邱皮沟矿低瓦斯矿井成因

1、邱皮沟矿低瓦斯矿井成因撰写人：邱皮沟矿通风区陈立目 录1、矿井概况 22、断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响 43、顶底板岩性对瓦斯赋存的影响54、岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响 65、煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响76、水文地质条件对瓦斯赋存的影响 87、结论88、注意事项9一、矿井概述：南票煤田在构造位置为纬向构造带凌源-南票凹陷与新华夏系北票。建昌断裂带金岭寺羊山向斜交接复合部位的东南翼，属华夏构造体系。南票煤田为一地层走向N25°60°E，倾向北西，倾角30°70°不等的单斜构造， 邱皮沟井田位于南票煤田的东北端，东邻小凌河井田，西邻大窑沟井田，

2、属南票煤田北东方向延展部分，井田地层走向倾向与整个煤田相同。南票煤田为海陆过渡相形成的煤层，煤的还原程度高，镜质组含量较高，水体中的藻类、浮游动物在煤化作用过程中形成的挥发性物质多，瓦斯生成量也多；因此，海陆交互相沉积环境中形成的煤层的瓦斯生成量均教大。东邻的小凌河井田为高瓦斯矿井，西邻的大窑沟井田随着开采深度加深瓦斯涌出量有增大的趋势。而我矿历年的瓦斯鉴定都为瓦斯矿井，各水平瓦斯涌出量变化稳定，是什么原因造成，众所周知在成煤和碳化过程中，瓦斯不断生成和放散，尤其是在成煤后漫长的地质年代中，含煤地层的地质运动和地质构造，以及煤层的附存条件，围岩性质，水文地质条件等，对瓦斯的放散具有决定性的影响

3、作用。因此，煤层瓦斯含量大小决定于两个方面：一是成煤过程中瓦斯生成量多少；二是瓦斯被保存下来（或放散）的条件。其决定煤层瓦斯含量多少的主要条件是保存（或放散）瓦斯的条件，而不是生成瓦斯量的多少。现将我矿瓦斯含量低的原因分析如下。图2.1 南票矿区构造及其特征（“-”表示情况未知)二、断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响邱皮沟矿区地质演变如下：(1) 加里东运动：该期运动为造陆运动，普遍上升，有剧烈的褶曲及断裂的成生，形成了二佛庙子背斜、二佛庙子向斜等，奠定了含煤层的沉积基底。经过长期的风化剥蚀，形成今天的走向为N25°40°E的山脉，二佛庙子背斜大致位于其上。邱皮沟含煤地层则附存

4、在二佛庙子向斜的东南翼。(2) 海西-印支运动：该期地质构造，继承了加里东期所成生的背、向斜形态，轴向为N50°60°E。断裂构造近于平行背、向斜轴都为压扭性，是主要构造方向，配套有张扭性和剪切性断裂，张扭性与剪切性的断裂形成X形，且剪切性的切割张扭性的。邱皮沟含煤地层形成在此阶段石炭、二叠系 。(3) 燕山运动：伴有火山岩的喷发与侵入，其背、向斜及断裂的生成基本上继承了海西印支期的构造方向，仅背斜轴部有向西南偏移之势，轴向约N50°E，其夹角约10°左右。该期运动成生的断裂垂直落差较大。形成了本井田总的构造轮廓为北40°50°东，向

5、南西倾设的单斜构造，煤系地层倾角F1断裂下盘11°44°；F1断裂上盘为5°54°。综述、本井田受着三期构造运动的影响：第一期为加里东运动，奠定了含煤地层的沉积。第二期为海西印支运动，既控制了含煤地层的沉积又对已沉积的含煤地层有改造作用，为井田主要的构造运动期；第三期为燕山运动，基本继承了海西-印支期的构造形态，仍属华夏系构造体系，该期生成的断裂较大，切割了海西-印支期成生的断裂，将煤系地层切割成块状且互不连续的综合形态。众所周知褶曲类型和褶皱复杂程度对瓦斯赋存均有影响。封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造或称圈闭构造。但是由于本井田含煤建造中和

