第２３卷３期 ２０１１年３月 ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１６７４－１８０３．２０１１．０３．０５ 文章编号：１６７４～１８０３（２０１ １）０３—００１８—０６ 中国煤炭地质 ＣＯＡＬ ＧＥＯＬＯＧＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．０３ Ｍａｒ． ２０１ｌ 鄂尔多斯盆地西南缘煤矿瓦斯地质条件 范立民。申涛 （陕西省地质调查院．陕西西安７１００６５） 摘要：鄂尔多斯盆地西南缘的彬长矿区开采侏罗系４号煤层．大地构造位置处于华北板块鄂尔多斯盆地渭北隆起 带西部的彬长坳褶带内，矿区内瓦斯含量总体偏低，但褶皱地带及断层附近存在高瓦斯区域。研究结果显示，该区瓦 斯含量主要受断层和褶曲构造的控制，瓦斯涌出量基本与煤层底板标高为负相关，与煤层厚度为正相关，与煤层埋 藏深度和上覆基岩厚度呈正相关，总体上彬长矿区瓦斯涌出量从矿区周边向中部有明显增大的趋势．瓦斯绝对涌出 量将随着煤矿生产能力的增大而增大。矿区瓦斯资源总量约４４．９１亿ｍ，，可开发量约１２．９４亿ｍ，，具有较好的开发 前景，应尽早开展总体规划，统筹考虑，科学开发利用。 关键词：瓦斯（煤层气）；赋存规律；延安组；构造控气；鄂尔多斯盆地 中图分类号：ＴＤ７１２．２ 文献标识码：Ａ Ｇａｓ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｌｍｉｎｅｓ ｏｎ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｍａｒｇｉｎ ｏｆ Ｏｒｄｏｓ Ｂａｓｉｎ Ｆａｎ Ｌｉｍｉｎ Ｓｈｅｎ Ｔａｏ （Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００６５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｂｉｎｃｈａｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ ｍａｒｇｉｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｒｄｏｓ Ｂａｓｉｎ ｉｓ ｎｏｗ ｍｉｎｉｎｇ Ｊｕｒａｓｓｉｃ Ｎｏ．４ ｃｏａｌ ｓｅａｍ．Ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｉｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ Ｂｉｎｃｈａｎｇ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ／ｆｏｌｄ ｂｅｌｔ，Ｗｅｉｂｅｉ ｕｐｌｉｆｔ ｚｏｎｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｏｒｄｏｓ Ｂａｓｉｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ ｐｌａｔｅ．Ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ，ｔｈｅ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏｗ ｓｉｄｅ，ｂｕｔ ｈｉｇｈ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ ａｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｆｏｌｄｅｄ ａｒｅａ ａｎｄ ｆａｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｒｅｓｕｌｔ ｈａｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｇａｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ ｆｏｌｄｓ．Ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｆｌｏｏｒ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ，ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ，ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｈａｓ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｆｒｏｍ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｐｅｒｉｐｈｅｒｙｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ，ａｂｓｏｌｕｔｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ．ｃｏａｌｍｉｎｅ ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｔｏｔａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｇａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｉｓ ａｂｏｕｔ ４．４９ １ ｂｉｌｌｉｏｎ ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｅｒｓ．ｅｘｐｌｏｉｔａｂｌｅ ａｂｏｕｔ １．２９４ ｂｉｌｌｉｏｎ ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｕｓ ｈａｓ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｏｖｅｒａｌｌ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｅａｒｌｉｅｓｔ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ，ｐｌａｎ ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃａｌｌｙ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ（ＣＢＭ）；ｈｏｓｔｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ；Ｙａｎａｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｇａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ ｍａｒｇｉｎ ｏｆ Ｏｒｄｏｓ Ｂａｓｉｎ ０前言 鄂尔多斯盆地西南缘分布有黄陇侏罗纪煤田彬 ２１．７９ｍ３／ｔ从目前井下抽放获得的资料分析，本区具 ，有良好的开发前景。另外，杨家坪勘查区面积 １４６．１２ｋｍ。，４号煤层（组）总含气量为１．５９～５．３８ｍ３／ｔ， 平均总含气量为３．２７ｍ３／ｔ。 长矿区、华亭矿区、黄陵矿区、焦坪矿区等，目前的实 际原煤产量已突破６０Ｍｔ／ａ，成为盆地内继神东、陕 北之后又一重要原煤生产基地，该区煤层分布广，厚 本文以鄂尔多斯盆地西南缘的亭南煤矿为例， 度变化大。瓦斯含量不均一，既有大佛寺、下沟煤矿 等高瓦斯矿井，也有一些低瓦斯矿井，瓦斯分布及含 量明显地受到地质构造的控制，部分矿井瓦斯涌出 分析本区瓦斯地质分布规律及控制因素．