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1、 瓦斯地质学资料整理第一章瓦斯地质学的概念、研究内容、研究的目的和意义，研究的方法：1） 瓦斯地质学是研究煤层瓦斯的形成、赋存和运移以及瓦斯地质灾害防治理论的交叉学科。2） 研究的内容包括：（课本上）瓦斯赋存机理研究；构造煤和瓦斯突出煤体基础理论研究；瓦斯抽采地质控制机理研究；煤与瓦斯突出的地质控制机理研究。（补充）煤层瓦斯的形成过程研究或者说煤层瓦斯组成与煤级的关系研究；瓦斯在煤层内的赋存与运移；煤与瓦斯突出机理研究；构造煤特征研究；地质构造控制煤与瓦斯突出理论；煤与瓦斯突出预测方法与控制措施；瓦斯资源地面开发；瓦斯地质图编制。3） 研究的意义：（课本上）瓦斯是煤矿安全的第一杀手；瓦斯（煤层
2、气）是重要的洁净能源；开发利用煤层气（瓦斯），减少空气污染，保护大气环境；瓦斯地质理论是瓦斯治理最重要的基础。（补充）瓦斯是影响煤矿安全生产的有害气体，控制瓦斯涌出量、减少煤与瓦斯突出动力灾害，可以提高煤矿安全性；瓦斯是温室效应气体，同时是清洁能源，提高煤层瓦斯抽采率可以保护大气环境，提高资源利用率。4） 研究的方法：（课本上）瓦斯地质规律研究；瓦斯赋存构造逐级控制理论研究；编制煤矿多级瓦斯地质图研究。（补充）利用地质统计法、钻探、探掘、地球物理方法，结合煤田地质、构造地质和水文地质等理论综合研究。第二章1、 含煤盆地：是指赋存煤炭的沉积构造盆地。时间上不连续性，空间上不均匀性。2、 世界5个
3、主要聚煤期：石炭纪聚煤期、二叠纪聚煤期、早中侏罗世聚煤期、晚侏罗早白垩世聚煤期、晚白垩始新世聚煤期，其中石炭纪和二叠纪聚煤期成煤量最多。石炭纪煤主要分布在欧洲、美国东部和我国北部；二叠纪煤主要主要分布在俄罗斯东部、我国北部和印度；三叠纪煤以澳大利亚最为丰富；侏罗纪煤大部分集中于亚洲和俄罗斯东部；白垩纪和新生代煤则以环太平洋最为丰富3、 什么是瓦斯？瓦斯的主要成份是什么？矿井瓦斯是指从煤层及煤层围岩中涌出的，以及在煤矿生产过程中产生的各种气体的统称。矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体、氢（H2）、一氧化碳（CO）、
4、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。广义：煤矿井下有毒气体的总称。狭义：甲烷4、中国含煤盆地聚煤一般规律：海相沉积系列聚煤作用与海平面的周期性升降密切相关，主要煤层多形成于沉积体系域的转换期；泥炭沼泽可作为独立的沉积体系，富集的煤层多形成于废弃的沉积体系之上，下伏沉积体系仅仅是泥炭沼泽发育的平台；聚煤盆地的基底构造决定富煤带的分布、煤层的稳定性和聚煤丰度，稳定地块基底上聚集了80%的已知煤炭资源。中国含煤盆地聚煤沉积特征：（了解）晚古生代与中、新生代两个地质历史时期，造就了两种类型的含煤盆地，即板内克拉通型含煤盆地与陆内断陷和拗陷型含煤盆地，发育了两种类型的沉积体系，即陆表海型盆地海相过渡
5、相陆相含煤沉积体系和陆表湖型盆地湖泊相过渡相河流相含煤沉积体系。克拉通：地壳形成之后（至少自显生宙以来）保持稳定状态、极少经受强烈构造变形的构造单元。5、 按照生物地球化学营力和热力地球化学营力作用效果，可将瓦斯区分为生物成因和热成因两种基本生成类型。生物成因瓦斯是指由各类微生物的一系列复杂作用过程导致成煤物质降解而生成的瓦斯气体。分为原生和次生两类热成因瓦斯是指随着煤化作用的进行，伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化而生成的瓦斯气体。6、 煤成烃物质来源：有机成因天然气的成气母岩可分为两大类，即：高等植物在成煤过程中形成的腐植质；低等植物在成煤过程中形成的腐泥质。前者形成腐植煤类，后者形成腐
6、泥煤类，两者都产生天然气。7、 煤的成烃演化过程包括生物地球化学作用（相当于生物煤化作用）和热力地球化学作用（相当于煤变质作用）两大阶段。8、 瓦斯中的非烃气体类型包括CO2、N2、H2S、CO等9、 瓦斯的保存条件（很重要，分值十分以上，课本36到40，好好看）第三章1、 板块构造的基本特征：海底分裂带上的现象，转换断层，俯冲带，深海沟，混杂体，火山岛弧，高压低温变质带，低压高温变质带，蛇绿岩套，地缝合线2、 中国四大构造域及其特征古亚洲构造域，主要形成于晋宁印支期，属古板块活动范畴；特提斯构造域，包括主要形成于华力西期的古特提斯和主要形成演化于燕山期与喜马拉雅期的新特提斯，为现代板块构造活