6、成煤后，又经历了海西、印支运动和燕山运动的改造作用，据钻探及矿井开采资料分析，落差大于30m的主要断裂构造有5条。断裂较多且复杂，将本井田在二佛庙子地段的背斜、向斜等褶曲，切割成互不连续的块段。，因此赋存的瓦斯容易通过煤层中的裂隙逃逸到大气中去。表3.1 断层览表断层号性质走向倾向倾角(°)垂直落差(m)水平移距(m)切割关系F1压扭N40º-60ºENW71-80100-300200-350切割F2、F8F2张扭N43º-70ºESE75-8438-150120-150F3压扭N48º -SNSE77-8520-217300切割F2

7、F8张扭N35º-40ºESE76-8445-14380-100切割F2F10压扭N68º ESE70-7520-4540切割F2三、顶底板岩性对瓦斯赋存的影响煤层围岩主要是指煤层直接顶、老顶和直接底等在内的一定厚度范围的层段。瓦斯之所以能够封存于煤层中某个部位，决定于它的隔气、透气性能，与围岩的孔隙性、渗透性和孔隙结构有关。围岩由不同的岩性所组成，均存在一定的孔隙和裂隙。孔隙和裂隙是指未被固体物质所填充的空间，它包括岩石颗粒之间的孔隙，颗粒内部的孔隙，岩石裂隙以及各种各样的孔、洞、缝的总和。这些孔隙可以是连通的，也可以是孤立的。岩石的孔隙与岩石成分、结构、胶结物

8、特征有关，中粗粒以上的矿物碎屑占绝对优势、胶合物含量少、胶结疏松的岩石一般孔隙发育，通常认为是高透气岩；泥质岩、泥质粉砂岩等胶结致密，裂隙不发育的岩石则被认为是低透气岩。此外，在不同岩性的岩层中，节理的发育情况也是不同的。强岩层产生大致垂直于层面的破劈理；弱岩层则产生密集的、与层面斜交或大致平行的流劈理；在相邻的弱、强岩层中节理出现折射现象。砂岩型围岩在横向上最不稳定，往往很快相变为砂泥岩互层和泥岩等。该类型围岩对煤层气的封闭能力很差，邱皮沟矿现在正在开采的是8煤层，此煤层直接顶为砂质页岩贝壳状断口，节理发育破碎，易冒落，开采中顶板不易管理。老顶为细砂岩泥岩为灰褐色，砂质泥岩增加了岩石的透气性

9、，瓦斯不宜赋存，更加容易逃逸。而底板有贝壳状断口，节理发育，表现为孔隙度大，渗透率高。序号名称柱状层厚（m）岩性特征描述1老顶 3040细砂岩：灰白色，层理发育，主要成分为石英2直接顶-0.54砂质页岩；灰黑色，层理发育3伪顶0.10.7泥岩;黑色4八煤组 820煤；黑色，以亮煤为主，棕色条纹5oooo0.52.0铝土泥岩;灰色,贝壳壮断口.四、岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响岩浆侵入含煤岩系、使煤层产生胀裂及压缩，岩浆的高温烘烤可使煤的变质程度升高。另外，岩浆岩体有时使煤层局部被覆盖或封闭。但也有时因岩脉蚀变裂隙增加，造成风化作用加强，逐渐形成裂隙通道。所以说，岩浆侵入煤层对瓦斯赋存既有形成、保存

10、瓦斯的作用，在某些条件下又有使瓦斯逸散的可能。邱皮沟煤田受燕山运动的影响，岩浆活颇为剧烈，从钻孔控资料和矿井实际揭露资料综合分析得知：本井田火成岩主要分布于大西沟倾没背斜以西深部和西南部端深部，其产状有岩墙、岩床和岩脉。火成岩活动主要通道是沿断裂带侵入煤系及其上下地层中，对煤层、煤质均有不同程度的影响破坏，大西沟区深部尤其突出。本井田的两种岩浆岩，只有花岗班岩对煤层、煤质起到了破坏作用，辉绿岩侵入非煤地层，对煤层无破坏作用。岩浆岩侵入煤层的位置，一般为煤层的顶部，有的直接作为煤层顶板，侵入到底板的相对少一些。越向深部，岩浆岩越厚，层数越多，则其对煤层、煤质的破坏越严重。由于煤层、煤质被破坏，裂

