【分　 类】 化工与理学
【关 键 词】 东欢坨煤矿；瓦斯涌出量；回采工作面；掘进工作面；影响因素；分源预测
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正文：
摘要：本文阐述了东欢坨矿井地质概况，分析了东欢坨矿瓦斯涌出特点，研究了影响瓦斯涌出的地质因素，主要有断层和褶皱、地下水、顶底板岩性、煤层埋深。结果表明：遇正断层瓦斯涌出量减少；地下水丰富，瓦斯涌出量减少；砂泥岩比越大瓦斯涌出量越少；煤层埋深越深，涌出量增加。同时，结合本矿区实际情况，对8、9煤瓦斯涌出量进行了分源预测。研究成果对认识煤矿的瓦斯分布特征、指导该矿的安全生产具有一定的现实意义。
关键词：东欢坨煤矿；瓦斯涌出量；回采工作面；掘进工作面；影响因素；分源预测
中文索引号TD163    

Abstract:This paper described Donghuantuo mine geology ,analyzed Donghuantuo mine gas emission characteristics,and studied the the geological factors affecting gas emission which mainly included faults ， folds, groundwater, roof and floor lithology, seam depth and thickness of overlying rock. The result indicates that gas emission decreases when there are normal faults and where groundwater is rich.what's more，the larger rate of sandstones and mudstones and the deeper that coal seams bury will result that the gas emission increases. Meanwhile,based on this mine^,s situation,the author forecast the gas emission of 8 and 9 coal beds with the way of sub-source prediction.The result has a certain practical significance for forecasting gas distribution and guiding safety production.
Key words: Donghuantuo mine；Gas emission；Coal mining face；Heading face；Factors；sub-source prediction
 
0 引言
煤矿瓦斯灾害是重大的安全生产隐患，给国家和人民生命财产带来了严重损失。掌握瓦斯赋存及其分布规律是煤矿瓦斯灾害防治的基础。研究煤矿瓦斯涌出规律，对预测下一开采水平的瓦斯分布特征、瓦斯涌出量及瓦斯突出危险性都有重要意义。东欢坨煤矿虽属低瓦斯矿井，但随着煤炭开采向纵深延伸，瓦斯赋存特征日益复杂，瓦斯涌出量差异性明显，在特殊地区出现瓦斯相对增高区，容易形成煤矿瓦斯积聚成患。本文通过对东欢坨矿的地质条件及现有的瓦斯涌出资料进行综合分析，深入研究了低瓦斯矿井的瓦斯涌出规律，有利于指导煤矿的安全生产。
1 矿井地质概况
东欢坨矿位于河北省唐山市境内，开平煤田的北西翼。井田地层属华北型地层，含煤地层主要为石炭-二叠系。目前矿井主采煤层为二叠系下统大苗庄组8、9煤和石炭系上统赵各庄组11、12_-1煤层。8、9和12_-1煤属于中厚煤层，11煤属于厚煤层，复杂结构。煤层的变质程度较低，均属较高挥发分的气煤。8、9煤全硫分平均小于1%，属低硫煤。11、12_-1煤平均大于1%，属中硫～高硫煤。各煤层灰分熔点均大于1250 ℃。各煤层挥发分均在37%以上，胶质层厚度6～22.5 mm，粘结性5～6^[1]。
井田主要构造形态为车轴山向斜东南翼的单斜构造，只是在井田的西北局部为向斜构造，即车轴山向斜。该向斜为一狭长不对称向西南方向倾伏的大型含煤向斜，向斜轴走向约为N60°E，向斜轴面向北西方向倾斜。向斜两翼地层产状变化较大，东南翼地层平缓，倾角12°～25°，一般20°；西北翼地层急陡，倾角在65°～85°之间，一般70°。在向斜内部断裂构造较发育，断层走向多与向斜轴方向一致^[2]。
2 东欢坨煤矿瓦斯涌出特征
东欢坨矿井瓦斯涌出的主要来源是采煤面，其次是掘进头。由于开采时期不同，掘进头、采煤面瓦斯涌出量也有所不同，在初建时期掘进头瓦斯涌出量较大，后期阶段是采煤面瓦斯涌出量大。赵各庄组煤层瓦斯涌出量高于大苗庄组的瓦斯涌出量；深部水平瓦斯涌出量明显高于浅部水平瓦斯涌出量；上分层时的瓦斯涌出量大于下分层时的瓦斯涌出量；同一煤层首采面的瓦斯涌出量大于非首采面的瓦斯涌出量^[3]。
2.1 掘进工作面瓦斯
随着掘进时间递进，从2005年到2007年，掘进工作面的瓦斯绝对涌出量呈明显的增加，由2005年的不到0.25m³/min，到2007年明显的增加，最大达到0.8m³/min（图1）。除个别工作面异常外，8、9、11、12_-1煤层掘进瓦斯涌出量呈递增趋势。因此，随着开采的推进，煤层埋藏的深度逐渐加深，掘进工作面的瓦斯绝对涌出量也明显增加^[4]。

