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摘要：在充分收集矿井历年的瓦斯、地质、水文和生产等资料的基础上进行分析研究巴里坤明鑫煤炭有限责任公司二号立井瓦斯分布规律，预测瓦斯含量，以保证煤矿安全生产。
关键词：矿井瓦斯 预测 分布规律 分析
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-364-01
引言
二号立井位于巴里坤县石炭窑煤田（矿区）东部，东南距巴里坤县城93km， 现生产规模9万吨/年，采用一对立井开拓，分东翼、西翼独立开采，开采深度由+1468—1350米水平。在充分收集矿井历年的瓦斯、地质、水文和生产资料的基础上，进行分析研究并总结出瓦斯分布规律及预测结果，以便确保矿井在安全的情况下生产。
1 瓦斯
只要开采煤炭就会有瓦斯涌出来，瓦斯是一种易燃易爆的气体，是威胁煤矿安全生产和矿工生命的最大的灾害。
明鑫煤炭有限责任公司二号立井以往观测资料：瓦斯最大绝对涌出量为0.23m3/Min，CO2最大绝对涌出量为0.43m3/Min，矿井瓦斯最大相对涌出量为1.10m3/t，二氧化碳最大相对涌出量为2.06m3/t（来源于1450米水平回采工面瓦斯绝对涌出量占总量的86%，掘进面占总量的14%）依据《煤矿安全规程》属低瓦斯矿。
2 地质构造对瓦斯赋存的控制
明鑫公司二号立井含煤地层形成于侏罗系，在煤系地层形成后主要经历了燕山运动和喜马拉雅运动等。煤层瓦斯的生成、保存条件控制着瓦斯的赋存与分布。瓦斯作为储存在煤层及其围岩中的气体极易逸散。不同级别的构造运动和构造应力场控制着构造作用的范围和强度，亦控制着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存与分布。
井田处于石炭窑复向斜（W1）的西南翼，倾角较陡，一般大于60°，向斜南翼东段有次一级较紧密的共轭背斜与向斜产生，显示出较强烈的构造挤压特征。向斜为一东端开阔并逐渐倾伏，西端封闭撬起的不对称向斜。根据井巷工程的瓦斯观测和扩大延深勘探所揭露的资料分析，在井田中部，有一个局部瓦斯含量增高区，矿井由西向东，瓦斯含量增高，但增高不明显，矿井由浅到深，向向斜轴的方向，瓦斯含量逐步增高，瓦斯压力逐步增大，而且增加的很快。
3 矿井瓦斯地质研究规律
3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响
在遭受断裂构造破坏的地区，当张性、张扭性的断裂，或先期虽为压性或压扭，但后期转化为张性或张扭性的断裂等通达地表时，起着排放瓦斯的作用，致使断层附近瓦斯含量减小，而压性或压扭性断裂，尤其是那些局限于煤层附近，尚未通达地表的掩伏式压性、压扭性断裂起着封存瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大。
3.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响
煤层顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，是煤储层围岩组合中最重要的巖层。 围岩封盖能力与围岩的岩性、韧性、厚度、连续性及埋深有关。在煤层顶板岩性致密、透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于构造是圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯相对积聚，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。与之相反，在遭受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于背斜顶部较向斜槽部瓦斯含量较小，瓦斯压力较低。
3.3 煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响
煤层气以游离、吸附、固溶和溶解多种状态赋存于煤储层中，其中吸附状态是煤层气最主要的赋存状态，储层压力是控制煤层吸附气量的最关键因素。
煤层埋深和地应力是储层压力的主要控制因素，煤储层压力总体上与埋深呈线性正相关关系，煤层埋深增加，储层压力随之增高。随着上覆基岩厚度的增加，瓦斯的成分、含量及其性质也发生相应的变化，呈纵向带状分布。
3.4 瓦斯含量分布及预测研究
二号立井的瓦斯分布状况主要与煤层的埋藏深度有关，随着埋藏深度的增大，瓦斯含量也随之增大。瓦斯赋存规律的分析是依据二号立井的掘进工作面及回采工作面的历史数据进行统计，筛选提取了部分代表性数据，建立瓦斯含量与煤层埋深回归曲线，利用瓦斯含量与煤层埋深回归方程建立了矿区范围内煤层瓦斯赋存分布特征进行预测。
