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[摘 要]兴山煤矿影响煤层瓦斯含量的首要因素是煤层的埋藏深度，但在不同区域内煤层瓦斯含量的大小因地质构造的影响出现变化，因此研究瓦斯含量的变化与地质构造的影响的规律就显得尤为重要。
[关键词]地质构造 瓦斯赋存 规律
中图分类号：TN614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0320-01
1 前言
瓦斯地质研究的实践认为，煤层瓦斯含量高是发生煤与瓦斯突出的基础；一定厚度的构造煤是发生煤与瓦斯突出的必要条件；压性、压扭性构造带是发生煤与瓦斯突出的有利地带；构造应力相对集中的地带是煤与瓦斯突出发生的主要位置。这一说法现在被广泛认可，兴山矿属于地质构造复杂的突出矿井，煤矿矿区内断层落差50米以上的断层2.9条/平方千米；落差50米～25米的断层0.81条/平方千米；落差25米～10米的断层1.12条/平方千米；落差10米以下的断层随处可见，全矿断层总密度4.83条/平方千米。每个回采区的边界，大中断层的派生小构造直接延续到回采工作面，断层纵横交错，把含煤地层切割成若干窄小块段。各个块段里的瓦斯含量变化规律也不尽相同。
2 矿井概况
兴山煤矿隶属鹤岗市兴山区，位于鹤岗矿区最北端，距市区4km，西北邻群英山煤矿，南邻益新煤矿，西南邻岭北露天煤矿，东邻群英山普终勘探区，井田走向长3.5km，宽1.775km，面积6.213km3，地理坐标东经130°19′25″，北纬47°23′02″。现核定生产能力1.2Mt，2000-2005年为高瓦斯矿井，07、08年测定为低瓦斯矿井批复为高瓦斯矿井，2009年11月21日发生煤与瓦斯突出事故后为突出矿井，随生产水平延伸，现开采煤层有21层、22层、27层、29-3层与30层煤，现开采煤层经沈阳煤科院鉴定在现生产范围内均为非突出煤层。
3 地质单元划分
根据地质逐级控制理论，按照井田内具有相同或相近煤层瓦斯赋存特征的区域划为一个单元的原则，结合兴山矿井下地质构造分布情况将兴山矿井田划分为七个地质单元，其规律是按边界大型断层划分。
第一地质单元是F322下盘、F29下盘及F17上盘、F320上盘区域，该地质单元构造较相对简单，控制程度较高。F29断层实见点较少，但该断层断层带较宽，对煤层瓦斯赋存影响很大。以往揭露或接近该断层时瓦斯涌出量均有增大。
第二地质单元是 F29上盘、F17上盘及F322下盘、F320下盘、F16下盘区域，控制程度较低。其中F16为逆断层，断层性质有利于瓦斯富集，该断层影响范围内的煤层瓦斯含量大；F29断层实见点较少，但该断层断层带较宽，对煤层瓦斯赋存影响很大。
第三地质单元是一个由F47、F322、F29及F16、F2断层组成的封闭区域，该地质单元控制程度较低。其中F16为逆断层，封闭性较好，因而有利于瓦斯的聚集和保存；区内断裂构造非常发育，区内次生断层达到10几条，受这些构造影响区内局部发育褶曲构造，受这些因素影响，区内瓦斯含量明显变大。
第四地质单元是F412上盘、F322上盘、F3上盘及F29下盘、F2下盘区域，该地質单元构造较简单，控制程度较高。受断层影响未开采区域煤层倾角增大，不排除有区内小型褶曲赋存，受构造影响区内瓦斯压力值偏大。
第五地质单元是F17上盘、F323上盘、F40上盘及F3下盘、F1下盘区域，该地质单元控制程度高。其中F3为逆断层，断层性质有利于瓦斯富集，该断层影响范围内的煤层瓦斯含量大。
第六地质单元是F17上盘、F47上盘、F1上盘及F10下盘区域，该地质单元控制程度较高。区内构造控制清楚，煤层埋藏深度较浅，区内测定各项参数值均较小。
第七地质单元：F12上盘F10上盘及F47上盘，该地质单元控制程度较低。区内小断层较多，相互错动，对区内煤层瓦斯赋存有较大影响。
4 单个地质单元内构造对煤层瓦斯含量影响分析
第三地质单元以F47、F322、F29及F16、F2断层为界，该地质单元控制程度中等。不考虑地质构造因素，只考虑埋深对煤层瓦斯含量的影响时，利用线性回归法预测该地质单元内的煤层瓦斯含量结果为：
W=0.0458H-16.3757
