煤层地质学

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煤层地质学范文第1篇

关键词：煤矿地质学；煤矿安全；矿物；岩石；地质构造；含煤岩系

文献标识码：A中图分类号：TD17 文章编号：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071

煤矿地质学是地质学的一个分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学，主要内容有矿物与岩石、地质构造、煤的形成和含煤岩系、煤田水文地质。煤矿安全是研究煤矿安全生产的一门学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治：矿井瓦斯防治、矿尘防治、矿井火灭防治、矿井水防治、矿井顶板灾害防治等理论知识。下文重点论述煤矿地质对矿井瓦斯、矿井水、顶板管理的影响。

1影响瓦斯含量的地质因素

影响瓦斯含量的地质因素有：（1）煤的变质程度，褐煤没有产生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；长烟煤吸附能力低，最大吸附量为20～30m2/t；无烟煤吸附能力最强，最大吸附量达50～60m2/t。（2）围岩和煤层的渗透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地质构造，断裂构造，张性断裂有利于瓦斯的排放，压性断裂不利于瓦斯的排放。褶皱构造，顶板为致密并未暴露地表时，瓦斯含量背斜顶部增大，向斜槽部瓦斯含量减小。顶板为脆性岩石且裂隙较多时，瓦斯含量背斜顶部减小，向斜槽部增大。（4）地下水活动，地下水的流动有利于瓦斯的扩散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（岩层）表面吸附水分子，减少对瓦斯的吸附。水分子占据了煤（岩层）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地层出露地表的程度越高，越利于瓦斯扩散。（6）煤层埋藏深度，瓦斯风化带以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力随深度增加。影响煤与瓦斯突出的地质因素有：（1）煤层厚度，大于20cm煤层才会突出；煤层厚度增大，突出增大。（2）煤层埋藏深度，深度增加突出次数增多，突出强度增大，突出范围扩大。（3）地质构造，地质构造带控制突出范围。（4）煤的力学性质，软分层突出可能性大。（5）围岩性质硬而且厚，突出危险性增大。（6）其他地质因素，岩浆侵入、煤的变质程度高突出易发生，涌水量大突出危险性要小等。

2矿井水文地质对矿井水的影响

煤矿开采中，地下水或地表水进入矿井的过程，称为矿井充水。充水条件是水源和通道，是煤矿地质研究的内容。

2.1矿井的充水水源

大气降水：（1）矿井涌水量随季节的变化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滞后降水一段时间。（2）矿井涌水量的大小与地区有关。南方降雨多，矿井涌水量大；北方降雨少，矿井涌水量少。（3）随着开采深度的增加，大气降水对矿井涌水量的影响减少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季节性地表水由于是地下径流，仍然对涌水量有影响。地下水按埋藏条件将地下水分为：（1）上层滞水：地表以下局部隔水层以上的水。范围小，水量小，季节性，对开采影响不大；（2）潜水：地表以下，第一个稳定隔水层以上的水，对建井和露天煤矿影响较大；（3）承压水：充满两个稳定隔水层且有压力的重力水。煤矿开采水时，如果遇到这样的水源，就会有大量水涌入，会造成矿井淹紧，如我国华北石炭二叠纪煤系的顶板奥陶系石灰岩水。按含水层性质将地下水分为：（1）孔隙水：松散岩层中的水，对建井和露天煤矿影响较大；（2）裂隙水：岩层裂缝中的水，对煤矿生产影响较大；（3）岩溶水：石灰岩、白云岩等可溶性岩石中的水，对煤矿生产带来影响。老空水是采空区和废弃巷道由于长期停止排水积存的水，其特点是：（1）来势凶猛，短时间水量很大，常伴有有毒有害气体，带来恶性事故；（2）老空水是酸性水，腐蚀金属设备；（3）如果和其他水源无水力联系，容易疏干，否则不易疏干。