4 矿井瓦斯涌出量的预测
4.1 矿井瓦斯涌出资料统计及分析
根据二号立井近些年来矿井瓦斯涌出情况，依据采掘瓦斯日报表、风量报表、产量报表等数据分析矿井瓦斯涌出的各种状况。一般来说，矿井瓦斯的主要来源有回采区、掘进区和已采区三部分，结合不同的地点所涌出的瓦斯量也不同。
通过收集的资料数据进行整理，根据井下的瓦斯涌出量的特点进行了如下分析：
（1）二号立井现开采属于C2-C6煤层的分水平联合开采，煤倾角60度，采煤方法走向壁式放顶煤开采。开采煤层的暴露面和采落的煤炭的比值较大，吸附的瓦斯由煤壁、采落的煤炭和采空区的裂隙释放出来，不断地流向生产空间，从而增加矿井的瓦斯涌出量。
（2）季节变化也与矿井的瓦斯涌出量有关，冬夏两季的地面大气压相差很大，对于已采区的采空区，或塌冒处瓦斯涌出量也有所不一样，冬季地面大气压高，瓦斯积存区的气体压力低于风流的压力，涌出风流瓦斯含量就小，使矿井的瓦斯涌出量减少。夏季就与之相反。
（3）从采掘瓦斯涌出量统计表看，随着矿井开采煤层深度的增加，布置在深部采、掘工作面比浅部的瓦斯涌出量也略大，所以开采煤层深度也是瓦斯涌出的一项重要指标。
（4）日产量的大小对采掘工作面所涌出的瓦斯量也有影响，日产量大的瓦斯涌出量相应也大，否则，反之。
（5）采煤、掘进工作面在配备风量时，风量过大过小也会造成瓦斯的不同程度地涌出。
4.2 矿井回采工作面瓦斯涌出量预测
根据二号立井以往和现在采、掘工作面瓦斯涌出量的相关数据进行统计分析，建立回归方程，可以预测矿井和局部区域瓦斯涌出情况。瓦斯涌出情况的预测对煤矿的配备风量、提前预防有着举足轻重的作用。目前矿井回采水平在1500水平，可取的深度与绝对瓦斯涌出量的准确数据有限，故采用深部钻孔数据与当前产量换算来求得深部瓦斯绝对涌出量，然后进行曲线拟合来建立回归方程。
曲线拟合采用数据见下表：
结合以上相关分析，从总体上看：
随着煤层开采深度的增加，瓦斯涌出量也会随之增加。夏季略大，冬季略小。产量增加，总体瓦斯量也有所增大。随着采掘工程的进行，如揭露次一级的断裂构造的地点，可能是瓦斯集中释放的地点。
5 结论
二号立井的瓦斯含量在矿界范围内均有分布，其分布状况主要与煤层的埋藏深度有关，随着埋藏深度的增大，瓦斯含量也随之增大。
参考文献
[1] 龙荣生：《矿井地质学》，中国矿业大学，1990
[2] 邵震杰、任文忠、陈家良编：《煤田地质学》，煤炭工业出版社，1991
[3] 张子敏 主编：《瓦斯地质学》，中国矿业大学出版社，2009.5
关键词：矿井瓦斯 预测 分布规律 分析
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-364-01
引言
二号立井位于巴里坤县石炭窑煤田（矿区）东部，东南距巴里坤县城93km， 现生产规模9万吨/年，采用一对立井开拓，分东翼、西翼独立开采，开采深度由+1468—1350米水平。在充分收集矿井历年的瓦斯、地质、水文和生产资料的基础上，进行分析研究并总结出瓦斯分布规律及预测结果，以便确保矿井在安全的情况下生产。
1 瓦斯
只要开采煤炭就会有瓦斯涌出来，瓦斯是一种易燃易爆的气体，是威胁煤矿安全生产和矿工生命的最大的灾害。
明鑫煤炭有限责任公司二号立井以往观测资料：瓦斯最大绝对涌出量为0.23m3/Min，CO2最大绝对涌出量为0.43m3/Min，矿井瓦斯最大相对涌出量为1.10m3/t，二氧化碳最大相对涌出量为2.06m3/t（来源于1450米水平回采工面瓦斯绝对涌出量占总量的86%，掘进面占总量的14%）依据《煤矿安全规程》属低瓦斯矿。
2 地质构造对瓦斯赋存的控制
明鑫公司二号立井含煤地层形成于侏罗系，在煤系地层形成后主要经历了燕山运动和喜马拉雅运动等。煤层瓦斯的生成、保存条件控制着瓦斯的赋存与分布。瓦斯作为储存在煤层及其围岩中的气体极易逸散。不同级别的构造运动和构造应力场控制着构造作用的范围和强度，亦控制着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存与分布。
井田处于石炭窑复向斜（W1）的西南翼，倾角较陡，一般大于60°，向斜南翼东段有次一级较紧密的共轭背斜与向斜产生，显示出较强烈的构造挤压特征。向斜为一东端开阔并逐渐倾伏，西端封闭撬起的不对称向斜。根据井巷工程的瓦斯观测和扩大延深勘探所揭露的资料分析，在井田中部，有一个局部瓦斯含量增高区，矿井由西向东，瓦斯含量增高，但增高不明显，矿井由浅到深，向向斜轴的方向，瓦斯含量逐步增高，瓦斯压力逐步增大，而且增加的很快。
3 矿井瓦斯地质研究规律
3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响
