张性断层带煤层瓦斯赋存规律
《煤矿地质学》重考点归纳总结 第七章 矿井瓦斯和煤与瓦斯突出
第七章矿井瓦斯•瓦斯，又称沼气，是在煤的形成过程中生成并保存在煤层和围岩中的多成分混合气体。
化学成分以甲烷（CH4）为主。
(11、17解)•瓦斯是地质成因的，是地质作用的产物。
•在煤矿建设和生产中，煤层及围岩中的瓦斯会进入到采掘工作面中，并因其存在而降低井下空气的含氧量。
当氧气下降到12％以下时，可导致井下人员中毒窒息事故发生；井下空气中瓦斯达到一定浓度条件（5～16％），遇引爆火源可发生矿井瓦斯爆炸事故。
矿井瓦斯•一、瓦斯的形成与分带•1．瓦斯成分及其性质•瓦斯成分：CH4（主要）、N2、CO2。
•狭义的瓦斯指甲烷（CH4）。
甲烷为无色、无味、无嗅、无毒的气体，比空气轻，因而在井下它停积在巷道上部。
空气中甲烷浓度达到5～16％，遇引火源即可发生燃烧或爆炸。
•CO2为无色、无嗅、略带酸味并有一定毒性的气体，它的比重比空气大，在井下主要分布在巷道的下部。
大量二氧化碳在井下突然喷出可使人窒息。
矿井瓦斯•2．瓦斯的成因•瓦斯是在煤化作用过程中形成的。
泥炭化阶段，泥炭转变为褐煤，这一阶段以生物化学作用为主，可以产生甲烷。
•随着深度增加，地温进一步升高，约50～160℃时，煤化作用处于气煤到肥煤阶段，它不仅产生大量甲烷，而且在中晚期也是大量出油的阶段。
•当温度大于160～200℃时，煤转变为无烟煤，复杂的碳氢化合物遭到破坏，只能产生甲烷而不能生成石油。
矿井瓦斯❿3．瓦斯在煤层内的赋存状态❿（1）游离状态瓦斯❿瓦斯分子存在于煤体、围岩的空隙中。
❿（2）吸着状态瓦斯❿吸附瓦斯：瓦斯分子被吸附在煤体或岩体孔隙的表面。
❿吸收瓦斯：瓦斯分子在煤体内部。
矿井瓦斯❿4.瓦斯的垂直分带随深度增加混合气体中各组分相对含量有规律变化沿垂向可分三个带：CO 2-N 2带： CH 4＜ 10﹪ N 2-CH 4 带：CH 4＜ 10-80﹪ CH 4带：CH 4＞ 80﹪❿其中，前两个带统称为瓦斯风化带，其深度视地质情况而异。
❿“CH 4带”称为甲烷带，煤层瓦斯随深度增加而有规律的增长，但增长的梯度因地质条件而异。
煤层瓦斯含量的测定依据
煤层瓦斯含量的测定依据1矿井概况唐口矿井位于山东省济宁市西郊 , 济宁地堑西侧北部。
东界为济宁断层 , 西界为嘉祥断层, 由此构成本区的地堑构造。
区内次级构造以南北向、北向断层为主 , 局部因受南北二侧东西向构造带控制, 也存有少量东西向断层。
区内则以北东向断层居多。
本井田含煤地层为二迭系山西组和上石炭统太原组, 主要可采煤层 3 (3 上 , 3 下 ), 16, 17, 平均总厚 9.76m。
目前开采 3 上煤层 , 位于山西组中部 ,属低灰、特低硫、特低磷、高熔～难熔融灰, 结焦性能好的气煤。
2煤层瓦斯参数测定2.1 3 上煤层瓦斯含量测定根据唐口煤矿现有条件, 采用直接法对煤层的原始瓦斯含量进行测定。
分别在西部胶带运输巷迎头、北部胶带运输大巷迎头、 2303轨道巷迎头、2301外切眼迎头 4个地点 , 共采集 4个煤样进行瓦斯含量测定。
通过现场煤样瓦斯解吸的测定和图解法对煤样损失量的计算, 得出煤样解吸瓦斯,煤样残存瓦斯含量测定在实验室进行 , 包括煤样粉碎前常温脱气、煤样粉碎前加热脱气和煤样粉碎后加热脱气 3个过程, 三者之和为煤样残存瓦斯量。
斯量与残存瓦斯量之和 , 如表 3。
平均为 2.12m3/t。
2.2 3 上煤层瓦斯压力测定及透气性系数计算 2.2.1 3 上煤层瓦斯压力测定煤层瓦斯压力测定与煤层透气性系数测定计算, 在西部风大巷和辅助运输石门 (2)内各选择 1个测点。
2.2.2透气性系数计算煤层透气性系数是衡量煤层中瓦斯流动难易程度的重要指标, 是评价煤层瓦斯能否实行预抽的基本参数。
通过测定煤层瓦斯径向不稳定流量来计算煤层透气性系数。
将有关数据代入径向不稳定流量计算煤层透气性系数公式 , 算得 3 上煤层透气性系数为0.1675(MPa)。
2.2.3 3 上煤层钻孔瓦斯流量衰减系数测定根据煤层瓦斯流动理论分析, 煤层钻孔的瓦斯涌出量随着时间的延长呈衰减变化。
钻孔瓦斯流量衰减系数是评价煤层瓦斯预抽难易程度的一个重要指标。
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存规律
煤层瓦斯赋存规律是指煤矿中煤层瓦斯的分布、存在形式及其规律。
煤层瓦斯是由煤中的有机质在埋藏过程中形成的，在煤矿开采过程中具有潜在的危险性。
煤层瓦斯的赋存规律对煤矿安全生产具有重要意义。
煤层瓦斯赋存规律可以归纳为以下几个方面：
1. 吸附瓦斯：煤层中的瓦斯主要以吸附态存在于煤体孔隙中。
随着压力的减小或温度的升高，吸附瓦斯可以解吸并逸出。
吸附瓦斯的赋存量受煤种、煤质、压力及温度等因素的影响。
2. 渗透瓦斯：煤层中的瓦斯可以通过煤层间隙或裂隙的渗透而存在。
渗透瓦斯的赋存与煤层孔隙度、赋存压力、地应力及煤层裂隙特征等因素有关。
3. 包裹瓦斯：煤层中的瓦斯可以包裹在煤体中的微小气泡中存在。
包裹瓦斯的赋存量受煤体孔隙结构、煤质及煤体松散程度等因素的影响。
4. 瓦斯运移规律：煤层瓦斯的运移与煤体孔隙连通性、地应力、渗透能力等因素有关。
