瓦斯地质理论

何俊博士副教授Tel:13523358092河南理工大学安全学院瓦斯地质理论瓦斯地质理论早期创始人：杨力生教授前国家主席江泽民观看《中国煤层瓦斯地质图》国家煤矿安全监察局局长王显政到瓦斯地质研究所指导工作瓦斯地质理论瓦斯地质发展简史1960年，焦西矿开发井田深部地质构造复杂的西冀1964年10月，原煤炭部安监司指示：“应在原有基础上，使它成为经常性的定期瓦斯预报”1978年，瓦斯地质专业学术讨论会，“瓦斯地质”概念得以确立．1979年，“湘、赣、豫煤和瓦斯突出带地质构造特征”瓦斯地质发展简史瓦斯地质发展简史1982年，“全国煤矿瓦斯地质编图”编制了25套省(区)瓦斯地质图125套矿区瓦斯地质图500余套矿井瓦斯地质图开办了两届瓦斯地质研究生班。瓦斯地质发展简史1983年,原煤炭部颁发《关于加强瓦斯地质工作的通知》1985年，中国煤炭学会批准成立瓦斯地质专业委员会，专委会创办了《瓦斯地质》期刊1990年，1：200万中国煤层瓦斯地质图瓦斯地质发展简史1994年，煤炭部批准成立“焦作矿业学院瓦斯地质研究所”．1994年，《煤矿安全规程》第181条规定：“及时编制矿井瓦斯地质图”。2005年，国家发改委出台的《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》中明确指出：“及时编制矿区、矿井、采区采面三级瓦斯地质图，加强瓦斯地质规律研究”。瓦斯地质发展简史国家科技重大专项研究课题“全国重点煤矿区瓦斯赋存分布规律和控制因素”58个重点矿区的矿井、矿区瓦斯地质图28个省（区）煤矿瓦斯地质图1：250万中国煤矿瓦斯地质图的编制。瓦斯地质研究内容瓦斯地质观点(1)煤层瓦斯和瓦斯突出分布是不均衡的，具有分区分带的特点在全国的不同省(区)，同一省(区)的不同煤田，同一煤田的不同井田，同一井田的不同煤层及同一煤层的不同块段内，煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量和瓦斯等级、煤层突出危险性和突出严重程度存在显著差异全国煤矿瓦斯分布势态总体上表现有东高、西低、南高、北低的格局．瓦斯地质观点(2)地质条件是影响瓦斯赋存的主要因素含煤岩系的沉积环境及其演化煤盆地所处的大地构造位置及其构造特征区域构造演化煤化作用的程度等瓦斯地质观点(2)地质条件是影响突出分布的主要因素地质构造及组合煤层围岩及边界条件煤厚大小及其变化煤的结构及显微组成煤的破坏类型及性能煤层埋藏深度（3）地质构造是控制突出发生主导地质因素断层附近突出分布规律煤岩层产状及其变化褶皱紧闭程度，复杂程度煤层褶皱幅度、强度层间滑动和层间褶皱的发育程度一般褶皱轴部的突出危险性大于翼部瓦斯地质观点煤与瓦斯突出危险带地质构造类型图示（据焦作矿业学院瓦斯地质课题组）突出危险地带地质构造类型压扭逆断层带紧闭褶皱发育带封闭断层之间的地堑式构造受扭曲的直立煤层具有波状起伏的单斜构造透镜状煤包或薄煤带所包围的厚煤带图式典型矿井(a)1234(b)±0-50不协调褶皱发育地带(a)(b)立新矿蛇形山井马田矿桐子山艾和山井梅田矿区一、二、四矿萍乡青山矿硬子槽英岗岭矿建山井、枫林井江西新华矿一井湖南里王庙井、坦冢冲井、金竹山矿一平硐焦作李封矿天官区萍乡青山矿大槽、硬子槽、湖南两市塘矿区立新矿咸沙坝井湖南利民煤矿东翼、资江煤矿红卫矿里王庙井、坦冢冲井、新华一井、梅田矿区5瓦斯地质观点（4）构造煤对瓦斯突出控制煤破坏类型构造煤原生结构煤碎裂煤碎粒煤糜棱煤（5）瓦斯地质规律与瓦斯预测煤层瓦斯含量高是突出发生基础；煤体结构破坏是瓦斯突出必要条件；构造应力相对集中的地带是瓦斯突出发生的主要位置；压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带。瓦斯地质观点中国煤层高瓦斯区域分布规律（1）以深成煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤带，又是地层连续沉积的拗陷带，控制了煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出量分布区、分布带。