瓦斯涌出量除了與開(kāi)采深度、開(kāi)采強(qiáng)度、開(kāi)采順序及采煤方法等因素密切相關(guān)以外,地質(zhì)構(gòu)造也是控制瓦斯涌出在水平方向上變化的主導(dǎo)因素,不同的構(gòu)造形式成為瓦斯運(yùn)移、賦存的先決條件。
鶴壁煤電公司三礦井田煤的變質(zhì)程度,頂?shù)装鍘r性及煤層厚度基本一致,井田內(nèi)影響瓦斯分帶的主要因素是斷層。根據(jù)斷層的力學(xué)性質(zhì),斷層與基巖面的連通情況,斷層帶充填特征以及煤層與另一盤(pán)接觸的巖石性質(zhì),可將斷層分為開(kāi)放性斷層和封閉性斷層兩類。
1開(kāi)放性斷層
開(kāi)放性斷層,是指具有較好的透氣性,便于瓦斯排放的斷層。
1.1對(duì)接型
在靠近井田北部邊界的Ｆ3202斷層,在北翼2414工作面一帶表現(xiàn)為開(kāi)放性斷層。F3202斷層在此處落差38ｍ,傾角70°,傾向NW,二1煤層與對(duì)盤(pán)C3L8灰?guī)r相連,見(jiàn)圖1,斷層附近瓦斯涌出量較低,而在煤層埋深基本不變的情況下,離斷層較遠(yuǎn)處的瓦斯涌出量明顯增高,見(jiàn)表1。

類似F3202斷層,對(duì)接排放瓦斯的還有F19斷層,該斷層在二水平井底車場(chǎng)一帶落差36ｍ,傾向NW。上盤(pán)二1煤與C3L8灰?guī)r相連,見(jiàn)圖2。煤層中瓦斯通過(guò)斷層向灰?guī)r中運(yùn)移釋放,在此附近清煤斜巷穿煤層掘進(jìn)時(shí),瓦斯涌出量較周圍低。

1.2　垂直型
井田內(nèi)發(fā)育的小斷層,有一些屬于垂直排放瓦斯的情況,這些小規(guī)模開(kāi)放性斷層,大都是高角度走向正斷層(傾角70°以上,斷層走向與煤層走向接近)。

位于三水平北翼的3006工作面,在回采時(shí)揭露1條落差6ｍ的高角度走向正斷層,傾角70°,走向Ｎ30°Ｗ,傾向ＮＥ,幾乎縱切整個(gè)工作面。通過(guò)對(duì)實(shí)際資料的分析,發(fā)現(xiàn)斷層附近瓦斯涌出量與斷層落差成反比關(guān)系。隨著斷層落差增大,瓦斯涌出量減小,反之則增大,二者的關(guān)系如表2所示。

由此得出,受垂直排放瓦斯的開(kāi)放性斷層的影響,煤層中瓦斯分布有以下規(guī)律:斷層落差最大的地方瓦斯最小,斷層兩尖滅端瓦斯最大。通過(guò)對(duì)井田內(nèi)小規(guī)模開(kāi)放性斷層的統(tǒng)計(jì),大多數(shù)斷層在不同程度上反映了這一規(guī)律。
2.封閉性斷層
封閉性斷層是指透氣性差,不利于瓦斯排放的斷層,大量的實(shí)際資料表明,在封閉性斷層附近,瓦斯涌出量明顯增大。

位于三礦南翼的Ｆ3302斷層,走向Ｎ35°Ｅ,斷層落差20ｍ,傾向ＳＥ,在開(kāi)采過(guò)程中,靠近斷層處瓦斯有增大趨勢(shì),以3106工作面的瓦斯涌出量資料來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題(表3)。
井田內(nèi)發(fā)育的低角度小斷層多屬于封閉性的,這些小規(guī)模封閉性斷層對(duì)瓦斯分布的影響同樣符合斷層附近瓦斯大,遠(yuǎn)離斷層瓦斯小的規(guī)律。例如二水平的2123工作面,在工作面周圍有大小數(shù)條斷層,落差分別為7 9～3 3ｍ不等,傾角30°～42°,2123工作面在掘進(jìn)過(guò)程中瓦斯相對(duì)涌出量比鄰近地區(qū)顯著增大。
3.斷層對(duì)瓦斯分布影響的原因分析
開(kāi)放性斷層由于斷層傾角大,斷層帶充填物膠結(jié)性差,透氣性好,這就為瓦斯的運(yùn)移創(chuàng)造了條件,但瓦斯運(yùn)移的結(jié)果是釋放還是富集還決定于斷層的落差。如果上盤(pán)二1煤層與下盤(pán)Ｃ3Ｌ8灰?guī)r相連,而Ｃ3Ｌ8灰?guī)r是本地區(qū)主要含水層之一,巖溶裂隙較為發(fā)育,且連通性好,便為煤層中瓦斯的排放提供了良好的通道。
在斷層落差較小的情況下,由于該井田二1煤直接頂板為砂質(zhì)泥巖,透氣性差,而其上部的Ｓ10砂巖顆粒較粗,透氣性較好,并且厚度大,如果斷層完全破壞煤層直接頂板,那么煤層中的瓦斯必然通過(guò)斷層進(jìn)入砂巖向周圍擴(kuò)散釋放。但是,在斷層尖滅處,兩盤(pán)相對(duì)位移很小,或者僅對(duì)煤層原生結(jié)構(gòu)造成一些破壞,在這些部位就不具備瓦斯釋放條件。
從構(gòu)造應(yīng)力角度分析,斷層尖滅處,在地應(yīng)力的作用下,煤體內(nèi)的吸著瓦斯將有一部分轉(zhuǎn)化為游離瓦斯,同時(shí)破碎的煤層又為游離瓦斯的賦存提供了空間。所以在開(kāi)采過(guò)程中斷層尖滅處的瓦斯涌出量要比中部高一些,封閉性斷層引起瓦斯增大的原因與開(kāi)放性斷層在尖滅處瓦斯涌出量高的原因相同。