瓦斯通常遵循从高压区到低压区的流动规律，地质构造、矿井开采等因素会影响瓦斯的运移路径和速度。
了解煤层瓦斯赋存规律对煤矿安全生产具有指导意义，可以帮
助矿井管理人员做好瓦斯抽放、通风以及瓦斯爆炸防治等工作，从而提高煤矿的生产安全性。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征简介煤炭资源是我国主要能源资源之一，煤层瓦斯则是其中一种无形的能源资源。
深部煤层瓦斯赋存规律及其涌出特征的研究，可以为煤层气开发提供理论依据和技术支撑，同时也可以为煤层气的安全生产提供重要参考。
本文将围绕深部煤层瓦斯的赋存规律及其涌出特征展开讨论。
深部煤层瓦斯赋存规律赋存形式煤层瓦斯的赋存形式一般包括两种，一种是吸附在煤体孔隙中，另一种是游离在煤层裂隙中。
在深部煤层中，由于地下水的压力增大以及煤体孔隙逐渐关闭等因素的影响，煤层瓦斯的主要赋存形式是游离气体。
吸附气体则占据了较少的比例。
煤性对瓦斯赋存的影响煤层瓦斯的赋存量与煤性有直接关系。
由于不同煤性的孔隙率和比表面积不同，因此不同煤性的煤层瓦斯赋存量也会有所不同。
一般来说，具有较高孔隙率和比表面积的煤层，其孔隙中的煤层瓦斯含量相对较高。
同时，煤层的厚度也会对瓦斯赋存量产生影响。
厚度较小的煤层由于煤体间的连通性较差，瓦斯的堆积容易导致局部区域的高压，进而影响其可开采性。
底板岩性对瓦斯赋存的影响在深部煤层中，底板岩性的不同也会对煤层瓦斯的赋存量产生影响。
底板岩性若是致密型岩石，则瓦斯无法透过岩石而向地面逸出，而会向煤层上部和两侧的煤体中渗透和堆积，从而增加其含量。
反之，底板岩性若为通透型岩石，则瓦斯会向地面逸出，导致其含量减少。
深部煤层瓦斯的涌出特征涌出类型深部煤层瓦斯的涌出类型通常分为两种，一种是常规涌出，另一种是突发涌出。
常规涌出是由瓦斯压力自然产生，较为稳定。
而突发涌出则是由于煤层瓦斯压力快速释放，可能会导致爆炸等灾害事件的发生。
涌出量深部煤层瓦斯的涌出量与煤层深度、煤性、地质构造等因素有关。
一般来说，随着煤层深度的增加，瓦斯的赋存量和压力会增大，从而导致涌出量增加。
此外，含有大量煤层气的煤层，其瓦斯的涌出量也会相应增加。
涌出过程深部煤层瓦斯的涌出过程是一个较为复杂的过程，涉及到煤层瓦斯的释放、扩散、迁移等环节。
一号煤矿煤层瓦斯赋存规律的研究与探索
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.33.025一号煤矿煤层瓦斯赋存规律的研究与探索①路文文 权文斌(陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿 陕西延安 727307)摘 要：本文主要研究分析地质条件变化时对煤层瓦斯的运移、赋存等所产生的影响，通过分析煤层瓦斯的运移、赋存条件来制定相应的瓦斯突出治理方案。
本文主要以黄陵矿业一号煤矿地质构造为基础，一号煤矿2号煤层瓦斯实验数据为依据，通过地质构造与实验数据来分析地质条件变化对煤层瓦斯含量的影响程度、煤层瓦斯赋存规律等。
通过大量的数据收集、分析等，总结出地质条件变化与煤层瓦斯赋存的规律，为矿井后期开采过程中的瓦斯治理方面提供了可靠的数据参考依据和借鉴。
关键词：地质条件 瓦斯赋存规律 实验数据 瓦斯治理中图分类号：TD712.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)11(c)-0025-02①作者简介：路文文(1993—),男，汉族，陕西延安人，本科，地质工程师，研究方向：地质工程。
瓦斯是在成煤过程中产生的一种伴生气体，只要开采煤层就会有瓦斯涌出，长期的煤矿开采实际证明，地质条件对煤层瓦斯的赋存有很大的影响，因此分析矿区的地质条件对井下开采煤层过程中的瓦斯治理至关重要。
为了进一步提高矿区瓦斯的抽采率，准确掌握瓦斯基础参数及其在煤层中的变化规律，提前预测矿井瓦斯涌出量；预测巷道、工作面及钻孔瓦斯涌出量；预测瓦斯抽放和利用的可能性。
通过地质构造与实验数据来分析地质条件变化对煤层瓦斯含量的影响程度、煤层瓦斯赋存规律等，为矿井后期的开采设计和煤层瓦斯综合治理提供基础依据。
1 工程概况黄陵矿业一号煤矿位于黄陵县店头镇，距店头镇建成区约1.5km，距黄陵县城约22km，距延安市约210km，距铜川市约104km，距西安市约204km。
矿区形状不规则，东西宽约10~19km、南北长约5~21km，井田面积为197km 2，地理坐标为东经108°55~109°15，北纬35°37′~35°54′。
煤田断层带水和瓦斯的突出机理及其赋存特点分析
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｒｆｒｔｙ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｃａ ｓｆｃ ｔｏ ｍｅｈ ｄ ｏ ｈ ａ ｌ ｏ ｅ，ｈ ｎ ｈ ｏ ｅｉａｌ ｕ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐ ｐｅ ｉｓｌ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｎ ｗ ｌｓ ｉ ａ ｉｎ ｉ ｔｏ ｆｔｅ ｆｕ ｔｚ ｎ ｔ ｅ ｔｅ ｒ ｔ ｌｙ ｓ ｍｍｅ ｐ ｔ ｅ ｒ ｌｔｏ ｓ ｐ ｂ — ｃ ｄ ｕ ｈ ｅａ ｉｎ ｈｉ ｅ
