2.2 构造分析
根据井田2号煤层底板标高值为变量的趋势分析的剩余值来反应煤层的次级构造分布性质、部位和强度。从剩余值研究矿井的次级构造分布情况，分别代表构造凸（>0）、凹低（<0）区块，全井田可分为五个凹区块（A-1、A-2、A-3、A-4、A-5）和三个凸区块（T-1、T-2、T-3）。而这种凹凸区块是由构造综合作用造成的，一号煤矿井田主要由褶皱造成，凸、凹分布与背、向斜分布基本一致，但是通过凸凹区块能显示出构造强烈幅度和部位。如A-1号凹区受花家庄向斜控制、在二盘区、三盘区凹幅最大;A-2号凹区受双龙向斜控制，延伸最长，且东北端为A-4号凹区，凹幅最大在七盘区、六盘区东块和十一盘区;A-3号凹区受寺湾向斜控制，最大凹幅位于鲁寺小窑区一带。T-1凸区受南峪口背斜控制，凸幅最大在四盘区和三盘区东南块;T-2号凸区受圪劳寺背斜控制，凸幅最大出现在五盘区;T-3凸区位于井田西部边缘。
3 煤层参数测定及分析
3.1 参数测定
煤层瓦斯含量是指单位重量的煤体中所含有的换算成标准状态时的瓦斯体积量，常用m3/t或mL/g作为计量单位。测定的瓦斯含量包括未受采动影响的原始煤体，即原始瓦斯含量，该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐密封前的损失瓦斯量、实验室测定煤样残存瓦斯量，再计算煤层瓦斯含量。
解吸瓦斯量V0的测定，测定步骤如下：（1）在钻孔打至原始煤体深度时，采取新鲜煤样装入煤样罐中，并记录采样开始时间t1。（2）将煤样罐与瓦斯解吸速度测定仪连接。记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t2，测定不同时间t下的煤样累积瓦斯解吸总量Vi。（3）现场解吸完成后，将煤样罐拧紧不漏气，然后，送到实验室进行再次解吸和脱气。
3.2 瓦斯含量分析
六盘区东翼位于A-2号凹区，A-2受双龙向斜控制，延伸最长，且东北端为A-4号凹区，凹幅最大在七盘区、六盘区东翼和十一盘区。构造控气的基本规律表明，煤层凹凸构造对瓦斯分布控制特点是：构造凹区，各种封闭条件好、构造应力集中，因此煤层本身瓦斯不易逸散，即煤岩层中瓦斯含量较高、瓦斯压力也相对较大;构造凸区正好相反，构造应力相对低，煤岩层中构造裂隙相对发育，煤层中瓦斯易向围岩中运移或逸散。从一号煤矿井田开采过程中2号煤层中瓦斯含量测定结果分析正好印证了该理论推理。
4 瓦斯地质异常区治理方案及措施 针对地质构造所导致的瓦斯异常区，一号煤矿制定了一系列的治理方案及措施，分别为区域预抽法、掘前预抽法、高位裂隙抽采法、本煤层预抽法、上隅角埋管抽采法。
（1）区域预抽，利用千米定向钻机在大巷向未开采区域施工定向钻孔进行抽采，一般设计钻孔深度600m，间距15m，平行布置;
（2）掘进预抽，在掘进顺槽内施工超前探孔，提前探测掘进面前方瓦斯情况，并进行抽采，超前探查钻孔一般为4个，主帮副帮各2个，与巷道中线呈对称布置，孔深设计120m，探查范围超过顺槽轮廓线15m;
（3）本煤层预抽，在顺槽掘进期间，布置本煤层预抽钻场，钻场间距60m，每个钻场布置4～5个本煤层预抽钻孔，所有钻孔沿煤层布置，使用Ф113钻头施工钻孔，封孔长度不得小于8m，根据煤层底板变化情况调整钻孔的仰角或俯角，巷道瓦斯涌出量发现异常时，适当添加抽放钻孔;
（4）高位裂隙抽采：在采煤工作面临近顺槽施工高位裂隙钻孔抽采，每45m布置一组抽放钻场，每组呈扇形布置7～9个钻孔，终孔位置位于采空区距离巷道顶板26～36m的位置，进入裂隙带内，利用高位钻孔抽放裂隙带内高浓度瓦斯，效果明显;
（5）上隅角埋管抽采：沿工作面回风顺槽的上帮敷设一条瓦斯抽放管路，管路末端采用钢圈风筒，抽采采空区上隅角瓦斯。
对于地质构造形成的凹区域，我们加大区域预抽的力度，在本煤层预抽方面通過增加钻孔数量及钻孔深度进行预抽。
5 结语
经过大量的实践和研究表明，地质构造变化对煤层中瓦斯含量影响较大，通过研究与分析地质构造变化对煤层瓦斯含量的影响，可以有效的对煤矿瓦斯治理提出合理有效的治理方案，从而减少煤矿瓦斯事故的发生。一号煤矿现阶段针对瓦斯异常区的治理方案在矿区取得了良好的治理效果，这不仅对一号煤矿瓦斯治理指明了方向，还对一号煤矿今后超前治理北二六盘区东翼、北一十一盘区瓦斯异常区提供了借鉴。
参考文献
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[3] 于振才.浅析煤矿瓦斯治理措施[J].科技信息，2012（14）：364.
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