和田布雅矿业有限责任公司 新疆维吾尔自治区和田县喀什塔什乡 848000
摘要：本文通过对研究区内煤层埋藏深度、地质构造、煤层顶底板岩性、岩浆岩侵入、地下水活动等地质影响因素进行分析研究，得到了区内瓦斯赋存规律的地质控因，并对区内瓦斯治理提供参考。
关键词：地质构造；瓦斯赋存；影响因素；瓦斯分布特征；后备区
0 引言
某矿位于西山煤田西部边缘，为高瓦斯矿井，东部与瓦斯突出矿井相邻。全矿井瓦斯绝对涌出量161.24m3/min，相对涌出量18.92m3/t；二氧化碳绝对涌出量11.99m3/min、相对涌出量1.41m3/t。近年来随开采深度增加，矿井瓦斯涌出量总体呈逐年增大的趋势，瓦斯涌出特点为北低南高，即北翼是低瓦斯区域，南翼是高瓦斯区域。
后备区位于该井田南部，面积26.1平方公里，呈不规则形状。区内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，主要开采02、2、8、9号煤。
1 区内地质构造
本区位于吕梁山背斜东翼，太原西山煤田构造盆地的西北边缘部位，地形一般西南高东北低，地层倾角也表现为西陡东缓，具有明显的煤田盆地边缘构造特征。西南部靠近狐岩山火成岩窿起，主要受白岸西向斜、北社—长安向斜、屯兰河背斜控制，煤系地层形成后，经历了印支期的地壳抬升运动，燕山期的以褶皱为主的强烈挤压运动，并伴有断裂和岩浆岩侵入；之后又经历了喜山期以NEE向断裂为主的构造运动，形成了现今的构造格局，区内主要受褶曲、断层、陷落柱以及岩浆岩侵入等构造现象影响[1]。
1.1褶曲构造
白岸西向斜、屯兰河背斜、北社—常安向斜是本区最主要的褶曲构造，控制了区内地层的走向及该区内的基本构造形态，是对矿井采区划分、影响较大的构造，同时区内小型次级褶曲构造比较发育。
1.2断层
区内目前共有4m以上断层32条，24条为高角度正断层，断层发育密度为1.18条/km2。断层多以高角度正断层为主，具有明显的方向性，其中小型断层走向以NE为主，倾向NW向，一般单个断层延伸不长，多成组出现，并呈斜列式，显示出小型断层发育的方向性很强；在井田大中型断层的消失端，由于形成其构造应力场减弱和分散的影响，顺走向方向大中型断层逐渐转变为同方向的小型断层，显示出井田断层构造的递变性特征；正断层下盘往往属被动盘，一般煤体结构比较正常，煤层中很少出现揉皱与破碎现象，派生小断层也少，构造牵引现象轻微，而断层上盘因属构造运动中的主动盘，情况较为复杂，常常出现断层牵引与拖曳现象，煤层厚度被拉薄，煤体结构也遭受不同程度的破坏，在断层发育地段，煤层顶板普遍破碎，难以管理，为瓦斯赋存形成良好条件；由于本区地层曾经历过多期次构造应力作用，尤其是燕山期的挤压应力与喜山期的引张应力，使断层力学性质较为复杂，并呈现出期性特点。在早期构造应力场环境下，断层主要表现为压型与压扭力性质。在区域挤压应力背景消失后，受后期重力和张应力环境的影响，早期形成的断层又向张性和张剪性演变，现今大多数断层主要表现为张性和张剪性质。
1.3陷落柱
区内共发现陷落柱17个，发育密度为0.63个/km2，柱体边界在平面上一般呈圆形或椭圆形，垂直剖面呈反漏斗形状，一般以60×40的居多。
1.4岩浆岩
本区西南部受狐偃山火成岩体影响，该岩体中生代燕山期的产物，是狐偃山碱性杂岩体的分支。地表沿北社断层走向一线，有火成岩陆续出露，火成岩多呈岩床或岩脉，沿断裂带或煤层及软弱地层侵入，厚度最大35m以上，一般0.62~10.77m，火成岩侵入体对本区影响范围，由西南边界（北社断层）向里约1000m左右宽度，在此范围内对煤层、煤质有不同程度的破坏和影响。
2 瓦斯分带特征
本区瓦斯具有明显的分带性，按瓦斯成份不同分为四个带：①N2－CO2带，CO2大于20%；②N2带，N2大于80%，CH4小于20%；③N2－CH4带，CH4为20%～80%，N2为80%～20%；④CH4带，CH4大于80%，N2小于20%。
[2]
依据钻孔的瓦斯资料，区内02号煤层在近南北向的中部向东、向西两侧大致分为三个带，即中部N2带、向外围N2－CH4、CH4带；2号煤层在该区北中部、中南部以CO2 带为中心向外围大致分为四个带，即CO2 带、N2带、N2－CH4带和CH4带；8号煤层埋藏较深，在中南部以N2带为中心向外分为N2带、N2－CH4带和CH4带三带；9号煤层在中东部以CO2带为中心向外围分N2带、N2－CH4带和CH4带。
