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1、 河南平禹煤电公司, 2008.8.1，在机巷施工瓦斯抽放孔时曾 发生煤与瓦斯突出事故，造成23人死亡。2010.10.16, 施工防突 钻孔时煤与瓦斯突出发生煤与瓦斯突出，造成37名矿工遇难， 突出的煤尘约2500 t, 27名责任人被处理。第三章 影响瓦斯赋存地质条件v瓦斯是特殊的地质体瓦斯生成并赋存于煤层中，是气态地质体。v瓦斯赋存受控于地质条件瓦斯生成、运移、保存条件和赋存受地质作用控制。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.1 含煤岩系沉积环境3.2 煤的变质程度3.3 煤层围岩特征3.4 地质构造3.5 煤层埋藏深度3.6 煤田的暴露程度3.7 水文地质条件3.8 岩浆活动第三章 影响瓦
2、斯赋存地质条件3.1 含煤岩系沉积环境1.聚煤沉积环境控制煤层分布及厚度变化，从而控制瓦斯 分布三角洲、滨海平原沉积环境煤层厚冲积平原、浅海环境沉积煤层薄华南晚二叠世龙潭期沉积环境l 三角洲环境89对矿井中，高瓦斯和突出矿井87对；l 滨海环境115对矿井中，高瓦斯和突出矿井87对；l 冲积平原矿井，低沼矿井。海相、滨海相 陆相（湖泊沿岸、三角洲平原、冲积平原、冲积扇前缘）第三章 影响瓦斯赋存地质条件第三章 影响瓦斯赋存地质条件第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.1 含煤岩系沉积环境2.聚煤期前后沉积环境演化对瓦斯赋存影响环境演化决定下覆、上覆地层厚度、岩性组合和厚度(1)聚煤期前后平静水体环境有
3、利瓦斯赋存(2)聚煤期前后冲积环境沉积不利于瓦斯赋存(3)含煤岩系沉积旋回沉积细碎屑岩、页岩、硅质岩、泥灰岩沉积粗碎屑岩、砾岩，透气性好河流相河漫相沼泽相湖泊相完整旋回，以泥质岩为 主沉积时，有利于瓦斯赋存。上覆地层以冲积相湖泊相不完整旋回不利于瓦斯赋存。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.1 含煤岩系沉积环境3.沉积相组合对瓦斯赋存影响滨海相三角洲(滨海平原)相滨海(内湖)相山间河流、洪积相河流、河漫滩相扇三角洲相深水湖泊相滨海平原相滨海冲积平原相山前冲积平原相洪积、冲积平原相有利于瓦斯保存不利于瓦斯保存第三章 影响瓦斯赋存地质条件矿井瓦斯分布和瓦斯突出的影响因素是多矿井瓦斯分布和瓦斯突出的影响
4、因素是多方面的，除沉积环境外，还与方面的，除沉积环境外，还与地质构造地质构造、煤化煤化 作用作用、盖层厚度盖层厚度、开采技术条件开采技术条件等有关。另外等有关。另外 沉积环境也不是引起煤与瓦斯突出的直接因素沉积环境也不是引起煤与瓦斯突出的直接因素 ，在研究瓦斯赋存和瓦斯突出时，还要注意综在研究瓦斯赋存和瓦斯突出时，还要注意综 合分析。合分析。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.2 煤的变质程度在煤化作用过程中，不断 地产生瓦斯，煤化程度越高， 生成的瓦斯量越多。因此，在 其它因素相同的条件下，煤的 变质程度越高，煤层瓦斯含量 越大。煤的变质程度不仅影响瓦斯的生成量，还在很大程度上 决定着煤对瓦斯的
5、吸附能力。 不同变质程度煤对瓦斯的吸 附能力示意图吸 附 瓦 斯 量cm3/g 石墨长焰煤褐煤无烟煤挥发分(%)(1)煤变质程度超高，产出量越大；(2)煤变质程度增高，气体渗透率下降， 沿煤层向地表方向运移变慢；(3)煤变质程度增高，煤吸附能力增加， 煤层中可以滞留更多的气体。第三章 影响瓦斯赋存地质条件煤层的平均甲烷含量与其变质程度的定量关系曲线1000300050007000假定的坳陷刻度（m）2824201612841/3/5/K 7/T9/A11/A113/A3X(m3/t)321第三章 影响瓦斯赋存地质条件内蒙古自治区煤变质及瓦斯分带图煤种及瓦斯分带界线省界线市 镇低沼气矿 井高沼气