7、动的产物古华夏构造域，主要形成于晋宁印支期，属古板块活动范畴滨太平洋构造域，生成于中、新生代，为现代板块构造活动的产物3、板块构造对中国煤与瓦斯突出区域分布的控制：板缘构造带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；板内造山带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；深层构造陡变带，是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；深层活动断裂带是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；推覆构造带是煤与瓦斯突出的敏感地带；中国的强变形带是控制煤与瓦斯突出的敏感地带。中国煤与瓦斯突出动力灾害特征：中国是世界上煤与瓦斯突出动力灾害最严重的国家；含有高能瓦斯的构造煤是煤与瓦斯突出发生的基础；煤与瓦斯突出发生在构造挤压剪切破坏带。第四章1、煤岩组分是煤的基
8、本成分，是瓦斯的生气母质，它是影响瓦斯组成的首要因素。三种煤岩组分的烃气产率以壳质组最高，镜质组次之，惰质组最低。一般而言，煤变质程度越高，生成的气体量也越多2、影响瓦斯地球化学组成的地质因素：瓦斯的地球化学组成主要受煤岩组分（母质）、煤阶、生气过程、埋藏深度及相应的温压条件等因素影响。此外，水动力条件和次生作用（如混合、氧化作用）等也能够影响瓦斯的地球化学组成。3、 煤中瓦斯存在状态为吸附态和游离态；4、 概念吸附：是指气体以凝聚态或类液态被多孔介质所容纳的一种过程。大量研究表明，煤对气体的吸附以物理吸附为主体。解吸：煤层压力降低到一定程度，煤中被吸附的甲烷开始从微孔表面分离，即发生解吸，它
9、是煤中吸附气因储层压力降低或温度升高等而转变成游离气体的过程。把损失气量与解吸气量之和与总含气量之比称为解析率，损失气量与现场两小时解吸气量之和为解吸量，即解吸率与实测含气量的乘积。实测瓦斯解吸体积累计达到总解吸气量（STP：标准温度、压力）的63.2%时所对应的时间称为解吸时间，它由罐装煤样解吸试验求得。该时间参数对给定煤样来说，与逸散气无关，即不管采用何种方法计算逸散气量，解吸时间都是相同的。解吸时间取决于煤的组成、煤基块大小、煤化程度和煤的裂隙间距。单位时间内的解吸气量称为解吸速率5、 单分子层吸附理论Langmuir方程和Henry公式，朗格缪尔方程的基本假设条件是：吸附平衡是动态平衡
10、；固体表面是均匀的；被吸附分子间无相互作用力；吸附作用仅形成单分子层。6、 影响煤吸附性的因素（重点）煤吸附性大小主要取决于3个方面的因素，即：煤结构、煤的有机组成和煤的变质程度；被吸附物质的性质；煤体吸附所处的环境条件。煤对瓦斯的吸附是可逆的，环境条件尤为重要。煤中瓦斯吸附量的大小主要取决于煤化变质程度、煤中水分、瓦斯成分、瓦斯压力以及吸附平衡温度等。（详细看课本127-130）7、 （考不考参照瓦斯预测老师出题情况）煤层瓦斯含量：煤层瓦斯含量是指单位质量的煤中所含有的瓦斯体积（换算为标准状态下的体积），单位是cm3/g或m3/t。煤层原始瓦斯含量：煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位
11、质量煤中所含有的瓦斯体积（换算成标准状态下体积），称之为煤层原始瓦斯含量，常用m3/t和cm3/g作计量单位。煤层残存瓦斯含量：煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位质量煤中所含有的换算成标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残存瓦斯含量，常用计量单位亦是m3/t和cm3/g作计量单位。1煤的可解吸瓦斯含量：煤的原始瓦斯含量与煤层残存瓦斯含量之差称为煤的可解吸瓦斯含量，其物理单位为m3/t或cm3/g影响煤层瓦斯含量的主要因素1煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大2围岩条件：当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油页岩和泥岩时，煤层中