3 影响瓦斯含量及其赋存的地质因素[3]
3.1煤层埋藏深度
根据区内煤层瓦斯资料及矿井采掘揭露资料情况表明，某煤矿瓦斯含量高的主要原因是煤层埋藏深。各煤层瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而逐渐增大，在该区中北部特征明显。
3.2地质构造
区内小型褶曲发育，受白岸西向斜整体控制，在向斜轴部煤层最低且向斜轴部及两翼构造应力使中、小型断层发育，造成该区向斜轴部至东翼宽缓区域瓦斯相对较大；另外由于存在的大量高角度开放性正断层，对煤层瓦斯的排放起到有利作用；西南边界附近有岩浆岩侵蚀区，具有比较充分的瓦斯供给条件，岩浆岩侵蚀煤层，接触热变质则含量剧增。总体上该区表现为中部构造较复杂瓦斯含量不高，中北部和中南部含量中等，西南部边界瓦斯含量由东向西普遍增高且含量属中等～偏高，勘探区瓦斯含量不均，分布有其特殊性。
3.3煤层顶底板岩性
围岩的透气性对煤层瓦斯含量有着重要的影响，直接顶、底板属泥岩，炭质泥岩或砂质泥岩，一般透气性不好，对煤层中瓦斯起封闭作用，有利于瓦斯赋存。区内02、2、8、9号的直接顶、底板大都以粉砂质泥岩或炭质泥岩为主，02号煤顶板常为固结粘土且该区为02+03合并区，煤层瓦斯封闭性强，瓦斯风氧化带赋存深；2、8、9在该区密封性一般，瓦斯风氧化带赋存较深。煤层顶底板岩性特征与其瓦斯分布不均、含量高低不等、瓦斯成分分带变化亦有着直接关系。
3.4岩浆岩的侵入
本区西南边界遭受到火成岩不同程度的破坏，煤类变为瘦煤、贫煤、无烟煤。由于在此热力变质过程中，生成了更多的瓦斯；再加之岩浆岩为似层状侵入，对排放瓦斯通道起封闭作用，易于保存瓦斯；煤层上、下围岩是以细砂岩、粉砂岩、泥岩为主的致密盖层。据此分析，岩浆岩侵蚀区总体应为瓦斯富集区和高瓦斯聚积带，但由于有火成岩断续出露地表，无疑会产生瓦斯运移出地表的通道，因此该区中南部南九采区靠近狐偃山火成岩体的地带瓦斯普遍向西增高，局部有高瓦斯聚积密闭区，主要有火成岩热变质作用控制。
3.5地下水活动
区内总体构造背景决定了西部大范围煤层露头为地下水补给区，沿煤层露头补给的地下水向东部径流，在深部逐渐过渡为滞留区，从而造成瓦斯含量由西向东逐渐增加的趋势（西南边界岩浆热变质区除外），瓦斯含量中东部高于中西部。垂向上由于太原组煤层所处的地质环境地下水活动强烈，造成瓦斯含量多低于山西组煤层，且风氧化带深度大。
总之，本区煤层埋藏深，火成岩热变质作用较强，瓦斯含量大，为高瓦斯区。同时，煤层的埋深、西南部受狐偃山火成岩穹窿构造热变质、中部的小褶曲断层构造、地下水动力条件和上覆基岩厚度是本区瓦斯赋存的综合主控因素。
4 结论
区内地质构造控制了煤层的赋存状态和瓦斯分布规律，大体趋势是，中部一般，中北部由西向东方向，含量逐渐增加，中南部由东向西方向增高。
这是由于背斜以及狐岩山火成岩窿起造成煤系地层抬升，煤层瓦斯运移；而向斜、火成岩侵入以及顶板泥质岩层，使煤层埋埋深增加，瓦斯得以封存，造成局部的煤层瓦斯含量增加；断裂构造由先期的压性或压扭性力学性质向后期的张性和张剪性演变，造成局部瓦斯富集在浅部煤层中表现并不明显，然而，随着深度的增加，加之岩层封闭，造成断裂构造附近发生煤与瓦斯突出的危险性将逐步加大；另外在本区西南部火成岩侵入对煤层瓦斯赋存及突出等问题的研究程度还不够，对瓦斯突出危险性研究不足，因此加强煤层中小断层、火成岩侵入的探测，及时采取开采保护层和瓦斯抽采等区域和局部防突措施，特别是对下组煤开采中的瓦斯防突探测，是该区瓦斯治理的方向和重点。
参考文献：
[1] 解奕炜.李文生.王芳等.某煤矿生产矿井地质报告.20113.55～66
[2] 张子敏.张玉贵等.瓦斯地质规律与瓦斯预测.煤炭工业出版社.北京.2007.316～318
[3] 张子敏.瓦斯地质学[M].徐州.中国矿业大学出版社.2009.134～141
作者简介：
张国栋、男、汉族、1992.10.17、甘肃靖远、山东科技大学本科、2020.7.1地质工程、技术员、地表地下找矿、助理工程师