平顶山天安煤业股份有限公司五矿矿井瓦斯地质说明书

和煤层瓦斯聚积带(高瓦斯区)；由此向外，压力和瓦斯均逐渐降低，形成相对的低压带和低瓦斯区；再向外，则进入正常地带，压力和瓦斯均恢复常值。即，双高区比正常区瓦斯高，但其中间(轴部)略低，这就形成了瓦斯在褶曲构造中呈驼峰型的曲线分布。 3.1.2断裂构造

地质构造中的断层不仅破坏了煤层的连续完整性，而且也使煤层瓦斯排放条件发生了变化；有的断层有利于煤层瓦斯的排放，有的断层不利于瓦斯的排放、而成为阻挡瓦斯排放的屏障；前者为开放性断层，后者为封闭性断层。断层的开放性与封闭性主要取决于以下条件：

(1)断层的性质。张性正断层属于开放型断层，而压性或压扭性逆断层则属于封闭条件较好的封闭性断层；

(2)断层与地面或冲积层的联通情况。一般情况下，规模大且与地表相通或与松散冲积层相连的断层，瓦斯排放条件好，为开放型断层； (3)煤层与断层另—盘接触的岩层性质。倘若该岩层透气性好，则有利于瓦斯的排放，该断层为开放型断层；

(4)断层带的特征。断层带的特征主要反映在断层面的充填情况、断层的紧闭程度以及断层面裂隙发育情况等。

此外，断层的空间方位对瓦斯的贮存、排放也有影响。一般认为，走向断层阻隔了瓦斯沿煤层倾斜方向的排放而有利于瓦斯贮存；倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体而有利于瓦斯排放。

在围岩透气性较好的开放型地区，构造越复杂、裂隙越发育，则该处通道就越多，排气就越快，保存瓦斯的就越少；在围岩透气性较差的封闭型地区，岩层多为屏障层，况且即使有较多的张性断裂存在，往往也不易形成瓦斯排放通道，故而瓦斯容易得到保存。 3.1.3构造复合、联合

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构造复合、联合部位多属于地应力集中地带，容易造成封闭瓦斯条件，故而有利于煤层瓦斯的赋存。 3.1.4构造组合

构造组合是指控制瓦斯分布的构造形迹的组合形式，从目前来看，大致可以划分为以下几种类型：

(1)矿井边界为压性断层的封闭型。这一类型目前是指压性断层作为矿井的对边边界．断层面一般为相背倾斜，导致整个矿井处于封闭的条件下，故而煤层瓦斯含量高。

(2)构造盖层封闭型。煤层的盖层条件是指沉积盖层；从构造角度而言，也可指构造成因的益层。例如，当某一较大的逆掩断层将大面积透气性差的岩层推覆到煤层或煤层附近上方时．这时会改变原有煤层的盖层条件，同样对煤层瓦斯会起到封闭作用。

(3)正断层断块封闭型。该类型一般是由2组不同方向的压扭性正断层在平面上组成三角形或多边形块体，而并田边界则为正断层所圈闭。其特点是除接正断层露头的浅部或与煤层接触的断层另一盘的透气性好的煤层的瓦斯含量较低外；其余皆因断层的挤压封闭而有利于瓦斯的赋存，煤层的瓦斯含量增高。

3.2顶、底板岩性对瓦斯赋存的影响

现回采的地层为含煤地层的己煤段，顶界位于砂锅窑砂岩的底界面，与下伏地层呈整合接触，由灰～深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩和煤层组成。含煤4～5层，其中己

16、17

煤层为全区主要可采煤层，己

14、己15煤层为偶尔可采和局部可采煤层。底部砂岩有时相变为砂质泥岩，

可作为辅助标志层(K3)；中下部的大占砂岩为细～中粒长石石英砂岩。厚0.8～28m，平均厚8m，层面上富集有大小不等的白云母片，具大型板状交错层理。其岩性和层位均较稳定，是区域性的良好标志层(K4)；顶部泥岩具

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鲕状结构，含有褐紫色斑块，俗称小紫泥岩。本组厚53～98m，平均75m。