2.2矿井充水的通道

孔隙：如砾石、粗砂岩松散，存在空隙。导通性好，透水性强。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙。而最严重是构造裂隙，包括节理和断层。其中断层破碎带常是水源的通道和积水区，即可以导水也可以积水。溶隙：石灰岩、白云岩等可溶性岩石被水溶解，形成溶洞，互相导通。人为的充水通道：（1）封闭不良的钻孔。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（2）采矿活动采空区冒落产生的裂隙、煤层底板底鼓产生裂隙。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（3）矿井长期排水，形成水位陷落漏斗。向外扩展，到达新的水源，使矿井涌水量增大。

3采煤工作面顶板管理

顶压是地压表现的主要形式，顶压的大小主要取决于顶板岩石的物理力学性质。顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面的顶板事故。在掘进过程中，如遇到顶板破碎和压力大，容易发生冒顶。当遇到断层，褶曲的轴部的顶板破碎易发生冒顶事故，这些都和岩石的性质和地质构造有关，岩石强度低，受压后易破碎。当临近断层由于受地应力的作用，顶板岩层破碎，出现断层带。背斜和向斜的轴部由于受地应力的作用，顶板岩层破碎。掘进工程中，由于空顶作业导致顶板冒落，破岩后未及时支护出的顶板，在顶板压力的作用下就会冒落。采煤过程中，煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶，伪顶随采随落，直接顶在回柱或支架前移后垮落，应为煤层采高的2～3倍，冒落后充满采空区。否则基本顶处于悬空状态，随着悬空面积增大，基本顶来压，发生基本顶冒落。厚层难垮落的顶板，回柱放顶或支架前移，直接顶不冒落，形成大悬顶。到了一定程度，大面积来压，造成工作面垮面。采煤过程中由于煤层倾角过大，支架会下滑、倾斜，导致冒顶。另外，影响矿尘产生量的地质因素主要有：（1）地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大；（2）煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多；（3）煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大，反之则小。影响煤炭自燃的地质因素主要有：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件。综上所述，煤矿地质对煤矿安全有极大的影响，因此必须认真细致做好煤矿地质工作，研究影响煤矿安全生产的各种地质因素，为煤矿安全生产服务。

参考文献

[1]陶昆．煤矿地质[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008．

煤层地质学范文第2篇

引言

随着世界原油不断减少,世界常规能源供给形势日益严峻,国际上逐渐把发展非常规能源作为新世纪能源发展的主要议题。煤层气的开发具有热值高、污染少、安全性高的特点,完全可以成为石油和天然气等常规能源的重要补充。[1]世界上很多国家逐渐开始重视煤层气的勘探和开发试验,并积极发展发达国家的地面钻井开采技术,在煤层气资源的勘探、钻井、采气和地面集气处理等技术领域均取得了重要进展。我国埋深在2000米以内的煤层中含煤层气资源量达30万亿－35万亿立方米，是世界上第三大煤层气储量国，煤层气开发前景非常可观。然而，由于种种原因，我国煤层气的开发和利用规模普遍偏小，所以合理加强煤层气的综合利用，对我国的资源建设有积极的作用。

1.煤层气的成因

天然气的成因各式各样，Macd Donald(1983)研究了天然气的形成模式，认为最具代表性的模式有六种：（1）沉积岩有机质的微生物降解；（2）沉积岩有机质的热降解；（3）原油的热裂解；（4）煤的变质作用；（5）岩浆岩的高温反应；（6）地幔原生甲烷的释放。煤层气是属于第（4）种模式，是在煤的变质作用过程中不断生成的。煤在变质作用中产生的甲烷分子被吸附在煤体的表面。吸附甲烷量的多少决定于压力、温度和煤质。即在一定的温度、压力条件下，甲烷分子主要以单分子层状态吸附于煤体的细微孔隙表面，并和微孔隙中的游离甲烷分子处于不断交换的动平衡状态。由此可知，游离甲烷的多少，取决于煤的孔隙度、温度和压力。当遇到外界条件发生变化(地壳运动、岩浆活动)时，这种平衡就会被打破，若继续沉降使煤热演化继续进行，煤层含气量增加；或地壳抬升,使煤的热演化终止，甲烷不再产出；当煤层抬升接近地表遭受风化时，所有气体将散失干净。

