鹤壁矿区典型矿井瓦斯地质规律 张子敏的科研项目

5. 3. 2. 1 鹤壁五矿瓦斯地质规律

五矿位于鹤壁矿区中部，整体构造形态为倾伏向斜构造，南北两翼地层基本对称，地层走向在30°～150°之间，倾向在60°～120°之间，构造以断层为主，向斜两翼发育有北东或北北东向的较大正断层，南北两翼差异较大，南翼断层相对发育，断层条数多，延伸距离远。其总体构造形态为轴向北东向的褶曲以及F₄₁、F₄₀、F₂₀等一系列北北东向的断层为主要特征(图5.14)。

图5.13 鹤壁矿区构造纲要图

表 5.2 鹤壁矿区瓦斯地质特征表

五矿向斜南北两翼构造发育和瓦斯赋存有较大差异，开采时瓦斯涌出和瓦斯突出危险性差异较大。向斜轴部因压应力作用裂隙不甚发育，瓦斯保存条件较好，瓦斯涌出量大，瓦斯突出危险性大;而两翼纵张裂隙和断层发育易于瓦斯逸散，瓦斯涌出量小，瓦斯突出危险性小。其次由于向斜南、北翼断层发育的不均衡性也导致两翼瓦斯大小差异:北翼由于大中型断层较少，瓦斯含量相对较大，而南翼大中型断层发育，这些大、中型断层把南翼的煤层切割成条带状，为瓦斯的释放提供了良好的条件，故南翼瓦斯含量较北翼小。五矿发生的两次煤与瓦斯突出均位于向斜北翼靠近向斜轴部地区，说明靠近向斜轴部及北翼地区煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。

断裂构造对五矿煤层瓦斯的影响主要表现是:落差较大，相互交汇地带的瓦斯逸散条件较好，瓦斯含量低，煤与瓦斯突出的危险性小，中小断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，煤层直接顶板为砂泥岩和砂质泥岩，有利于瓦斯的保存，并且深部有瓦斯补给，在小断层附近，大断层的尖灭端，地层产状变化等地带，煤层瓦斯含量高，煤与瓦斯突出危险性较大。

5.3.2.2 鹤壁六矿瓦斯地质规律

六矿位于鹤壁矿区南部，总体构造形态为地层走向近南北，倾向东，倾角0°～38°，一般为20°左右的单斜构造。井田内地质构造复杂，褶曲和断层均发育，主要构造为轴向近东西、向东倾伏的一系列宽缓背斜、向斜与煤矿中部近南北、北东向的小型背向斜相复合和北东、北北东向正断层。断层按照其延伸方向分为北北东、北东、北东东和北西西4组，北北东向断层为主要的控制构造;总体而言底板标高－300m以浅区域，构造比较发育，工作面分布多为构造复合地带;－300m以深区域，除了3个较大的褶曲的余脉，6F_15－1、6F_15－2、6F₇、6F₅和6F₁₂几个控制性断层以外，构造不发育(图5.15)。

六矿是鹤壁矿区煤与瓦斯突出最为严重的矿井。突出现象频发的根本原因就是六矿地质构造复杂，构造复合部位，是应力集中的地区，也是六矿煤与瓦斯突出严重的区域，如位于21101工作面的两个褶曲构造复合地段，发生了10余起突出现象，是典型的突出高发区。发生在2810下顺槽和中切眼的4次突出位置也处于几个断层构造的复合地区，1977年5月12日、6月22日和7月3日发生的3次煤与瓦斯突出位置正处于一个向斜的轴部，本区处在一个鞍形构造控制之中。

北北东向12条控制性断层直接控制了次级构造，决定了煤与瓦斯突出危险性大小。地质构造的复杂分布导致地应力分布不均，由南到北地应力状态变化很大。南大巷、北大巷配风巷和车场绕道3个测点距地表深度相同(约470m)，其中南大巷、北大巷配风巷两测点第一主应力几乎水平，且主应力方向相近，但应力值相差较大，南大巷测点σ₁=23.6MPa，北大巷配风巷测点σ₁=32.5MPa，车场绕道测点σ₁=33.5MPa。

