Liu Yang，Guan Jingshun，Zhang on source of spontaneous combustion marker gas in Qinggangping Coal Mine[J].China Energy and Environmental Protection，2021，43(4)：59-64.

青岗坪煤田位于黄陇侏罗纪煤田中段之旬耀矿区东部，大地构造位置处于鄂尔多斯盆地南缘拗陷带。矿井主采煤层为侏罗系中统延安组的4-2号煤层，煤系地层的砂岩中多层含油，属于典型的煤油气共生煤层[1]。根据《青岗坪井田勘探地质报告》，含油层位于延安组4-2号煤层顶底板岩层中。4-2号煤层吸氧量为0.78 cm3/g，属于Ⅰ类容易自燃煤层。根据《青岗坪煤矿4-2号煤层自然发火标志气体及临界值测定报告》，该矿井的自然发火预测预报标志气体指标体系如下：①CO可以作为预测预报煤自然发火的指标气体，CO出现的临界温度在49 ℃左右；②烯烃气体C2H4和C3H6出现的初始温度分别在139 ℃和169 ℃左右，在有CO存在的前提下，只要出现C2H4或C3H6，即可做出煤已自然发火的预报；③C2H2的出现表明煤已完全进入燃烧阶段；④C2H4/C2H6可以作为煤矿判别煤自然发火进程的标志气体指标；⑤C3H8/C2H6可以作为预测煤自然发火进程的标志气体辅助指标。自然发火标志性气体的实时监测是判断遗煤氧化自燃进程的重要手段[2-4]。青岗坪煤矿工作面回采时，回风隅角及密闭墙内常检测到CO和C2H6，为矿井防灭火工作带来严重困扰。因此，确定CO、C2H4、C2H6以及C3H8等自然发火标志性气体的来源，优化煤层自然发火预测预报标志气体指标体系，对指导矿井防灭火工作和保证安全生产具有重要意义[5-8]。

1 采空区气体来源分析

青岗坪煤矿采用综采放顶煤的采煤工艺，采空区内遗煤较多且部分顶煤无法顺利下放，遗煤与顶煤在氧化的过程中会释放出指示自然发火进程的标志性气体[9-11]。在青岗坪煤矿工作面回风隅角密闭墙内埋设一根深3 m的取样管，对采空区内的气体连续进行约一个月的取样和检测，每天取样1次。工作面回风隅角密闭墙内连续取样检测结果见表1，其CO与C2H6两种气体浓度变化情况如图1所示。

表1 工作面回风隅角密闭墙内连续取样检测结果Tab.1 Gas sampling test results at the return air corner goaf of the working face序号取样日期O2/%N2/%CO/10-6CO2/%CH4/%C2H6/10-6C2H4/10-6C2H2/ 978.367 8180.095 90.486 6570.971 078.444 3200.074 40.505 3390.274 478.578 5330.126 81..445 878.514 5340.116 10.902 .307 678.606 9220.137 20.935 .299 478.354 7231.187 11.187 .700 578.398 4260.774 10.774 1890.807 078.391 6130.685 00.685 2220.818 778.181 6130.117 60.871 .414 078.558 980.128 40.888 0.910 478.371 0150.094 00.617 .772 478.307 7140.125 80.785 .771 278.487 1140.117 60.618 .688 778.533 4140.104 80.665 .945 078.243 7130.102 60.701 .757 778.031 6140.139 41.0.759 678.385 8190.106 20.741 .472 178.376 7180.149 80.989 3.868 478.363 6230.099 10.662 .363 878.115 6280.152 41.354 .789 278.210 2260.134 80.855 .504 078.486 0180.116 20.882 .153 479.035 8120.105 30.696 .731 077.984 2130.158 11.113 .805 277.774 7130.148 41.257 0

图1 工作面回风隅角密闭墙内CO与C2H6浓度变化曲线Fig.1 The concentration change curve of CO and C2H6at the return air corner wall of the working face

由表1可知，在连续监测期间没有发现C2H2与C2H4，但每天都可以检测出CO与C2H6，说明CO与C2H6长期存在于采空区内。

由图1可以看出，采空区内CO和C2H6浓度变化规律不同，CO浓度变化比较平稳，波动小，且浓度值一般不超过30×10-6；C2H6浓度变化较大，浓度在40×10-6～130×10-6。若采空区内CO与C2H6只来自于遗煤氧化，则二者浓度的变化趋势应保持一致，由此可以判断CO和C2H6的来源不完全相同。初步分析认为，CO和C2H6来源于煤层原生气体、采空区遗煤氧化以及含油砂岩层。

2 烃类气体来源分析

2.1 原生油气赋存规律

根据陕西省煤田地质局一九四队2006年9月提交的《青岗坪井田勘探地质报告》，青岗坪井田勘探钻孔中有7个钻孔见油，含油层位于直罗组和延安组中，其中直罗组中细砂岩含油的有4个钻孔，延安组中细砂岩含油的有5个钻孔，含油级别为油迹—油斑。矿井在一采区3条集中巷开拓及回采巷道掘进过程中，亦在局部地段煤层及顶板岩层中揭露石油的存在，表现为支护锚索、锚杆滴油。

根据青岗坪井田煤层底板等高线绘制了煤层赋存的三维图，能更加形象地显示出油点与煤层赋存之间的关系。井田内煤层呈现出北高南低、西高东低的埋深关系，井田内存在东西走向的2条向斜和1条背斜，几乎贯穿井田的东西范围。PK2、PK4、PK6、PK14、PK17与PK9等地勘出油点与A、B、C等采掘过程中发现的出油点皆位于井田内的两处向斜轴部附近。