为煤矿瓦 斯抽采、利用与安全管理提供依据。 亭南煤矿位于彬长矿区中部，井田面积 ３３．８５ｋｍ２，矿井生产能力３Ｍｔ／ａ，开采４煤层，采用走 向长壁后退式采煤法，综合机械化放顶采煤，２００９ 年原煤产量１９６．３万ｔ 量超过１５０ｍ３／ｍｉｎ，如大佛寺煤矿２００８年瓦斯等级 报告数据．绝对涌出量１５５．４９ｍ３／ｍｉｎ，相对涌出量 基金项目：国家能源局全国瓦斯地质编图项目（国能煤炭［２００９ｌｌｌ７ 号），陕西省“高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井通风 及瓦斯治理”项目（陕政办发［２００５］１２０号）。 作者简介：范立民（１９６５一），男，山西曲沃人，教授级高级１二程师，从 事煤地质、水文地质勘查与研究Ｔ作。 收稿日期：２０１１－０１—０８ 责任编辑：唐锦秀 １地质条件 １．１煤层煤质 亭南煤矿含煤地层为延安组。厚度７．６３～ １０５．２７ｍ，平均５７．０１ｍ，北厚西南薄，含４、５、７煤层， 含煤系数２１％。４号煤层是井田内唯一可采煤层．厚 ３期 范立民，等：鄂尔多斯盆地西南缘煤矿瓦斯地质条件 １９ 度０ ２０．４６ｍ，平均厚度８．２９ｍ（图１）。 ４煤层原煤灰分产率为１ １．８２％～２６．２３％，平均 １７．０１％：全硫０．１３％一２．９０％，平均０．９６％；磷０．００９％ ～其起伏形态与三叠系大致相当，并受三叠系基底控 制。矿井南部处于路家一小灵台背斜中段，井田以北 为董家庄背斜，井田东南角属安化向斜的西端，为凹 陷区，沉积了巨厚煤层，凹陷区及背斜轴部地层产状 近水平，两翼倾角也较平缓，一般３￣－７。（图２）。构造 总体走向ＮＥＥ，地层起伏幅度７０～１００ｍ。地表未发 ０．０１６％，平均０．０１３％：原煤发热量：２２．８１～２７．８６ＭＪ／ ｋｇ，平均２５．６３ＭＪ／ｋｇ；原煤挥发分产率为３１．０４～ ３６．４２％，平均３３．３３％，为中灰、低～特低硫、低磷、中 高发热量的低变质烟煤，属不粘结煤３ｌ号（ＢＮ３１）， 可作为动力用煤、气化用煤和民用煤。 １．２地质构造 现较大断层。建井期间所揭露的断层主要分布于 １０１、ｌ１３、１０７等工作面及上下顺槽，共计２３条小断 层，所发现的中小型构造主要在煤巷的掘进中。总体 亭南煤矿位于彬长矿区西南部。井田内含煤地 看来，井田含煤地层沿走向、倾向的产状变化小，产 层延安组直接或间接沉积基底为三叠系胡家村组， 状接近水平或倾角很小，断层稀少，属简单构造。 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｉｓｏｐａｃｈ ｏｆ Ｎｏ．４ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｎ Ｔｉｎｇｎａｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｂｉｎｃｈａｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｕｔｌｉｎｅ ｍａｐ ２０ 中国煤炭地质 第２３卷 ２瓦斯含量及矿井瓦斯等级 ２．１煤层瓦斯 斯含量为５．７２～６．６４ｍ３／ｔ，煤层可解吸瓦斯含量为 ３．８８～４．４２ｍ３／ｔ。 根据以往地质报告，在亭南煤矿范围内瓦斯采 样点共计２７个，采集了样品４０个，其中４煤层瓦斯 ２．３煤矿瓦斯等级 根据２００６～２００９年矿井瓦斯等级鉴定．矿井绝 对瓦斯涌出量为１３．６２～３８．２０ｍ３／ｍｉｎ。相对瓦斯涌出 样３７个，４煤层顶板（围岩）瓦斯样３个，采样测试 结果显示，４煤层自然瓦斯成分主要为氮气及甲烷 （图３）。有效控制深度３９１．１０～７４８．３０ｍ，甲烷成分最 量为６．５０～９．ＯＯｍ３／ｔ（图４、图５）。从回采工作面的瓦 斯涌出量分布来看，１０１、１０３、１０６、１１３工作面瓦斯 绝对涌出量较小，一般在３～１５ｍ３／ｍｉｎ，由于受到矿 高值７３．１Ｏ％，瓦斯含量４．５７ｍ３／ｔ・ｄａｆ。