R2=0.3906
线性回归方程：W=aH+b W瓦斯含量m3/t，H埋深m，a、b回归系数。在达到标高-227米时瓦斯含量达到8m？/t。但是根据R？值可知，该方程的线性关系并不好，在多组数据分别计算后，上述方程已是最佳。这样我们就必须将其他因素考虑进去，那就是地质构造的影响。如图所示，受断层与褶曲构造影响，煤层瓦斯含量在标高相差不到10米的情况下剧增2m3/t左右。褶曲轴线部分瓦斯含量最大，而在两个断层附近瓦斯含量相对较小。这是因为两个断层相互作用，逆断层有利于瓦斯富集，后形成的正断层又利于瓦斯的释放。
图示左侧区域是由三个断层构成的封闭区域，其中靠近FV逆断层的区域瓦斯含量明显增大，中间部分因为Fk正断层的影响瓦斯含量在相同标高下明显小于左侧Fv逆断层附近区域。在作瓦斯含量预测时我们将断层的影响加入进去，因为没有更多有效的数据参考，我们将这个区域类比右侧区域，右侧区域有1个逆断层和褶曲构造利于瓦斯富集，一个正断层利于瓦斯释放；左侧三角区域受Fv逆断层影响，经生产揭露Fv逆与Fe逆断层落差相近，断层带宽度相近。经计算后得出在标高-185米时该区域瓦斯含量将达到8m3/t，经取样验证该区域在标高-182米时瓦斯含量打到7.83m3/t。
5 结论
排除构造影响因素，兴山煤矿可采煤层瓦斯赋存与煤层的埋深关系最好，这与兴山煤矿开采煤层顶底板大部分均为细、粉砂岩有关。部分煤层夹有凝灰质砂岩也有利于瓦斯的保存。利用线性回归法预测瓦斯含量的局限性在于预测的范围，适用于生产矿井的延深水平，生产矿井开采水平的新区，与生产矿井邻近的新矿井。在应用中，要求生产矿井预测区的地质和煤层赋存条件与获得瓦斯含量数据的已开采区域相同或类似。利用该方法预测范围一般沿垂深不超过100—200m，沿煤层倾斜方向不超过600米。兴山矿根据地质构造影响范围划分7个地质单元，在同一地质单元内利用取得的数据进行瓦斯含量预测，必须考虑区域内地质构造对瓦斯富集的影响，根据兴山矿现有资料数据分析，逆掩断层、褶曲、边界封闭断层对瓦斯富集有利；区内剪切正断层利于瓦斯释放；影响作用的大小取决于构造的产状要素，不同规模的构造对瓦斯含量的影响是不同的。现在兴山矿尚未能利用精确有效的线性关系来确定地质构造对煤层瓦斯含量的影响关系，这也是我们下一步工作的重点。
[关键词]地质构造 瓦斯赋存 规律
中图分类号：TN614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0320-01
1 前言
瓦斯地质研究的实践认为，煤层瓦斯含量高是发生煤与瓦斯突出的基础；一定厚度的构造煤是发生煤与瓦斯突出的必要条件；压性、压扭性构造带是发生煤与瓦斯突出的有利地带；构造应力相对集中的地带是煤与瓦斯突出发生的主要位置。这一说法现在被广泛认可，兴山矿属于地质构造复杂的突出矿井，煤矿矿区内断层落差50米以上的断层2.9条/平方千米；落差50米～25米的断层0.81条/平方千米；落差25米～10米的断层1.12条/平方千米；落差10米以下的断层随处可见，全矿断层总密度4.83条/平方千米。每个回采区的边界，大中断层的派生小构造直接延续到回采工作面，断层纵横交错，把含煤地层切割成若干窄小块段。各个块段里的瓦斯含量变化规律也不尽相同。
2 矿井概况
兴山煤矿隶属鹤岗市兴山区，位于鹤岗矿区最北端，距市区4km，西北邻群英山煤矿，南邻益新煤矿，西南邻岭北露天煤矿，东邻群英山普终勘探区，井田走向长3.5km，宽1.775km，面积6.213km3，地理坐标东经130°19′25″，北纬47°23′02″。现核定生产能力1.2Mt，2000-2005年为高瓦斯矿井，07、08年测定为低瓦斯矿井批复为高瓦斯矿井，2009年11月21日发生煤与瓦斯突出事故后为突出矿井，随生产水平延伸，现开采煤层有21层、22层、27层、29-3层与30层煤，现开采煤层经沈阳煤科院鉴定在现生产范围内均为非突出煤层。
3 地质单元划分
根据地质逐级控制理论，按照井田内具有相同或相近煤层瓦斯赋存特征的区域划为一个单元的原则，结合兴山矿井下地质构造分布情况将兴山矿井田划分为七个地质单元，其规律是按边界大型断层划分。
