摘要：根據通風、瓦斯報表資料，了解前期已暴露煤壁的瓦斯涌出情況，并測定新鮮煤壁的瓦斯涌出量大小，找出瓦斯涌出規律。依照煤層瓦斯分布規律、瓦斯涌出情況、煤層透氣性及煤樣工業性分析結果，分析預測深部煤層采掘過程中的瓦斯涌出特征。
　　
　　關鍵詞：深部煤層；瓦斯；賦存規律；涌出特征
　　
　　瓦斯是煤礦的主要自然災害之一，長期以來一直嚴重威脅著煤礦的安全生產和礦井的經濟效益。近幾年來，少數低瓦斯礦井由于瓦斯規律不明，對突發的局部瓦斯異常涌出常疏于防范，相繼發生了一系列的重大瓦斯事故（根據近幾年統計資料初步表明，該類事故約占事故總數的25%左右），給國家和人民的生命財產造成了巨大損失。因此，礦井瓦斯賦存、瓦斯涌出及其防治技術的研究多年來一直是我國煤礦，特別是高、突瓦斯礦井的重點研究課題，瓦斯研究工作受到了人們的高度重視。
　　
　　1 夾河煤礦深部煤層瓦斯賦存規律及涌出特征研究的目的和意義
　　
　　夾河煤礦是徐州礦務集團公司主力礦井之一。從近幾年生產中瓦斯涌出情況及實際瓦斯涌出資料來看，夾河煤礦礦井瓦斯來源較為豐富，因此，隨著礦井開采深度的進一步延伸，瓦斯涌出量的增加，瓦斯涌出異常現象的發生將成為可能。故探明并了解深部煤層瓦斯賦存規律及其涌出特征，對于更好地采取具有針對性的瓦斯防治技術措施，避免采掘工作面瓦斯積聚和超限、甚至煤與瓦斯突出事故的發生，做到預防瓦斯超前，實現礦井安全采煤具有十分重要的現實意義。
　　
　　2 夾河煤礦2#、7#和9#煤層物理性質和煤層特征分析
　　
　　2.12#、7#和9#煤層描述
　　
　　（1）下石盒組2#煤層
　　
　　2#煤層全區發育，沉積特征明顯，屬結構復雜、沉積較穩定的可采中厚煤層。煤層厚度0.20～4.41m，平均1.81m，煤的容重為1.34t/m³，其變化規律與井田構造格架有關。
　　
　　（2）山西組7#煤層
　　
　　7#煤層全區發育，沉積特征明顯，屬全區可采的較穩定中厚煤層。煤層厚度0.37～5.35m，平均2.28m，煤的容重為1.34t/m³，其變化規律與井田構造格架有關。
　　
　　（3）山西組9#煤層
　　
　　9#煤層在夾2號斷層以東及F1號斷層上盤，總體上9#煤層沉積厚度大，穩定性好；而夾2號斷層以西煤層沉積厚度小，穩定性差，屬大部區域可采的較穩定中厚煤層。煤層厚度0.20～4.05m，平均1.49m，煤的容重為1.35t/m3，其變化規律與井田構造格架有關。
　　
　　2.2夾河煤礦2#、7#和9#煤層物理性質
　　
　　夾河煤礦2#、7#和9#煤層物理性質如表1所示。

表1 夾河煤礦2^#、7^#和9^#煤層物理性質

煤層號	顏色	光澤	堅固性系數	真密度	視密度	斷口	裂隙
2#	黑色	半亮～半暗淡型	2.065	1.314 3	1.247 8	條帶狀、鱗片狀至塊狀	發育
7#	黑色	半亮型，玻璃光澤	3.435	1.336 8	1.253 4	條帶狀、具平坦狀至貝殼狀	發育
9#	黑色	半亮～光亮型玻璃光澤	2.812	1.313 2	1.220 6	條帶狀、塊狀結構	發育

　　3 夾河煤礦2#、7#和9#煤層瓦斯地質分析
　　
　　3.1鉆孔煤層瓦斯含量及成分分析
　　
　　近幾年，集團公司地質勘探工程處對夾河煤礦2#、7#和9#煤層進行了23次瓦斯含量解吸測定，鉆孔煤層瓦斯分析使用瓦斯吸附解吸實驗儀及氣樣色譜質譜儀進行煤層瓦斯含量測定與成分分析。測定結果如表2所列。由表2可知，7#、9#煤層甲烷含量較2#煤層高，各煤層瓦斯成分均以甲烷為主，重烴微量。據煤層瓦斯成分分析，本煤田瓦斯分帶應為沼氣帶。