2.煤层气田的分类

纵观国外已有煤层气开发的生产实践和我国国内开发试验的经验教训，可以认为不同成因的煤层气田的开发，会存在一定的差别。分类划分得当对指导煤层气地面开发选区和开发方式、方法的运用均有一定的指导作用。现参考煤田地质学理论中煤变质类型的分类，结合煤层气的生成、赋存等条件，将煤层气田初步划分为三类二个亚类。

(1)深成成因的煤层气田。

(2)岩浆热成因的煤层气田，可分为。

①区域热力作用形成的煤层气田。

②岩体接触作用形成的煤层气田。

(3)挤压成因的煤层气田。

3.国内煤层气开发利用的现状

当前，国际能源局势趋紧，我国煤矿安全生产形势严峻。我国的能源消费结构很不合理，1999年煤炭约占68%，石油占23%，天然气仅占2.6%，天然气在能源结构中的比例远远低于世界平均水平(24%)。为了实现能源与环境的可持续发展，我国急需实施以优质能源为主的能源发展战略，合理调整能源结构，增加天然气在一次能源消费中的比重。煤层气有望成为接替煤炭、石油和天然气等常规能源的新能源资源。目前全国瓦斯发电的总装机容量为9万千瓦，而规划或正在实施的瓦斯发电项目装机容量接近15万千瓦。其中，山西晋城煤业集团在建的煤层气电厂计划装机达12万千瓦，是世界上目前最大的煤层气发电厂。

4.我国煤层气区划方案

根据实际资料和工作程度，按煤层气大区、含气区、含气带、气田这四个级别进行中国煤层气资源分布区划。

5.开采煤层气的技术方法

5.1生产布局

煤层气开发的生产布局与常规油气有较大差异。当煤层气开发选区确定以后，在钻井之前，就应进行地面设施的系统设计与布局。在确定井径、地面设施与井筒的位置关系时，应综合考虑地质条件、储层特征、地形及环境条件等因素。―个煤层气采区包括生产井、气体集输管路、气水分离器、气体压缩器、气体脱水器、流体监测系统、水处理设施、公路、办公及生活设施等。只有各部分密切配合，才会使得煤层气生产顺利进行。

5.2 井筒结构

煤层气开发的成功始自井底，一般井筒应钻至最低产层之下，以产生一个口袋，使得产生气体在排出地面之前，在此口袋内汇集。煤层气生产井的结构是将油管置于套管之内，这种构型是由常规油气生产井演化而来的。这种设计还可使气、水在井筒中初步分离，从而减少地面气、水分离器的数量，并可降低什筒内流体的上返压力；一般情况下，产出水通过内径为10 mm或20mm的油管泵送至地面，气体则自油管与套管的环形间隙产出。除排水产气外，井简的设计还应尽量降低固体物质(如煤屑、细砂等)的排出量。井底口袋可用上收集固体碎屑，使其进入水泵，使地面设备的数量降至最低。在泵的入口处，可安装滤网，减少进入生产系统中的碎屑物质。另外，在操作过程中，缓慢改变井口压力，也有利于套管与油管环形间隙的清洁，降低碎肩物质的迁移。

5.3气水地面集输与处理

5.3.1地面气水分离

在煤层气生产井中，将油管置于套管之内的设计可实现气、水的初步分离，但在泵送至地表后，还需经地面分离器进一步分离，分离的气和水分别进入集气管线和水处理系统，同时还应除去流体中固体颗粒物(煤粉、细沙等)。

