引言
内江市双鹰煤炭有限责任公司老鹰岩井（简称老鹰岩煤矿）位于四川省内江市西南部、资威穹窿北冀中部，可采煤层均赋存于三叠系上统须家河组，湖沼相烃源岩与河流相砂岩储集层交替伴生形成良好的生、储组合。老鹰岩煤矿建设及生产过程中，不时发生油、气少量喷（溢）出，导致采掘工作面瓦斯超限，认真研究其分布规律和采取有效防控手段，是煤矿安全生产的必备保障措施。
1基本情况
1.1 煤矿基本情况
老鹰岩煤矿位于资中县城215°方向直线距离13.1km，行政区划属资中县双河镇。矿井设计生产能力45万吨/年，矿区面积：12.3597km2，主要开采下元炭2煤层。下元炭2煤层位于三叠系上统须家河组第一段（T3xj 1）底部，上距三叠系上统须家河组第二段（T3xj1）砂岩平均约26.5m，下距三叠系中统雷口坡组（T2l）灰岩顶界平均约7.5m。
矿井采用立井+斜井联合开拓，布置-19m水平、-90m水平，倾斜条带开采，采用爬底式割煤机落煤、单体液压支柱支护、全部垮落法处理采空区；掘进工作面采用炮掘、锚杆+锚索+喷浆支护。矿井在地面建立了固定抽采系统，安装两套2BEC520-1型抽放泵，配套电机功率200KW，抽放系统主管DN315 mm；分管为DN225 mm，抽采瓦斯浓度31%左右，抽采纯量11～12 m3/min。
1.2油气层勘探情况
《四川省资威煤田老鹰岩井田详查最终地质报告》显示，井田范围内67个钻孔中遇石油和天然气的钻孔达33个，有的岩芯呈油浸状，有的有黄、黑色石油涌出，有的油、气、水一起喷出，钻孔中大部分在须家河组煤层顶板砂岩中，有8个钻孔在下元炭2煤层底板的角砾岩及灰岩中遇到石油和天然气，主要开采的下元炭2煤层顶板砂岩和底板灰岩局部均有石油和天然气赋存。
1.3 矿井建设及生产期间遇见油气喷出情况
老鹰岩煤矿始建于1987年6月，1990年2月建成投产，后经技改扩能于2016年6月核定生产能力为45万吨/年。因地勘资料显示在下元炭煤层顶部25m左右砂岩中含有油气，矿井在建设和生产过程中，一直坚持采用顶板高位钻孔穿过距煤层顶板25m左右的含油气砂岩抽放和采空区埋管抽放，有效解决了采面隅角瓦斯超限的问题，生产过程中未发生油气喷（溢）出。但近年来有四次在掘进过程中遇见油气喷（溢）出，详见表1-1。
老鹰岩煤矿近期油气喷（溢）出情况统计表
2油气包分布规律分析
根据地勘资料和老鹰岩煤矿的多年生产实践，结合四川盆地油气勘探的相关成果，分析老鹰岩煤矿开采的下元炭2煤层围岩油气层有以下分布规律。
1、老鹰岩煤矿开采的下元炭2煤层顶板须家河组二段砂岩中有大面积的油气赋存。四川盆地上三叠统须家河组，由于强烈的成岩作用，砂岩后而致密，储层非均质性强，多类型天然气藏发育[1]。须家河组源储交互叠置的地质结构是须家河组天然气近源聚集成藏的基础。其中，须一、三、五段以煤系泥岩为主夹薄层砂岩，是主要的烃源层,其中所夹的砂岩也可以成为储集层;须二、四、六段以砂岩为主，是主要的储集层，其间所夹的少量薄煤层(煤线)或炭质泥岩也可以成为烃源层。烃源岩和储层的交替发育构成了须家河组独特的“三明治”结构，有利于烃源岩生成的油气就近运移聚集。从《四川省资威煤田老鹰岩井田详查最终地质报告》的钻孔资料可以看出：在距下元炭煤层顶部200m以上的J13厚层长石石英砂岩中局部富集有石油和天然气，在下元炭煤层顶部20～30m处的J11厚层长石石英砂岩岩芯呈油性状、局部赋存少许天然气喷出。生产实际中高位钻孔抽采的瓦斯量要占矿井总抽采量的一半以上，也充分显示下元炭2煤层顶板砂岩中有大量的瓦斯赋存。
