瓦斯赋存与地质构造关系之我见

瓦斯赋存与地质构造关系之我见
作者：柴义红
来源：《科学与财富》2016年第30期
摘要：随着煤矿行业的快速发展，对于井下瓦斯赋存状态影响因素的研究得到了业内人士的高度重视。

对于瓦斯赋存状态在多数情况下不仅受到一个区域地质构造型式的影响，还会受到局部地质构造型式的影响。

可以说，地质构造型式对瓦斯赋存状态起着决定性的作用，同时也可以有效地评估该地区的煤田瓦斯状况。

本文结合对地质构造特征的描述，阐明了地质构造型式对瓦斯赋存状态的影响作用。

关键词：地质构造型式；瓦斯赋存状态；影响作用；分析
一、前言
瓦斯是煤在地质历史演变过程中逐渐形成的气体地质体，影响瓦斯涌出量大小和煤层瓦斯赋存状态的地质条件是含煤层历经多次构造运动演化的结果。

瓦斯赋存和运移与地质构造有着十分紧密的关系，从地质角度来分析矿井瓦斯赋存规律，对于瓦斯抽放利用及防治矿井瓦斯灾害有重大意义。

目前，随着将瓦斯与地质构型相结合研究工作的开展，在对地质构型与瓦斯生产、转移等关系之间的研究已经取得了初步成效以及进一步研究的基础。

现如今，在越来越先进的技术支撑下，必须要善于利用这些技术并加大对该课题的理论研究，全面提升相关研究水平，最终为煤和瓦斯的进一步发展提供可靠的理论基础，从而更进一步推动我国煤矿事业的大力发展。

笔者根据多年的工作经验，采取地质划分的方法，对该课题进行简要的分析研究。

二、地质构造特征介绍
（一）断裂构造介绍
地壳的形变，一般都是从褶皱到断裂，断裂又可分为断层和节理；但一旦发生断裂，它便作为地块的边界条件，从而对以后的变形起决定性影响。

虽说每个采煤矿区的地质环境条件各有不同，其断裂构造形态也不尽相同。

但经过研究，可以看出它们之间也存在着一些相同的规律性可循。

对具有成生联系的各项结构因素而言，在统一的构造应力场的作用下，在具体统一的地质构型下，其产生的构造形迹并不是随机无序的，尽管这些结构要素可能具有不同形态、不同级别、不同性质、不同方向和不同序次，但仍有着一定的内在规律可循。

断层的封闭性和透气性将对瓦斯的积聚产生巨大的影响。

（二）褶皱构造介绍
每一个采煤矿区的地质构型都各不相同，除了上面提到的断裂构造外，还存在着一种褶皱构造。

当煤层受到褶皱的充分影响作用后，在褶皱区域的不同部位对于瓦斯的赋存状态也是千差万别的。

例如在复式向、背斜轴部转折端，瓦斯极易聚集，而在褶曲两翼，则瓦斯不易于积聚。

（三）地质动力的区分？
地质动力区分是结合了现有先进的科学技术，以地质形态的基本常识与常见的地质外形为依据，来正确地预测出该地区的地质形态。

在这其中，必须有对该地区地质形态最专业和权威的分析研究，还必须要能够分析出该地区地质断裂形成的原因以及其历史的发展变化情况，再利用现代化先进的数据分析软件、应力测量仪等来找出应力集中的地域或方位。

这种办法现在已经在中国很多矿区加以实际推广应用，也得到了业内人士的一致好评，为煤田的顺利开采提供了一定的技术支持与丰富手段，也值得进一步的推广使用。

三、地质构造对瓦斯赋存状态的影响分析
（一）地质构造与瓦斯赋存的关系分析
地质构造形迹对瓦斯赋存的影响主要表现在：一方面造成了瓦斯分布的不均衡，另一方面是形成了有利于瓦斯赋存或排放的条件。

受到地质构造应力的作用和应力场复杂性的影响，在同一构造形迹内会出现有应力集中程度不同的块段，从而形成了相对的高压和相对的低压区域，压力差驱动了瓦斯的运移，形成了瓦斯的相对聚积，这也是造成瓦斯分布不均衡的重要原因。