5.3.1.1 低压分离

常用的分离器有常规两相分离器，脱水器和在线水分分离器。两相分离器为一个内部装有挡板的大容器，从井中排出的流体从两侧进入分离器，分离出的气体自顶部排出，当容器中水位升至一定高度时，通过一个自动阀门口底部流出 。该分离器的缺点是分离出的气体仍含有较多水分，需进―步纯化，另外，在不增加上返压力的情况下，井下泵不能将排出的水送全至各处系统。脱水器可有效地去除套管气流中的水分，但不能收集水流中的气体。在线水分分离器是颇为有效的二次分离器，可置于管线中两相分离器之后。该装置采用离心分离，使水分流至洼坑，气体继续沿管线流动。使用该分离器可有效去除气体中的水分，但不能处理大量水流和去除进入气体中的固体颗粒物。

5.3.1.2高压分离

部分生产井需要两次分离，第一步，高压容器从流体中分离出气体；第二步，低压分离，从石油中分离出水。虽然一般采用重力分离设备，但煤屑过多会对设备产生严重影响。需要针对不同情况采取相加措施。例如，常规的水雾分离器可被细微灰尘堵塞，可使用脉型或其它水雾分离器代替。为避免大块煤堵塞底部阀门或其它接口，可使76mm阀门代替50mm阀门。中等煤屑通常处于气饱和状态，漂浮于分离器的气、水界面上。分离器中分离的气体通过一个药盒型过滤装置，以免在后来脱水、压缩或进入气表时产生问题。气体还需经20―25µm滤网过滤．以免破坏水处理没备。

5.3.2集输系统

集输系统的作用有二：一是利用最经济的方式将气体从井门输送至中央压缩站；二是从环保与经济效益的角度，妥善处理排出水。在铺设管线时应充分考虑地形和地面没施，输气管道不宜铺设在低洼处，而输水管尽量不要架设在高处。但如果无法避免这种情况，应安浆气压缓解阀，以免水回流至井口。

5.4气体处理与压缩

进入销售管线的煤层气，一方而应符合管道气的成分标准，另一方面应具有足够的压力。因此，经气水分离器分离出的气体，需经进一步处理和压缩。

6.开采煤层气需要注意哪些问题

6.1煤层气开采中水的处理

水是煤层气生产的副产品，其净化和处理费用在日常操作中占相当大的比重。合理设计水处理系统，是决定煤层气开发成功与否的主要因素之一。水的处理方法和费用上要取决于排水量和水质特征，在设计水处理系统时．应首先根据临近生产井的排水情况或煤层渗透中及水文资料估算煤层的产水量，还应考虑到生产过程中不同阶段排水量的变化。

6.1.1产出水杂质分类

煤层产出水是一种含有溶解盐、溶解气体、非水液体和固体颗粒等杂质的多相体系。其中杂质可分为五类：（1）固体颗粒。（2）胶体。（3）分散油和浮油。（4）浮化油。（5）溶解物质。

6.1.2水处理方式

在美国煤层气生产中，最常用的产出水处理方式是排入地表水系和注入深井，其它方法包括土地灌溉、蒸发、水力压裂时重新利用等，反渗透方法正处于试验阶段。

7.总结

我国煤储层的发育状况、煤层的含气特征、煤层的渗透性等,在地域上的分布是很不均衡的。煤层气分布的不均衡性，加上区域经济因素，就造成了当前我国煤层气勘探开发工作在地域上的不平衡发展。因此，研究和总结我国煤层气在区域分布方面的规律性，合理进行煤层气资源分布区划，对于从宏观上阐明资源分布特征，分析煤层气勘探开发态势，指导未来煤层气勘探开发工作都将具有重要意义。

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煤层地质学范文第3篇

【关键词】周口店；煤系煤层；变质作用；后期开采

【中图分类号】F407.21 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0204-02

1.北京周口店研究地区背景概述

北京周口店研究地区是北京西山煤田的一个重要的组成部分，所处周口店镇内，是举世闻名的“北京猿人遗址”所在地，行政区划属北京市房山区管辖。

周口店地区环境具有特殊性，有深成岩浆热变质作用以及有动力变质作用，有着复杂的地质现象。由于中国晚古生代含煤岩系多沉积于稳定阶段，除少数地区外，沉积幅度不大。华北晚古生代深成变质煤一般不超过肥气煤（Ro约0.9—1.2%）阶段。石炭一二叠纪煤系煤层发生过多期变质、变形，煤系煤层因温标矿物的形成为煤层变质作用类型的确定及变质条件的厘定提供了丰富的佐证，煤层及邻层中变质矿物和热液脉体的变形特征的详细观察研究，为煤层变质变形序列划分及相互关系的确立奠定了可靠的基础。

