贵州省煤矿瓦斯赋存规律与瓦斯分带浅析

时间：2024-07-28

张开福

（贵州荣源环保科技有限公司，贵州贵阳 550081）

我国煤矿瓦斯突出事故多发频发，其原因是人们对瓦斯的赋存规律没有根本性的认识。因此，必须认真研究瓦斯赋存规律指导瓦斯治理实践，进一步探索出更多瓦斯治理的方式方法。目前贵州省有374对突出矿井、634对低瓦斯矿井，因此研究煤矿瓦斯赋存的地质构造规律、提出相应瓦斯分带划分，对贵州省的瓦斯灾害防治工作具有指导性的意义。

1 贵州省瓦斯赋存地质构造规律分析

（1）含煤地层的特征

贵州是我国煤矿资源较为丰富的省份，实际含煤面积约7万km2，占据贵州省土地总面积的4/10左右[1]。直到2020年底，贵州省的煤炭实际保有量接近498.3亿t，科学预测后的储量约有864亿t。贵州省实际煤田分布情况如图1。其中的含煤地层主要有上二叠统龙潭、新近系翁哨组、二叠统梁山组等，目前重点针对龙潭组煤层进行开采。开采出的实际煤种主要有焦煤、肥煤、瘦煤、无烟煤等。

图1 贵州省煤炭资源分布

（2）瓦斯赋存地质构造控制特征

贵州地区地理位置处于西部特提斯构造与滨太平洋构造域的结合部分，在长期演变过程中经历了印支、雪峰等一系列地质构造运动，并在持续变化下逐渐演变成了如今的多元化地理构造格局。

石炭纪早期，贵州所属地区出现了岩关期海进，导致其到大塘阶的范围迅速增进[2-3]。接下来又出现了较为短暂的海退情况，导致与古陆边缘十分临近的滨海地带发生了早石炭世旧司组；中、晚石炭世，该地区又出现了较大规模的海侵情况，致使其中沉积了浅海相的碳酸盐岩。到了早二叠世，由于海水入侵情况频繁出现，同时在海侵发生的初期阶段，许多由海向陆过渡的地段堆叠了许多诞生于早二叠世前期因海陆交替产生的梁山组含煤地层。

早二叠世末期持续到晚二叠世的初期，由于受到特提斯洋活动的持续影响[4]，古断裂以及同沉积断裂张裂在不断扩展的过程中逐渐延伸到地幔层，并在贵州西部地区产生了南西朝向的裂谷带。另外，伴随着南东朝向逐渐出现横推断裂的情况，这也随之衍生出了辉绿岩以及玄武岩，同时海域逐渐缩小，陆地也相应扩大。在这一时间段，华南区域在性质上属于热带雨林地带，植物生长十分茂密，也同样是较为关键的成煤阶段。正是在这一时期，华南地区最为关键的含煤地层龙潭组在幅员辽阔的滨海地区诞生。而在水城、盘县以及纳雍等区域，因为其位置处在上、下三角洲的过渡性平原地带，因此导致其最终聚煤时间很长，这样也就导致了最终贵州富煤带的形成。

在晚二叠世直到早三叠世前期，岩石圈在不断沉陷的同时，逐渐形成了序列沉积[5]。到了中三叠世以后，裂谷逐渐衰弱，虽然在初期阶段海水满腹，但在晚期其水体表现很浅，导致最终海退序列出现沉积。在中三叠世的末期同样发生了印支运动，有塔里木－华北以及印支等多个陆块面向华南大路进行压缩，处于东南侧的古太平洋壳却面向大陆俯冲，导致造山作用从华南大路周边地区逐渐面向板内地区发展。贵州地区的底壳也发生了规模较大的左旋南北直扭运动，在先期阶段，东北方向的构造和岩相在持续运动下转变为东南向。在一些靠近太平洋的海湾、盆地区域沉积了上三叠统的含煤地层。