属于这种类型的有山西沁水盆地石炭—二叠纪煤层；鄂尔多斯盆地东缘石炭—二叠纪煤层；东北松嫩盆地晚侏罗—早白垩世煤层；四川盆地龙潭组和须家河组煤层；川南、黔西（六盘水等地）滇东龙潭组煤层；湘中、湘南测水组和龙潭组煤层。（2）以深成煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤带，构造上以挤压作用为主，控制了煤层高瓦斯赋存，高瓦斯涌出量分布带。属于这种类型的有太行山东麓山西组煤层，如焦作、鹤壁、安阳等煤田，阳泉煤田也属于此类；豫西平顶山、宜洛、荥巩等煤田的山西组、下石盒子组煤层；淮南煤田二叠纪煤层等。（3）以岩浆热变质煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤带（超高变质无烟煤除外），构造上以挤压、褶皱、逆冲推覆为主，控制了煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出量分布带。属于这种类型的有华北板块北缘隆起带早、中侏罗世煤层，由西至东包头、下花园、北票等矿区；东北地区鸡西、双鸭山等煤田晚侏罗—早白垩世煤层；华南地区萍乡—乐平一带的安源组煤层；粤北南岭等矿区的艮口群煤层。中国煤层高瓦斯区域分布规律（4）以含有多层油页岩为特征的早第三纪煤层，分别有东北地区抚顺、梅河口早第三纪煤层；华南地区茂名煤田、百色煤田早第三纪煤层。（5）以含有油气涌出为特征的矿区，鄂尔多斯盆地南部焦坪等矿区早、中侏罗世煤层。中国煤层高瓦斯区域分布规律（1）以强风化剥蚀作用为主控制的煤层低瓦斯赋存、低瓦斯涌出量分布区、分布带。属于这种类型的有鲁淮断隆控制的山东、苏北石炭—二叠纪煤层低瓦斯分布区，石炭—二叠纪煤层形成后，隆起的早、隆起的时间长，瓦斯大量释放；东北地区大兴安岭隆起带晚侏罗—早白垩世煤层，煤层形成不久大兴安岭隆起，煤化程度低，距地表浅；西北地区早、中侏罗世煤层，大范围的低瓦斯涌出矿井，与中、新生代以来受印度板块快速北进，青藏及其一系列山系隆起引起的煤层距地表浅、遭受强风化剥蚀作用有关。华北板块靠近北缘隆起带的石炭—二叠纪煤层，如内蒙准格尔等煤田也属于此类型。中国煤层低瓦斯区域分布规律（2）以拉张活动为主控制的煤层低瓦斯赋存、低瓦斯涌出分布区、分布带。属于这种类型的有下辽河—华北盆地石炭—二叠纪煤层；汾渭盆地石炭—二叠纪煤层等。（3）以浅海碳酸盐岩相沉积为主的石炭—二叠纪煤层，由于含煤地层中岩溶裂隙发育，致使煤层瓦斯大量逸散，控制了煤层的低瓦斯赋存和低瓦斯涌出。属于这种类型的最典型的是广西合山等煤田的合山组煤层；黔东、湘西、鄂西南等地的吴家坪组煤层；华北地区有关煤田中的太原组煤层的低瓦斯赋存、低瓦斯涌出，也是此因。中国煤层低瓦斯区域分布规律（4）超高变质无烟煤低瓦斯带。属于这种类型的有华北地区京西煤田；华南地区闽西、粤东等地高阶无烟煤。（5）晚第三纪、早第三纪褐煤低瓦斯赋存、低瓦斯涌出分布带。属于这种类型的有滇西新第三纪褐煤；广西南宁、扶绥、明江等地老第三纪褐煤；东北地区沈北等煤田老第三纪褐煤，依兰煤田老第三纪长焰煤等中国煤层低瓦斯区域分布规律（１）太行山造山带东缘高突出瓦斯带：安阳、鹤壁、焦作矿区等；（２）豫西强变形“三软”煤层高突出瓦斯带：禹州、汝州、新密、登封、荥巩、偃龙、陕渑—义马、新安、宜洛矿区等；（３）秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突出瓦斯带：平顶山矿区、确山煤田和周口预测区；（４）鲁西南豫东断隆低瓦斯带：永夏矿区。