地质构造对赵庄矿3#煤层瓦斯赋存规律的影响.pdf

媒矿べ化
2010年第5親
总第98
地枃选对赵庄矿3#線瓦斯赋倚规的影响
梁波涛,郭明涛,张子敏2,张玉贵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,结合区堿枃造演化特征,通过对赵庄煤矿瓦斯地质资料的统计,分析
了枃造、煤层埋深、上覆基岩厚度、顶底板岩性、媒层厚度等地质因素对瓦斯赋存的影响、,得出煤层埋深和
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,其它地质因素彩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100m的中型褶曲18个。与褶曲轴走向一致的规模和落差较
石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(PIs),矿井采用大的断层主要有F1、F2、F6、F10、F15、F16等正断层,井田内发
长壁大采高综采一次采全厚,全部跨落法管理瑍板,各工作面育的小断层的走向以NE向居多,与地层走向相近。除庄头
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正断尽(FI)外,共发现106条断层,其中,正断层91条,逆断
向回采。设计生产能力6Mua,日前主采3#煤层位于山西组下层14条,平移断层1条。井田内共发现陷落柱108个,陷落柱
部,服务年限为52.2年。3#煤层上距K8砂岩24.08-48.53m,密度为0.75个/km2,3#媒层陷落柱总面积为1.321095km2,面
平均32.35m;下距K7砂岩0~12.80m,平均7.20m,层位稳定,积密度为0.009,最大陷落柱单个面积为100559m2
煤厚0-6.3m,平均4.55m,变异系数25%,可采性指数0.9
煤层结构简单,含夹矸0~4层,一般为1层,位于煤层下部,
3矿井瓦斯赋存影啕因素分析
厚0.20m左右。煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩,次为粉砂岩,
瓦斯是地质作用的产物,瓦斯的形成和保存、运移和富集
局部为中、细粒砂岩,底板主要为泥岩、砂质泥岩,个别为中、与地质条件关系密切。下面就影响赵庄矿3#煤层瓦斯赋存
细粒砂岩或粉砂岩。
的几个主要地质因素作定性定量分析。
1区域构造演化特征
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
矿区、矿井瓦斯地质规律受区域构造的控制。赵庄煤矿所构造,井田内褶曲为NE、NE向、近SN向及NW向发育,是燕
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山期NWW-SEE向应力挤压和新生代以来NE-SW向挤压
沁水块坳,其总体呈NNE向展布,主体为ー大型复式向斜。其NW-SE向拉张作用的结果。褶曲控气特征明显,如程家庄背
东侧以晋获断裂带与太行山块隆相接,区域构造线方向为斜(D2Z6)轴部瓦斯含量明显低于翼部,而其次一级构造程家庄
NE向,地层总体向NNW倾斜。区域构造形态大致可分为东西背斜(DZ9)和程家庄西向斜(DZ10)又处于程家庄背斜的翼
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
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周。井田内断层,多呈近NE向、NE向展布,是早第三纪时期
到扬子板块和西伯利亚板块的碰撞挤压作用,产生了近NS向受NW-SE向强烈拉张作用,NE、NNE向断裂表现为大幅度地
的水平挤压应力场,形成了一些近EW向的构造。在该期应力伸展作用的结果,有利于瓦斯释放。新近纪以来,NE向断裂
场作用下,局部地区发育一些宽缓的EW向及NWW向的褶皱处于挤压状态,有利于瓦斯保存。对于隐伏于地表以下的陷落
构造。燕山期,经历NWW-SEE方向水平挤压应力作用,井田柱,不存在大量直接和地面沟通的孔隙、通道,瓦斯保存条件
内地层及煤层主体呈NF走向,形成一系列NE-NE向褶皱较好,陷落柱内的瓦斯容易积聚。
构造和NE向逆断层,由于挤压作用不是很强烈,逆断层的断3,2埋深和上覆基岩厚度影响分析
距不是很大。喜马拉雅运动早期,构造应力场表现为NF-SW
煤层埋藯深度是决定煤层瓦斯含量大小的主要因素。煤
方向的水平挤压,形成了一系列规模较小、叠加在燕山期NE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,
向褶皱之上的NW向褶皱,总体上看,该期应力场的强度较散失就越困难;同时,深度的增加也使煤层在地力作用下降
弱,并未形成大规模的褶皱构造和逆断层,但其对瓦斯的构造低了透气性,有利于保存瓦斯;由于煤层瓦斯压力增大,煤的
圈闭条件却可能有一定的影响或控制作用。
吸附瓦斯量增加,也使煤层瓦斯含量增大。在甲烷带内,当深
2矿井地质构造
度不大时,煤层的瓦斯含量随深度呈线性增加2。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
矿井内构造较简单,受区域构造控制,井田总体为一走向归,得到煤层瓦斯含量和埋深的关系,如图1所示。可以看出
NE、倾向NW、倾角5°~10°的单斜构造,在此基础上发育瓦斯含量随埋深增加而增大,相关性明显。
一系列NNE向的宽缓褶曲及次一级的小型短轴褶曲,并伴有
煤层上覆基岩厚度指煤层埋藏深度减去第四纪地层厚
少量断层和陷落柱,当褶曲与断层相交时,后者切割前者,如度。第四纪地层主要为黄土层,一般分布在地表,胶结性不好
兴旺庄南、北断层切割东坡向斜、郭村背斜。井田内共发现48孔隙度大,连通性好,容易释放瓦斯。赵庄煤矿黄土层厚度较
个褶曲,其中,轴长>1000mn的大型褶曲30个,轴长在50~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