2、老鹰岩煤矿开采的下元炭2煤层底板雷口坡组白云岩中油气赋存不稳定，以“油气包”的形式存在，当“油气包”与大气导通时，由于地压原因，可能突然喷出或溢出。资威煤田三叠系中统雷口坡组出露于威远背斜核部，由浅灰色白云岩、石膏和岩盐组成，与须家河组呈假整合接触。顶部雷四段白云岩被溶蚀产生的孔、洞、缝的充填程度较低,充填物以硅质、方解石和白云石等矿物为主。陆源碎屑砂泥质充填物较少,多形成有利的储集空间[2]; 四川盆地雷口坡组气藏的烃源具有因区带位置不同而呈现差异性的特点，从正异构烷烃、碳同位分析数据成果看，产层为雷口坡组四段的气藏(含气构造)其烃源主要来自上覆上三叠统须家河组烃源岩[3]，雷三段膏盐层又是很好的下隔层，具备聚集条件。《四川省资威煤田老鹰岩井田详查最终地质报告》的钻孔资料显示有8个钻孔岩芯表面溢出褐黄色的石油和气泡，涌天然气甚至有天然气喷出。生产实际中近年来掘进工作面有四次揭穿“油气包”，均
位于断层、褶曲等构造带附近，说明下元炭2煤层底板白云岩中油气赋存与构造储集空间有密切关系。老鹰岩煤矿矿区范围内无大断层，褶曲主要为威远背斜，威远背斜影响范围十分广阔，轴向总体为50～70°，从矿区北部呈近东西向穿越，延伸达105km。受其影响，矿区内及周边发育小型次级褶皱，影响范围仅数十米，走向与威远背斜基本一致，形态多呈箱型和梳状，一般不对称。褶皱范围内岩石相对破碎，构造裂隙发育，为“油气包”创造了条件。
3 油气层防治技术
根据老鹰岩井油气层分布的基本规律，结合多年的治理经验，确定老鹰岩井治理油气层的原则为“探抽结合，分源治理”，针对老鹰岩煤矿开采的下元炭2煤层顶、底板油气层赋存情况不同，采取不同的治理措施
3.1 顶板油气层的防治技术
针对采煤工作面顶板砂岩油气层会受采动影响涌入采空区导致工作面及回风瓦斯浓度升高甚至超限的问题，采用高位钻孔进行抽采。高位钻孔布置在采煤工作面回风巷，每隔24m～30m向煤层顶板油气层布置一组钻孔，穿过砂岩油气层，接入矿井抽采系统，抽采后确保采煤工作面回风最高瓦斯浓度0.31%，未出现隅角瓦斯超限现象。
3.2 底板“油气包”的防治技术
结合现有成熟的超前预测技术和抽采技术，“油气包”防治技术的基本思路为：超前探测→钻孔导通→及时抽采。
1、 超前探测
根据矿井实际情况，老鹰岩井采用井下地震反射波超前探测，通过地质探测仪现场收集数据，且自动处理成像，并对成像探测剖面图进行分析确定是否可能存在断层、褶曲等地质构造。若前方有构造，则使用坑道钻机对构造进行钻探。
2、钻探验证
钻探施工前，安设相应监测监控设备，将矿井系统抽采管路安设到施钻作业点，施钻时安设防喷（溢）孔装置，防喷（溢）孔装置主要由钻杆密封套、支管、气水分离器、排水渣管、抽气管、检测取样管等组成。施工作业时防喷（溢）孔装置与钻孔内预埋管螺栓连接，装置上最主要的抽放管与矿井瓦斯抽放系统管道连接。正常施工钻孔时，抽采管道上开关关闭，排水渣管开关开启；当瓦斯喷（溢）出时，抽放管道上开关开启，排水渣管开关关闭，对孔内瓦斯进行抽采。