河南省煤层瓦斯区域分布规律编制煤矿三级瓦斯地质图矿区瓦斯地质图矿井瓦斯地质图采掘工作面瓦斯地质图平顶山十矿己15煤层瓦斯地质图13.14(12.33)1351(00.5)10.33(11.58)1614(98.6)5.03(4.24)1213(00.10)4.98(5.01)1450(01.02)2.9(2.32)1494(93.8)9.91(6.5)945(94.9)9.18(6.54)1026(96.7)12.69(10.78)1223(95.11)13.98(15.49)1595(97.3)15.73(21.01)1832(01.10)8.56(12.87)2164(00.1)己15-22220己15-22200己15-22180己15-22160己15-22140己15-22120己15-16-22210己15-16-22190己15-16-22170己15-16-22150己15-16-22130己15-16-22110己二运输下山己二下部轨道下山己二北部运输机己二瓦斯专用巷己二北部瓦斯专用巷己二北部运输机下山己二北部通风排水下山一部皮带新增石门配轨下山二部皮带北翼石门己二北部总回风南石门己四运输机上山北翼中区并联总回风北翼中区总回风-131.657133.000北翼进风井-320.000己四风井石门24-5合层158.68-347.222.525'-7125.56-305.142.025-9158.5225-6207.7125'-15116.10724-3合层135.4324-9合层124.71114.9723-6合层107.6423-5合层101.4623-10合层111.1024-7郭庄背斜十矿向斜1316(01.9)13.15(12.02)10.70(10.47)1409(02.4)590(96.10)9.52(3.9)1.5MPa-4332.07MPa-431.5-403.51.07MPa-318.51.45MPa己15-22280己15-223008.93(7.68)1238(02.6)己15-24020-352.83-397.32-384.47-353.7-315.9-439.2-421.87-415.58-400.93-384.0-378.01-381.5-368.5-366.7-356.72-339.4-343.99-335.9-325.7-321.99-313.42-430.26-358.14-280.0951015151520-4031.10MPa己15-16-24070己15-16-24030轴PPPPP北ab(1)(2)-200突出点含量点测压点瓦斯突出预测参数采样点采面回采瓦斯涌出量点绝对瓦斯涌出量实测等量线绝对瓦斯涌出量预测等量线瓦斯突出危险区瓦斯突出威胁区比例尺褶皱断层上下盘正断层逆断层煤层底板等高线工作面编号见煤钻孔29-16306.05-256.94.99突566t1996.5.8W5.63m/t3-2671.12MPa-367(638)P51550=150.38.24(8.97)1567(98.12)21161突326t2001.1.23W9.21m/t3-42430200m平顶山八矿戊9-1012121工作面瓦斯地质图qh2qq2hF21082FF214182F481216246826102610102015.24(8.20)741(96.10)801(96.9)16.11(8.96)13.82(7.41)772(96.5)873(96.4)12.07(7.32)15.21(6.75)639(96.1)600(95.12)14.7(6.12)14.32(7.47)600751(95.5)突1994.12.21138.0t13.81m/t-430m3w0.30.81.41.0突62.0t1995.5.28-421m0.81MPaP(L/min)(mmHg)70.1643710.181040.626558.80.131090.08112.5100.1855.522.70.45100.0871.56突114.6t1993.10.7(L/min)()((((((()))))))138.0t1994.12.21突煤巷编录（阴影为构造煤）煤巷编录（阴影为构造煤）突出日期突出煤量突出点P0.81MPa-421m压力点压力标高w-430m13.81m/t3含量点含量标高)(100.1871)(f值PK值801(96.9)16.11(8.96)产量（日期）相对量（绝对量）突出与威胁区界线(三角指向突出区)比例尺戊12121工作面平面图0100m()9-10湖南省资江矿业有限公司“6