 
 
图1  掘进工作面绝对瓦斯涌出量变化图
Fig.1 The change map of gas absolute emission in heading faces
2.2 回采工作面瓦斯
东欢坨煤矿8煤层工作面回采过程中，绝对瓦斯涌出量在0.2-3.5m³/min，平均1.5 m³/min 。随着开采深度的增大，2089、2087和2083工作面瓦斯涌出量明显较高，是2182、2082上和2082下工作面的6倍左右（图2）。
 
 
图2  8煤层回采工作面的绝对瓦斯涌出量变化图
Fig.2 The change map of gas absolute emission of the 8 coal bed in extraction faces
9、11和12_-1煤各工作面绝对瓦斯涌出量比较稳定，相差不大，平均分别为0.2m³/min、0.22m³/min、0.5m³/min。其中12_-1煤工作面瓦斯涌出量较高，9、11煤偏低。随着开采时间递进，开采深度的增加，绝对瓦斯涌出量具有缓慢增加的趋势，但由于断层和褶曲等地质构造的影响，局部地绝对瓦斯涌出量有异常变化^[5]（图3）
 

图3  回采工作面绝对瓦斯涌出量变化图
Fig.3 The change map of gas absolute emission in extraction faces
3 影响瓦斯涌出量的因素
通过对东欢坨矿的地质特征及现有的瓦斯涌出资料研究表明，东欢坨矿瓦斯涌出规律受多种地质条件的综合影响，主要包括断层、褶皱、地下水活动以及煤层埋深等。
3.1 地质构造
3.1.1 断层
东欢坨煤矿的边界断层规模大，多与第四纪砂砾层接触，一般为开放型，有利于瓦斯的排放。受印支运动影响所形成的东西向断层，属于活动期限较长、规模较大的区域构造，在后来的燕山运动中又受到形扭裂作用或张扭性断裂作用，在缓倾斜翼多形成张性、张扭性等开放性的高角度倾斜或斜交断层，对瓦斯逸散提供了有利条件，导致局部瓦斯涌出量明显偏低。而在急倾斜翼多形成走向压性逆断层，其封闭性相对较好，对瓦斯的保存相对有利，瓦斯含量可能相对较高^[6]。如8煤层，在西北翼正断层F₃₇、F₃₅附近，瓦斯涌出量明显降低，降低值介于0.1～0.4m³/min。
3.1.2 褶皱
东欢坨煤矿含煤地层整体以向斜为主，在向斜核部，受挤压而开放性断层或裂隙不发育，瓦斯封闭性好，瓦斯沿垂直方向运移十分困难，大部分瓦斯仅能沿煤田两翼流向地表，因此，靠近向斜轴部瓦斯运移、排放相对较难，煤中瓦斯涌出量会明显增大^[7]。东南翼靠近车轴山向斜核部，由于受挤压，岩层密闭性好，瓦斯逸散相对较缓，煤层瓦斯涌出量明显相对最高，高出同底板等高线绝对瓦斯涌出量约0.1～0.4m

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