本站原创[摘 要]现在矿山开采比较重要,需要对矿井的瓦斯地质规律进行仔细分析,并对瓦斯进行预测研究.本文主要是研究煤矿的煤层情况,对瓦斯进行分析,研究地质条件,阐述对矿井煤层的影响因素,从而了解矿井的瓦斯含量,熟悉变化的规律,对瓦斯的情况进行预测,从而为煤矿的安全生产提供一定的依据.
[关 键 词]矿山开采瓦斯地质规律瓦斯预测研究
中图分类号：TD8文献标识码：TD文章编号：1009914X（2013）34056601
在我国的能源使用中,煤炭是相对重要的资源.根据相关的数据统计,在我国的消费能源中,煤炭占据70%,在未来的时间内,煤炭还将占据主要的地位.对我国煤矿安全而言,瓦斯是主要的威胁因素,因此,必须对瓦斯的地质规律进行探究,进而根据规律对瓦斯进行预测.现阶段,相关的研究理论认为,煤和瓦斯突出的基础性因素在于矿井中瓦斯的含量较高.基于以上因素,笔者将先对瓦斯地质的规律进行分析,并对瓦斯进行预测.
一、介绍瓦斯含量
一般来说,瓦斯含量主要指的是在煤成形的过程中,煤层受到地质演化作用的影响,瓦斯储存在煤层中,按照单位体积或者单位质量来进行计算,煤中所含的瓦斯量就叫做瓦斯含量.瓦斯含量受到一定因素的影响,主要是两方面因素：第一,煤在演化过程中瓦斯生成的条件；第二,煤在演化过程中,瓦斯的保存条件.瓦斯的分布受到地质条件的影响,矿区、采区等地方地质条件不一样,瓦斯的存在形态也是不一样的,瓦斯的地质规律存在很大的不同.瓦斯的地质规律非常重要,只有掌握了它的规律,瓦斯的预测才有可能,对它的涌出量、危险性、资源等进行预测才有可能.
二、分析瓦斯地质规律
1.断层和褶皱构造的因素
伸展构造对矿井造成了一定的影响,煤层的顶、底板裂隙比较容易产生,瓦斯很容易发生逸散现象,煤层中瓦斯含量相对较低,受褶皱控制,瓦斯的分布不是那么明显.
对瓦斯涌出的现象而言,断层类型、小断层发育情况对它有影响.通常来说,如果断层处在张性状态,对瓦斯排放比较有利,如果断层处在压性状态,就会在一定程度上阻碍瓦斯的排放.
2.沉积环境
瓦斯主要是在煤层中形成,煤层的赋存情况以及分布情况对聚煤期有一定的影响.沉积环境在一定程度上限制了煤层的分布情况,煤层的厚度和变化情况受到沉积环境的影响.对于煤层的岩性,主要有三个方面的影响因素,第一是在聚煤之前,沉积的环境；第二,在聚煤之后,沉积的环境；第三,沉积环境的演变过程.综合以上因素考虑,沉积环境对瓦斯的影响体现在：（1）瓦斯的分布情况；（2）瓦斯的保存情况；（3）瓦斯的逸散情况.以笔者所在的矿山为例,它呈现出向斜构造的状态.地层倾角在6℃-23℃之间,矿山整体上能够采用的煤层为11层,主要的可采煤层是3、5-2、5-3、6-3、8、9、14上、16、20、32、32煤层,5-2、9、14上、16煤是局部可以开采的煤层.它所在的区域是海湾和沼泽性质的区域,它属于冲积平原的环境,这对瓦斯的聚积是非常不利的.沉积环境的演化会造成粗碎屑的盖层,演化后期会形成冲刷的现象,这两个方面都对瓦斯的逸散有利,瓦斯的含量一般不高.
3.岩浆侵入
如果岩浆侵入到含煤的岩系或者煤层,煤层或者岩层很容易出现胀烈或者压缩的现象.岩浆侵入时,温度比较高,会增加煤层的变质程度.岩浆的岩体也会产生一系列的现象,覆盖煤层的局部,由于岩脉的因素造成裂隙的增加,风化的作用更加明显,进而产生裂隙通道.