在遭受断裂构造破坏的地区，当张性、张扭性的断裂，或先期虽为压性或压扭，但后期转化为张性或张扭性的断裂等通达地表时，起着排放瓦斯的作用，致使断层附近瓦斯含量减小，而压性或压扭性断裂，尤其是那些局限于煤层附近，尚未通达地表的掩伏式压性、压扭性断裂起着封存瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大。
3.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响
煤层顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，是煤储层围岩组合中最重要的巖层。 围岩封盖能力与围岩的岩性、韧性、厚度、连续性及埋深有关。在煤层顶板岩性致密、透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于构造是圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯相对积聚，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。与之相反，在遭受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于背斜顶部较向斜槽部瓦斯含量较小，瓦斯压力较低。
3.3 煤层上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响
煤层气以游离、吸附、固溶和溶解多种状态赋存于煤储层中，其中吸附状态是煤层气最主要的赋存状态，储层压力是控制煤层吸附气量的最关键因素。
煤层埋深和地应力是储层压力的主要控制因素，煤储层压力总体上与埋深呈线性正相关关系，煤层埋深增加，储层压力随之增高。随着上覆基岩厚度的增加，瓦斯的成分、含量及其性质也发生相应的变化，呈纵向带状分布。
3.4 瓦斯含量分布及预测研究
二号立井的瓦斯分布状况主要与煤层的埋藏深度有关，随着埋藏深度的增大，瓦斯含量也随之增大。瓦斯赋存规律的分析是依据二号立井的掘进工作面及回采工作面的历史数据进行统计，筛选提取了部分代表性数据，建立瓦斯含量与煤层埋深回归曲线，利用瓦斯含量与煤层埋深回归方程建立了矿区范围内煤层瓦斯赋存分布特征进行预测。
4 矿井瓦斯涌出量的预测
4.1 矿井瓦斯涌出资料统计及分析
根据二号立井近些年来矿井瓦斯涌出情况，依据采掘瓦斯日报表、风量报表、产量报表等数据分析矿井瓦斯涌出的各种状况。一般来说，矿井瓦斯的主要来源有回采区、掘进区和已采区三部分，结合不同的地点所涌出的瓦斯量也不同。
通过收集的资料数据进行整理，根据井下的瓦斯涌出量的特点进行了如下分析：
（1）二号立井现开采属于C2-C6煤层的分水平联合开采，煤倾角60度，采煤方法走向壁式放顶煤开采。开采煤层的暴露面和采落的煤炭的比值较大，吸附的瓦斯由煤壁、采落的煤炭和采空区的裂隙释放出来，不断地流向生产空间，从而增加矿井的瓦斯涌出量。
（2）季节变化也与矿井的瓦斯涌出量有关，冬夏两季的地面大气压相差很大，对于已采区的采空区，或塌冒处瓦斯涌出量也有所不一样，冬季地面大气压高，瓦斯积存区的气体压力低于风流的压力，涌出风流瓦斯含量就小，使矿井的瓦斯涌出量减少。夏季就与之相反。
（3）从采掘瓦斯涌出量统计表看，随着矿井开采煤层深度的增加，布置在深部采、掘工作面比浅部的瓦斯涌出量也略大，所以开采煤层深度也是瓦斯涌出的一项重要指标。
（4）日产量的大小对采掘工作面所涌出的瓦斯量也有影响，日产量大的瓦斯涌出量相应也大，否则，反之。
（5）采煤、掘进工作面在配备风量时，风量过大过小也会造成瓦斯的不同程度地涌出。
4.2 矿井回采工作面瓦斯涌出量预测
根据二号立井以往和现在采、掘工作面瓦斯涌出量的相关数据进行统计分析，建立回归方程，可以预测矿井和局部区域瓦斯涌出情况。瓦斯涌出情况的预测对煤矿的配备风量、提前预防有着举足轻重的作用。目前矿井回采水平在1500水平，可取的深度与绝对瓦斯涌出量的准确数据有限，故采用深部钻孔数据与当前产量换算来求得深部瓦斯绝对涌出量，然后进行曲线拟合来建立回归方程。
曲线拟合采用数据见下表：
结合以上相关分析，从总体上看：
随着煤层开采深度的增加，瓦斯涌出量也会随之增加。夏季略大，冬季略小。产量增加，总体瓦斯量也有所增大。随着采掘工程的进行，如揭露次一级的断裂构造的地点，可能是瓦斯集中释放的地点。
5 结论
二号立井的瓦斯含量在矿界范围内均有分布，其分布状况主要与煤层的埋藏深度有关，随着埋藏深度的增大，瓦斯含量也随之增大。
参考文献
[1] 龙荣生：《矿井地质学》，中国矿业大学，1990
[2] 邵震杰、任文忠、陈家良编：《煤田地质学》，煤炭工业出版社，1991
[3] 张子敏 主编：《瓦斯地质学》，中国矿业大学出版社，2009.5