邱皮溝礦低瓦斯礦井成因解讀

1、邱皮溝礦低瓦斯礦井成因撰寫人：邱皮溝礦通風(fēng)區(qū)陳立 12243546576878891一、礦井概述：南票煤田在構(gòu)造位置為緯向構(gòu)造帶凌源 -南票凹陷與新華夏系北票。 建昌斷裂帶金嶺寺 羊山向斜交接復(fù)合部位的東南翼，屬華夏構(gòu)造體系。南票煤田為一地層走向 N25°60°E，傾向北西，傾角 30°70°不等的單斜構(gòu)造，邱皮溝井田位于南票煤田的東北端， 東鄰小凌河井田， 西鄰大窯溝井田，屬南票煤田北東方向延展部分，井田地層走向傾向與整個(gè)煤田相同。南票煤田為海陸過渡相形成的煤層， 煤的還原程度高， 鏡質(zhì)組含量較高，水體中的藻類、浮游動(dòng)物在煤化作用過程中形成的揮發(fā)性物質(zhì)

2、多，瓦斯生成量也多；因此，海陸交互相沉積環(huán)境中形成的煤層的瓦斯生成量均教大。東鄰的小凌河井田為高瓦斯礦井，西鄰的大窯溝井田隨著開采深度加深瓦斯涌出量有增大的趨勢。而我礦歷年的瓦斯鑒定都為瓦斯礦井，各水平瓦斯涌出量變化穩(wěn)定，是什么原因造成，眾所周知在成煤和碳化過程中，瓦斯不斷生成和放散，尤其是在成煤后漫長的地質(zhì)年代中，含煤地層的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造，以及煤層的附存條件，圍巖性質(zhì)，水文地質(zhì)條件等，對瓦斯的放散具有決定性的影響作用。因此，煤層瓦斯含量大小決定于兩個(gè)方面：一是成煤過程中瓦斯生成量多少；二是瓦斯被保存下來（或放散）的條件。其決定煤層瓦斯含量多少的主要條件是保存（或放散）瓦斯的條件，而不是生

3、成瓦斯量的多少?，F(xiàn)將我礦瓦斯含量低的原因分析如下。2700004570000小凌河礦邱皮溝礦大窰溝礦葦子溝礦000070005654000065400056000555400006000055400055000三家545子礦450000圖 2.1南票礦區(qū)構(gòu)造及其特征（“-”表示情況未知)3二、斷層、褶皺構(gòu)造對瓦斯賦存的影響邱皮溝礦區(qū)地質(zhì)演變?nèi)缦拢?1) 加里東運(yùn)動(dòng)：該期運(yùn)動(dòng)為造陸運(yùn)動(dòng)，普遍上升，有劇烈的褶曲及斷裂的成生，形成了二佛廟子背斜、二佛廟子向斜等，奠定了含煤層的沉積基底。經(jīng)過長期的風(fēng)化剝蝕，形成今天的走向?yàn)?N25° 40° E 的山脈，二佛廟子背斜大致位于其上。邱

4、皮溝含煤地層則附存在二佛廟子向斜的東南翼。(2) 海西 - 印支運(yùn)動(dòng)：該期地質(zhì)構(gòu)造，繼承了加里東期所成生的背、向斜形態(tài)，軸向?yàn)?N50° 60° E。斷裂構(gòu)造近于平行背、向斜軸都為壓扭性，是主要構(gòu)造方向，配套有張扭性和剪切性斷裂，張扭性與剪切性的斷裂形成X形，且剪切性的切割張扭性的。 邱皮溝含煤地層形成在此階段石炭、二疊系。(3) 燕山運(yùn)動(dòng)：伴有火山巖的噴發(fā)與侵入，其背、向斜及斷裂的生成基本上繼承了海西印支期的構(gòu)造方向，僅背斜軸部有向西南偏移之勢，軸向約 N50°E，其夾角約 10°左右。該期運(yùn)動(dòng)成生的斷裂垂直落差較大。形成了本井田總的構(gòu)造輪廓為北 40

