鹤壁三矿瓦斯涌出量与断层的关系研究

1、鹤壁三矿瓦斯涌出量与断层的关系研究 瓦斯涌出量除了与开采深度、开采强度、开采顺序及采煤方法等因素密切相关以外,地质构造也是控制瓦斯涌出在水平方向上变化的主导因素,不同的构造形式成为瓦斯运移、赋存的先决条件。鹤壁煤电公司三矿井田煤的变质程度,顶底板岩性及煤层厚度基本一致,井田内影响瓦斯分带的主要因素是断层。依据断层的力学性质,断层与基岩面的连通状况,断层带充填特征以及煤层与另一盘接触的岩石性质,可将断层分为开放性断层和封闭性断层两类。1开放性断层开放性断层,是指具有较好的透气性,便于瓦斯排放的断层。在靠近井田北部边界的3202断层,在北翼2414工作面一带表现为开放性断层。f3202断层在此处落

2、差38,倾角70,倾向nw,二1煤层与对盘c3l8灰岩相连,见图1,断层四周瓦斯涌出量较低,而在煤层埋深基本不变的状况下,离断层较远处的瓦斯涌出量显然增高,见表1。 类似f3202断层,对接排放瓦斯的还有f19断层,该断层在二水平井底车场一带落差36,倾向nw。上盘二1煤与c3l8灰岩相连,见图2。煤层中瓦斯通过断层向灰岩中运移释放,在此四周清煤斜巷穿煤层掘进时,瓦斯涌出量较四周低。 1.2垂直型井田内发育的小断层,有一些属于垂直排放瓦斯的状况,这些小规模开放性断层,大都是高角度走向正断层(倾角70以上,断层走向与煤层走向接近)。 位于三水平北翼的3006工作面,在回采时揭露1条落差6的高角度

3、走向正断层,倾角70,走向30,倾向,几乎纵切整个工作面。通过对实际资料的分析,发现断层四周瓦斯涌出量与断层落差成反比关系。随着断层落差增大,瓦斯涌出量减小,反之则增大,二者的关系如表2所示。 由此得出,受垂直排放瓦斯的开放性断层的影响,煤层中瓦斯分布有以下规律:断层落差最大的地方瓦斯最小,断层两尖灭端瓦斯最大。通过对井田内小规模开放性断层的统计,大多数断层在不同程度上反映了这一规律。封闭性断层是指透气性差,不利于瓦斯排放的断层,大量的实际资料说明,在封闭性断层四周,瓦斯涌出量显然增大。 位于三矿南翼的3302断层,走向35,断层落差20,倾向,在开采过程中,靠近断层处瓦斯有增大趋势,以310

4、6工作面的瓦斯涌出量资料来说明这一问题(表3)。井田内发育的低角度小断层多属于封闭性的,这些小规模封闭性断层对瓦斯分布的影响同样符合断层四周瓦斯大,远离断层瓦斯小的规律。例如二水平的2123工作面,在工作面四周有大小数条断层,落差分别为7 93 3不等,倾角3042,2123工作面在掘进过程中瓦斯相对涌出量比邻近地区显著增大。开放性断层由于断层倾角大,断层带充填物胶结性差,透气性好,这就为瓦斯的运移创造了条件,但瓦斯运移的结果是释放还是富集还决定于断层的落差。如果上盘二1煤层与下盘38灰岩相连,而38灰岩是本地区主要含水层之一,岩溶裂隙较为发育,且连通性好,便为煤层中瓦斯的排放提供了优良的通道。在断层落差较小的状况下,由于该井田二1煤直接顶板为砂质泥岩,透气性差,而其上部的10砂岩颗粒较粗,透气性较好,并且厚度大,如果断层完全破坏煤层直接顶板,那么煤层中的瓦斯必定通过断层进入砂岩向四周扩散释放。但是,在断层尖灭处,两盘相对位移很小,或者仅对煤层原生结构造成一些破坏,在这些部位就不具备瓦斯释放条件。从构造应力角度分析,断层尖灭处,在地应力的作用下,煤体内的吸着瓦斯将有一部分转化为游离瓦斯,同时破碎的煤层又为游离