3、及时抽采
在施钻过程中检测到巷道内瓦斯浓度增大、检测到钻孔内瓦斯异常时，立即开启抽采模式，直到恢复正常。
4、应用实例
老鹰岩井在发生油气喷（溢）出后，积极与相关单位协作，采取物探（震波探测地质构造、瞬变电磁探测水体）、钻探等手段，积极预防再次发生油气喷（溢）出现象，确保井下作业人员安全。
在2020年8月2日，协作单位经现场运用矿井地质探测仪超前探测1212运输巷掘进工作面区域地质构造，地震波探测结果如图1. 经过分析诊断，确定1212运输巷掘进工作面（1212运输巷+85m）前方43 ～48m处可能存在地质构造。
图1 1212 运输巷碛头处北帮方向煤层震波探测结果图
2020年8月4日至5日进行钻探验证。在安设抽采管路、钻机、相关监测监控装备、防喷（溢）孔装置后进行钻探。8月4日18点45分，当第一个钻孔（中心孔）钻进至+38m时，钻孔内瓦斯上升至0.52%、开启抽放系统进行10分钟的瓦斯抽放，停止抽放半小时后钟检查钻孔内瓦斯为0.10%，继续钻进至+44.60m时，钻孔内瓦斯浓度突然升高至1.88%（无油气）、停钻抽放16分钟后，瓦斯浓度由最开始的2.80%降为0.10%；后按安全技术措施继续钻进，直至钻进至+90m（设计钻进深度），无瓦斯异常。第二个、第三个钻孔钻进施工时，无瓦斯异常情况出现。
2020年8月28日，1212运输巷掘进至+128m，发现该巷道有一正断层。断层特征：性质为正断层、断距0.52m、走向南123°北、倾角53°。巷道内瓦斯浓度一般为0.12%～0.16%、爆破时瓦斯浓度一般为0.32%～0.46%。在施工顶板4组8根锚索后，其中三根锚索有油顺锚孔侵入巷道顶板，其他无异常。
3.3 其它主要安全技术措施
1、严格执行“物探先行，钻探验证”，与油气包必须“先抽后掘、先抽后采”，确保作业安全；
2、采掘工作面必须采用湿式打眼，严格爆破管理制度；
3、发现井巷、采掘工作面、抽采钻孔有石油渗出现象及时引流并使用砂土或石灰掩埋和清理，同时加强气体检测；
4、及时清理水仓、水沟渗出的油类可燃物，用密封容器运出井后集中处理。
4 结语
老鹰岩井在生产过程中受油气层影响较大，通过理论研究和实践验证，找出了油气层的赋存规律，摸索出了有效的防治技术，确保在采掘活动中未发生通风瓦斯事故，自2020年8月以来，再未发生过油气喷（溢）出，为矿井安全生产作出了重大关系。其经验可在资威煤田区域受油气影响的煤矿及条件类似的煤矿中推广应用，变害为宝，促进矿井安全生产。
参考文献：
[1] 谢增业，李剑，谢武仁等， 四川盆地须家河组天然气成藏地球化学特征与成藏机制，万方数据，2011（488-489）
[2]宋文燕，刘利清，甘学启等. 川中地区雷口坡组风化壳岩溶作用研究[J]. 天然气地球科学, 2012, 23(6): 1019–1024.
[3] 孟昱璋 四川盆地三叠系嘉陵江组-雷口坡组天然气成藏差异性研究,博士论文,2016年
作者简介：
饶兴勇(1973.10– )，男，工程师，内江市双鹰煤炭有限责任公司老鹰岩井总工程师，主要从事矿山安全管理和技术管理工作。
通讯作者
陈建新(1971.01– )，男，工程师，内江市双鹰煤炭有限责任公司总工程师，主要从事矿山安全管理和技术管理工作。