5、°50°東，向南西傾設(shè)的單斜構(gòu)造，煤系地層傾角 F1 斷裂下盤 11°44°； F1 斷裂上盤為 5°54°。綜述、本井田受著三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響：第一期為加里東運(yùn)動(dòng)，奠定了含煤地層的沉積。第二期為海西印支運(yùn)動(dòng)，既控制了含煤地層的沉積又對已沉積的含煤地層有改造作用，為井田主要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期；第三期為燕山運(yùn)動(dòng)，基本繼承了海西 - 印支期的構(gòu)造形態(tài)，仍屬華夏系構(gòu)造體系，該期生成的斷裂較大，切割了海西 - 印支期成生的斷裂， 將煤系地層切割成塊狀且互不連續(xù)的綜合形態(tài)。眾所周知褶曲類型和褶皺復(fù)雜程度對瓦斯賦存均有影響。封閉的背斜有4利于瓦斯的儲存

6、，是良好的儲氣構(gòu)造或稱圈閉構(gòu)造。但是由于本井田含煤建造中和成煤后，又經(jīng)歷了海西、印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)的改造作用，據(jù)鉆探及礦井開采資料分析， 落差大于 30m的主要斷裂構(gòu)造有5 條。斷裂較多且復(fù)雜，將本井田在二佛廟子地段的背斜、向斜等褶曲，切割成互不連續(xù)的塊段。，因此賦存的瓦斯容易通過煤層中的裂隙逃逸到大氣中去。表 3.1 斷層 覽表斷層號性質(zhì)走向傾向傾角(°)垂直落差 (m)水平移距 (m)切割關(guān)系F1壓扭N40o-60oENW71-80100-300200-350切割 F2、 F8F2張扭N43o-70oESE75-8438-150120-150F3壓扭N48o -SNSE77-85

7、20-217300切割 F2F8張扭N35o-40oESE76-8445-14380-100切割 F2F10壓扭N68o ESE70-7520-4540切割 F2三、頂?shù)装鍘r性對瓦斯賦存的影響煤層圍巖主要是指煤層直接頂、老頂和直接底等在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。瓦斯之所以能夠封存于煤層中某個(gè)部位，決定于它的隔氣、透氣性能，與圍巖的孔隙性、滲透性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。圍巖由不同的巖性所組成，均存在一定的孔隙和裂隙?？紫逗土严妒侵肝幢还腆w物質(zhì)所填充的空間， 它包括巖石顆粒之間的孔隙， 顆粒內(nèi)部的孔隙，巖石裂隙以及各種各樣的孔、洞、縫的總和。這些孔隙可以是連通的，也可以是孤立的。巖石的孔隙與巖石成分、結(jié)構(gòu)、

8、膠結(jié)物特征有關(guān)，中粗粒以上的礦物碎屑占絕對優(yōu)勢、膠合物含量少、膠結(jié)疏松的巖石一般孔隙發(fā)育，通常認(rèn)為是高透氣巖；泥質(zhì)巖、泥質(zhì)粉砂巖等膠結(jié)致密，裂隙不發(fā)育的巖石則被認(rèn)為是低透氣巖。此外，在不同巖性的巖層中，節(jié)理的發(fā)育情況也是不同的。強(qiáng)巖層產(chǎn)生大致垂直于層面的破劈理；弱巖層則產(chǎn)生密集的、與層面斜交或大致平行的5流劈理；在相鄰的弱、強(qiáng)巖層中節(jié)理出現(xiàn)折射現(xiàn)象。砂巖型圍巖在橫向上最不穩(wěn)定，往往很快相變?yōu)樯澳鄮r互層和泥巖等。該類型圍巖對煤層氣的封閉能力很差，邱皮溝礦現(xiàn)在正在開采的是8 煤層，此煤層直接頂為砂質(zhì)頁巖貝殼狀斷口，節(jié)理發(fā)育破碎，易冒落，開采中頂板不易管理。老頂為細(xì)砂巖泥巖為灰褐色，砂質(zhì)泥巖增加了巖