11、隙增加，原本赋存的瓦斯随着裂隙通道逃逸。由于煤层遭受岩浆岩侵入的破坏，煤在高温高压的条件下有机质结构发生了变化。煤中的微空隙骤然减少而开始向晶体格子化转变，形成电阻率较小的天然焦、天然半焦、超无烟煤。最终导致煤大幅度降低对瓦斯的吸附能力，煤体内部的吸收瓦斯和附着在煤体表面的吸附瓦斯大量解析而变成游离瓦斯，从而造成区内煤层瓦斯压力的增加，加快了瓦斯的逃逸速度。五、煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响煤层埋藏深度是指煤层顶板至地表的铅垂距离。从煤层顶板这段上覆地层，即包括基岩也包括第三、第四系松散沉积物。埋藏深度导致瓦斯含量和瓦斯逸散通道及煤层本身在上覆岩层自重应力作用下煤压缩变形，瓦斯在煤体中

12、的赋存状态发生改变的主要因素，因为煤化作用的程度与煤层埋藏深度密切相关，而成岩过程中瓦斯的生成和逸散也与深度有关，煤层埋藏深度增加，不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且瓦斯向地表运移的距离也增长，这两者有利于瓦斯封存。煤层的瓦斯含量随埋深的增大而增加，浅部煤层，特别是在有露头存在时，煤层中的瓦斯容易逸散到大气中去，而且空气也向煤层渗透，瓦斯含量就很小。如果煤层为较厚的冲积层所覆盖，没有通过地表的漏头，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯含量就比较大。邱皮沟矿煤田直接顶上伏第四系沉积物，厚度大约1.0021.00米，成分以黄土，坡积物，冲积层为主。本井田浅部煤层露头在矿区东南侧随处可见（二

13、佛庙子背斜东南翼），由于邱皮沟矿煤层埋藏深度浅，并且接近煤层露头线，煤层为大倾角煤层，因此赋存的瓦斯容易通过煤层中的裂隙逃逸到大气中去。煤层大倾角也加大了脱气作用。六、水文地质条件对瓦斯赋存的影响本井田为低山丘陵地形，地形起伏较大，冲沟发育，便于地下水排泄，岩石裸露部位及构造破碎带接受大气降水补给地下水，矿区有季节河流小西沟顺地层走向穿过井田，由于浅部构造、岩溶裂隙发育，补给程度随裂隙沟通程度和降水量多少而变化，故矿井充水主要来源于构造断裂带、岩溶裂隙水，其次为老墙砂岩水。开采表明，地下水活跃的地区，天然裂隙比较发育，而且处于开放状态，是瓦斯排放的直接通路。此外瓦斯溶于水的程度不高，但是地下水在漫长的地质年代往往可以带走数量可观的瓦斯。由于地下水的溶蚀作用，还会带走大量的矿物质，导致煤系地层的天然卸压，地应力降低会引起煤层及围岩透气性增大，从而加强了煤层瓦斯的流失。在地下水交换活跃地区，水能溶解和从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯量明显减少。七、结论：由于邱皮沟矿煤层埋藏深度浅，并且接近煤层露头线，煤层为大倾角煤层，有大量的岩浆岩侵入，并且具有丰富的岩溶裂隙水，区内断层较多且复杂将煤层切割严重，瓦斯容易通过这些裂隙逃逸出去，顶、低板透气性好等有利于瓦斯的释放的有利条件和环境，造成井田总体上瓦斯含量较低。八、注意事项：瓦斯生成分为两个成气阶段