表2 主要煤層瓦斯含量與成分測定結果

煤層編號	甲烷含量 毫克/克·可燃物	瓦斯成分
		CH4（%）	CO2（%）	N2（%）	C2～C8（%）
2#	0.575～4.661 2.73	27.33～82.71 60.76	6.70～17.97 12.06	0.06～56.44 22.58	0.00～8.08 4.60
7#	0.487～8.374 4.49	35.02～91.91 66.07	4.99～13.54 8.74	0.09～52.66 23.64	0.00～4.08 1.55
9#	0.690～10.119 4.528	42.29～94.62 78.28	2.47～13.20 7.04	1.89～37.22 14.39	0.00～1.28 0.29

　　3.2夾河煤礦瓦斯地質分析
　　
　　綜合分析瓦斯測試結果來看，夾河煤礦深部煤層瓦斯賦存特征為：
　　
　　（1）7#、9#煤層瓦斯含量較高，絕對瓦斯量與相對瓦斯量按1∶1.3計算，7#煤層有2個樣，9＃煤層有1個樣，所換算的相對瓦斯涌出量大于10m3/t·d。
　　
　　（2）各主要煤層瓦斯含量成分復雜，除甲烷外，可燃氣體還包括C₂H6～NC4H10。CO₂含量一般占總氣體量的7.04%～12.06%。
　　
　　（3）封閉式的F1和F2逆斷層對瓦斯的逸散沒有影響，而作為張開式的F4正斷層附近瓦斯含量明顯減少。
　　
　　（4）煤層頂底板巖性對瓦斯氣體的保存有一定影響。
　　
　　（5）夾河煤礦整體上屬于低瓦斯礦井，但在夾河煤礦的西部區域，由于存在小型褶曲構造，頂板砂巖含泥質成分，透氣性差，為瓦斯積聚創造了條件。曾在西部區域采掘過程中，不同程度地發生過瓦斯涌出和小型噴出現象，最高相對瓦斯涌出量高達9.76m3/t·d，該區域屬于異常瓦斯涌出區。
　　
　　（6）地質構造與瓦斯涌出關系密切。小斷層密集地段，易于瓦斯的擴散和溢出，瓦斯涌出往往偏低；對于2#煤層來說，由于1#煤層與2#煤層相距較近，瓦斯聯系較為密切，當開采2#煤層時，必須注意1#煤層對2#煤層的影響，避免發生瓦斯涌出現象；對于工作面處于小型褶曲的軸部時，易于出現瓦斯積聚。
　　
　　3.3夾河煤礦瓦斯涌出特征分析
　　
　　根據采掘工作面瓦斯涌出量的觀察，夾河煤礦瓦斯涌出量有以下幾個特點：
　　
　　（1）深部水平的相對瓦斯涌出量高于淺部水平的相對瓦斯涌出量，如表3所列。可見，隨著開采水平不斷向深部延伸，地溫和地壓不斷增加，CH₄和CO₂的相對瓦斯涌出量呈現增加趨勢，如表3所列。

表3夾河煤礦不斷延伸的CH₄和CO₂的相對瓦斯涌出量

年度	絕對瓦斯涌出量（m3/min）		相對瓦斯涌出量（m3/t·d）
	CH4	CO2	CH4	CO2
2001	10.59	10.45	4.58	4.51
2002	12.93	8.96	4.94	3.42
2003	10.18	13.3	4.41	3.79
2004	13.04	12.87	5.22	5.61
2005	11.02	8.04	5.22	3.81
2006	14.03	11.78	6.64	5.58