在部分情况下,岩浆侵入煤层会对瓦斯生成量的提高、瓦斯的保存有一定的影响.但是,在一些条件下,它也有可能使瓦斯造成逸散.岩浆岩对瓦斯产生何种影响,需要根据地质背景,进行一定的分析.
4.煤层以及围岩透气性
分析煤层的瓦斯含量的影响因素,我们会发现煤层的岩性以及透气性是影响因素之一.如果煤层以及围岩的透气性比较好,瓦斯比较容易逸散,瓦斯的含量就会比较小；如果煤层以及围岩的透气性较差,瓦斯比较容易保存,瓦斯的含量比较大.
5.地下水活动
在含煤的岩系、围岩中,地下水和瓦斯一起存在.地下水与瓦斯的共同特点是它们都是流体,煤层以及岩层中的孔隙等会对它们的运移以及赋存产生影响.
地下水在运移的过程中,会推动孔隙中的瓦斯进行运移,也会使溶解在地下水中的瓦斯共同流动.地下水的活动可以使瓦斯发生逸散的现象,煤体的裂隙和孔隙中有水的吸附作用,煤对瓦斯的吸附有所减小,瓦斯赋存的空间有所减小,以游离状态存在的瓦斯被排挤出去,瓦斯的含量减小.因此,在防治瓦斯的危害时,可以利用地下水.
三、瓦斯预测
1.预测瓦斯的涌出量
（1）利用瓦斯地质统计法对瓦斯的涌出量进行预测
瓦斯地质图是对地质、瓦斯资料的系统收集.它主要是根据每日采掘工作面瓦斯的浓度、抽放量以及风量,详细绘制成的.通过瓦斯地质图,可以很简单的传达出地质因素、开采条件之间的影响,展现瓦斯含量和煤层埋藏深度的关系.根据地质图上显示的瓦斯涌出量,把它和预埋的深度结合在一起,通过回归分析,构建瓦斯涌出量的预测关系式,结合关系式,可以对临近的未采掘面的瓦斯涌出量进行预测.
结合笔者的工作经验,对瓦斯的涌出量采用回归的方法进行分析,绝对的瓦斯涌出量用回归方程的形式计算,回归方程为q绝对等于0.0111h-6.1929,其中q绝对表示的是绝对瓦斯的涌出量,单位是m3/min,h表示的是煤层的埋深,单位是m.
（2）利用分源预测法对瓦斯的涌出量进行预测
笔者在对所在矿山的瓦斯含量进行测定,能够对瓦斯含量的地质规律有大致的掌握,通过分析多种预测方法,笔者发现,利用分源预测法对瓦斯的涌出量进行预测是比较合适的.结合瓦斯涌出量的分析数据,瓦斯的涌出量还会受到地质构造条件、开采技术的影响.
对回采工作面的涌出量进行分析,回采工作面瓦斯的涌出量主要是开采煤层的瓦斯涌出量加上临近层的瓦斯涌出量,计算公式为q2等于K（q21+q22）,q2表示的是回采工作面瓦斯的涌出量,单位是m3/t；K表示的是在生产采空区内瓦斯涌出的系数.
2.对煤层突出的规律进行分析
通常情况下,开采深度越来越大,煤层突出的危险性就比较大.如果矿山是相同的,矿井相同,煤层一样,煤层开采的深度越来越大,煤层突出的危险性就会增加.在深度比较浅的时候,开采的是高瓦斯的矿井或者是低瓦斯的矿井,当开采到深部以后,煤层的赋存条件发生变化,瓦斯的压力有所增加,就会变成突出矿井.
一般来说,矿井或者煤层都会存在突出发生的深度,如果在这个深度以上,就不会发生突出的现象,如果开采的深度超过这个深度,煤层就会有发生突出的危险.
从煤层开采的位置考虑,一般回采面的突出情况较少发生,突出多表现为压出型,且危害程度比较小,但是回采面的人员相对集中,如果不注意采取相应的防范措施,对工作面进行消突,比较容易产生人员伤亡的事故.
结语
在矿山开采中,煤层瓦斯的地质规律比较复杂,受到多种地质因素的影响,断层和褶皱构造的因素、沉积环境、岩浆侵入、地下水活动等都会对瓦斯的含量有一定的影响,要想实现对瓦斯的预测,必须对地质规律有充分的了解.同时,结合上述因素,采取适当的措施,保证煤矿的安全.