ｈ ｄ ｏｏ ｙ ａ ｄ ｇ ｓ， ｎ ｃｈ ｎｉｍ ｆｇ ｓ ｏ ｔ ｒｔ Ｍ ｅ ｗｈｌ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉ ｔａｌ ｒ ｐ ｓ ｄ ｓ ｍｅ ｍａ ａ ｅ ｎ ｅ ｏ ｙ ｒ ｌｇ ｎ ａ ａ ｄ ｍｅ ａ ｓ ｏ ａ ｕｂｕ ｓ． ａｎ ｉｅ，ｈ ａ ｅ ｎｉ ｌｙ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｎ ｇ ｍｅ ｔｒ ｃ ｍｍｅ ｄ ｔｏ ｓｔ ａ ｔ ｉ ｎ ａｉ ｎ ｏ ｆｕｌ ｓ ｉ ｏ ｌｍ ｉｅ ｐ ｏ ｕｃｉｎ， ｉ ｈ ｈ ｖ ｒ ｄ ｃ ｎ ｕｉ ｎ ｅ ｓｇ ｉｉａ ｃ ｏ ｈ ａ ｔｚ ｎ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔｕｃｉｎ ａ ｄ ｔｅ ｓ ｆ ｔ ｏ ｃｉｎ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｒ ｄ ｔｏ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｐ ｏ ｕ ｉ ｇ ｇ ｄａ ｃ ｉｎ ｆ ｎ ｅ ｆｒｔ ｅ ｆｕｌ ｏ ｅ ｉ ｈ ｏ ｓｒ ｔ ｎ ｈ ａｅｙ ｐｒｄｕ ｔ ｆ ｃ ｏ ｏ
摘 要 ： 出 了新 的 断层 带 的 分 类 方 法 ， 合在 地 质 工 作 中的 实 践 与经 验 ， 提 结 从理 论 上 总 结 了水 文 、 斯 与 断层 带 瓦 的关 联 性 ， 找 出 了断层 带 中水 文 、 斯 新 的赋 存 规 律 及 水 和 瓦 斯 的 突 出机 理 ， 步给 出 了对 断 层 带 的 管 理 并 瓦 初 建 议 。 煤矿 的建 设 与 安 全 生 产具 有 指 导 性 意 义 。 对 关 键词 ： 田 ； 文 断 层 带 ； 斯 断层 带 ； 出机 理 煤 水 瓦 突 中 图分 类 号 ： Ｄ １ ． ； Ｄ ４ ． Ｔ ７ ２２ Ｔ ７５ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） ６— ０ ６— ３ １０ ０ ０ （００ ０ ０ ３ ０
煤层瓦斯赋存及涌出规律分析
煤层瓦斯赋存及涌出规律研究现状及分析王伟安全09-2班摘要：瓦斯是指井下有害气体的总称,主要由煤变质作用生成的,瓦斯赋存及其分布与成煤后期的改造作用有着密切的关系。
近年来,随着煤层开采向纵向深度逐步发展,矿井瓦斯问题日益严重，成为煤矿的主要灾害之一。
掌握瓦斯赋存的规律和瓦斯的涌出规律，预测瓦斯的涌出量是瓦斯治理、矿井通风设计、瓦斯抽采系统设计和矿井及工作面产量确定的重要依据。
本文为了超前防治矿井瓦斯灾害, 通过讨论影响瓦斯赋存的地质因素,分析煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量影响因素, 研究了煤层瓦斯赋存和瓦斯涌出规律, 根据研究结果预测了矿井煤与瓦斯突出危险性, 对瓦斯防治工作具有指导意义。
关键词：煤层瓦斯瓦斯赋存瓦斯涌出规律煤炭是我国的主要能源，占一次能源的70%以上，我国煤炭工业在保障国家经济快速增长的同时，也使煤炭的开采条件不断恶化，突出表现在开采深度增加、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质构造条件复杂，瓦斯灾害日趋严重。
为了科学指导煤矿瓦斯灾害防治工作, 达到超前预测瓦斯灾害的目的, 必须掌握矿井开采煤层的瓦斯赋存及涌出规律。
1、煤层瓦斯赋存规律1.1瓦斯的生成煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生成的。
煤是一种腐植型有机质高度富集的可燃有机岩，是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转化而成。
从植物死亡、堆积到转变成煤要经过一系列演变过程，这个过程称为成煤作用。
在整个成煤过程中都件随有烃类、二氧化碳、氢和稀有气体的产生。
结合成煤过程，大致可划分为两个成气时期。
1.1.1 生物化学作用成气时期这是成煤作用的第一阶段，即泥炭化或腐植化阶段。
这个时期是从成煤原始有机物堆积在沼泽相和三角训相环境中开始的，在温度不超过65℃条件下，成煤原始物质经厌氧微生物的分解生成瓦斯。
这个过程，一般可以用纤维素的化学反应方程式来表达：4C6 H10O5 →7CH4↑+8CO2↑+C9H6O+3H2O或2C6 H10O5 →CH4↑+2CO2↑+C9H6O+5H2O 在这个阶段，成煤物质生成的泥炭层埋深浅，上覆盖层的胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗透和扩散容易排放到古大气中去。
煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施
煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施摘要：对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述，阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法和研究现状，分析影响煤与瓦斯突出的各种地质因素。
随着矿井开采深度逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越低，突出危险性也相应增大，所以研究防治突出措施有重要的现实意义，并提出煤与瓦斯突出的防治措施。
关键词：煤与瓦斯突出地质构造防治措施前言：煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一，可在极短时间内，由煤体内部向采场、巷道等采掘空间喷出大量的煤和瓦斯，突出物会造成埋人，破坏设施，突出的瓦斯使人窒息，或引起瓦斯爆炸，造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故。
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家自1950年发生有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来，在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区都发生了煤与瓦斯突出。
因此，解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题是实现煤炭工业可持续发展的当务之急。
对于煤与瓦斯突出机理，各国研究者经过长期得到努力提出了包括瓦斯主导作用、地应力主导作用、化学本质作用和综合作用等假说，基本定性的解释了煤与瓦斯突出现象。
1 国内外研究现状1.1 国外研究现状国外关于煤与瓦斯突出机理的研究成果可以归纳为以下4个方面[1~4]：a.瓦斯主导作用假说这类假说认为煤体内存储的高压瓦斯在突出中起主要作用。
其中“瓦斯包”说占重要地位，认为“瓦斯包”是突出的动力来源。
瓦斯主导作用假说主要有：“瓦斯包”说、粉煤带说、煤空隙结构不均匀说、突出波说、裂缝堵塞说、闭合空隙瓦斯释放说、瓦斯膨胀说、卸压瓦斯说、火山瓦斯说、地质破坏带说、瓦斯解吸说等11种假说。
b.地应力主导作用假说这种假说认为煤和瓦斯突出主要是高地应力作用的结果。
高地应力包括2个方面，一方面指自重应力和构造应力，另一方面指工作面前方存在的应力集中。
地应力主导作用假说主要有：岩石变形潜能说、应力集中说、塑性变形说、冲击式移近说、拉应力波说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位移不均匀说等8种假说。
探索瓦斯赋存规律 预计Ⅳ水平瓦斯涌出量
］ ５
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总 第 ３ ５期 ９ 矿 业 快 报 ２０ ０ ２年 ９月 第 ｌ ７期
２ ２ 影 响 瓦 斯 涌 出量 的 因 素 ．
（ ）瓦斯 含 量 是 控 制 瓦斯 涌 出 量 的决 定 性 １ 因素 。 （ ）煤 层 渗 透率 是 影 响 瓦斯 涌 出量 的 重 要 ２ 因素 。 透率与瓦斯压 力成正 比， 渗 与煤 层 粘 度 成 反 比 ， 透 率 是 由渗 透 容 积控 制 的 ， 渗 透 容 积 渗 而
通 风 测 气工 作 管理 提 供 了技 术 依 据 。 关 键 词 袁 庄矿 瓦斯 赋 存 涌 出量 预 计
袁 庄 矿 １５ ９ ９年 投 产 ， 目前 Ｉ、Ⅱ水 平 已报 废， Ⅲ水 平 仅 剩 Ⅲ４采 区 ， 产 采 区主 要 集 中在 生 Ｉ水 平 。 矿 历 年 来 瓦 斯 涌 出量 情 况 是 ： Ｖ 该 随着 采
矿 井 瓦 斯 是 一 多 成 分 的 混 合 气 体 ， 是 从 凡 煤体 、 围岩 及 采 空 区 释 放 出 的气 体 ， 称 为 矿 井 统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
尚 建 岗 ， 庄 煤 矿 ， 程 师 ，３ ０ ８安 徽 省 淮 北 矿 业 集 团 公 司 袁 工 ２ ５５
袁庄煤 矿 。
（ ）地 下 水 。地 下 水 流 动 可 以 带 走 一 部 分 ９
深 和 产 量 的增 加 ， 斯 涌 出量 也 在 逐 年 上 升 ， 瓦 由 Ｉ、Ⅱ水 平 的 低 瓦 斯 矿 井 增 加 到 Ⅲ水 平 的 高 瓦 斯 矿 井 ； Ｉ 水 平 已采 工 作 面 相 对 瓦 斯 涌 出量 现Ｖ
已 达 １ ． ～ ２ ． ｍ。ｔ ５ ２ ２６ ／。
大峪沟矿区二_1煤层瓦斯赋存规律研究
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ６ ． １ １ ． ０ ２ ４
大 峪 沟矿 区二 煤 层 瓦斯 赋 存 规 律 研 究
张 志伟