2.煤系煤层变质特征

周口店地区的石炭二叠纪为煤系含煤层，自上而下分别为山西组黑煤，太原组大白煤、小白煤。周口店地区石炭一二叠纪煤变质作用类型属区域岩浆热变质，煤变质程度之高，居华北石炭二叠纪煤层同类变质作用之首，高于杨起教授确认的峰峰高级无烟煤（属于区域岩浆热变质成因）。

周口店地区的煤系普遍遭受过浅变质作用，煤系变质矿物及岩石的研究有助于确定煤层的变质条件。本煤系主要变质岩石类型有：硬绿泥石角岩、红柱石角页岩、变余砂砾岩等。

针对相应的成分的进行试验研究如下：

2.1 X衍射实验

周口店地区六个煤层样品的X射线衍射分析谱图列于下图2—1。谱线的基本特征极端相似。（002）衍射峰及（1OL）衍射峰均表现得清晰突出，强度较大，可与西安煤勘分院研究的中国寒武纪石煤x衍射谱图相类比。

2.2 显微观察

通过对周口店和太原煤样薄片观察（如图2-2、2-3、2-4），对比分析周口店地区煤样的温标矿物。

在周口店煤样薄片中存在红柱石等温标矿物，由温标矿物知其形成条件（主要是温度）。推知周口店地区煤受到了强烈的区域变质作用。

目前一致认为，晚古生代煤系沉积以后，周口店地区发生过两次构造热事件，一次是印支运动，一次是燕山运动。就煤变质而言可分三阶段：印支运动前的深成变质作用、印支运动期及燕山运动期的区域岩浆热变质作用。

3.实验小结及讨论

地壳内的岩石或矿石，由于所处地质环境的变化，温度和压力的增高，其矿物成分、化学成分、结构构造、物理性质和形态产状等都可发生不同程度的变化，产生这种变化的地质作用称为变质作用。由变质作用形成的矿床称为变成矿床，遭受变质作用改造过的矿床叫受变质矿床。

印支期深成区域岩浆热变质作用使煤层以变质作用为主，变形作用次之。变质反应温度达到420-430℃，煤层从长焰煤迅速跨越气煤、肥煤、焦煤阶段至低级无烟煤。变形作用以韧性形变为主，形成糜棱煤。古太平洋晚中生代向西长程俯冲在形成了早中生代的一系列岩浆带之后，前缘到达包括房山岩体在内的太行山一线，俯冲洋壳脱水导致上覆岩石圈地幔的部分熔融，幔源岩浆底侵或内侵至下地壳，导致早中生代具有EMI特征的下地壳再次熔融，从而形成房山岩体这样的中酸性杂岩体和略早的基性火山岩（如南大岭组玄武岩）。

燕山期，煤层发生复区域岩浆热变质及韧性变形，煤级提高不大，但煤层的韧性变形作用持久而强烈，糜棱煤化作用广泛发生，几乎所有煤层都转化为鳞片状糜棱煤。燕山期主要表现在温度高、埋藏深、围压大，构造应力也较大。当时煤层变质温度在430-540℃之间，煤级进一步提高至高级无烟煤。

4.对后期开采的影响

20世纪80年代以来，北京西山地区因煤炭开采而再度显现的采空区地面塌陷灾害的频繁发生，以减灾防灾为目的的专项地质调查得以迅速展开。

根据实地调查瓦斯含量等数据表明，变质程度高的煤炭，由于生成的气体含量大，煤层间的孔裂隙发达，总表面积增大导致了吸附量增大，瓦斯含量很高。经过实地调查煤层顶底岩层的强度，煤层的底部是一套马家沟组厚层灰岩夹少量白云质灰岩地层，硬度大。同时，煤矿采空区地质灾害链的特殊结构。由于大面积的采挖，打破矿区重力均衡作用，极易产生坍塌、滑坡地质灾害。

