重力滑动构造对煤与瓦斯突出的控制作用

在大量瓦斯基础参数测试和瓦斯地质资料分析的基础上,从将军岭重力滑动构造的基本特征入手,分析了重力滑动构造的形成机制,研究了重力滑动构造对煤层厚度、煤体结构、应力状态、煤的变质程度、瓦斯赋存等的影响,阐明了重力滑动构造对煤与瓦斯突出的控制作用.研究结果表明,滑动过程造成了煤体原生结构遭到破坏,煤层厚度变化较大,煤的变质程度相对较高,吸附能力相对较强,瓦斯生成量相对较大.重力滑动构造后缘主要受到拉张应力作用,煤层顶板裂隙较为发育,且形成一系列高角度正断层,有利于瓦斯的逸散,不利于突出的发生;滑动构造前缘主要受到挤压应力的作用,易形成逆冲断层组合,并在煤层顶板形成一致密的隔水隔气层,阻碍瓦斯的逸散,使连接点以深瓦斯含量急剧增加,容易发生煤与瓦斯突出事故。     

开平煤田构造曲率与煤层气赋存特征

通过对开平煤田地质构造的研究,阐明了褶曲构造对开平煤田的控制作用,利用曲度方法定量计算了煤层底板等高线的构造曲率,分析发现研究区煤层气含气量与构造曲率呈负相关关系,即研究区9#煤位于褶皱中和面以上,煤层在背斜轴部遭受拉张,不利于煤层气的保存,在向斜轴部受到挤压利于煤层气的保存。     

彬长低阶煤高瓦斯矿区瓦斯地质及其涌出特征

针对近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多,但瓦斯赋存规律及涌出特征知之甚少的问题,以陕西省黄陇煤田彬长矿区为例,依据勘查阶段和煤矿生产过程中测试的瓦斯参数及抽采数据,总结分析低煤阶煤矿区矿井瓦斯参数及瓦斯富集规律,讨论地质因素对低煤阶煤矿区瓦斯涌出特征的影响及其机理。研究表明,低阶煤煤化程度低,孔隙度较高,游离气含量高,煤层透气性好,瓦斯富集规律和涌出特征明显区别于中、高阶煤。彬长矿区发育大佛寺瓦斯富集区、小庄-亭南瓦斯富集区、胡家河瓦斯富集区3个瓦斯富集区。地质构造是控制低煤阶煤矿区矿井瓦斯富集的主要因素,煤质特征决定了低煤阶矿区瓦斯赋存状态。瓦斯涌出量同时受控于开采层瓦斯含量、煤厚、煤层底板标高、地质构造等地质因素。开采煤层原位瓦斯含量越高,煤层厚度越大,煤层底板标高越大,回采工作面瓦斯涌出量越大。褶曲翼部瓦斯涌出量明显要大于向斜轴部宽缓区域,翼部地层倾角越大,回采工作面瓦斯涌出量越大,褶曲对煤层倾角的影响控制了低阶煤瓦斯涌出特征。断层附近受游离气含量的影响,易造成回采工作面瓦斯涌出量突然增大。综采放顶煤采煤工艺在显著提高煤炭产量的同时,也造成了近年来低煤阶煤矿区高瓦斯矿井数量增多。     

地质构造对裴沟矿煤层瓦斯赋存规律的影响

瓦斯是气态地质体,是地质成因的产物,地质构造和含煤地层的历史演化控制了煤层瓦斯的生成条件和在历次构造运动中经受拗陷、隆起、挤压、拉张等作用的保存条件,控制了瓦斯灾害发生的地质条件,决定了煤层瓦斯赋存状态、瓦斯含量大小、瓦斯压力高低、瓦斯涌出量大小和煤与瓦斯突出的危险性,存在明显的分区、分带特征.裴沟煤矿地层构造主要含有向斜、背斜等次级褶曲以及正断层构造和沿二,煤层顶板发育的滑动构造,研究其地质构造与瓦斯赋存的关系,掌握矿井瓦斯地质规律,从而达到有效地进行瓦斯预测和有的放矢地进行瓦斯治理的目的.     