6、矿井国 界嘉峪关阿拉善右旗银川渤海湾包头呼市张家口承德赤峰通辽白城西乌旗东乌旗齐齐哈尔牙克石 满洲里 低变质中及高变中质变低质低瓦斯带带斯瓦瓦斯带低二连第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.3 煤层围岩特征煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定 厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，决定于它的隔 气、透气性能。 煤层顶板老顶直接顶伪顶伪顶：是指直接位于煤层之上和直接顶之间，极易跨落的 较薄岩层，通常是由碳质页岩等软弱岩石组成，厚度50 cm，很难保留在工作面空间上方。直接顶：是指位于伪顶上部的一层或数层岩层，随着回采 即能垮落。老顶：是指位于直接顶或直接位于煤层上部的坚硬岩层， 能维
7、持很大悬露面积，一般不垮落。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.3 煤层围岩特征第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.3 煤层围岩特征一般来说，当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、 油页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆 性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯容易逸散。煤层围岩的透气性不仅与岩性特征有关，还与一定范围内的岩性组合及变形特点有关。不同力学性质的岩层具有不同的 构造表象。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.3.1 围岩特征1.孔隙性、渗透性、孔隙结构2.围岩力学性质和变形特点第三章 影响瓦斯赋存地质条件1. 孔隙性、渗透性、孔隙结构(1) 孔隙性：绝对孔隙度、有效孔隙度孔隙相
8、互连通影响因素：岩石成分、组成、胶结物、胶结类型、构造情况、裂隙发育情况、裂隙特征。第三章 影响瓦斯赋存地质条件(2)渗透性岩石渗透性：是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙性质。绝对渗透率：反映岩石本身的孔隙结构特征；相对渗透率：岩石对每一种流体的渗透率。有效渗透率大小：流体性质、流体数量比例关系、岩石本身孔隙结构特征。第三章 影响瓦斯赋存地质条件(3)围岩孔隙结构孔隙喉道：孔隙中充填胶结物一般孔隙大、喉道粗岩石渗透率高；喉道粗、孔隙中细岩石渗透率中至偏低;喉道细小，孔隙大岩石渗透率低；喉道细小，孔隙小岩石渗透率均低。第三章 影响瓦斯赋存地质条件2. 围岩力学性质和变形特点(1)围岩
9、力学性质强岩层：不易塑性变形，易破裂(砂岩和石灰岩)弱岩层：发生塑性变形(煤层、细碎屑岩类)第三章 影响瓦斯赋存地质条件(2)围岩变形特点a.断层裂隙型顶板，主要由砂岩组成。b.紧密褶皱型围岩顶板，主要由粉砂岩、泥岩、细砂组成。c.透镜化现象围岩顶板。 几种不同的顶板变形第三章 影响瓦斯赋存地质条件不同岩性的岩层中节理的特点8强岩层产生垂直层面 破劈理8弱岩层产生密集的、 与层面斜交或大致平 行的流劈理；8相邻的强弱岩层中裂 隙出现折射现象。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.4 地质构造(1) 褶皱构造褶皱类型、封闭情况、复杂程度影响瓦斯赋存。向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦 斯沿垂直
10、地层方向运移是比较困难的，大部分瓦斯仅 能沿两翼流向地表。封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构 造，或者称圈闭构造。第三章 影响瓦斯赋存地质条件(2)断裂构造有的断层有利于瓦斯排放，也有的断层对瓦斯排放起 阻挡作用，成为逸散的屏障。前者称开放型断层，后者称 封闭型断层。断层的开放与封闭性决定于下列条件：a.断层的性质和力学性质。b.断层与地表或与冲积层的连通情况。c.断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩层性 质。d.断层带的特征(充填、紧密、裂隙发育)。 第三章 影响瓦斯赋存地质条件走向断层走向断层：阻隔瓦斯沿煤层倾向的逸散倾向断层倾向断层：切割煤层成相互独立的块体斜交断层斜交断层