建议政府主管部门和科研机构加强对各种灾害及灾害链成因研究的资助，将有助于进一步采取从根本上治理和减轻灾害的综合措施的完善，从而达到既能使矿产资源得到开发利用实现经济可持续发展，又能减轻和防止地质灾害，改善生态环境的目的。

参考文献

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煤层地质学范文第4篇

关键词：巷道，应力，地震波CT法，探测

1引言

工作面开采或者巷道掘进过程中，在超前开采或掘进位置，由于超前应力作用，很容易造成应力积聚。在应力积聚的区域进行开采活动，易发生巷道损坏、易诱发冲击地压，对安全生产造成重大影响。[1-2]因此，对巷道超前应力进行监测和探测研究，对于保证巷道完整、降低煤矿地压冲击、确保开采安全有着重要意义。

2超前支承应力探测

PASAT-M探测煤岩体内部物理力学特性方法是基于地震波CT技术，以煤矿井下煤岩层本身作为主要研究对象，对地震波在穿过煤层和岩层时在时间和能量上的不同进行分析，进而得到煤岩体内部的地震波分布图像，根据图像显示反推出煤岩体内部的构造、应力变化、煤层产状的不同分布情况，为煤矿生产的安全措施、预防灾害方面提供重要的数据支持。[3]

大量的工程实践表明：对于探测范围内的煤岩体，一般而言，波速相对较高的区域一般分布在致密完整的煤岩体处、应力集中区以及煤层变薄区；波速较低区域主要分布在疏松破碎的煤岩体处、应力松弛带以及煤层增厚区。对整个探测煤岩体范围而言，若内部无异常区域，地震波的穿透速度是应是相对均匀的。利用震动波的运动学和动力学参数，结合相关地质资料和开采条件进行一定的地质学与力学分析，能够准确的分析出煤岩体在结构和所承受的压力方面在时间和空间上的变化过程。[4]

该技术的特点有：

（1）通过在煤岩体外部的非破坏性测量，即可获得内部特性分布的图像，可提供真实的煤岩体内部的结构状态和物质组成等信息，所测结果具有较高的真实性。

（2）探测结果数据量丰富全面，分辨率较高，这是传统的“点”测量方法以及“线”测量方法所不能实现的。

（3）与电法、电磁法等探测方法相比，实用性、适应性更强。

CT资料的处理与解释以地震波的走时特性为基础，纵波的传播速度最快，不受其它类型波干扰，较易识别与处理，在分析过程中，纵波波速是最为重要的参考依据。

3工作面基本情况和探测结果

伊泰集团阳湾沟矿6204 工作面位于该井田南部，形状呈阶梯状，A 段长 86. 4 m，B 段长 126. 5 m，位于太原组上部，煤层厚度9-11m，平均厚度为10m。该煤层结构简单，平均倾角在3°到5°，采用综合机械化放顶煤开采，采高设计为3.0m，放煤平均高度7.0m。图1到图3为地震波CT在6204工作面探测的处理结果。

图1中依次以冷色（绿色）到暖色（红色）从小到大来代表地震波纵波速度值，探测区域内最大纵波波速2360m/s，最小纵波波速1880m/s，平均波速2120m/s。图2为异常区域提取图，从该图中可清晰分辨出两个高速区域（黄红色区域），波速值分布在2070～2360 m/s之间，这些异常区域可能为应力集中区域或煤厚变薄区域。高速异常1位于工作面附近，距工作面约0～20m之间，靠近工作面一侧异常幅值增加，根据现场勘查，煤层厚度、矸石等与其他区域变化不大，且没有构造，因此推测此处为应力集中区；高速异常2位于辅运顺槽附近，距工作面约55～95m之间，异常幅值相对较弱，推测为煤层变薄区（如图3）。