（ １ ． 山西省煤矿 节能监 测 中心， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ０ ； ２ ． 山西煤 矿设备安全技术检测 中心 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ０ ）
大峪沟矿区位于荥巩煤 田西部 ， 该 区海拔标高 为２ １ ９ ． ９～ ４ ７ ７ ． ９ ｍ， 区内多为丘陵地形 。区内含煤 地层 主要 为 山 西组 、 太 原 组 。其 中 山 西 组 二 煤 层 为大 峪 沟矿 区主采 煤层 ， 煤 厚 ０— ２ ３ ． ８ Ｉ Ｔ Ｉ ， 平 均厚 度 为４ ． ６ ２ Ｉ Ｔ Ｉ 。煤 层 倾 角 为 ７～１ ４ 。 。 由于 在 构 造 演 化 过程中煤层受到层间揉搓、 挤压等应力的作用 ， 使煤
图 １ 大 峪 沟 矿 区构 造
１ 区域地质演化 和矿 区地质构造特征
大 峪沟矿 区位 于华 北 聚 煤 盆地 南 缘 ， 属 于嵩 箕 构造 区。
斜北翼 ， 底板标高在 一１ ０ ０ ｍ 以上 ， 埋藏较浅 ， 沿着 二 煤层发育的滑动构造带也成为瓦斯释放的天然 通 道 。因此 区域构 造 和矿 区构造 均在 一定 程度 上利
犁 式形 态上 陡下 缓 。经 本 区矿井 巷道 揭露 和钻孔 控
体强 度低， 硬 度系数 ． 厂普 遍 小 于 ０ ． ３ ， 煤 密 度 １ ． ６ ｔ ／ ｍ ， 孔 隙率 １ ６ ％， 属无 烟煤 。
大峪 沟矿 区 由西 向东依 次分 布 有 红 旗 二 矿 、 红 旗一 矿 、 华 泰煤 矿 三对生 产 矿 井 ， 见图 １ 。井 田边 界 北接 Ｆ 断层 ， 西临 Ｆ 断层 ， 南 部 出现 煤层 露 头 。该 矿 区红旗 一矿 、 二 矿均 为低 瓦斯矿 井 ， 华泰煤 矿 为高
煤层瓦斯的一般分布规律
煤层瓦斯的一般分布规律①赋存于煤层内的瓦斯表现出纵向分布特性，越深煤层瓦斯越多②煤层瓦斯沿纵向一般分布为两个带：瓦斯风化带和甲烷带（2）瓦斯的分化带①Ⅰ“CO2—N2”、Ⅱ“N2”、Ⅲ“N2—CH4”带的统称瓦斯分化带②各带不仅瓦斯组成成分不同，而且瓦斯含量不同（风化带的特点）③瓦斯风化带形成的原因是地质因素综合作用所致（Ⅰ）剥蚀过程（作用）——使瓦斯风化带减少（Ⅱ）风化作用——长期风化使自由排放瓦斯时间越长，瓦斯风化带深度增加（Ⅲ）地质构造作用——地质破坏程度愈高，瓦斯排放的不均匀性和风化带深度就愈大（Ⅳ）地应力的作用——致密透气性差的覆盖层可阻止瓦斯风化带的扩大④不同矿区瓦斯风化带的深度在比较大的范围内变化⑤确定瓦斯风化带下部边界的条件（Ⅰ）烷及重烃浓度之和（CH4+CNCH2N+2+CNH2N+。
）=80% （Ⅱ）煤层瓦斯压力P=0.1-0.5MPa（Ⅲ）相对瓦斯涌出量q1=2-3 m3/t（煤）（Ⅳ）煤层瓦斯含量Q=1-7 m3/t（煤）（根据不同牌号的煤取不同的值）⑥瓦斯风化带是划定低瓦斯矿井，低瓦斯区域的基本条件（3）甲烷带①瓦斯风化带下边界以下的煤层区域称甲烷带②甲烷浓度>80%③瓦斯压力(2-3MPa )较大,瓦斯含量较高,并随深度有一定规律增加④将出现特殊的瓦斯涌出、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出⑤受地质构造作用，会出现高瓦斯富集区（瓦斯包）煤的总孔隙体积占相应煤的体积的百分比称为煤的孔隙率，以%表示。
（2）煤中孔隙分类微孔—其直径<10-5mm，它构成煤中的吸附容积；（占50%以上）小孔—其直径=10-5～10-4mm，它构成毛细管凝结和瓦斯扩散空间；（占28%以上）中孔—其直径=10-4～10-3mm，它构成缓慢的层流渗透区间；大孔—其直径=10-3～10-1mm，它构成强烈的层流渗透区间，并决定于具有强烈破坏结构煤的破坏面；可见孔及裂隙——其直径>10-1mm，它构成层流及紊流混合渗透的区间，并决定了煤的宏观（硬和中硬煤）破坏面。
瓦斯的赋存状态、影响瓦斯含量的地质因素
3）地质构造：
地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。目前总的认为，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于瓦斯排放。如断裂构造和褶曲构造。
① 断裂构造：通常张性断层，尤其是通达地表的张性断层，有利于瓦斯的排放；压性断裂不利于瓦斯排放，甚至有一定封闭作用。
② 褶曲构造：当顶板为致密岩层且未暴露地表时，一般在背斜瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜槽部瓦斯含量减少。当顶板为脆性岩层具裂隙较多时，瓦斯容易扩散，因而背斜顶部含瓦斯减少，在向斜轴部瓦斯增加。
6）煤层埋藏深度：
煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯、而不利于放散瓦斯方向发展。
研究表明：当深度不大时，煤层瓦斯含量随埋深的增大基本上呈线性规律增加；当埋深一定值后，煤层瓦斯含量将会趋于常量。
这主要是因为，在一定范围内，随着煤化变质程度的增高，煤体内部因干馏作用而产生微孔隙越多，使煤的表面积增大。