由于受成煤环 井北部董家河背斜的影响以及煤层沉积厚度的增 境的影响，可采范围内瓦斯样点以氮气、甲烷为主， 甲烷浓度较高，形成Ｎ 一ＣＨ 带，中部瓦斯含量最 高，而南部从Ｔ 、Ｔ 、１ｒＲ等钻孔以南范围甲烷浓度 小，瓦斯含量较低，为ＣＯ 一Ｎ 带（图３）。 ２．２围岩瓦斯 ４煤层顶板分析结果表明，顶板瓦斯含量与该 煤层瓦斯基本差别不大（表１）。本区４煤层瓦斯最 高含量４．５７ｍ３／ｔ．ｄａｆ（１７５孔），围岩最高瓦斯含量 １．１５ｍ３／ｔ・ｄａｆ。２００９年３月在４０６外水仓掘进头、４０６ 运输巷掘进头、２０１工作面回风巷７００ｍ处、２０１工 作面运输巷７００ｍ处、１０７工作面运输巷２ Ｏ００ｍ处、 １０７工作面回风巷２ Ｏ００ｍ处、ｌｌ１工作面运输巷 １８００ｍ处、ｌ１１工作面回风巷１ ８００ｍ处进行了４煤 的瓦斯含量实测工作，＋３４５ｍ水平标高以上４煤层 在实测瓦斯含量为６．４４～７．２９ｍ３／ｔ・ｒ，折算成原煤瓦 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｔｉｎｇｎａｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ ｇａｓ ｚｏｎｉｎｇ 表１ ４煤层及顶板瓦斯测定对照表 Ｔａｂｌｅ １ Ｓｙｎｏｐｓｉｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｎｄ ｃｏａｌ ｒｏｏｆ ｇａｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ 加，１０７工作面瓦斯绝对涌出量基本在２２ｍ３／ｍｉｎ以 上，个别监测点甚至达到５０ｍ。／ｍｉｎ以上，总体上，亭 南煤矿瓦斯涌出量由西向东、由北向南瓦斯涌出量 逐步减小。 ３矿井瓦斯地质规律研究 ３．１地质构造对瓦斯赋存的影响 井田内瓦斯主要受断层和褶曲构造的控制，由 于构造分布的不均衡性．导致了瓦斯分布的不均衡 性。 ３．１．１断层 亭南煤矿建井及生产过程中，所发现的构造主 要在煤巷的掘进中，除了１０１胶顺Ｆ２２＋３２ｍ处为逆 断层以外，其余均为高角度正断层．延展方向都向 Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｐａｓｔ ｙｅａｒｓ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｔｉｎｇｎａｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ 图５亭南煤矿历年瓦斯相对涌出量变化图 Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｐａｓｔ ｙｅａｒｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｔｉｎｇｎａｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ ３期 范立民。等：鄂尔多斯盆地西南缘煤矿瓦斯地质条件 ２１ ＮＥ向．但落差都不大，且东南部分布密度高于东北 部，纵向上断层主要分布在４５０ｍ等高线附近，以阶 梯性断层为主。小型断层的结构面大部分具有压扭 性质，断层面紧密，有利于瓦斯的保存，其附近瓦斯 集聚，瓦斯含量偏高。 ３．１．２褶曲 全井田大部分地区处于董家庄背斜南翼、路 家一小灵台背斜北翼，形成了两个宽缓的聚煤凹陷 区：北部的哪坡一杏曹湾一公坡寺凹陷区和中塬亭口 北凹陷区。路家一小灵台背斜和董家庄背斜控制该 区域的瓦斯赋存。平面上总体来看，南部路家一小灵 台背斜轴部，煤层厚度小，两侧厚度增大；北部哪 坡一杏曹湾一公坡寺凹陷区为巨厚煤层：井田西北 部、西部及西南部，受董家庄背斜及路家一小灵台背 斜的影响，底板逐渐抬高，煤层变薄或尖灭；井田东 南角属安化向斜西端延伸部位煤层厚度大。