9、石的透氣性，瓦斯不宜賦存，更加容易逃逸。而底板有貝殼狀斷口，節(jié)理發(fā)育，表現(xiàn)為孔隙度大，滲透率高。序名稱柱狀層厚巖性特征描述號（m）1老頂3040細(xì)砂巖：灰白色，層理發(fā)育，主要成分為石英2直接頂0.54砂質(zhì)頁巖；灰黑色，層理發(fā)育-3偽頂0.10.7泥巖 ;黑色4八煤組820煤；黑色，以亮煤為主，棕色條紋5o0.52.0鋁土泥巖 ; 灰色 ,貝殼壯斷口 .o o o四、巖漿巖分布對瓦斯賦存的影響巖漿侵入含煤巖系、使煤層產(chǎn)生脹裂及壓縮，巖漿的高溫烘烤可使煤的變質(zhì)程度升高。另外，巖漿巖體有時(shí)使煤層局部被覆蓋或封閉。但也有時(shí)因巖脈蝕變裂隙增加，造成風(fēng)化作用加強(qiáng)，逐漸形成裂隙通道。所以說，巖漿6侵入煤層對

10、瓦斯賦存既有形成、保存瓦斯的作用，在某些條件下又有使瓦斯逸散的可能。邱皮溝煤田受燕山運(yùn)動(dòng)的影響， 巖漿活頗為劇烈， 從鉆孔控資料和礦井實(shí)際揭露資料綜合分析得知：本井田火成巖主要分布于大西溝傾沒背斜以西深部和西南部端深部，其產(chǎn)狀有巖墻、巖床和巖脈。火成巖活動(dòng)主要通道是沿?cái)嗔褞秩朊合导捌渖舷碌貙又?，對煤層、煤質(zhì)均有不同程度的影響破壞，大西溝區(qū)深部尤其突出。本井田的兩種巖漿巖，只有花崗班巖對煤層、煤質(zhì)起到了破壞作用，輝綠巖侵入非煤地層，對煤層無破壞作用。巖漿巖侵入煤層的位置，一般為煤層的頂部，有的直接作為煤層頂板，侵入到底板的相對少一些。越向深部，巖漿巖越厚，層數(shù)越多，則其對煤層、煤質(zhì)的破壞越嚴(yán)重

11、。由于煤層、煤質(zhì)被破壞，裂隙增加，原本賦存的瓦斯隨著裂隙通道逃逸。由于煤層遭受巖漿巖侵入的破壞，煤在高溫高壓的條件下有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。煤中的微空隙驟然減少而開始向晶體格子化轉(zhuǎn)變，形成電阻率較小的天然焦、天然半焦、超無煙煤。最終導(dǎo)致煤大幅度降低對瓦斯的吸附能力，煤體內(nèi)部的吸收瓦斯和附著在煤體表面的吸附瓦斯大量解析而變成游離瓦斯，從而造成區(qū)內(nèi)煤層瓦斯壓力的增加，加快了瓦斯的逃逸速度。五、煤層埋深及上覆基巖厚度對瓦斯賦存的影響煤層埋藏深度是指煤層頂板至地表的鉛垂距離。從煤層頂板這段上覆地層，即包括基巖也包括第三、第四系松散沉積物。埋藏深度導(dǎo)致瓦斯含量和瓦斯逸散通道及煤層本身在上覆巖層自重應(yīng)力作用

12、下煤壓縮變形，瓦斯在煤體中的賦存狀態(tài)發(fā)生改變的主要因素，因?yàn)槊夯饔玫某潭扰c煤層埋藏深度密切相關(guān)，而成巖過程中瓦斯的生成和逸散也與深度有關(guān)，煤層埋藏深度增加，不僅會(huì)因地應(yīng)力增高而使煤層及圍巖的透氣性變差，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增長，這兩者有利于瓦斯封存。7煤層的瓦斯含量隨埋深的增大而增加，淺部煤層，特別是在有露頭存在時(shí)，煤層中的瓦斯容易逸散到大氣中去，而且空氣也向煤層滲透，瓦斯含量就很小。如果煤層為較厚的沖積層所覆蓋，沒有通過地表的漏頭，瓦斯難以逸散，煤層所含的瓦斯含量就比較大。邱皮溝礦煤田直接頂上伏第四系沉積物，厚度大約1.0021.00米，成分以黃土，坡積物，沖積層為主。本井田淺部煤層