2）煤层和围岩的透气性：
煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就高。
煤中瓦斯80%~90%以上以吸附状态存在。
5．影响瓦斯含量的地质因素
瓦斯含量：是指自然条件下单位质量或体积煤体中所含的瓦斯量（包括游离瓦斯和吸附瓦斯），单位为m3/t。
煤层中瓦斯赋存状态
煤层中瓦斯赋存状态煤层瓦斯是一种常见的矿井灾害气体，其赋存状态对于矿井安全具有重要影响。
煤层瓦斯主要以游离态、吸附态和溶解态存在于煤层中。
了解煤层瓦斯的赋存状态，对于采取有效的防治措施和确保矿井安全具有重要意义。
一、游离态瓦斯游离态瓦斯是指煤层中自由存在的气体，它不与煤体发生物理或化学作用。
游离态瓦斯主要由甲烷组成，占瓦斯总量的90%以上。
游离态瓦斯主要存在于煤层孔隙中，其中包括煤层间隙、裂隙和孔隙等。
游离态瓦斯是矿井瓦斯爆炸的主要来源，因此在矿井开采中必须采取有效的排放措施，以确保矿井安全。
二、吸附态瓦斯吸附态瓦斯是指煤层中与煤体表面结合形成化学键或物理吸附力的气体。
煤层中存在大量的微孔和介孔，这些孔隙可以吸附大量的瓦斯。
吸附态瓦斯主要由二氧化碳、氮气、甲烷等组成，其中甲烷是最主要的成分。
吸附态瓦斯是煤层瓦斯储量的重要组成部分，也是煤层瓦斯的潜在储量。
在矿井开采中，吸附态瓦斯的释放量较少，但当煤体破裂或压力减小时，吸附态瓦斯会转化为游离态瓦斯，增加矿井瓦斯浓度，增加矿井的瓦斯危险性。
三、溶解态瓦斯溶解态瓦斯是指煤层中溶解在水中的瓦斯。
煤层中的地下水中溶解有大量的瓦斯，其中主要是二氧化碳和甲烷。
溶解态瓦斯是煤层瓦斯的另一种重要形式，它在煤层开采过程中会随着煤体的破碎和煤层水的排泄而释放出来。
溶解态瓦斯的释放速度与煤层水的排泄速度有关，当煤层开采速度较快时，溶解态瓦斯的释放速度也会相应增加。
因此，在矿井开采中必须采取有效的排水措施，以减少溶解态瓦斯的释放量，确保矿井安全。
煤层中的瓦斯主要以游离态、吸附态和溶解态存在。
游离态瓦斯是矿井瓦斯爆炸的主要来源，吸附态瓦斯是煤层瓦斯储量的重要组成部分，溶解态瓦斯是煤层瓦斯的另一种重要形式。
了解煤层瓦斯的赋存状态，对于制定有效的瓦斯防治措施和确保矿井安全具有重要意义。
在矿井开采中，要采取相应的措施，减少游离态瓦斯的积聚，控制吸附态瓦斯的释放，降低溶解态瓦斯的排放，以确保矿井的安全生产。
地质构造对瓦斯含量的影响
地质构造对瓦斯含量的影响摘要煤层瓦斯是影响煤矿安全生产的重要因素之一，瓦斯的赋存、聚集与运移主要受到地质作用的控制，所以对地质因素的研究就很有必要。
本文以影响瓦斯分布的主要地质因素：褶曲和断层为例，分析了影响煤层瓦斯分布的规律，为瓦斯含量预测提供一定的依据。
关键词地质构造；断层；褶曲；瓦斯赋存1概述瓦斯的不均衡分布是普遍现象，不同的煤田、不同的井田、不同的采区，甚至是同一采区的两翼、同一煤层的不同部位，其瓦斯分布均有差异。
煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素共同作用的结果，瓦斯是控制煤与瓦斯突出的三大主要因素之一。
高瓦斯的存在是瓦斯突出的能量来源和基础条件，它既参与了煤体的破碎，又是抛出煤体的主要动力。
煤层瓦斯含量是瓦斯突出的直接控制因素，只有达到一定的瓦斯含量，煤层才具有突出的可能性。
研究表明：地质构造是煤层瓦斯分布的主要控制因素。
因此，及时总结影响瓦斯赋存规律的各种地质构造因素，对有效防治煤与瓦斯突出，具有非常重要的现实意义。
2地质构造从瓦斯地质角度来说，可以把构造分为以下两大类：1）封闭型构造。
压性或压扭性构造一般多属封闭型。
经验证明，在压扭应力较强的地区，最有可能形成构造软煤封闭区。
这样的地区有着很大的瓦斯潜能，也是瓦斯易于赋存的场所。
2）开放型构造。
在张应力作用下所形成的构造多属开放型。
这种构造有利于煤层瓦斯的排放。
3断裂和褶曲构造地质对瓦斯含量的影响3.1断层对瓦斯含量的影响断层保存瓦斯的能力则随断裂性质的不同而具显著的差异。
压性断层因其受到较大压应力作用，结构致密的断层泥、糜棱岩较发育，透气性差，沿断层和垂直断层面方向上的瓦斯运移都相对困难，因此，压性断层对煤层中瓦斯的保存最为有力，张性断层则相反，其中，结构松散的碎裂隙岩、断层泥发育，易于瓦斯释放，其它断层对瓦斯的保存能力则按压扭性、扭性、张扭性的顺序逐渐减弱。
地质构造中的断层破坏煤层的连续完整性，改变了煤层中瓦斯含量。
瓦斯覆存、瓦斯基本参数及涌出量预测方案
矿井瓦斯的生成与组分
矿井瓦斯组分
煤层烃类气体组分典型气相色谱图
矿井瓦斯的生成与组分
矿井瓦斯组分
煤层烃类气体组分质谱定性鉴定结果
矿井瓦斯的生成与组分
矿井瓦斯组分 中国部分煤矿煤层瓦斯组成测定结果
矿井瓦斯的生成与组分
区间，并决定了具有强烈破坏结构煤的破坏面。 可见孔及裂隙——其直径>10-1mm，它构成层流及紊流混
合渗透区间，并决定了煤的宏观（煤和中硬煤）破坏面。
煤的储存与输运瓦斯特性
煤的孔隙率
煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比， 通常用百分数表示。