图5.14 鹤壁五矿构造纲要图

图 5.15 鹤壁六矿构造纲要图

5.3.2.3 鹤壁八矿瓦斯地质规律

八矿位于鹤壁矿区的南部，总体构造形态为地层走向近南北，倾向东的单斜构造，沿走向发育了轴向北东—北东东宽缓的向斜、背斜褶曲构造，北东及北东东向断裂发育。从北向南有张庄向斜、鹿楼背斜、桐家庄向斜、南窑背斜、扒厂向斜和柴厂背斜，呈雁状分布于井田内。井田内断层分布不均，成带状分布。浅部小断层发育，除了一水平北翼四采区之外，井田内其他断层几乎都等距离分布在4个断层带上，从南到北依次为:13F₆-13F₁断层带;F₅₀-11F₆断层带;11F₄-22F₂断层带;12F₁₂断层带(图5.16)。

图5.16 鹤壁八矿构造纲要图

井田内瓦斯主要受断层和褶曲的控制。由于构造分布的不均衡性，特别是大中型断层，导致了瓦斯分布的不均衡性。以桐家庄向斜为界，南部大中型断层发育区，成带状分布，并且全部为正断层，以及有其控制的次一级断层，构成了交叉状的瓦斯输导通道，为瓦斯逸散创造了条件，这使得南部煤层瓦斯含量较北部低，煤层瓦斯涌出量南翼小北翼大。八矿北翼构造以褶曲为主，使得该区域主要受鹿楼背斜、桐家庄向斜和张庄向斜控制，褶曲轴部瓦斯涌出量大，尽管背斜部位裂隙发育，但由于煤层的直接顶板泥岩和砂质泥岩较厚，为瓦斯聚积起到了良好的封闭作用。开采时背斜瓦斯涌出量大，特别是鹿楼背斜，受到挤压作用，形成高能瓦斯的富集区，瓦斯突出危险性大。

图 5.17 鹤壁十矿构造纲要图

从大量的数据统计分析中可以看出，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量随着煤层埋藏深度的增加而变大，浅部煤层瓦斯涌出量小，深部逐渐加大。

5.3.2.4 鹤壁十矿瓦斯地质规律

十矿井田位于鹤壁矿区最南部，近似南北向展布，地层走向大致近南北，倾向东，煤层倾角20°～45°，平均28°左右，大致为一单斜构造。井田内北东、北北东向断层、褶曲发育。在分布上以F₁₀₆₁断层为界，分南北两部，有显著差异。北部以褶曲为主，断裂次之，其断层多为走向北东，北西盘下降的正断层。南部以断裂为主，局部伴有波状起伏，断裂多以走向北东，南东盘下降的正断层为主(图5.17)。

井田内瓦斯主要受断层、褶曲构造和埋深的控制。由于构造分布的不均衡性，导致了瓦斯分布的不均衡性。除冷泉小井发现的F₂，F₄为逆断层以外，其余均为高角度正断层，延展方向都向北东向，但落差都不算大，并且分布密度北高南低(以F₁₀₆₁为界)。就其分布而言，断层主要分布在－175m等高线上，以阶梯性断层为主。由南部的F₁₀₅₉断层到北部的F₁₀₅₅之间，断层集中存在，大中型正断层将煤层切割成条带状，属于导气性构造，为瓦斯逸散创造了条件。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。F₁₀₆₁断层以北，构造以褶曲为主，冷泉向斜、秦家岭向斜、秦家岭背斜控制该区域的瓦斯赋存。秦家岭向斜附近，断层相对发育，尤其F₁₀₅₆断层走向横切其他主要断层走向，平行于秦家岭向斜走向。在－400m以深区域，秦家岭向斜与断层F₁₀₅₆，F_1113－2，DF₉，轨道上山小向斜等，还有次一级小构造，受到北东东-南西西向挤压和北北西-南南东向引张，形成了一个复合应立场。在这个复合应力场内，3个控制性褶曲封闭了大量高能瓦斯，该区域突出危险性较大，发生在十矿的6次煤与瓦斯突出都发生在该区域。

随着埋深的增加，地应力的增大，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和开采时瓦斯涌出量随之增大，在地质构造条件稳定的区域内，煤层瓦斯含量、瓦斯涌出量与煤层埋藏深度成线性递增关系。

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千秋矿井义马组主采煤层瓦斯地质图
答：三、矿井瓦斯地质规律在同一井田的不同部位,由于地质条件的差异,形成瓦斯分布的不均衡。井田北部张扭性断层比较发育,有利于瓦斯逸散;井田南部几乎不受张扭性断层影响,并且埋藏深度较深,有利于瓦斯保存,井田南部瓦斯含量较高,瓦斯涌出量较大。张性断层带附近有利于瓦斯的释放,如处在断层带中的3775和4109等钻孔煤层...

