第五章煤体结构与构造煤

1、什么叫游离瓦斯？吸附瓦斯？2、简述郎缪尔方程基本假设，公式及各物理量的意义。3、简述温度、压力、瓦斯成分、煤的变质程度、水分对瓦斯吸附的影响4、什么叫做解吸？解吸时间？5、什么叫做瓦斯含量、煤层原始瓦斯含量、煤层残存瓦斯含量、煤的可解吸瓦斯瓦斯含量？6、简述背斜的瓦斯逸散区、瓦斯集聚区7、简述断层的开发性与封闭性的条件？8、简述煤层瓦斯的垂直分带？9、简述划分瓦斯风化带下界的指标？10、什么叫煤储层压力、储层压力梯度和压力系数。11、什么叫孔隙率、简述其公式和物理量的意义12、简述煤的变质程度、破坏类型、地应力对孔隙率的影响。13、什么叫做绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率14、简述气体穿过煤储层孔隙介质的流动机制？作业：2主讲：史广山讲师安全学院瓦斯地质研究所3第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤4基本概念煤原生结构煤构造煤是指保留了原生沉积结构和原生构造特征的煤层。是煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造的变化，引起煤层破坏、粉化、增厚、减薄等变形作用和煤的降解、缩聚等变质作用的产物。2.1.煤体结构：指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征。5构造煤原生结构煤6基本概念构造煤碎裂结构粉粒结构3.碎粒结构糜棱结构碎裂煤粉粒煤碎粒煤糜棱煤宏观结构7一、原生结构煤及其煤岩学特征原生结构煤（即原生煤，亦称为非构造煤）是指煤层未受构造变动，保留原生沉积结构、构造特征，煤层原生层理完整、清晰，仅发育少量内生裂隙和外生裂隙。第一节煤体结构特征与分类81、宏观煤岩成分和宏观煤岩类型（1）宏观煤岩成分煤的类型煤岩成分宏观鉴别特征腐殖煤镜煤光亮，黑色，易碎，常具有裂缝亮煤光亮，黑色，很细的层状暗煤暗淡，黑色或灰黑色，坚硬，表面粗糙丝煤丝绢光泽，黑色，纤维状，软，很脆腐泥煤烛煤暗淡或微油脂光泽，黑色，均匀的，非层状，很硬，贝壳状断口，黑色条痕藻煤类似烛煤，但外表微带褐色，条痕为褐色9（1）宏观煤岩成分镜煤：是煤中颜色最深光泽度最强的成分，多呈黑色，结构致密均一，呈贝壳状、眼球状断口，性脆，内生裂隙比较发育，在煤层中它多呈厚度为几毫米到1~2cm的透镜状分布于暗煤或亮煤之中。10丝煤：颜色为黑暗色，外观似木炭，简单的煤岩成分具有纤维状结构和丝绢光泽，疏松多孔，性脆易随。丝炭在煤层中多沿着层理程透镜状分布，厚度一般为1~2mm或几毫米，有时也能形成不连续的薄层。（1）宏观煤岩成分11光泽较强，仅次于镜煤，较脆易碎，内生裂隙较为发育，相对密度较小，结构比较均一，呈贝壳状断口。可单独成层较厚的煤分层，也可呈贝壳状分布。亮煤：（1）宏观煤岩成分12暗煤：颜色为灰黑色，光泽暗淡、致密坚硬，断口粗糙，内生裂隙不发育，相对密度较大，韧性较强。暗煤在煤层中普遍发育，可单独构成煤层或煤分层。（1）宏观煤岩成分13（2）宏观煤岩类型烟煤宏观煤岩类型的划分142煤的原生结构和构造条带结构:1、细条带，1~3mm2、中条带，3~5mm3、宽条带，大于5mm煤的原生结构是由成煤原始物质及成煤环境所形成的结构。煤的宏观结构指宏观煤岩成分的形态、大小、排列方式所表现的特征。15线理状结构：2煤的原生结构和构造162煤的原生结构和构造透镜状结构：172煤的原生结构和构造木质构造：2煤的原生结构和构造18纤维状结构：2煤的原生结构和构造19粒状结构：2煤的原生结构和构造20叶片状结构：2煤的原生结构和构造21原生结构煤的构造：煤的构造：是指煤中不同煤岩组分在空间排列上的相互关系，它与植物遗体的聚集条件及其变化过程有关。层状构造：是指在垂直煤层层面方向上的煤层具有明显不均—性特征。它反映了成煤物质和成煤条件变化的情况。在复杂结构煤层中层状构造最为明显，煤中最常见的是水平层理，偶见波状层理和斜层理。