从已回 采的１０１、１０３、１０６、１０７、１ｌ３工作面的瓦斯绝对涌出 数据来看，其瓦斯涌出量的变化基本与煤层底板起 伏和煤层厚度变化存在一定的规律，如在１０６工作 面煤层底板标高在４６０～５００ｍ，煤层厚度４～６ｍ，其瓦 斯绝对涌出量为５．０１～５．２１ｍ３／ｍｉｎ，而目前开采的 １０７工作面煤层底板标高小于３５５ｍ，煤层厚度在 ２０～２２ｍ，其瓦斯绝对涌出量在２２．０８～３２．０６ｍ３／ｍｉｎ。 ３－２顶底板岩性对瓦斯赋存的影响 ４煤伪顶为炭质泥岩、泥岩，呈条带状分布于井 田中部，厚度０．１～１．４６ｍ，除西南角ＴＮ一２号孔及中 部９—２号孔附近厚度大于１．０ｍ之外，其余分布区厚 度一般小于０．５ｍ。在ＺＫ６—２、ｌ３２钻孔周围局部地 段，煤层直接与砂岩老顶接触。直接顶砂泥岩厚度较 大区位于井田东南部，厚度一般大于５．０ｍ，其余分 布地段一般小于５ｍ。伪顶厚度薄，稳定性差，随煤层 开采而冒落，属不稳定岩体。直接顶砂泥岩属稳定性 较差的岩体，老顶砂岩一般为中等稳定岩体。 亭南煤矿西北部及东部局部地段，煤层下伏为 炭质泥岩、根土岩伪底，厚度一般小于０．５ｍ。东部 １７４、Ｗ２钻孔附近，老底砂岩直接与煤接触，其余地 段直接底砂质泥岩、铝质泥岩普遍发育。直接底厚 度：井田西北部１０～１５ｍ，其余分布地段厚度小于 ５ｍ。煤层伪底炭质泥岩及根土岩为不稳定岩体，板 砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩，为稳定性较差岩体。 综上，４煤层顶、底板为厚度较大、透气性较差 的泥质岩，其孔隙度低、渗透性差、排驱压力大，表现 为隔气层性质。总体表现规律是顶、底板泥岩厚度与 煤层瓦斯含量呈正相关关系。另外在顶、底板泥岩厚 度＞４ｍ时，其含量＞２．５ｍ３／ｔ・ｒ，当泥岩厚度＜４ｍ时，其 含量＜２．５ｍ３／ｔ・ｒ。因此瓦斯赋存规律与煤层顶、底板 泥岩厚度关系密切。 ３．３煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响 亭南煤矿瓦斯含量与煤层埋藏深度基本上呈正 相关关系。随着煤层埋藏深度的增加，煤层气主要成 分甲烷的浓度也在增高，含量也增大。由于地质构造 的作用，在矿井西部、南部区域煤层被剥蚀变薄、尖 灭，瓦斯大量排出，瓦斯含量较小，形成了瓦斯风化 带和低瓦斯带，而在矿井东部及东北部区域，煤层埋 深逐渐增大且煤层厚度变大，有利于瓦斯赋存。 ３．４煤矿瓦斯涌出特征 亭南煤矿采煤工作面有１０１、１０３、１０６、１０７和 １１３．工作面的展布方向为从南东到北西，回采的方 向为从北西到南东。１０７工作面的瓦斯绝对涌出量 最大值为２００８年１１月，位于南玉子向斜的轴部，向 东南方向逐步减小；而１０１、１０３和ｌｌ３工作面瓦斯 绝对涌出量也是向东南方向逐步减少。根据这几个 加 工作面瓦斯绝对涌出量的变化规律可以看出，亭南 煤矿的瓦斯涌出量主要受构造影响，在向斜部位有 增大的趋势．在背斜部位有减少的趋势。 ３．４．１瓦斯绝对涌出量与煤层底板标高的关系 根据实测数据绘制的瓦斯绝对涌出量（Ｙ）与４ 煤层底板标高（ ）的散点图（图６），瓦斯绝对涌出量 和煤层底板标高之问为负相关，相关系数为一０．１１２， 回归方程为Ｙ＝一０．１ １２ｘ＋５６．６２，复相关系数Ｒ ＝ ０．７５８．说明瓦斯的绝对涌出量与煤层底板标高的相 关度较高 ● －暑 目 ｝ｙ＝－０．１１２ｘ＋５６．６２ 目 ｝＼＼ Ｒ ：０．７５８ ＼ 蚓 弓｜ 赆 ＼ 靛 嘏 搽 一＼ ４００ ４５０ ５００ ５５０ 煤层底板标高／Ⅲ 图６瓦斯绝对涌出量与煤层底板标高关系 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｌ ｆｌｏｏｒ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ３．４．２瓦斯绝对涌出量与煤层厚度的关系 根据实测数据绘制了瓦斯绝对涌出量（Ｙ）与４ 煤层厚度（ ）的散点图（图７），瓦斯绝对涌出量和煤 层厚度之间为正相关关系．相关系数为０．