2 贵州省煤矿瓦斯赋存分带划分

坐落于贵州省西部地区的石炭纪一二叠纪以及晚三叠世煤层在诞生之后的很长一段时间里都处于拗陷的状态[6-7]。当盖层逐渐沉积后，煤层瓦斯的最终生成条件以及相应的保存条件也会十分优越；经过印支运动的变化后，不论是经历燕山运动还是喜马拉雅运动，在长时间持续拗陷的情况下，会出现盖层继续沉积的情况发生，这也为后续煤层瓦斯的形成提供了十分优越的条件；自从印支运动开始，在经历了燕山运动后，由于会在很长一段的时间内受到四周构造的挤压，导致煤体出现破碎的情况，因此相应的构造煤的发育十分普遍，煤层的相关透气性非常低，始突深度也较浅，其中最浅的仅仅为96 m。在贵州省的东部地区，由于会受到地下水的相关影响，导致最终生成的瓦斯会被地下水冲走，使该地区的煤层瓦斯普遍表现为低瓦斯。

根据贵州省的相关区域构造的特征，以及煤矿瓦斯赋存地质的实际构造控制规律[8]，共在贵州省地区划分了三个高突瓦斯带以及一个瓦斯带。其实际地质构造控制的特征以及瓦斯的赋存特征如下：

（1）六盘水高突瓦斯带

瓦斯带位于六盘水断陷区域内部，包含水城、盘江、六枝等矿区。含煤地层为长兴组以及海陆交互相的三角洲沉积，煤的种类有肥煤、无烟煤、瘦煤等。其中，盘江、水城地区是黔西龙潭组的相应富煤中心地区，基本特点表现为煤层厚度较大、层数较多以及成熟度较高。针对煤的纤维组分，镜质组的含量占据有较大优势，贵州的许多地区，如水城一带，壳制组的相关含量在最高的程度下能够达到45.55%以上，再算上煤层周边的围岩以及细碎屑岩，则在相应的含煤地层上方几乎沉积了厚度接近4000 m的盖层。

在后续过程中，这一区域内部的煤层瓦斯通常具备十分优秀的形成条件以及保存条件，是该区域内煤层瓦斯含量较高的基本原因，区域内部矿区的压扭性构造以及矿区的压性防御十分良好，利于相关构造煤的形成以及最终高压瓦斯的持续聚集，是后续该区域内部瓦斯突出较为严重的一个根本原因。

（2）贵阳北高突瓦斯带

瓦斯带坐落于遵义断拱的西南部区域，包含有织纳煤田、六枝煤田以及贵阳煤田等。含煤地层主体表现为晚二叠世龙潭组以及最终的长兴组，总体属于海陆交互性质的互相沉积，其中总体厚度约为337 m，实际含煤地层为35层。与黔中隆起共同出现的东北向贵阳-镇远断裂，以及在广西运动当中诞生的西北向垭都－紫云断裂共同构成了该区域的西、南边界，其对该区域内的煤系地层沉积起到了十分关键的控制作用。重点发育的东北向、西北向、西南向以及东北向等四个组别的断裂以及褶皱，主要以东北向的发育最为发达。该区域的煤层顶底板主要由粉砂质泥岩、泥岩组成，透气性相对较差，拥有较强的瓦斯封盖能力。

（3）黔北高突瓦斯带

该瓦斯带位于遵义断拱毕节东北向构造区，包含有黔北煤田以及黔西北煤田的东北部。这一地区主要包括长兴组、龙潭组等含煤地层。该区域属于海陆交互性质的互相沉积地区，煤级大部分为无烟煤。实际构造主要以南北向横排多字形的结构为主体，南部区域的发育主要为东西向构造。东部位置主要以南北方向构造为主，在东部主要以南北向的构造，由遵义－贵阳一线为界，通过该方式与东临的凤岗构造变形区域相隔开。单个的褶皱形态频繁呈现出S型弯转的形式，这也意味着该地区构造应力场相对较为复杂。其煤层顶底板主要以粉砂质泥岩、泥岩为主，具备较差的透气性，拥有较强的瓦斯封盖能力。

（4）黔东南瓦斯带

该瓦斯带包含有黔东北煤田、黔东南煤田等。该地区主要以长兴组、龙潭组含煤地层为主，属于海陆交互性质的互相沉积地区，其中煤的类型包含有肥煤、无烟煤、焦煤等。该区域大多以浅海碳酸盐的互相沉积为主体，其中岩溶裂隙发育情况较为突出，许多含煤岩系含有多层富水性较强的石灰岩。