己

15

煤层位于山西组下部，上距沙锅窑砂岩（K5）39.4～81.27m，平

均59.95m，距戊9、10煤层121.88～197.42m，平均156.97m，局部发育炭质泥岩伪顶，厚度0.3m左右，直接顶为砂质泥岩，厚度1.5～4.2m，老顶为细砂岩(K4)，厚度2.8～17m，一般在6.0m左右；底板为泥岩或砂质泥岩，局部夹细砂岩，距下伏己16、17煤层0.9～13m。

己

16、17煤层距

L1灰岩3.15～17m，L1灰岩一般厚度在7.0m左右，伪

顶为炭质泥岩，直接顶为泥岩或砂质泥岩，直接底板为泥岩或砂质泥岩，厚度1.2～12m，老底为细砂岩。

由于己15煤层和己16、17煤层顶板均为泥岩或砂质泥岩，隔气性较好，有利于瓦斯的赋存，故瓦斯涌出量较大。

3.3煤层埋藏深度及上覆岩层厚度对瓦斯赋存的影响

3.3.1煤层埋藏深度

煤层埋藏深度是指煤层顶板至地表的铅垂距离。埋藏深度是导致瓦斯含量和瓦斯逸散通道以及煤层本身在上覆岩层自重应力作用下压缩变形，瓦斯在煤体中的赋存状态发生改变的主要因素，因为煤化作用的程度与煤层埋藏深度密切相关，而成煤过程中瓦斯的生成和逸散也与深度有关。煤层埋藏深度增加，不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且瓦斯向地表运移的距离也增长，这二者有利于瓦斯封存。

大量实际资料表明，在一定深度范围内，煤层瓦斯含量随煤层埋藏深度增大而增大，浅部煤层，特别是有露头存在时，煤体中瓦斯容易逸散到大气中去，而且空气也向煤层渗透，瓦斯含量就很小。如果煤层为较厚的冲积岩层所覆盖，没有通过地表的露头，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯量就比较大。根据实际资料分析，在瓦斯风化带以下，瓦斯含量与深度的增加有一定的比例关系，所以瓦斯涌出量与埋藏深度具有随深度的增加而

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增加的趋势。

一般来说，煤层中的瓦斯压力随着埋藏深度的增加而逐渐增大，随着瓦斯压力的增加，在煤体中游离瓦斯量所占的比例增大的同时，煤体中的吸附瓦斯逐渐趋于饱和。 3.3.2煤层围岩

煤层围岩指的是煤层直接顶、老顶和底板在内的一定厚度范围内的层段，围岩对瓦斯保存的影响取决于它的隔气和透气性能，围岩为致密的泥质岩石时，因透气性差，煤层中的瓦斯易被保存下来。当围岩为多孔隙或裂隙的岩石时瓦斯易于逸散。

3.4瓦斯含量分布及预测

由于五矿深部测定瓦斯含量较少，因此根据测定瓦斯压力和a、b吸附常数进行反演瓦斯含量见下表：

根据反演结果，较为符合实际，据此可推算瓦斯含量梯度，己二扩大采区瓦斯含量梯度为1.64m3/t·百米，己三采区瓦斯含量梯度为3.25m3/t·百米，己三采区局部有高瓦斯条带。随着矿井开采深度的延伸，瓦斯含量增大，矿井实际生产过程中瓦斯涌出量随开采深度增加而增大也可以印证。

瓦斯压力反演瓦斯含量结果

地点 己三变电所 己17-23131机车场 轨道下延底车场 己二扩大出煤道 己二扩大回风下山 己17-22280机巷 标高/m -370 -425 －650 -318 -430 -457 埋深/m 600 693 985 435 550 577 瓦斯含量/m3/t 10.48（实） 16.64（实） 19.58 11.77（实） 13.55 14.05 反演含量/m3/t 8.81 14.96 17.91 13.1 15.5 16 瓦斯压力/MPa 0.78 1.85 2.7 1.15 1.6 1.7 误差/m3/t 1.67 1.68 -1.95 47