第３期 姚飞谷守生聂荣军等天池煤矿１５煤层瓦斯赋存规律研究 ２９ 天池煤矿１ ５煤层瓦斯 赋存规律研究 姚 飞，谷守生，聂荣军，陈明泉，夏宝庆 （山西和顺天池能源有限责任公司，山西晋中０３２７００） 摘要：介绍了天池煤矿的地质构造，煤层概况。通过对ｌ５煤层瓦斯含量的测试，得到校正后合格 的瓦斯含量，并分析了１５煤层的瓦斯赋存影响因素及影响规律。 关键词：瓦斯赋存规律；瓦斯含量；埋深 中图分类号：ＴＤ７１２文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—７４９Ｘ（２０１４）０３—００２９—０２ ０ 引言 通过对天池煤矿ｌ５煤层瓦斯含量的测定，分析 影响１５煤层瓦斯赋存的各个因素，得出该煤层处于 太原组平均厚度１４０．３３ ｍ，矿井范围含煤层８ 、８、 ８下、９ ｒ、９、１０ 、１０、１０下、１１ ｒ、１１、１２、１３、１４、１４下、 １４下 １５、１５下、１６等共计ｌ８层。煤层总厚１２．１１ ｍ，含煤系数８．６３％。可采煤层二层，即３煤层和 １５煤层，平均厚度分别为０．９３和４．４６ ｍ，平均煤层 总厚５．３９ ｍ，占煤层总厚的３１．９１％，可采含煤系数 ２．６１％。其中１５煤层条件最好，厚度大而且稳定， 是目前开采的主要对象。 氮气带、氮气一甲烷带和氮气带，瓦斯含量与埋藏深 度为一次线性关系且由中部向四周递减，北部高于 南部的分布规律，为本矿区的瓦斯防治提供了指导。 ｌ 矿井概况 １．１ 地质构造 ２煤层瓦斯赋存特性及规律分析 ２．１煤层瓦斯赋存特性分析 １５煤层瓦斯含量测定：地勘期间，地质勘探部 门采用集气法、真空罐法和解吸法，先后对天池煤矿 天池煤矿位于沁水坳陷与太行山块隆带的接壤 部位，区域构造线方向为北北东向、地层总体向北北 西倾斜。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，本矿则位于波状褶曲带之东 ｌ５煤层瓦斯含量进行了测定，由于取样过程中的煤 样采集深度、样品质量、密封效果和含量测定方法等 原因，并不是每个含量测值均是可靠的。在利用地 勘瓦斯含量时，必须进行可靠性评价和测值校正。 对天池煤矿井田１５煤层地勘钻孔瓦斯含量分析评 价，得到校正后合格瓦斯含量（见表１）。 部。矿井构造较简单，地层总体呈走向北东，倾向北 西的单斜构造，倾角平缓，一般在１５。左右。在此基 础上发育有小的褶曲、断层及陷落柱。 １．２煤层概况 天池煤矿井田主要含煤地层为山西组和太原 １５煤层瓦斯赋存影响因素分析：①地质构造控 组。山西组平均厚度６５．９２ ｍ，矿井范围内含煤层 １、２上、２、２下、２下①、３上、３上①、３上②、３、３Ｔ、３下①、４、６等 共计１３层。煤层总厚４．７８ ｍ，含煤系数７．２５％。 制作用。地质构造对瓦斯赋存的影响，既造成了瓦 斯分布的不均衡，又是形成了有利于瓦斯赋存或有 利于瓦斯排放的条件。不同类型的构造形迹，地质 构造的不同部位、不同的力学性质和封闭情况，形成 了不同的瓦斯赋存条件。对照山西和顺天池能源有 收稿日期：２０１３—１Ｏ一２４ 作者简介：姚飞（１９７Ｏ一），男，山东邹城人，河南理工大学在读工 程硕士，工程师，副总工程师，现从事矿井通风与安全技术及管理 工作。 限责任公司１５煤层地勘钻孔瓦斯含量测定值和矿 井构造分布图，钻孔补１、补５和补６均在断层带 ３０ 陕西煤炭 上，瓦斯逸散，所以其测试值偏低。