石台煤矿瓦斯涌出规律研究

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1、石台煤矿瓦斯涌出规律研究  【摘要】分析了石台煤矿瓦斯涌出特点,研究了影响瓦斯涌出的地质因素,其主要有断层和褶曲、岩浆岩侵蚀、回采顺序等。研究成果对认识全矿井的瓦斯分布特点,指导安全生产具有一定的现实意义。【关键词】矿井;瓦斯涌出;小断层;岩浆侵蚀;褶曲构造;回采顺序根据矿井历年瓦斯等级鉴定及生产期间实测资料,随着回采水平的逐步延深和开采强度的日趋加大,石台矿井绝对瓦斯涌出量整体上呈增高趋势。根据生产期间的实际资料反映,采、掘进程中瓦斯涌出量受煤厚、地质构造及岩浆岩侵蚀程度等因素影响较大。本文根据当前掌握的实

2、际资料状况,对瓦斯涌出与煤巷掘进期间揭露小断层、岩浆侵蚀影响、褶曲构造及回采顺序等因素之间的关系进行初步分析。1矿井煤层地质概况5淮北矿业集团石台矿业位于安徽省淮北市东北,距淮北市15km,井田面积19.78km2。矿井含煤地层为石炭、二迭系,主采煤层位于二迭系。3煤层为井田内主要可采煤层,煤层厚0~7.72m,平均煤厚2.79m,较稳定,可采点平均煤厚3.36m。石台井田位于闸河复式向斜的中部,张庄向斜西翼,主体构造为张庄向斜,以Fj2断层为界,南部以褶曲为主,北部以断裂为主。区内岩浆侵蚀广泛,主要侵蚀Fj

3、2断层以东的大部分地区。2矿井瓦斯涌出情况石台矿从1992年起,矿井的相对涌出量均大于10m3/t,最大值达到了23.98m3/t,平均相对涌出量为15m3/t左右;矿井的绝对涌出量两个峰值分别达到了35.14m3/min和35.20m3/min,分别发生在1993年和2005年,相对涌出量分别为23.4m3/t和11.89m3/t,且有增加的趋势,也有减少的趋势。这是由于产量增加或降低以及采深逐渐增加造成的。3瓦斯涌出与各个条件的关系3.1瓦斯涌出与小断层的关系本次研究过程中特别对掘进煤巷揭露落差10m以下

4、小断层时及揭露断层前后的瓦斯涌出数据进行了统计分析,发现在大部分情况下瓦斯涌出量并无明显变化,且有略微降低趋势。而在少部分地区瓦斯涌出量却明显增大,例如Ⅲ313切眼回采期间揭露两条断层时,瓦斯涌出量达到临界值,严重影响了工作面的正常生产。Ⅲ315掘进时遇到一落差6.0m的正断层,瓦斯涌出也呈现异常增大现象。3.2瓦斯涌出与岩浆侵蚀的关系5(1)岩浆侵蚀比较严重的区域,由于煤层大部分变成天然焦而致使瓦斯赋存量的减少,瓦斯涌出量也相应降低。这可以从南部采区的Ⅰ5、Ⅱ1采区回采期间分别在岩浆侵蚀区内外的瓦斯涌出量显

5、著变化特征得到反映,以Ⅱ1辅助采区最下部阶段且临近Ⅲ1采区的23117和23118工作面瓦斯涌出量统计数据为例,通过如下图表示。(2)在北四采区的13线~F3断层之间存在一瓦斯富集带,在此区域内巷道掘进和工作面回采时,经常出现瓦斯异常现象。这主要是因为在该区域岩浆岩侵蚀程度较弱或没有侵蚀,同时煤厚相对较大的原因所致。3.3瓦斯涌出与褶曲构造的关系以南部的Ⅰ5、Ⅱ1采区为例,其浅部同时存在着黄庄向斜、南丁向斜及南三背斜等比较大的褶曲构造,煤层赋存整体上表现为高低起伏的复合褶曲特征,区内特别是复合褶曲的过度地带多

6、形成应力集中区,从而导致了高瓦斯赋存下的高瓦斯涌出量。如2358、2319、23512、23115、23113等工作面相对瓦斯涌出量均在6.5m3/t以上,属于局部高瓦斯区。而当煤层在较深的范围(标高-430m左右的23117和23118工作面)和井田南部边界,煤层产状变化趋于稳定时,相对瓦斯涌出量又大幅度下降到5m3/t左右。说明褶曲构造及其过度区域是高瓦斯涌出异常区,回采期间应该加强通风和安全管理。3.4瓦斯涌出与回采顺序的关系5石台矿在开拓和采掘生产过程中经常根据实际情况采用跳采方式。根据整理、计算的瓦

7、斯涌出资料,前期先行开采的工作面瓦斯涌出量一般较大,而后期开采的工作面即使埋深增加,瓦斯涌出量也会大幅度降低。如23112工作面回采时间为2001年,其平均相对瓦斯涌出量大于6m3/t;而处于其深部阶段23111工作面,回采时间在23113工作面收作以后的2004年,上部的2319工作面也于2002年回采结束,其相对瓦斯涌出量仅4.97~7.52m3/t。这是由于上、下工作面回采期间已经释放了大量的23111工作面煤层瓦斯所致。同时,由于以上回采方式及复杂地质构造的影响,石台井田的南部采区瓦斯涌出量与煤层埋深

8、之间的线性关系不太明显;北部四采区瓦斯涌出总体上也表现为这种特征。4结论矿井瓦斯涌出量受地质构造影响明显,遇正断层发现大部分情况下瓦斯涌出量并无明显变化,且有略微降低趋势,而在少部分地区瓦斯涌出量却明显增大。岩浆侵蚀比较严重的区域,由于煤层大部分变成天然焦而致使瓦斯赋存量的减少,瓦斯涌出量也相应降低。比较大的褶曲构造煤层赋存整体上表现为高低起伏的复合褶曲特征,区内特别是复合褶曲的过度地带多形成应力集

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