孔隙率的单位有时用cm3/cm3、m3/m3或cm3/g、 m3/t表示。煤的孔隙率通过实测煤的真密度和视 密度来确定，不同单位煤的孔隙率与煤的真、视 密度存在如下关系：
甲烷在煤中呈两种状态存在，在渗透空间内的甲 烷主要呈自由状态，称为自由瓦斯或游离瓦斯， 由于甲烷分子的自由热运动，显示出相应的瓦斯 压力，这种状态的瓦斯服从气体状态方程；
另一种在微孔内主要呈吸附状态存在在微孔表面 上和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的孔穴或 煤分子之间的空间（后两者中的瓦斯可称为固溶 体，包括在吸附状态中）。
煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带 与甲烷带。
煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带
煤层瓦斯垂向分带 瓦斯风化带
瓦斯风化带是CO2－N2、N2与N2－CH4三个 带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯 含量也不相同。
煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带
煤层瓦斯垂向分带
煤层瓦斯赋存状态及其垂向分带
矿井瓦斯的生成与组分
峰峰矿区煤层气地质特征及开发利用研究
第32卷11期 中国煤 炭地质Vol. 32 No. 112020 年 11 月COAL GEOLOGY OF CHINANov. 2020doi ：10. 3969/j. issn. 1674-1803. 2020. 11. 04文章编号:1674-1803(2020) 11-0014-07峰峰矿区煤层气地质特征及开发利用研究王遂正1,左明星打孔庆虎"，张 宁2(1.中国煤炭地质总局第一勘探局，河北邯郸056001； 2. Mdt 工程大学，河北邯郸056038)摘要:通过梳理近年来峰峰矿区煤层气(煤矿瓦斯)相关资料，从煤层赋存规律、构造特征、含气量、储层特征、渗透率等多个方面研究分析了峰峰矿区煤层气赋存规律，总结了峰峰矿区煤层气含气量主控因素，分析了峰峰矿区 抽采现状，估算了峰峰矿区煤层气资源量。
研究表明，矿区煤层储层具备以裂隙为主、孔隙度很高，透气性较好，围 岩的封闭条件较好,含气量也较高的物性特征;结合以上特点建议在矿井生产区加大井下煤层气的抽采力度提高 资源利用率,在后备区建立中小型煤层气地面开发区。
关键词:煤层气;储层特征;含气量;峰峰矿区中图分类号:P57 文献标识码:AStudy on CBM Geological Features and Exploitation , Utilization in Fengfeng Mining AreaWang Suizheng 1, Zuo Mingxing 1, Kong Qinghu 1 ** and Zhang Ning 2基金项目：国家能源局“国家大型煤炭基地开发潜力研究”项目。
第一作者简介:王遂正(1963—),男，河南密县人，教授级高级工程师,1981年毕业于焦作矿业学院煤田地质勘查专业，从事煤炭、煤层气等地质勘查与研究工作。
*通讯作者简介:孔庆虎(1986—)，男,山东临胸县人，硕士，高级工程师,2008年毕业于山东科技大学水文与水资源工程专业，从事煤炭、煤层气勘查开发与相关研究工作。
影响煤层瓦斯赋存的地质因素
梁全青 （ 中煤 科工集团 重庆研究院 。 重庆 ４ ０ ０ ０ ３ ７ ）
摘 要： 煤层瓦斯的运移和赋存在开采过程 中占有很重要 的地位 ， 其 影响 因素也是多 种多样 。本文通过 各种地质 因素对 瓦斯赋 存 的影 响分析 ， 得到 了各种地质 因素对瓦斯赋存 的影响规律 ， 此项工作对 实际生产 中瓦斯预测 、 治 理具有一定的指导意义 。 关键词 ： 瓦斯 ； 运移； 地质
１ ． 前言
矿 井瓦 斯 问题会 随着 开 采深 度 和 强度 的增 加 而 日 益 凸显 ， 瓦斯赋存 于煤体之 中， 是 在 煤 化 过 程 中形 成 的 。因其 固有 的特殊 形 态会 伴 随 周 围煤 层 以及 岩 层 等 的结 构变 化而 发生相 应 的移动 以达 到平 衡 。 瓦斯 赋存 地质 规律 １ 是 瓦斯 区域 突 出危 险性 预测 和矿 区瓦 斯
２ ． ２顶 、 底 板 泥岩厚 度
砂岩 、 砾 岩等 存 在 孔 隙和 裂 缝 导 致 比无 孔 隙 和 裂 缝 的 透气 系数 高 出几 千倍 。 ２ ． ３煤 层 上覆基 岩 厚度 上 覆基 岩厚 度是 指煤 层 顶 板 以上 除 冲积 层 之 外 的 其 他地 层厚 度 之 和 ， 相 当 于煤 层 埋 藏 深 度 与 第 四 系 地 层 沉积 厚 度 之差 。作 为 以黄 土 层 为 主 的 第 四系 地 层 ， 有 如下 特 点 ： 分 布在地表、 孔 隙度 大 且 胶 结 性 不 好 、 连 通性好 ， 由此 可 知 容 易 释 放 瓦斯 。基 于 以上 特 点 得 出 第 四系地 层 厚度 易 发 生 较 大 变化 ， 造 成 煤 层 上覆 地 层 在纵 向变 化较 大 。 因不 同煤 层 以上 煤 系 厚 度 的差 异 影 响， 造成 顶板 基岩 厚度 在研 究 区 内纵 、 横 向上 的 变化 。 总 体看来 ， 由 于 上 部 地 层 岩 性 的 特 点 可 知 其 有 利 于 瓦斯 排放 ； 地 层 长 期 遭 受 风 化 剥 蚀 造 成 地 层 不 全 也 有 益于 瓦斯 逸 散 ； 与 此 同 时第 四 系 黄 土 层 与 下 伏 地 层 不 整合 接触 等 ， 上述 特点 都有 利 于瓦斯 逸散 。