井田内共发现陷 落柱３８个，这３８个陷落柱全部破坏了１５煤层，南 部和中北部陷落柱普遍发育，受其影响，瓦斯含量偏 低；②埋藏深度的影响。随着煤层埋藏深度的增加， 上覆基岩的增厚，地应力增高，煤层和围岩的透气性 也会降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这些 变化均有利于瓦斯的赋存；③煤层围岩。ｌ５煤层直 接顶岩性多为泥岩类型，局部为砂岩类型和粉砂岩。 底板岩性多为灰色铝质泥岩，局部为泥岩或砂质泥 岩，厚度０．７０～６．８４ ｍ，平均３．９８ ｍ。１５煤层围岩 中泥岩最为发育，具有较好的瓦斯保存盖层条件，在 顶板为砂岩类型的区域瓦斯含量可能会偏低；④煤 层厚度。煤层是瓦斯的主要储积层，煤层厚度越大， 可储存的瓦斯量也越多¨ 。１５煤层位于太原组下 段的中下部，厚度在０．４５～７．６０ ｍ，平均４．４６ ｍ。 该煤层含夹矸０～３层，矿井西南部基本不含夹矸， 东南部常含夹矸１层，北部、中北部均含夹矸，中西 部和东北部常含夹矸２层以上。由煤层厚度等值线 图可以看出，１５煤层的厚度变化较明显，在横向上， 矿井东北部最厚，向西南部逐渐减薄。井田南部瓦 斯含量低值区域除受大片的陷落柱发育影ｎｌ￣＇ｌ－，与 煤层变薄也有一定的关系。 表１ １５煤层地勘瓦斯含量测试成果 ２．２ １５煤层瓦斯赋存规律 研究结果表明，当煤层具有露头或煤层处于冲 积层之下时，煤层瓦斯会出现垂直分带现象，即煤层 瓦斯沿垂向可以分为２个带：瓦斯风化带和甲烷 带；依气体组分的差异，瓦斯风化带还可细分为二 氧化碳一氮气带、氮气带和氮气一甲烷带 ’ 。 由煤层瓦斯垂直分带划分标准表可见，ｌ５煤层 ＣＨ 组分含量为１７．８７％～９６．６２％，ＣＯ 组分含量 为１．７２％～５０．４５％，Ｎ 组分含量为０％～ ７８．１１％，本区属氮气带、氮气一甲烷带和甲烷带。 其中补１钻孔处于氮气带，Ｓ１、Ｓ２、ｓ５、ｓ６钻孔处于 甲烷带，１０３面处于氮气一甲烷带及甲烷带，２０１面 处于氮气一甲烷带。 从表１，得出瓦斯含量与埋藏深度的关系，并结 合地形等值线图与煤层底板等高线图，通过插值法， 做出了埋深等值线。从回归方程可以看出，瓦斯含 量随煤层埋深增加而增大。 在矿井范围内，在横向和纵向上，瓦斯含量均随 埋藏深度增加而升高。由中部向四周含量递减，北 部高于南部。受陷落柱的影响，局部瓦斯含量偏低。 西部大片区域、东南部及东部一小区域瓦斯含量为 全区最低，其含量低于４ ｍＬ／ｇ；北部的低值区域较 小为陷落柱Ｘ１—１影响的缘故，南部低值区域较大为 煤厚变薄及大片的陷落柱发育影响而形成。 ３ 结论 （１）通过对瓦斯含量测定结果分析得出，天池 煤矿１５煤层处于氮气带、氮气一甲烷带、甲烷带，处 于氮气带的区域较少。 （２）得出１５煤层瓦斯含量与埋藏深度为一次 线性关系，且瓦斯含量随煤层埋深增加而增大。 （３）天池煤矿１５煤层瓦斯含量由中部向四周 递减，北部高于南部。 参考文献： ［１］ 马世峰，马桂霞，马小杰．我国煤层瓦斯赋存与地 震带分布的关系［Ｊ］．煤炭科学技术，２００７，３５ （１２）：１０３—１０５． ［２］ 国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程［Ｍ］．北京： 煤炭工业出版社，２０１０． ［３］俞启香．矿井瓦斯防治［Ｍ］．徐州：中国矿业大学 出版社，１９９２．