经过对数据的分析，可知：

1）根据地震波波速CT异常状况，推断了工作面探测范围内2处地震波高速异常区，为工作面生产管理提供了依据。

2）高速异常1位于工作面附近，距工作面约0～20m之间，靠近工作面一侧异常幅值增加，推测此处为应力集中区；高速异常2位于辅运顺槽附近，距工作面约55～95m之间，异常幅值相对较弱，推测为煤层变薄区。

4结论。

伊泰集团阳湾沟矿利用地震波CT技术对6204工作面进行了成功的探测，推测出了应力集中区以及煤层变薄区，在上述区域采取相应的安全生产技术措施，有效的保证了巷道的完整性和生产的正常进行。

PASAT-M探测煤岩体内部物理力学特性方法即地震波CT法利用震动波的运动学和动力学参数，结合相关地质资料和开采条件进行一定的地质学与力学分析，可准确得到煤岩体结构特征及应力状态的时空变化信息。对超前应力探测具有很好的效果。

参考文献

[1] 钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2] 谭云亮.矿山压力与岩层控制[M].北京：煤炭工业出版社，2008.

[3] 张平松，刘盛东，吴荣新.地震波CT技术探测煤层上覆岩层破坏规律[J]. 岩石力学与工程学报，2004

[4] 潘俊锋，王书文，刘少虹，冯美华.基于集中静载荷探测的冲击地压危险性预评价[J].岩土工程学报，2014

煤层地质学范文第5篇

关键词：构造；围岩；埋深；瓦斯；赋存

中图分类号：TD163文献标识码： A

1890矿井地处新疆天山山脉，位于乌鲁木齐市以南的艾维尔沟矿区的东部，矿井隶属于宝钢集团八钢公司新疆焦煤（集团）有限责任公司。行政区划隶属新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市达坂城区管辖。矿井含煤地层属侏罗系地层。本矿井可采煤层均属于八道湾组含煤地层。主采煤层为4号、5号、6号、7号煤层，随着煤层埋深增加，瓦斯问题日益突出，影响矿井的正常开采，同时在矿井南北翼地质构造复杂的区域瓦斯压力更大，在1682水平运输石门测得4#煤层最大瓦斯压力达到2．6 Mpa，5#煤层也出现瓦斯喷孔动力现象。矿井在2013年度矿井瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井。因此，研究矿井瓦斯赋存与地质因素的关系，对瓦斯的防治起着重要作用。

1、瓦斯赋存与煤层的埋深的关系

煤层埋藏深度的增加会使地应力增加，进而压密压实煤层和围岩，使得煤层和围岩的透气性降低，同时瓦斯向地表的距离也增大，造成瓦斯排放困难，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。在煤层瓦斯风化带之下的煤层内，煤层的瓦斯压力、含量、和矿井瓦斯涌出量与煤层的埋深之间都存在正比例关系，即随着煤层埋深的增加而增加。

1890煤矿各煤层瓦斯含量与煤层埋深关系图见（图1、图2、图3、图4.）

图11890煤矿矿4号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图21890煤矿矿5号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图31890煤矿矿6号煤层瓦斯含量与埋深关系图

图41890煤矿矿7号煤层瓦斯含量与埋深关系图

2、瓦斯赋存与煤层围岩的关系

煤层瓦斯的聚积或排放，受煤层围岩岩性成分、粒度、孔隙度、裂隙等影响较大。当煤层顶板为透气系数较高的砂岩、砾岩和灰岩时，则不利于瓦斯保存，煤层中瓦斯含量相对较小，压力相对较低；反之，围岩为完整致密的低透气性岩层时，如砂质泥岩或泥岩，孔隙度小，透气性能差，瓦斯就容易保存，煤层中的瓦斯含量就相对较高，瓦斯含量相对较大。本矿井各主采煤层的围岩状况决定了瓦斯的赋存能力。