毛郢孜煤矿煤与瓦斯突出的构造控制分析

运用构造逐级控制理论,分析了矿区、矿井瓦斯地质规律,调研了毛郢孜煤矿低瓦斯涌出量背景下煤与瓦斯突出的构造控制因素。其所在的濉肖矿区受徐淮前陆褶皱冲断带的控制,地层隆起抬升,缺失三叠系地层,瓦斯遭到风化剥蚀,以低瓦斯矿井为主。而其受构造挤压作用强烈,存在着煤与瓦斯突出危险性;火成岩以岩床形式侵入煤层顶板,热变质作用使煤层进一步生成瓦斯,并封闭在煤层中;火成岩对煤层挤压揉皱形成构造煤,同时构造尖灭端应力集中,提供了足够的瓦斯热力学能。     

向斜构造煤与瓦斯突出机理探讨

为了确定向斜构造煤与瓦斯突出机理,从应力、煤体结构特征和瓦斯压力及含量等方面对向斜构造进行了分析.利用弹性梁的应力、应变理论,分析了煤层与围岩组成的软硬互层系统的层间滑动特征和应力-应变特征、煤体宏观与微观结构特征、瓦斯压力与瓦斯含量分布特征.研究表明,向斜构造的两翼与轴部中性层以上为高压区,中性层以下为相对低压区,距离向斜轴部越近,主应力及其梯度越大.向斜构造形成过程中的层间滑动造成煤体原生结构遭到破坏,煤体强度降低,煤层增厚.向斜构造部位瓦斯生成量亦相对较高,同时中性层以上煤(岩)体中的裂隙和孔隙被压密、压实而闭合,阻止了下部瓦斯的向上逸散,中性层以下的张性作用下的断裂或折裂面、煤体中的割理、节理等降低了解吸压力,形成良好的瓦斯聚集空间,也有助于煤层中吸附瓦斯的解吸,使得向斜轴部瓦斯含量较高.向斜构造同时具备的高地应力、高瓦斯压力(含量)和构造煤发育等3个因素是其发生煤与瓦斯突出的主要原因.     

艾维尔沟矿区构造及其演化对煤层瓦斯赋存的控制

为了明确构造及其演化对艾维尔沟矿区煤层瓦斯赋存的控制作用,采用现今地应力实测、含煤盆地埋藏史-热史模拟、现场资料统计分析等方法,对矿区地应力状态、含煤地层埋藏史、煤层变质作用、瓦斯生成与散失、煤与瓦斯突出危险性等开展研究。研究表明:艾维尔沟矿区现今地应力状态为构造挤压应力状态,最大主应力方向为NE-SW向;矿区侏罗纪煤系地层主要经历了2个大的演化阶段,第Ⅰ阶段为快速沉降并于晚侏罗世达到最大埋深约4 300 m,煤层受到深成及区域双变质作用,经历最高古地温137~192℃,形成第1次生气高峰;第Ⅱ阶段由于受到燕山运动及喜马拉雅运动构造挤压的影响,煤系地层从晚侏罗世-早白垩世开始发生倾斜并持续抬升剥蚀,煤层快速冷却降温,煤层瓦斯发生逸散;矿区内深成变质及区域热变质作用直接导致了矿区内煤级及瓦斯生成量具有垂向和水平2个梯度,局部差异化构造及演化直接导致了矿区内各矿之间煤层瓦斯保存条件的差异性;受现今构造挤压地应力状态、地质构造及其演化的控制作用,艾维尔沟矿区垂向上向斜轴部(北翼深部)较北翼浅部更具有煤与瓦斯突出危险性,平面上矿区西部2130煤矿地区较中部地区1930煤矿地区更具有煤与瓦斯突出危险性,东部1890煤矿地区次之。     

鹤壁八矿二_1煤层构造发育特征及对瓦斯灾害的控制作用研究

采用现场实测和实验的方法,获得鹤壁八矿不同区域的瓦斯压力、瓦斯含量和相关突出判定指标,分析矿井瓦斯压力和瓦斯含量的分布规律,同时对构造煤的发育特征和突出规律进行系统研究。分析表明,鹤壁八矿构造主要以断层为主,二1煤层瓦斯含量随煤层深度的加大而有规律地增加;背斜轴部附近煤层瓦斯含量一般较低;向斜轴部煤层瓦斯含量较高,煤与瓦斯突出的危险性较大。矿井突出多发生在断层、向斜轴部、煤层由薄变厚或倾角由小变大的地点。     