车集矿井山西组二2煤层瓦斯地质图
答：井田内以近SN 向、NNE向和NE向的正断层为主，南部及西北部各发育有一组较为宽缓的褶曲。三、矿井瓦斯地质规律 受矿区构造演化的控制，在二叠纪以后的漫长地质时期中，煤、岩层长期遭受风化和剥蚀，在接受新生代沉积以前，煤层露头长期暴露在地表，使得煤层瓦斯大量逸散，井田范围内瓦斯风化带较深。但是...

什么是矿井瓦斯突出?
答：瓦斯突出多发生在煤矿开采过程中，又常被叫做“煤与瓦斯突出”。瓦斯突出是一个灾害的专用术语，是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤与瓦斯突出，是煤矿井下含瓦斯煤...

矿井瓦斯的注意事项
答：瓦斯突出是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。煤和瓦斯突出主要发生在煤层平巷掘进、上山掘进和石门揭煤时，有的矿井在回采...

煤层中瓦斯的分布有什么特点?
答：前3个带统称为瓦斯风化带（表5.11）。图5.8 瓦斯分带 （据焦作矿业学院瓦斯地质研究室，1990）A—含量（m3/t）；B—占总瓦斯的百分比（%）；1—二氧化碳-氮气带；2—氮气带；3—氮气-甲烷带；4—甲烷带 瓦斯风化带下部界线的确定主要是依据瓦斯成分。但如果一些矿井缺乏瓦斯成分资料，也可借助于...

跃进矿井义马组主采煤层瓦斯地质图
答：三、矿井瓦斯地质规律 跃进井田内主要地质构造为断层，近SN 方向的有3组4条，NE方向的1条；大中型断层则很少，地层产状单一，很少有波状起伏，局部有1～2m的褶皱。不存在闭合的倾伏背斜或穹隆，不具备形成圈闭瓦斯的构造与致密难透气的岩层相配合的封闭条件。煤层厚度和煤质是决定瓦斯涌出量的主要因素。...

河南省瓦斯分布特征
答：由于形成时代早，经历过印支运动以来的多次构造运动作用，因此地质构造复杂，构造煤发育，瓦斯地质条件复杂。全省7大矿区中，有6个矿区为高瓦斯煤与瓦斯突出矿区。截至2008年底，全省144对国有重点煤矿中，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井66对，占矿井总数的46%，其中煤与瓦斯突出矿井50对，占35%。截至2007年底...

千秋矿井义马组主采煤层瓦斯地质图
答：井田内断裂构造相对较发育，尤以NNE—NE向小断层为主，均为高角度正断层，其组合特征为阶梯状或地垒、地堑形式。按其展布方向和力学性质可划分为近EW 向压扭性断裂和NNE—NE向张扭性断裂两组。三、矿井瓦斯地质规律 在同一井田的不同部位，由于地质条件的差异，形成瓦斯分布的不均衡。井田北部张扭性...

煤层瓦斯的带状分布
答：前3个带统称为瓦斯风化带（表5.11）。图5.8 瓦斯分带 （据焦作矿业学院瓦斯地质研究室，1990）A—含量（m3/t）；B—占总瓦斯的百分比（%）；1—二氧化碳-氮气带；2—氮气带；3—氮气-甲烷带；4—甲烷带 瓦斯风化带下部界线的确定主要是依据瓦斯成分。但如果一些矿井缺乏瓦斯成分资料，也可借助于...

杨村矿井义马组2-3煤层瓦斯地质图
答：井田地质构造以单斜构造为主，南部以F16和向斜轴为界，构造形态为走向近EW，倾向南。井田内断裂构造简单，小断层较多，但主要断层较少。地层总体走向为65°，倾向155°，倾角8°～12°。矿井瓦斯地质规律表明，瓦斯含量受煤层厚度和构造影响，局部地区瓦斯含量较高。根据矿井瓦斯地质规律分析，瓦斯含量随埋...