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成二次应力场，分别为：
应力降低区（ σ ＜ σ0 ） ，应力增高区（ σ ＞ σ0 ） 和 原岩应力区（ σ = σ0 ） 。二次应力分布区 σ1 方向与 断层面近于平行； σ3 与断层面近于垂直； σ2 与断层
分析·探讨
（ 2012 － 03）·12 Nhomakorabea·图 1 从完全脆性到完全韧性变形的应力 － 应变变化图
·124·
（ 第 43 卷第 3 期）
分析·探讨
张性断层带煤层瓦斯赋存规律分析
汤海林，蒋承林，游继军
（ 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221008）
摘 要：通过对张性断层处的应力、煤质变化程度分析，在张性断层控制区煤层瓦斯流动近似为
单向流动，并通过瓦斯单向流公式，提出了张性断层的瓦斯压力控制边界计算公式，量化张性断
走向基本平行。 由于地层煤岩体既具有脆性，也具有流变性，因
此在构造应力影响区域煤岩体应力 － 应变曲线应近 似于图 1 中的脆性 － 韧性渐移区域的曲线，即向抛 物线型靠近。且受张性断层处构造应力的影响，断 层带内糜棱岩不发育，主要为断层角砾、碎裂岩等， 这些岩石透气性良好，是瓦斯运移的良好通道，当 张性断层 与 透 气 性 强 的 砂 岩、溶 洞 或 地 表 连 通 时， 很容易使瓦斯沿断层释放到大气中去，此时，断层 带内气压近似为大气压。
局部应力集中效应，且在卸荷回弹变形过程中，由于
差异回弹面的存在，岩体中形成 1 个被约束的残余
应力体系。在断层面附近，由于岩体在卸荷过程中
可产生弯曲变形，它总与破裂面相伴生。
处于张性断层带的岩层，由于侧向应力的解除
（ 卸荷） ，两盘岩石产生回弹变形，边部岩石应力产
生相应的调整，其结果是在两盘一定深度范围内形
随着经济和科技的发展，部分矿井已进人深部 或复杂构造煤田开采，由此而来的瓦斯地质灾害问 题亦越来越严重。众所周知，伸展构造作为开放式 的渗透条件，一般不会促成瓦斯的聚集，更不会诱发 大规模的瓦斯突出事故［1 － 3］，然而作为典型的伸展 构造的滑动构造区各煤矿最近几年相继发生了众多 不同规模的瓦斯地质灾害［4 － 6］，煤与瓦斯突出、瓦斯 爆炸及煤层自然发火等安全事故频频出现。这表明 现代的瓦斯地质灾害的研究要由原来的单一构造因 素进行深入研究。在地质史上，现今各种地质构造 都是多次构造运动的结果，并且，如滑动构造区这种 开放性构造也同时存在张性断层和压性断层。随着 研究深度的增加，有必要对张性断层和压性断层对 瓦斯赋存规律进行具体量化的研究，以便对复合构 造和经历过多期的构造进行进一步认识，以应对当 今更加复杂化的矿井开采。
1 张性断层应力分析
负围压和低围压条件下，岩石表现为拉断破坏。
基金项 目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ 973 计 划 ） 资 助 项 目 （ 2006CB202204 － 3）
根据格里菲斯破坏准则，当 σ1 + 3σ3 ≤0 时，拉应力 σ3 对岩石的破坏起主导作用，此时拉断破坏准则 为：
2 张性断层构造应力影响区域特征
2． 1 煤体变质程度 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，而且很大程度 上决定着煤对瓦斯的吸附能力。
温度、压力及温度作用的时间是决定煤化作用 进程的基本地质因素。目前，温度对有机质演化所 起的主导作用得到普遍的认同，而压力因素在成烃 过程中的作用机理尚不清楚，尤其是压力类型——— 静压力（ 自重应力） 、动压力（ 构造应力） 与应力性质 （ 张应力、剪应力及压应力） 对煤化作用的影响差异 则存在较大的争议［9 － 10］，但构造作用明显促进煤化 进程这是共识。
［σ3］= － St
（ 1）
式中，St 为岩石的抗拉强度。
当岩体的结构面处于有利地位时，岩体的抗拉
强度远低于岩石，拉断破坏更易发生岩石应力应变， 如图 1［7］。张性断裂面在地质历史上一般没受过明
显的剪切破坏，断层面一般表现粗糙，多呈锯齿状。
张性断层在拉应力下卸荷破裂，卸荷作用将引
起卸荷面即断层面附近岩体内部应力重分布，造成
层对控制区域煤层瓦斯压力的影响。采用该方法对宏松煤矿 F2 断层控制边界进行了计算，计算 结果与现场实测结果基本一致。
关键词：张性断层； 应力分析； 瓦斯压力； 控制边界
中图分类号：TD712
文献标志码：A
文章编号：1003 － 496X（ 2012） 03 － 0124 － 04
Occurrence Regularity Analysis of Coal Seam Gas in Tensional Fault Belt