块状构造：不见层理，外观均一的煤称为块状构造。块状构造表明了成煤物质的相对均匀和聚积条件相对稳定的特征。22显微结构：镜质组、壳质组、惰质组3显微煤岩组分与类型23abcdef原生结构煤显微镜下显微组分分层排列，界限清晰。原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。3显微煤岩组分与类型24二、构造煤及其煤岩学特征原生结构煤构造煤碎裂结构碎粒结构粉粒结构糜棱结构煤结构类型构造煤结构类型分类25碎裂煤1）碎裂结构煤被密集的次生裂隙相互交切成碎块，但碎块之间基本没有位移，煤层原生层理基本可见，时断时续。碎裂结构常常位于原生结构与碎粒结构的过渡部位。1宏观结构特征262)碎粒结构煤被破碎成粒：主要粒级大于1mm。大部分煤粒由于相互位移摩擦失去棱角，煤层原生层理被破坏，层理不清，裂隙较发育，煤层煤体主要呈粒状。碎粒结构往往紧靠碎裂结构分布，常常距离煤层顶板或底板一定距离，也常常位于断裂带的中心部位。宏观结构特征271宏观结构特征283）糜棱结构煤被破碎成很细的粉末，主要粒级小于1mm。有时被重新压紧，煤层原生层理完全被破坏，已看不到煤层原生层理和节理，滑移面、摩擦面很多，煤体呈透镜体状、粉状、鳞片状，极易捻成粉末。糜棱结构煤是强挤压、剪切破坏的束缚，常出现在压应力很大的断裂褶皱带中。291宏观结构特征302构造煤的显微结构特征碎裂煤：312构造煤的显微结构特征碎粒煤32糜棱煤2构造煤的显微结构特征33类型号类型赋存状态和分层特点光泽和层理煤体破碎程度裂隙、揉皱发育程度手试强度坚固性系数f瓦斯放散指数ΔP突出危险程度Ⅰ原生结构煤层状、似层状、与上下分层整合接触煤岩类型界限清晰、原生条带状结构明显呈现较大的保持棱角的块体，块体间无相对位移内、外生裂隙均可辩认，未见揉皱镜面捏不动或成cm级碎块＞0.8＜10非突出Ⅱ碎裂煤层状、似层状、透镜状，与上下分层整合接触煤岩类型界限清晰，原生条带状结构断续可见呈现棱角状块体，但块体间已有相对位移煤体被多组互相交切的裂隙切割，未见揉皱镜面可捻搓成cm、mm级碎粒0.8～0.310～15过渡Ⅲ碎粒煤透镜状、团块状、与上下分层呈构造不整合接触光泽暗淡，原生结构遭到破坏煤被揉搓捻碎、主要粒级在1mm以上构造镜面发育易捻搓成mm级碎粒或煤粉＜0.3＞15易突出Ⅳ糜棱煤透镜状、团块状、与上下分层呈构造不整合接触光泽暗淡，原生结构遭到破坏煤被揉搓捻碎的更细小，主要粒级在1mm以下构造、揉皱镜面发育极易捻搓成粉末或粉尘＜0.3＞20易突出3煤体结构类型的四类划分34煤的破坏类型分类表破坏类型光泽构造及构造特征节理性质节理面性质断口性质强度Ⅰ类（非破坏煤）亮与半亮层状构造，块状构造，条带清晰明显一组或二到三组节理，节理系统发育，有次序有充填物（方解石），次生面少，节理、劈理面平整参差阶状，贝状，波浪状坚硬，用手难以掰开Ⅱ类（破坏煤）亮与半亮1、尚未失去层状2、条带明显，有时扭曲，有错动3、不规则块状，多棱角有挤压特征次生节理面多，且不规则，与原生节理呈网状节理节理面有擦纹、滑皮，节理平整，易掰开参差多角用手极易剥成小块，中等硬度Ⅲ类煤（强烈破坏煤）半亮与半暗1、弯曲成透镜状构造2、小片状构造3、细小碎块，层理较紊无次序节理不清，系统不发达，次生节理密度大有大量擦痕参差及粒状用有手捻成粉末，硬度低Ⅳ类（粉碎煤）暗淡1、粒状或小颗粒胶结而成，形似天然煤团节理失去意义，成粘块状粒状可捻成粉末，疏松Ⅴ类煤（全粉煤）暗淡1、土状构造，似土质煤如断层泥状土状35第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤36一、煤体变形机制自学第二节煤体变形与构造煤分布37二、构造煤分布1构造煤受构造逐级控制煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度和厚度分布均受构造控制。