刘彬
沈阳焦煤股份有限公司红阳三矿，辽宁灯塔，111307
摘要：用地质学的角度，对煤层中瓦斯赋存情况做简要分析，总结出红阳三矿北一采区1213综采工作面是典型的瓦斯富集区，由此为鉴，科学的指导矿井的安全生产。
关键词：瓦斯 断层 褶皱
一、引言
沈煤集团红阳三矿北一采区1213综采工作面，在掘进过程中，由于瓦斯含量高，不得不停止掘进，并多次修改工作面布置。不仅严重影响掘进的施工进度，而且浪费时间和人力，对本来就接续紧张的生产状况来说可谓是雪上加霜。本文从该工作面所处的地质环境着眼，对其瓦斯赋存情况做简要的分析。
二、瓦斯在煤层中的赋存状态
瓦斯又称煤层气，是一种地质成因的气体地质体，它是在数千万年至数亿年前由煤的演化作用形成的，它产生于煤层、并存储于煤层及围岩中，它的生成条件、保存条件、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质作用的控制。在煤矿五大自然灾害中，瓦斯造成的危害程度位列第一，被称为“煤矿第一杀手”。
煤层中瓦斯的赋存状态一般有游离状态和吸附状态两种：
游离瓦斯：瓦斯以自由的气体状态存在于煤体和围岩的孔隙、裂隙或空洞中，瓦斯分子在孔隙中可以自由运动。
吸附瓦斯：又分为吸着瓦斯和吸收瓦斯。
吸着瓦斯：在被吸附瓦斯中，通常把附着在煤体表面的瓦斯称为吸着瓦斯；
吸收瓦斯：而把进入煤体内部的瓦斯称为吸收瓦斯。
在煤体中，吸附瓦斯和游离瓦斯在外界条件不变的条件下处于动态平衡状态，吸附状态的瓦斯分子和游离状态的分子处于不断的交换之中；当外界的瓦斯压力和温度发生变化或给予冲击或振荡、影响了分子的能量时，则会破坏其动态平衡，而产生新的平衡状态。
三、影响瓦斯含量的地质因素[1]
因为瓦斯是易运移的流体，所有地质因素如构造(断层、裂隙)、围岩透气性、水文地质条件、岩浆侵入、煤层厚度、埋藏深度及煤层的变质程度等，都可以对其产生正面的或者负面的影响。
（一）地质构造
地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。目前总的认为，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于瓦斯排放。如断裂构造和褶曲构造。
断裂构造：通常张性断层，尤其是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压性断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定封闭作用。判别断层属“开放性”或“封闭性”绝非易事，不宜笼统地认为正断层属“开放性”，逆断层属“封闭性”。
褶曲构造：当顶板为致密岩层且未暴露地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜由两翼向轴部瓦斯含量减少。反之，当顶板为脆性岩层且裂隙较多时，瓦斯容易扩散，因而背斜顶部含瓦斯减少，在向斜轴部瓦斯增加。
（二）煤层和围岩的透气性
煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。
煤层顶底板透气性低的岩层（如泥岩、充填致密的细碎屑岩、裂隙不发育的灰岩等）越厚，它们在煤系地层中所占的比例越大，则往往煤层的瓦斯含量越高。反之，当围岩是由厚层中粗砂岩、砾岩或是裂隙溶洞发育的的灰岩组成时，煤层瓦斯含量往往较小。
（三）水文地质条件
由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，另一方面又带动了溶解于水中的瓦斯一起流动。因此，地下水活动有利于瓦斯的逸散。同时，水吸附在煤岩裂隙和孔隙的表面上，也减弱了煤对瓦斯的吸附能力，因而地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆的关系，表现为水大地带瓦斯小，水小地带瓦斯大。
（四）岩浆侵入
由于岩浆活动本身产生的气体进入煤层中，同时岩浆热的作用提高煤的变质程度，增加瓦斯吸附能力，并且煤的接触变质作用也产生一些气体。所以说岩浆活动可促使煤层中瓦斯含量的增加。
（五）煤层厚度
煤层厚度也是影响瓦斯含量的重要因素。在同等条件下，煤层厚度越大，稳定性越好，瓦斯产生量就越大，瓦斯含量相对就越大。
（六）煤层埋藏深度
煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯、而不利于放散瓦斯方向发展。
（七）煤层的变质程度
煤是天然吸附体，煤的变质程度越高，其贮存瓦斯的能力就越强。随着煤层变质程度的提高，在相同深度下，不仅瓦斯含量高，而且瓦斯含量梯度也大。
四、几点认识
红阳三矿北一采区1213综采工作面所采煤层为12煤，煤质松软，属石炭系上统太原组地层，泥炭沼泽相沉积。顶板为海相泥岩，底板为三角洲平原沼泽相粘土质砂岩。造成其瓦斯富集的因素总结如下：
（一）从含煤组地层结构情况来看，红阳三矿北一采区1213综采工作面煤层组上覆十几米厚的泥岩，且煤层组底板为粘土质粉砂岩，顶底板岩石均为致密结构不利于瓦斯溢出。（见表1）同时，由于构造因素造成的煤质松软，不仅增加了煤的表面积也使其孔隙增加，从而瓦斯聚集。
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（二）从构造方面分析，红阳三矿北一采区1213综采工作面位属F57与F59两断层中间所夹的一块煤系地层[3]，且派生的小断层发育，为高瓦斯区。
（三）该工作面所采煤层属变质程度较高的贫瘦煤，由于火成岩的侵入更增加了其变质程度，同时煤对瓦斯的吸附能力也大大增强。
（四）F57与F59两条断层与火成岩组成了天然的三角形封闭地质体，为瓦斯的赋存提供了有利的储藏条件。
（五）该工作面位于井田较大背斜轴部，且煤层顶板为致密的泥岩，也为瓦斯的储存提供了条件。
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图1. 北一采区1213综采工作面煤层底板等高线示意图
综上所诉，红阳三矿北一采区1213综采工作面属典型的瓦斯富集区，可借鉴该区地质情况预测相似区域的瓦斯赋存情况，科学的指导和服务于矿井安全生产。
参考文献:
[1] 张子敏主编.瓦斯地质基础[M].煤炭工业出版社,2008:206
[2] 沈煤集团红阳三矿精查地质报告[R],2000.
[3] 沈煤集团红阳三矿北一采区1213综采工作面掘进地质说明书,2011.
作者简介：
刘彬（1976.10-）：男，汉族，辽宁省康平县人，地质工程师，现任红阳三矿地测副总工程师，从事红阳三矿井下地质测量防治水安全技术管理工作