第一地质单元是F322下盘、F29下盘及F17上盘、F320上盘区域，该地质单元构造较相对简单，控制程度较高。F29断层实见点较少，但该断层断层带较宽，对煤层瓦斯赋存影响很大。以往揭露或接近该断层时瓦斯涌出量均有增大。
第二地质单元是 F29上盘、F17上盘及F322下盘、F320下盘、F16下盘区域，控制程度较低。其中F16为逆断层，断层性质有利于瓦斯富集，该断层影响范围内的煤层瓦斯含量大；F29断层实见点较少，但该断层断层带较宽，对煤层瓦斯赋存影响很大。
第三地质单元是一个由F47、F322、F29及F16、F2断层组成的封闭区域，该地质单元控制程度较低。其中F16为逆断层，封闭性较好，因而有利于瓦斯的聚集和保存；区内断裂构造非常发育，区内次生断层达到10几条，受这些构造影响区内局部发育褶曲构造，受这些因素影响，区内瓦斯含量明显变大。
第四地质单元是F412上盘、F322上盘、F3上盘及F29下盘、F2下盘区域，该地質单元构造较简单，控制程度较高。受断层影响未开采区域煤层倾角增大，不排除有区内小型褶曲赋存，受构造影响区内瓦斯压力值偏大。
第五地质单元是F17上盘、F323上盘、F40上盘及F3下盘、F1下盘区域，该地质单元控制程度高。其中F3为逆断层，断层性质有利于瓦斯富集，该断层影响范围内的煤层瓦斯含量大。
第六地质单元是F17上盘、F47上盘、F1上盘及F10下盘区域，该地质单元控制程度较高。区内构造控制清楚，煤层埋藏深度较浅，区内测定各项参数值均较小。
第七地质单元：F12上盘F10上盘及F47上盘，该地质单元控制程度较低。区内小断层较多，相互错动，对区内煤层瓦斯赋存有较大影响。
4 单个地质单元内构造对煤层瓦斯含量影响分析
第三地质单元以F47、F322、F29及F16、F2断层为界，该地质单元控制程度中等。不考虑地质构造因素，只考虑埋深对煤层瓦斯含量的影响时，利用线性回归法预测该地质单元内的煤层瓦斯含量结果为：
W=0.0458H-16.3757
R2=0.3906
线性回归方程：W=aH+b W瓦斯含量m3/t，H埋深m，a、b回归系数。在达到标高-227米时瓦斯含量达到8m？/t。但是根据R？值可知，该方程的线性关系并不好，在多组数据分别计算后，上述方程已是最佳。这样我们就必须将其他因素考虑进去，那就是地质构造的影响。如图所示，受断层与褶曲构造影响，煤层瓦斯含量在标高相差不到10米的情况下剧增2m3/t左右。褶曲轴线部分瓦斯含量最大，而在两个断层附近瓦斯含量相对较小。这是因为两个断层相互作用，逆断层有利于瓦斯富集，后形成的正断层又利于瓦斯的释放。
图示左侧区域是由三个断层构成的封闭区域，其中靠近FV逆断层的区域瓦斯含量明显增大，中间部分因为Fk正断层的影响瓦斯含量在相同标高下明显小于左侧Fv逆断层附近区域。在作瓦斯含量预测时我们将断层的影响加入进去，因为没有更多有效的数据参考，我们将这个区域类比右侧区域，右侧区域有1个逆断层和褶曲构造利于瓦斯富集，一个正断层利于瓦斯释放；左侧三角区域受Fv逆断层影响，经生产揭露Fv逆与Fe逆断层落差相近，断层带宽度相近。经计算后得出在标高-185米时该区域瓦斯含量将达到8m3/t，经取样验证该区域在标高-182米时瓦斯含量打到7.83m3/t。
5 结论
排除构造影响因素，兴山煤矿可采煤层瓦斯赋存与煤层的埋深关系最好，这与兴山煤矿开采煤层顶底板大部分均为细、粉砂岩有关。部分煤层夹有凝灰质砂岩也有利于瓦斯的保存。利用线性回归法预测瓦斯含量的局限性在于预测的范围，适用于生产矿井的延深水平，生产矿井开采水平的新区，与生产矿井邻近的新矿井。在应用中，要求生产矿井预测区的地质和煤层赋存条件与获得瓦斯含量数据的已开采区域相同或类似。利用该方法预测范围一般沿垂深不超过100—200m，沿煤层倾斜方向不超过600米。兴山矿根据地质构造影响范围划分7个地质单元，在同一地质单元内利用取得的数据进行瓦斯含量预测，必须考虑区域内地质构造对瓦斯富集的影响，根据兴山矿现有资料数据分析，逆掩断层、褶曲、边界封闭断层对瓦斯富集有利；区内剪切正断层利于瓦斯释放；影响作用的大小取决于构造的产状要素，不同规模的构造对瓦斯含量的影响是不同的。现在兴山矿尚未能利用精确有效的线性关系来确定地质构造对煤层瓦斯含量的影响关系，这也是我们下一步工作的重点。