本井田内4号顶板为顶板为灰白色石英砾岩，底板为灰色细砂岩。5号顶板为含砾粗砂岩，底板为黑灰色炭质泥岩。6号煤层顶板为深灰色细砂岩，底板为暗灰色粉砂岩。7号煤层煤层顶底板均为浅灰色细砂岩。从煤层的顶底板岩性分析，煤层顶板以粗砂岩为主，底板以粉砂岩为主，。因此各煤层的顶底板岩性均不利于瓦斯保存。

3、瓦斯赋存与水文地质条件的关系

煤层中的不同的水文地质条件可以造成不同的煤层瓦斯含量。充填在煤层中的裂隙水和孔隙水，不仅占据了瓦斯的赋存空间，还可以通过水对煤粒的吸附进而减弱煤对瓦斯的吸附能力。瓦斯就被不断循环的地下水带走。因此，在一定的条件下，地下水丰富且强烈活动的煤层中瓦斯含量较低，反之则瓦斯含量较高。

本井田内，可分为三个含水层及一个隔水层。主要分为下侏罗统八道湾组含煤岩系含水层、中侏罗统西山窑组含水层以及第四系冲洪积松散岩类孔隙透水含水层和下侏罗系三工河组隔水层。井田中有艾维尔沟河通过，其对其深部的煤层有较强的充水作用，不利于瓦斯的保存。对河流以上的煤层，由于补水性弱，水文地质对瓦斯的逸散影响不大。

4、瓦斯赋存与地质构造的关系

煤层瓦斯含量受到煤层的生成保存条件影响，不同地质时生的地层隆起、剥蚀、沉积、凹陷或岩浆活动，很大程度影响了煤化作用过程（瓦斯生成），也控制了瓦斯的保存或排放。

1890矿井在煤系地层沉积后经历了燕山运动和喜马拉雅山运动的改造。燕山期，随着天山的隆升，矿区整体抬升，遭受剥蚀，在此阶段，随着地层的不断抬升，上覆地层的不断减少，煤层埋藏深度在减少，对瓦斯的排放有利。喜马拉雅期，受到印度板块向北推挤的远程效应，天山受到强烈挤压，冰达坂-夏热嘎断裂及红五月桥断裂重新活动，受其控制，矿井内发育了一系列平行于近走向的逆冲，使下覆地层逆冲推覆至煤层之上。逆冲推覆断层对瓦斯的赋存起到良好的封闭作用。但由于受到煤层埋藏深度的控制，埋藏浅、离露头近的断层对瓦斯赋存封闭作用不明显，在深部区域断层对瓦斯赋存的控制作用将更为明显。如：在F4-1逆断层附近15123回风巷的瓦斯压力达到1.02MPa，距该断层100米处煤层瓦斯压力为0.12 MPa。

井田总体构造形态为向南西倾斜的单斜构造。井田内岩层和煤层倾角一般9～25°。但在井田的西部处于矿区的转折部位，有一向斜构造，走向为北东向。褶皱构造对瓦斯赋存的影响一般表现为向斜构造比背斜构造对瓦斯保存有利。主要是因为背斜轴部长性断裂要比向斜轴部发育，瓦斯容易从裂隙中排放。在本矿井中，也同样遵循着这样的规律，在生产实践中，在向斜轴部瓦斯涌出量要大于其两翼，说明在向斜轴部瓦斯更高，在本矿向斜轴部瓦斯相对富集。如：在向斜轴部的16122回风巷6#煤层瓦斯压力达到0.66MPa，而在两翼的南翼6#集中运输上山6#煤层瓦斯压力仅为0.14MPa， 北翼6#中部上山6#煤层瓦斯压力仅为0.08MPa。

4、结语

影响煤层瓦斯含量的因素多种多样。但是地质因素对煤层瓦斯含量的影响是至关重要的，同时也是多种多样的。因此，研究地质因素与瓦斯含量之间的关系，发现二者规律，对矿井瓦斯防治起着重要作用。

参考文献：