如果煤田所处断层较少，瓦斯赋存就主要受到区域褶皱的控制。

由于褶皱运动，会造成褶皱产状发生较大变化，而煤层作为沉积岩中最软弱的成分之一，在构造应力的作用下或重力作用下极易发生形变，甚至产生塑性流变，从而形成复杂的褶皱和厚煤包。

岩层经过褶皱作用后，在褶皱不同部位围岩封闭瓦斯能力也具有较大的差别，在背斜轴部节理以张性为主，其封闭瓦斯的能力明显较弱。

而在向斜轴部，节理以压性或压扭性为主，因此，围岩封闭瓦斯的能力会介于背斜轴部和向斜轴部之间。

此外，背斜倾伏端埋深相对大，封闭瓦斯的能力也会相应增强；而向斜仰起端埋深相对减少，则封闭瓦斯的能力也相对减弱。

（二）煤层埋藏深度及围岩与瓦斯赋存的关系
瓦斯含量随埋深增大而增大，煤层埋深越大，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，就越容易保存下来。

此外，深度的增加致使压力增大，煤层及围岩被压实，降低了透气性，有利于保存瓦斯，正常情况下，煤层的瓦斯含量与埋深呈现一定的相关性。

由于压力的作用，煤层瓦斯会不断运移和排放，围岩和煤层的渗透性决定了瓦斯运移和排放的速度。

如果煤层顶底板为致密较完整透气性差的岩层，如泥岩、裂隙不甚发育的灰岩，瓦
斯不易渗出，瓦斯在煤层中就容易保存下来，致使煤层瓦斯含量过高，瓦斯压力过大。

相反，如果煤层顶底板由胶结较差的中粗砂岩、砾岩组成，则煤层瓦斯含量低，瓦斯压力小。

（三）地质构造对瓦斯含量及压力预测的影响
对于一个采煤区的瓦斯含量及其压力等方面的测评工作是十分必要的。

在实际工作中，可以利用目前先进发达的仪器设备来进行具体测试。

首先，需要对具体煤矿的井下瓦斯原始值进行测量，并且要做好多组数值的历史记录；其次，要能够正确灵活地使用多场耦合分析模拟系统，正确计算出最后的数值；最后，需要结合记录下来的数值，在适合的软件里面做出曲线图。

经过对这些测试、分析以及总结的经验中，可以很直观的发现地质形态对于瓦斯和压力值都有很大的影响作用。

（四）区域构造对于瓦斯赋存的影响
大型构造体系决定了煤田盆地的形成。

如含煤岩系一般保存于山字型的马蹄形盾地和两翼负向构造单元内，盾地部位可以是构造简单的含煤盆地，也可以是一系列含煤向斜构造，两翼的含煤向斜构造则呈雁列展布。

煤田中常见一些中、小型直扭型构造型式，如中、小型多字型构造和中、小型入字型构造等。

在多字型构造中，保存含煤岩系的褶皱和断裂构造具有等距、雁列展布特征，一般以长条状、短轴状褶曲为主，两翼不对称，陡翼常伴生走向逆冲断层。

入字型构造其主干断层一般长数十公里，张扭性分支断裂与主干断层所夹锐角指向所在盘相对运动方向，含煤岩系一般保存于分支断层下降盘或拖曳向斜构造内，等距、雁列于主干断层旁侧。

在构造型式的控制下，煤区周围出现一定的应力集中区，从而导致瓦斯得不到及时的释放，使得这个地区的瓦斯量比较高。

这种对地质形态的预测为进一步评估一个地区的瓦斯赋存具体状态有着不可取代的重要作用。

除此之外，由于地区的环境条件不同，其煤层的透气性能以及断层的情况对瓦斯的赋存状态同样有着相当重要的影响作用。

四、结论
随着科技的不断发展，煤矿行业也在发生着日新月异的变化。

对瓦斯赋存状态的研究一直都是业内人士非常关注课题，经过不断地研究分析发现，地质构造型式对其的影响作用是至关重要的。

在实际的煤矿运营中，技术人员应该在大量理论知识的支撑下，对该课题进行更深层次的研究与分析，进一步提升我国煤炭事业的发展与壮大。