４３０，回归 方程式为ｙ＝０．４３０ｘ＋１．７９８。复相关系数 ＝０．４１２．说 明瓦斯的绝对涌出量与煤层厚度的相关度较高。 总体上瓦斯的绝对涌出量与煤层厚度呈正相 坫 中国煤炭地质 叠Ⅲ－ ＼捌豸爨茛帮壕 坫 如 ５ 第２３卷 量，煤层采用预抽及边采边抽的方法，采空区抽放采 用采空区埋管与高位钻孔抽放。 地面瓦斯抽采系统占地总面积３ｌＯ００ｍ 。建筑 面积３ ９５７ｍ ，选用４台２ＢＥＣ７２型水环式真空瓦斯 抽放泵，２４台５００ＧＦ１—３ＲＷ直燃型瓦斯发动机组。 抽采能力达３００ｍＳ／ａｉｒｎ，抽采系统采用有抗静电阻燃 功效的聚氯乙烯管、瑞米加固Ｉ号封孔材料和瑞米 煤层厚厦／ｍ 专用手动封孑Ｌ泵封堵钻孑Ｌ。通过不断的技术改进，目 前日平均纯瓦斯抽采量已达到４０ ６０９ｍ 。亭南煤矿 自２００６年３月到２００９年８月已累计抽采瓦斯量 １４４８．９万ｍ 。 图７瓦斯绝对涌出量与煤层厚度关系 Ｆｉｇｕｒｅ ７ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ 关，与煤层底板标高呈负相关。在董家庄背斜和路 家～小灵台背斜直接煤层沉积厚度大、埋藏深，其赋 存的瓦斯含量较高，瓦斯涌出量较大．而在临近背斜 ４．２矿井回采工作面瓦斯涌出量预测 亭南煤矿４煤层处于构造简单和瓦斯赋存地质 条件简单区内，构造对主要可采煤矿破坏作用不大． 轴部及背斜轴部区域煤层埋藏较浅。在煤层沉积过 程中煤层遭受剥蚀变薄尖灭．其赋存的瓦斯含量较 低，瓦斯涌出量较小。 但对瓦斯赋存起到一定的控制作用，整体的分布规 律受井田内较大的北东褶曲控制，从而导致煤层埋 深、煤系厚度、煤层厚度以及瓦斯分布出现同步变化 的规律，即在向斜区域煤层埋藏较深，主要可采的４ 煤层厚度较大。瓦斯赋存量较大，矿井瓦斯涌出量也 ４瓦斯抽采利用及预测 ４．１矿井瓦斯抽采资料统计及分析 较大，而在背斜区域，情况相反。因此，可以选择煤层 底板标高（ ）单因素对回采工作面绝对涌出量（’，）进 行预测．４ 煤层可采厚度０～２０．４６ｍ，平均厚度 亭南煤矿在２００６年建井初期已经进行过瓦斯 基础参数测定以及煤层突出危险性区域预测工作， 并且先后建立了井下移动抽放系统和地面永久瓦斯 抽放系统对回采工作面和掘进工作面进行瓦斯抽 放，取得了良好的抽放效果。 根据抽放方法的选择原则，结合亭南煤矿煤层 的赋存、瓦斯来源等特点，考虑到工作面所需的抽放 ８．２９ｍ，为巨厚煤层，其厚度变化大致为向斜部分厚， 背斜部分薄，厚度总体呈东北部厚，两侧薄。亭南煤 矿整个井田划出４个区域，即瓦斯绝对涌出量＞５、 ５～１０、１０～１５和＞１５ｍ ／ｍｉｎ（图８）。 图８亭南煤矿４煤层瓦斯绝对涌出量预测图 Ｆｉｇｕｒｅ ８ Ｔｉｎｇｎａｎ ｃｏａｌｍｉｎｅ Ｎｏ．４ ｃｏａｌ ｓｅａｌｎ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ５结论 ①彬长矿区瓦斯含量总体偏低，主要是受煤系 地层成煤后的构造运动的影响。新近纪后，喜马拉雅 山运动早期（主要为ＮＥ—ＳＷ向挤压应力场）的多期 作用，使矿区受到逆冲挤压和晚期伸展断陷作用，影 响煤层气的聚散。瓦斯含量主要受断层和褶曲构造 ３期 范立民。等：鄂尔多斯盆地西南缘煤矿瓦斯地质条件 ２３ 的控制，由于构造分布的不均衡性，导致了瓦斯分布 参考文献 ［１】王双明．鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价［Ｍ］．北京：煤炭工 业出版社．１９９６． 的不均衡性。断层附近、向斜轴部区域瓦斯含量偏高。 ②彬长矿区瓦斯涌出量与煤层底板标高负相 关，与煤层厚度正相关，与煤层埋藏深度和上覆基岩 厚度正相关。煤系地层顶板若为砂质泥岩、泥岩类或 致密灰岩时有利于瓦斯的保存，在顶、底板泥岩厚 【２１王双明，高新民．范立民．陕西省煤层气资源及开发前景［Ｍ］／／高产 高效煤矿建设的地质保障技术．陕西省煤炭学会学术年会论文集．北 京：地质出版社，２００９：３－９． ｆ３１张铁岗．