13、露頭在礦區(qū)東南側(cè)隨處可見（二佛廟子背斜東南翼），由于邱皮溝礦煤層埋藏深度淺，并且接近煤層露頭線，煤層為大傾角煤層，因此賦存的瓦斯容易通過煤層中的裂隙逃逸到大氣中去。煤層大傾角也加大了脫氣作用。六、水文地質(zhì)條件對瓦斯賦存的影響本井田為低山丘陵地形，地形起伏較大，沖溝發(fā)育，便于地下水排泄，巖石裸露部位及構(gòu)造破碎帶接受大氣降水補(bǔ)給地下水，礦區(qū)有季節(jié)河流小西溝順地層走向穿過井田，由于淺部構(gòu)造、巖溶裂隙發(fā)育，補(bǔ)給程度隨裂隙溝通程度和降水量多少而變化，故礦井充水主要來源于構(gòu)造斷裂帶、巖溶裂隙水，其次為老墻砂巖水。開采表明，地下水活躍的地區(qū)，天然裂隙比較發(fā)育，而且處于開放狀態(tài)，是瓦斯排放的直接通路。此外瓦斯

14、溶于水的程度不高，但是地下水在漫長的地質(zhì)年代往往可以帶走數(shù)量可觀的瓦斯。由于地下水的溶蝕作用，還會(huì)帶走大量的礦物質(zhì)，導(dǎo)致煤系地層的天然卸壓，地應(yīng)力降低會(huì)引起煤層及圍巖透氣性增大，從而加強(qiáng)了煤層瓦斯的流失。在地下水交換活躍地區(qū)，水能溶解和從煤層中帶走大量瓦斯，從而使煤層瓦斯量明顯減少。七、結(jié)論：由于邱皮溝礦煤層埋藏深度淺，并且接近煤層露頭線，煤層為大傾角煤層，有大量的巖漿巖侵入，并且具有豐富的巖溶裂隙水，區(qū)內(nèi)斷層較多且復(fù)雜將煤層切割嚴(yán)重，瓦斯容易通過這些裂隙逃逸出去，頂、低板透氣性好等8有利于瓦斯的釋放的有利條件和環(huán)境，造成井田總體上瓦斯含量較低。八、注意事項(xiàng)：瓦斯生成分為兩個(gè)成氣階段，一是生物

15、化學(xué)成氣階段， 在沼澤相環(huán)境中，溫度不超過 65的條件下，在厭氧細(xì)菌的作用下使有機(jī)物降解生成CO2、CH4、H2O和煤，隨著壓力、溫度的升高生物化學(xué)成氣階段結(jié)束轉(zhuǎn)為煤化成氣階段，在高壓力、高溫度的作用下煤的官能團(tuán)不斷分解從組產(chǎn)生CO2、CH4、H2O。但是由于構(gòu)造的作用造成地下水或地表水和煤體接觸當(dāng)溫度降到65以下時(shí)又造成生物化學(xué)成氣的條件。因此雖然邱皮溝礦是低瓦斯礦井，但局部小構(gòu)造帶的存在，也可能出現(xiàn)瓦斯涌出量突然增大的地方。讀書的好處1、行萬里路，讀萬卷書。2、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。3、讀書破萬卷，下筆如有神。4、我所學(xué)到的任何有價(jià)值的知識都是由自學(xué)中得來的。 達(dá)爾文5、少壯不努力，老大徒悲傷。6、黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲。 顏真卿7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。8、讀書要三到：心到、眼到、口到9、玉不琢、不成器，人不學(xué)、不知義。10、