地质构造对赵庄矿
3#
煤层瓦斯赋存规律的影响
梁波涛
1
,郭明涛
1
,
张子敏
1
,2
,
张玉贵
1
,2
(1. 河南理工大学
瓦斯地质研究所,河南 焦作 454003;2. 中国煤炭学会 瓦斯地质专业委员会,河南 焦作 454003)
摘
要
运用地质构造控制理论,结合区域构造演化特征,通过对赵庄煤矿瓦斯地质资料的统计,分析
了构造、煤层埋深、上覆基岩厚度、顶底板岩性、煤层厚度等地质因素对瓦斯赋存的影响,得出煤层埋深和上
覆基岩厚度是影响赵庄煤矿
3#
煤层瓦斯含量分布的主控因素,其它地质因素影响煤层瓦斯的局部变化。为
瓦斯防治工作提供了依据
,
对安全生产具有重要指导意义。
关键词
瓦斯含量;区域构造演化;地质构造;埋藏深度;上覆基岩
中图分类号:TD712
+
.2 文献标志码:A 文章编号:1009-
0797(2010)05- 0038- 02
赵庄矿井位于沁水煤田东南部,井田内主要含煤地层为
石炭系上统太原组(
C3t
)和二叠系下统山西组(
P1s
),矿井采用
长壁大采高综采一次采全厚,全部跨落法管理顶板,各工作面
均依次逐段后退式不分层一次性回采,长壁工作面均采用双
向回采。设计生产能力
6Mt/a
,目前主采
3#
煤层位于山西组下
部,服务年限为
52.2
年。
3#
煤层上距
K8
砂岩
24.08~48.53m
,
平均
32.35m
;下距
K7
砂岩
0!12.80m
,平均
7.20m
,层位稳定,
煤厚
0"6.35m
,平均
4.55m
,变异系数
25%
,可采性指数
0.98
,
煤层结构简单,含夹矸
0#4
层,一般为
1
层,位于煤层下部,
厚
0.20m
左右。煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩,次为粉砂岩,
局部为中、细粒砂岩,底板主要为泥岩、砂质泥岩,个别为中、
细粒砂岩或粉砂岩。
1 区域构造演化特征
矿区、矿井瓦斯地质规律受区域构造的控制。赵庄煤矿所
位于的沁水盆地属于吕梁
-
太
行断块上最大的次级构造单元
沁水块坳,其总体呈
NNE
向展布,主体为一大型复式向斜。其
东侧以晋获断裂带与太行山块隆相接,区域构造线方向为
NNE
向,地层总体向
NNW
倾斜。区域构造形态大致可分为东
部以大逆断裂为主的太行断裂带,中部平缓开阔的波状褶曲
带及西中部密集型断裂区。印支期,华北板块南北两缘分别受
到扬子板块和西伯利亚板块的碰撞挤压作用,产生了近
NS
向
的水平挤压应力场,形成了一些近
EW
向的构造。在该期应力
场作用下,局部地区发育一些宽缓的
EW
向及
NWW
向的褶皱
构造。燕山期,经历
NWW- SEE
方向水平挤压应力作用,井田
内地层及煤层主体呈
NE
走向,形成一系列
NNE- NE
向褶皱
构造和
NE
向逆断层,由于挤压作用不是很强烈,逆断层的断
距不是很大。喜马拉雅运动早期,构造应力场表现为
NE- SW
方向的水平挤压,形成了一系列规模较小、叠加在燕山期
NE
向褶皱之上的
NW
向褶皱,总体上看,该期应力场的强度较
弱,并未形成大规模的褶皱构造和逆断层,但其对瓦斯的构造
圈闭条件却可能有一定的影响或控制作用。
2 矿井地质构造
矿井内构造较简单
,受区域构造控制,井田总体为一走向
NNE
、倾向
NW
、倾角
5$~10%
的单斜构造,在此基础上发育
一系列
NNE
向的宽缓褶曲及次一级的小型短轴褶曲,并伴有
少量断层和陷落柱,当褶曲与断层相交时,后者切割前者,如
兴旺庄南、北断层切割东坡向斜、郭村背斜。井田内共发现
48
个褶曲,其中,轴长
>1000m
的大型褶曲
30
个,轴长在
50&
1000m
的中型褶曲
18
个。与褶曲轴走向一致的规模和落差较
大的断层主要有
F1
、
F2
、
F6
、
F10
、
F15
、
F16
等正断层,井田内发
育的小断层的走向以
NNE
向居多,与地层走向相近。 除庄头
正断层(
F1
)外,共发现
106
条断层,其中,正断层
91
条,逆断
层
14
条,平移断层
1
条。井田内共发现陷落柱
108
个,陷落柱
密度为
0.75
个
/km
2
,
3#
煤层陷落柱总面积为
1.321095km
2
,
面
积密度为
0.009
,最大陷落柱单个面积为
100559m
2
。
3 矿井瓦斯赋存影响因素分析
瓦斯是地质作用的产物
,瓦斯的形成和保存、运移和富集
与地质条件关系密切
[
1]
。下面就影响赵庄矿
3#
煤
层瓦斯赋存
的几个主要地质因素作定性定量分析。
3.1 构造影响分析
赵庄井田总体构造形态为一走向
NNE
、倾向
NW
的单斜
构造,井田内褶曲为
NE
、
NNE
向、近
SN
向及
NW
向发育,是燕
山期
NWW- SEE
向应力挤压和新生代以来
NE- SW
向挤压、
NW - SE
向拉张作用的结果。褶曲控气特征明显,如程家庄背
斜(
DZ6
)轴部瓦斯含量明显低于翼部,而其次一级构造程家庄
西背斜(
DZ9
)和程家庄西向斜(
DZ10
)又处于程家庄背斜的翼
部,在它们之间的复合部位瓦斯容易积聚,瓦斯含量又高于四
周。井田内断层,多呈近
NE
向、
NNE
向展布,是早第三纪时期
受
NW- SE
向强烈拉张作用,
NE
、
NNE
向断裂表现为大幅度地
伸展作用的结果,有利于瓦斯释放。新近纪以来,
NNE
向断裂
处于挤压状态,有利于瓦斯保存。对于隐伏于地表以下的陷落
柱,不存在大量直接和地面沟通的孔隙、通道,瓦斯保存条件
较好,陷落柱内的瓦斯容易积聚。
3.2 埋深和上覆基岩厚度影响分析
煤层埋藏深度是决定煤层瓦斯含量大小的主要因素。煤
层的埋藏深度越深,煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长,
散失就越困难;同时,深度的增加也使煤层在地应力作用下降
低了透气性,有利于保存瓦斯;由于煤层瓦斯压力增大,煤的
吸附瓦斯量增加,也使煤层瓦斯含量增大。在甲烷带内,当深
度不大时,煤层的瓦斯含量随深度呈线性增加
[
2- 3]
。根据实测瓦
斯含量数据,对赵庄煤矿
3#
煤层埋深与瓦斯含量进行了回
归,
得到煤层瓦斯含量和埋深的关系,如图
1
所示。可以看出
瓦斯含量随埋深增加而增大,相关性明显。
煤层上覆基岩厚度指煤层埋藏深度减去第四纪地层厚
度。第四纪地层主要为黄土层
,
一般分布在地表
,
胶结性不好
,
孔隙度大
,
连通性好
,
容易释放瓦斯。 赵庄煤矿黄土层厚度较
小,部分区域第四纪地层被剥蚀殆尽,二叠纪岩层直接出露于
煤矿现代化
2010
年第
5
期
总第
98
期
38·
·
DOI:10.13606/j.cnki.37-1205/td.2010.05.037
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