1矿区背景

倘塘煤矿区东区属滇东喀斯特高原的滇东岩溶高原湖盆亚区，矿区总体地势是北东部、南西部高、中部低。矿区含煤地层为二叠系上统宣威组（P₃x），区内主采K₅、K₂煤层，矿区位于区域明德向斜中段，地层总体走向北东东-南西西（近东西），明德向斜北翼向南南东倾，地层倾角较缓（2～10°），一般3～8°，南翼向北北西倾，地层倾角相对较陡（10～60°），一般20～45°，受区域雪麻箐断裂及次级断层F₁的影响，靠近断层附近，局部直立甚至倒转，南翼地层倾角由南向北逐渐变缓。矿区总体为较宽缓基本对称的向斜构造。

2矿区瓦斯地质规律研究

3.1断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响

本区内断层中等发育，地表共发现规模较大断层5条，褶皱一个，发现矿区瓦斯赋存及涌出量有如下的特点：

1、不同的褶曲部位瓦斯含量有一定的变化，采掘过程瓦斯涌出量也不同。一般向斜轴部，应力以挤压为主，裂隙不发育，瓦斯比较富集；背斜轴部张性裂隙发育，瓦斯容易逸散，不利于煤层瓦斯保存。

2、矿区内主要断层大多数为正断层，多为张性断裂，瓦斯得到大量释放；逆断层对瓦斯起封闭作用，瓦斯得不到释放，瓦斯涌出量较高。 在大断层附近小断层、小褶曲较为发育，在实际开采中发现，大断层附近往往伴生很多小断层、小褶曲，形成大量的构造煤，瓦斯变化异常。

3、瓦斯含量及煤层开采时瓦斯涌出特征与“煤层埋藏较浅时瓦斯含量相对较小、涌出量相对较小，煤层埋藏加深时瓦斯含量相对较大、涌出量相对增大”的规律一致。

3.2顶底板岩性对瓦斯赋存的影响

K₅煤层顶板为灰色泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，伪顶一般为灰、深灰色0.10～0.30m泥岩或炭质泥岩，煤层底板主要为灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩，局部为泥质粉砂岩及粉砂岩。

K₂煤层顶板主要为灰色泥质粉砂岩，局部为泥岩，伪顶一般为灰、深灰色0.05～0.15m泥岩或炭质泥岩，煤层底板主要为灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩，局部为泥质粉砂岩。

总之，顶底板岩性多属软弱～半坚硬岩石，变形特点属紧密褶皱型，透气性差，有利于瓦斯的储存，瓦斯不易逸散。

3.3岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响

区内未大面积出露岩浆岩，仅在矿区北西部矿界外出现，主要以二叠系峨眉山玄武岩（P₃β）为主，岩性为灰绿、深灰色致密块状、杏仁状、气孔状玄武岩，与上覆地层呈假整合。顶部常见一层厚约1～5m的紫红色凝灰岩，矿区除峨眉山玄武岩外，未见其它火成岩分布。岩浆岩未影响煤系地层，对煤层没有破坏作用。对瓦斯赋存影响较小。

3.4煤层埋藏深度对瓦斯赋存的影响

矿区上覆地层为三叠系上统飞仙关组、卡以头组，厚度150.29-330.98m，平均240.36m，冲积层厚度0-30.00m，平均约5.00m。在瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量都与深度的增加有一定的比例关系。结合矿区实际情况，瓦斯含量与埋深呈正相关，随埋深增加而增加。浅部及邻近采空区，透气性好、孔隙比较发育，不利于瓦斯储存，瓦斯易逸散，瓦斯含量较小。

3.5岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响

据现场调查及收集相关资料，该矿区岩溶不发育，无岩溶陷落柱。

图1 K5煤层瓦斯地质综合示意图

3矿区瓦斯预测

矿井范围内煤层露头平均标高为+2100m，煤矿分+1895m，+1870m水平有对应的瓦斯数据（3.62m³·t^-1，3.91m³·t^-1），相应的埋深分别为205m、230m。采用两个埋深的瓦斯涌出量资料进行瓦斯预测，预测标高为矿区煤矿最低开采标高+1600m。

1、根据瓦斯检测报表计算矿井瓦斯相对涌出梯度α（即单位瓦斯相对涌出量的开采降深）。

a —矿井相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度m/（m³·t^-1）；

H_i—第i个水平的开采深度，m；

q_i—第i个水平的相对瓦斯涌出量，m³/t；

n—统计的开采水平个数（本次n=2）。

根据上述公式，得到a=86.21m/（m³·t^-1）

2、确定瓦斯风化带深度H₀

H₀=H₁-a(q₁-2)

根据上述公式，将表中数据代入，得到H₀=65.34m

3、预测矿井下1600m水平矿井相对瓦斯涌出量（m³·t^-1）

q——预测水平标高H水平的矿井相对瓦斯涌出量（m³·t^-1）

H——矿井下部预测煤层埋深（1600m水平时埋深400m）

H₀——瓦斯风化带深度（65.34m）

α——矿井相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度86.21 m/（m³·t^-1）

q=+2=7.04（m³·t^-1）

预计开采矿井+1600m标高时，矿井相对瓦斯涌出量为7.04m³/ t。

4结语

1、总体上来看，瓦斯含量自井田南北向中部逐渐增大，逐渐增大较明显。在明德向斜中部相对集中。

2、瓦斯含量分布不均一，由于受煤层厚度变化，断层及褶皱等构造因素影响，瓦斯含量相对较高的区域在矿区的中部，并多分布于煤层厚度较大、各类构造应力集中区域。

3、瓦斯含量相对较高区域分布虽与瓦斯绝对涌出量、瓦斯相对涌出量及煤层厚度较大区域形态和位置相当，但总体看区域位置有一定的差异。

4、矿区范围内矿井属低瓦斯矿井。

参考文献

[1]张予敏，瓦斯地质规律与瓦斯预测[M]北京：煤炭工业出版社，2007，15-31.

[2] AQ1018-2006，矿井瓦斯涌出量预测方法 [S].北京：中国标准出版社，2006

[3] 云南省一九八煤田地质勘探队，云南省宣威市倘塘煤矿区地质勘查成果总结报告[R].2021