　　（2）下石盒子組煤層瓦斯相對涌出量高于山西組煤層瓦斯相對涌出量。
　　
　　（3）瓦斯涌出量與煤層厚度及頂、底板巖性有關。煤層較厚時，瓦斯含量高，而煤層較薄時，瓦斯含量低。同時，煤層的頂、底板巖性亦與煤層的瓦斯含量有密切關系。當頂板為泥巖且完整時，透氣性差，不利于瓦斯的逸散，瓦斯含量往往較高；當頂板為砂巖且裂隙發育時，透氣性較好，有利于瓦斯的逸散，瓦斯含量往往較低。
　　
　　從以上分析可見，隨著礦井的延伸，地溫和地壓的不斷增大，夾河煤礦的瓦斯涌出量也有增大的趨勢，瓦斯異常涌出區也將增多。因此，對于瓦斯的管理不可掉以輕心，特別是對于開拓新水平或靠近褶曲及斷裂帶附近時，必須注意瓦斯涌出量的變化。
　　
　　3.4夾河煤礦瓦斯賦存影響因素分析
　　
　　（1）煤層的圍巖條件
　　
　　煤層是瓦斯的良好儲集層，圍巖的性質直接影響到煤層瓦斯含量的大小。從煤層頂、底板巖性看，2#、7#和9#煤層直接頂均由泥巖、砂質泥巖組成，局部為中、細砂巖。當煤層頂板為泥巖時，甲烷含量一般較高；當煤層頂板為砂巖時，甲烷含量一般較低。
　　
　　（2）褶曲結構對瓦斯含量的影響
　　
　　褶曲對煤層瓦斯的分布和聚集有一定影響。從各煤層甲烷含量分布可以看出，較高的甲烷含量點多分布在背斜軸心處，特別是地壘構造帶形成高瓦斯區，同時也受煤層頂板巖性變化的影響。
　　
　　（3）斷層結構對瓦斯含量的影響
　　
　　井田斷層較發育，大小斷層多達幾十條，且以逆斷層為主，斷層落差在8～270m之間，主要分布于井田中部。由各煤層甲烷含量分布可以看出，斷層附近鉆孔甲烷含量一般較低，分析其原因與井田經歷3個時期時，不同方向擠壓力產生的裂隙和煤層與對盤接觸的巖性有關。當煤層與對盤砂巖接觸時，瓦斯含量降低；當煤層與對盤泥巖接觸時，瓦斯含量趨于增大。
　　
　　3.5各煤層瓦斯涌出來源分析
　　
　　開采區域內主要可采煤層分為2#、7#和9#煤層，按照由上而下的開采順序，首先開采的煤層，瓦斯涌出量不僅包括本煤層瓦斯涌出量，而且包括相鄰煤層的卸壓瓦斯涌出量，因此首先開采的煤層瓦斯涌出量較大，當首采的煤層開采后，其余煤層瓦斯涌出量均低于本煤層的瓦斯含量，所以，做好首采煤層的瓦斯治理工作非常關鍵。
　　
　　3.6各煤層瓦斯突出預測
　　
　　從鉆孔采取各煤層煤芯制作煤樣進行煤的瓦斯吸附解吸實驗，從測定結果分析可看出，7#、9#煤層甲烷含量較2#煤層高，各煤層瓦斯成分均以甲烷為主，重烴微量。據煤層瓦斯成分，井田瓦斯分帶應為沼氣帶。同時按照由上而下的開采順序，首先開采2#煤層，使7#、9#煤層得到解放和瓦斯釋放，從而消除局部7#、9#煤層區域的高瓦斯涌出和可能發生的瓦斯動力現象。
　　
　　4 結語
　　
　　從以上有關夾河煤礦3個煤層（2#、7#、9#）物理性質和煤層特征分析、鉆孔煤層瓦斯含量及成分的實驗分析和井田瓦斯地質分析，可以得出以下幾點結論：
　　
　　（1）夾河煤礦2#、7#、9#煤層賦存穩定，受到地質破壞較少，孔裂隙均較發育，有利于煤層瓦斯的釋放。
　　
　　（2）夾河煤礦2#、7#、9#煤層瓦斯成分以甲烷為主，重烴微量，井田煤層瓦斯屬于沼氣帶。
　　
　　（3）從井田瓦斯地質狀況分析，當煤層頂板為泥巖時，甲烷含量一般較高；當煤層頂板為砂巖時，甲烷含量一般較低。較高的瓦斯含量點多分布在背斜的軸部。而較低的甲烷含量點多分布在背斜兩翼部位。當煤層與斷層相遇時，若與斷層對盤砂巖接觸，則瓦斯含量降低；若與斷層對盤泥巖接觸，瓦斯含量趨于增大。
　　
　　（4）按照由上而下的開采順序，首先開采的2#煤層，瓦斯涌出量不僅包括本煤層瓦斯涌出量，而且包括相鄰煤層的卸壓瓦斯涌出量，因此瓦斯涌出量較大，而7#和9#煤層瓦斯涌出量均低于本煤層的瓦斯含量，所以做好2#煤層的瓦斯治理工作非常關鍵。
　　
　　（5）根據鉆孔取樣的初步瓦斯參數分析，可以確定2#、7#、9#煤層均沒有突出危險。