12、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。3地质构造的影响：褶皱构造：当煤层顶板岩石透气性差，且未遭受构造破坏时，背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，背斜轴部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增大。在向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直地层方向运移比较困难，大部分瓦斯仅能沿两翼流向地表，在盆地的边缘部分，若含煤地层暴露面积大，则便于瓦斯排放断裂构造：断裂构造破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯运移条件发生变化。开放型断层有利于瓦斯排放，封闭型断层对抑制瓦斯排放而成为逸散的屏障。断层的空间方位对瓦斯的保存或逸散也有影响。一般而言，走向断层能够阻
13、隔瓦斯沿煤层倾斜方向的逸散，而倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体构造组合：逆断层边界封闭型，压性、压扭性逆断层常为矿井或区域的两翼边界，断层面一般相背倾斜，使整个区段处于封闭的条件之下；构造盖层封闭型；断层块段封闭型4煤层的埋藏深度的影响:一般而言，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。煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加；当埋藏深度继续增大时，瓦斯含量增加的幅度将会减缓。5煤田暴露程度的影响:暴露式煤田煤系地层出露于地表，煤层瓦斯易于沿煤层露头排放。而隐伏式煤田如果盖层厚度较大，透气性又差，则
14、煤层瓦斯保存条件好；反之，若覆盖层透气性好，容易使煤层中的瓦斯缓慢逸散，煤层瓦斯含量一般不大。6地下水活动的影响:地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯一起流动。同时，水吸附在裂隙和孔隙的表面，还减弱了煤对瓦斯的吸附能力。因此，地下水的活动有利于瓦斯的逸散。7岩浆活动的影响:岩浆活动对瓦斯赋存影响比较复杂。岩浆侵入含煤岩系或煤层，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的变质程度升高，瓦斯的生成量和吸附能力增大。在缺少隔气盖层或封闭条件不好时，岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。总的来看，岩浆侵入煤层有利于瓦斯生成和保存的现象比较普遍8、
15、 瓦斯的成分有垂向分带现象，自浅部向深部一般可分四个带：CO2N2带、N2带、N2CH4带和CH4带；采煤界习惯将前三个带统称为“瓦斯风化带”9、 瓦斯风化带下界确定指标瓦斯压力P=0.10.15MPa（11.5kg/cm2）；瓦斯组分CH480%（体积百分数）；相对瓦斯涌出量大于2m3/t。煤层瓦斯含量（x）：气煤x=1.52.0m3/t（燃）、肥煤与焦煤x=2.02.5m3/t（燃）、瘦煤x=2.53.0m3/t（燃）、贫煤x=3.04.0m3/t（燃）、无烟煤x=5.07.0m3/t（燃）10、 煤的孔隙分四大类：原生孔、变质孔、外生孔、矿物质孔11、 割理被分为两组，即面割理和端割理，它们相互大致垂直，并都与煤层层面正交或陡角相交。面割理是延伸较长的主要割理，端割理延伸受面割理的制约，割理渗透性具有明显的各向异性。12、 煤层裂隙系统：是指不包括断层在内的，在自然条件下肉眼可以识别的裂隙系统，它由内生裂隙系统、气胀裂隙系统和外生裂隙系统三部分组成，大小通常为几毫米到几米。13、 渗透性：是流体通过多孔介质的能力。绝对渗透率：若孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用，则多孔介质允许流体通过的能力称为绝对