11、：第三章 影响瓦斯赋存地质条件落差百米朱村和凤凰岭断层，使煤层与奥灰接触，开放型断层，断层附近瓦 斯含量低，区内小断层属封闭型断层，属构造分带边界。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3 189505000 0鲤鱼塘井0-200-600-400-200-400-20000-4004000立新矿150 10218585秋湖井014132 300121400 -400 023165153 296.92014820047.7 200 0 咸沙坝矿蛇形山井189010002000突出次数 始突强度 最大突出强 平均强度彭家冲井N湖南涟邵洪山殿矿区瓦斯地质图发育一系列通达地表中型断层，无突 出区，瓦斯小。第三章
12、 影响瓦斯赋存地质条件12OC-P羊渠河Q峰峰煤田地质剖面略图 1瓦斯风化带；2沼气带一系列斜交正断层切割煤系地层，形成若干地堑 、地垒构造。第三章 影响瓦斯赋存地质条件(3) 构造复合、联合特点： 应力集中、高变质煤、瓦斯大； 易于瓦斯保存的封闭条件。如：焦作矿区是高瓦斯区、高突区仅次于新华夏系与秦岭 东西构造带联合部位。 第三章 影响瓦斯赋存地质条件(4) 构造组合(构造形迹) 压性断层矿井边界封闭型压性断层矿井边界封闭型压性断层作为矿井的边界，断层面相背倾斜。矿井处于封闭 条件、瓦斯大。Arr2ArJ2ArAr+OJ1-2ArArQ J2-K1大青山煤田 京包铁 路黄河大青山煤田剖面图第
13、三章 影响瓦斯赋存地质条件 构造盖层封闭型构造盖层封闭型构造盖层指构造成因的盖层。如：吉林通化矿区铁厂二井，井田发育NNE张性断层， 煤层上覆地层被一逆断层上盘覆盖，煤层瓦斯高。淮南矿区部分由于逆冲推覆使煤层上覆地层被老地 层(寒武、奥陶地层覆盖)，煤层瓦斯减小。第三章 影响瓦斯赋存地质条件 正断层断块封闭型正断层断块封闭型由二组不同方向的压扭性正断层在平面上组成三 角形或多边型块体，井田边界为正断层圈闭。如：焦作煤田浅部煤层与透气性岩层接触外，其余均 受正断层挤压封闭而有利于瓦斯储集。第三章 影响瓦斯赋存地质条件3.5 煤层埋藏深度在瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量都与深度
14、的增加有一定的比例关系。一般情况下，煤层中的瓦斯压力随着埋藏深度的增加而增大。随着瓦斯压力的增加，煤与岩石中游离瓦斯量所占的比例增大，同时煤中的吸附瓦斯逐渐趋于饱和。因此从理论上分析，在一定深度范围内，煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加。但是如果埋藏深度继续增大，瓦斯含量增加的速度将要减慢。下表是前苏联学者黎金作的一个计算实例。第三章 影响瓦斯赋存地质条件深 度温 度压力（MPa)煤的孔隙在 压力作用下 降低系数煤的孔 隙体积 (m3/t)煤的甲烷含量岩石甲烷含量煤孔隙 中游离 瓦斯量 占(%)比 值地层 静压 力P1瓦斯 压力 P2p=P1 -P2吸 附游 离总 计孔 隙 中分 散总 计
15、q2100112.40.12.30.910.118200144.80.24.60.840.1095.70.25.90.10.10.2330300177.10.76.40.820.10712.90.713.60.40.10.5527400209.41.38.10.80.104171.318.30.90.21.17175002311.72.19.60.780.10119221.41.40.21.69136002614.1311.10.770.120.42.823.220.22.212117002916.4412.40.760.099213.724.72.60.32.91598003118.7513
16、.70.750.09821.44.726.13.40.33.61879003421.16.1150.740.09621.65.727.34.10.34.421610003723.47.116.30.730.09521.76.528.24.80.35.123611004025.78.217.50.720.09421.67.4295.50.35.825512004328.19.418.70.710.09221.58.329.86.30.36285第三章 影响瓦斯赋存地质条件20060010001400062101418m3/th(m)1234561 长焰煤； 2气煤； 3肥煤； 4焦煤； 5弱粘煤； 6贫煤 煤层甲烷含量随深度变化曲线第三章 影响瓦斯赋存地质条件个别矿井的煤层，随着埋藏深度的增大，瓦斯涌出量反而相对减小。大黄山矿位处较浅的有限煤盆地，煤层倾角大，在新