张子敏（1998）论述了煤与瓦斯突出危险区的分布特征，发现深层构造陡变带、深层断裂带、推覆构造带、强变形带控制了中国众多的煤与瓦斯突出矿区和矿井的分布，实际上，这些地带都是区域构造挤压、剪切应力集中带和构造变形最强烈的地带，它常是煤层瓦斯富集带，也是构造煤发育的部位。38二、构造煤分布2顺煤层剪切带——构造煤分布范围广顺煤层剪切带是指沿煤层发育的剪切面与煤层以小角度相交或者近于平行的剪切带。顺层剪切带也叫逆掩断层、顺层断层、缓倾角断层、层滑构造等。图3-59平顶山矿区东部戊9-10煤层顺层剪切带39二、构造煤分布（1）与煤层产状一致的顺煤层剪切带这种大规模的顺煤剪切带的走向、倾向和倾角和煤层是近于一致的。形成大规模的构造煤。剪切带沿煤层发育，其位置可以在煤层上部，煤层下部，煤层中部或者整个煤层，其发育层位表现为一个顺层剪切煤层破坏带，一个煤层中可以发育一条剪切带，也可以是多条，在后一种情况下，剪切带可以相互交织，形成比较复杂的滑面结构。40平顶山东部煤田下石盒子组中的戊9-10煤层中部发育一稳定的顺层剪切带。据勘探资料及生产阶段的井下编录，该剪切带横跨一矿以东的十矿、十二矿、八矿三个井田，影响范围近百平方公里。该剪切带的上、下界面平直而规则，在大部分地段基本上沿煤岩层理界面展布。局部受一些切层断层的影响，其产状略有变化。剪切带厚度仅1～1.5m，上界面距顶板0.8m，下界面距底板1m左右，主剪切面位于上部。在四矿及一矿的丁5-6煤层中发育的顺层剪切带形态也是如此。二、构造煤分布焦作二1煤层顺煤层剪切带（构造煤为标志）....................................泥岩构造煤粉砂岩大花炭粉砂岩小花炭煤玉小花炭粉砂岩构造煤泥岩0.5-100.01-0.051.5-2.51.0-2.00.05-0.80.05-0.30.3-0.90.01-0.050.05-1.30.05-0.81110987654321分层名称柱状厚度序号42（2）波状起伏的顺煤层剪切带一些影响带较窄但范围较大的顺煤层剪切带在剖面上波状起伏，剪切面产状变化较大。85°1231－正断层；2－逆断层；3－粉砂岩；图5-15波状起伏的顺煤层剪切带（四川省白皎矿K3煤层）二、构造煤分布43（3）顺煤层剪切带选层性顺层剪切带的发生具有选层性。这一特性决定于煤层的岩石力学强度差异及其煤层所在构造剖面中的位置。根据其选层的级别可以分为三种：煤层、煤系和构造层。在同一煤层中，剪切优先选择以镜质组为主的光亮型煤分层中。在一个煤组或煤系中，当煤层层间距及岩石组合类型大致相同时，顺煤层剪切带优先发生在厚度较大的煤层中，在一个构造层内，顺煤层剪切带多发生在两组岩性强度差异较大的界面附近，煤层是弱面，滑动构造常选择在煤层顶板或底板。图5-16芦店滑动构造剖面图+4000-400-800煤芦F12煤马鸣寺月台断层5000mTPT1T1O2O2PP1-PPPt3222121211ZCNW100寨脖断层二1二1CCC+PF1F告F232P23P23P212T1T1T1T134T1T12T13T11P12P21-1P21201105001201212009120071201012006CK5N31°WＳ32.5°Ｅ一1煤二1煤12008芦告F10F27告告F30芦F1-2告F2告F3告F27图5-17告成矿井１２线剖面图45（三）切层断层对构造煤分布的控制断层使构造煤呈现带状分布，构造煤厚度的增加和分布的范围，与断层性质、断层落差有关。图5-16平顶山八矿丁5-6—12290迎头断面图5-17平顶八矿丁5-6—12230采面断层点剖面46图5-18平顶山八矿丁5-6—12230断层素描图5-19平顶山八矿丁5-6机巷断层素描图5-22顺煤断层与切层断层的关系（平顶山矿区八矿戊9-1012121采面）图5-23平顶山八矿己15—13160顺煤断层与切层断层关系图1234mH=0.65...........................200°∠30°48第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤49一、煤的深成变质作用二、煤的岩浆变质作用三、