矿井瓦斯综合治理技术ｆＭ１．北京：煤炭工业出版社，２００１． ｆ４１周世宁，林伯泉．煤层瓦斯赋存与流动理论［Ｍ］．北京：煤炭工业出 版社．１９９９． 度＞４ｍ时，其甲烷含量＞２．５ｍ３／ｔ・ｒ，当泥岩厚度＜４ｍ 时，其甲烷含量＜２．５ｍ３／ｔ・ｒ。 【５１袁亮．卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系 ．煤炭学 报，２００９．３４（１）：１－８． ③受师家店向斜、大佛寺向斜、彬县背斜以及煤 层沉积厚度增加等地质条件的影响．水帘洞、大佛寺 煤矿属高瓦斯矿井，矿井瓦斯涌出量从北东到南西 向有明显增大的趋势。在水帘洞煤矿南部，亭南煤矿 西、南部区域，蒋家河煤矿西、东部区域，燕家河煤矿 东西两侧区域，存在瓦斯风化带和低瓦斯带。 ［６１许浩，汤达祯，唐书恒，等．鄂尔多斯盆地西部侏罗系煤储层特征 及有利区预测Ⅲ．煤田地质与勘探，２０１０，３８（１）：２６—２８． 『７１原德胜，孙斌建，王伟智，等．大佛寺煤矿４０３０１下作面瓦斯综合 抽放技术ｌＪ１．煤矿安全．２００９，４０（２）：ｌ８—２１． ｆ８１刘小平，范立民，张普选．等．影响采煤丁作面瓦斯涌出量的地质 因素［Ｃ］／／安全高效矿井建设与开采技术．陕西省煤炭学会学术年会论 文集．北京：煤炭工业出版社，２０１０：２５７—２６１． ［９】于峰，张建营，黄玉玺．瓦斯综合抽放技术在下沟煤矿的应用ＩＪＪ．煤 矿安全，２００７．３８（７）：２４—２６． ④彬长矿区瓦斯绝对涌出量随着煤矿生产能力 的增大而增大，矿区瓦斯资源总量约４４．９１亿ｍ ，可 开发量约１２．９４亿ｍ ，具有较好的开发前景，应尽早 开展总体规划。统筹考虑，科学开发利用。 ［１Ｏ］王双明，张玉平．鄂尔多斯侏罗纪盆地形成演化和聚煤规律…．地 学前缘，１９９９，６（Ｓ）：１４７—１５５． ｆ１１１姜波，屈争辉，李明．汪吉林矿井瓦斯评价与预测的构造动力学 方法Ｉ ＪＩ．中国煤炭地质，２００９，２１（１）：１３—１６． （上接第４页） 参考文献 ｆｌ１景秀春，王训练，张海军，等．山西柳林成家庄剖面太原组碳酸盐 岩沉积相的特征及其意义［ＪＪ＿地质通报，２００５，２４（１０－１１）：１０６０—１０６８． ［２］郭英海，刘焕杰．陕甘宁地区晚古生代沉积体系【Ｊ］．古地理学报， ２０００，２（０１）：１９－３０． 及成因类型［ＪＩ．成都理工大学学报（自然科学版），２００４，３ｌ（５）：４８４— ４８９． ［１１】王英民．对层序地层学工业化应用中层序分级混乱问题的探讨 ｌＪ１．岩性油气藏，２００７，１９（１）：９—１５． ［１２】沈玉林，郭英海，李壮福，等．鄂尔多斯盆地东缘本溪组一太原组 层序地层特征［Ｊｌ＿地球学报，２００９，３０（２）：１８７—１９２． ［３】郭英海，刘焕杰．鄂尔多斯地区晚古生代的海侵ｆＪＪ，中国矿业大学 学报，１９９９，３（２）：１２６一ｌ２９． ［１３】陈衍景，邓健，胡桂兴．环境对沉积物微量元素含量和配分型式 的制约［Ｊ］＿地质地球化学，１９９６（３）：９７—１０５． 【１４］陈平．山西地块石炭纪铝土矿沉积地球化学研究【Ｍ】．北京：科学技 术出版社．１９９７：１５２—１６５． ［４］王双明．鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价［Ｍ］．北京：煤炭Ｔ 业出版社．１９９６：９５—１０２． 【５］尚冠雄．华北晚古生代聚煤盆地造盆构造述略Ⅲ．中国煤田地质， １９９５，７（２）：１－７． 【ｌ５］韩吟文，马振东．地球化学［Ｍ］．北京：地质出版社，２００３：７—１２． ［１６］王中刚，于学元，赵振华．稀土元素地球化学【Ｍ］．北京：科学出版 社，１９８９：１－９． 【６］杨 超，韩作振，樊爱萍，等．鄂尔多斯盆地西北部上古生界煤成 气藏特征 ．天然气Ｔ业，２００４，２４（８）：１４—１６． 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