瓦斯赋存主控因素对突出煤层开采的影响效应

为获知地质因素对突出煤层开采的影响,采用瓦斯地质控制理论分析了井田3号煤层瓦斯赋存规律,得到井田构造和煤层埋深是控制煤层瓦斯含量和煤层应力分布的主要因素。在构造控制区的3510回采工作面和埋深控制区的3301回采工作面测定了煤层开采期间的工作面绝对瓦斯涌出量、回风流瓦斯浓度,以及消突效果检验指标钻屑量S和解吸量△h_2等参数。考察表明:韩山背斜构造易于瓦斯封闭和应力叠加,非构造区的参数测试值较构造区大幅度减小,韩山构造为该矿井防控煤与瓦斯突出的重点区域;随着煤层埋深增加,煤层瓦斯含量和煤层应力的显著增大也促进参数测值呈现大幅度增加规律。     

某矿井瓦斯赋存特征与涌出量预测分析

为解决某矿井煤与瓦斯突出问题,通过地质钻探手段查明了开采煤层的顶底板岩性,并于矿井不同位置测定瓦斯含量及瓦斯压力,从煤层顶底板岩性及完整性、煤层厚度、倾角、埋深等方面分析了矿井瓦斯的赋存规律。将测定结果导入矿井瓦斯地质动态分析系统,形成瓦斯含量分布云图,更为直观地反映了揭露区及附近区域的瓦斯分布情况。研究发现:在煤层埋深、厚度、倾角及地质构造综合作用下,该矿瓦斯主要分布于矿井西侧及中部偏南侧,而北侧及东侧瓦斯含量相对较少。将矿井瓦斯相对涌出量分为掘进工作面瓦斯相对涌出量、回采工作面瓦斯相对涌出量以及采空区瓦斯相对相对涌出量,根据矿井实际开采情况,对矿井瓦斯的相对涌出量进行了预测,从而为矿井安全生产及煤与瓦斯突出灾害防治提供了参考依据。     

煤层地质异常区域掘进防突技术

针对瓦斯地质异常区域煤层特点,分析了异常区域执行防突措施存在的问题;研究了地质构造异常区域防治煤与瓦斯突出的技术原理、方法;确定了预测突出危险性指标;应用地质前探、超前排放、浅孔抽放瓦斯和卸压综合防突方法,现场实践表明,在突出危险性较大的煤层地质异常区域进行卸压、排放瓦斯,使原始高地应力场发生改变,并使高地应力场沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,提高了煤层透气性,减少了突出势能,能够有效防治煤与瓦斯突出。     

常村煤矿煤与瓦斯突出区域预测

为了预测常村煤矿煤与瓦斯突出区域,结合3号煤层瓦斯含量和压力、构造煤厚度、底板构造曲率、顶底板相对力学强度等方面特征,构建了3号煤层煤与瓦斯突出危险区、威胁区和非突出区的指标体系,结果表明:煤层瓦斯含量大于6.89m3/t、压力大于0.74MPa,单层构造煤累计厚度大于3.0m,煤层底板构造曲率|K|>50×10-6m-1,煤层顶底板相对力学强度大于20的区域是煤与瓦斯突出危险区。     

展望分形理论在构造煤裂隙研究中的应用

我国的构造煤发育较为普遍,构造煤发育区不仅是瓦斯突出的危险地带之一,还可能是煤层气开发的有利区域,现有的构造煤分类只是定性的,没有实现统一,在应用中存在一定困难,由于构造煤的裂隙结构具有典型的非线性特征和分形理论在地质中的广泛应用,所以可通过分形几何使构造煤的研究定量化,提出基于非线性特征的构造煤分类方案,为构造复杂区煤层气勘探与开发和矿井瓦斯突出预测提供科学依据。     

马家沟矿瓦斯赋存规律及控制因素的分析

通过对马家沟井田地质构造、煤层赋存条件的分析,根据该矿的矿区区域构造演化特征,结合瓦斯地质因素分析方法,分析了其瓦斯分布规律,得出埋藏深度控制着煤层的瓦斯含量,以及突出主控因素为构造应力,最终为马家沟矿瓦斯突出预测提供了科学的根据。     

地形曲率对煤与瓦斯突出的影响初探

以平顶山矿区为工程依托,借助DEM模型分析了平顶山矿区的地形曲率及曲率半径分布特征,进一步探讨了地形曲率对煤与瓦斯突出的影响,以曲率半径为地形曲率特征指标,建立了特定条件下煤与瓦斯突出灾害发生次数与曲率半径关系模型。结果表明,平顶山矿区煤与瓦斯突出区域主要发生在曲率变化值较大及正曲率的范围内,负曲率范围瓦斯突出灾害发生较少。     

对接井水力运移卸压开采煤层气方法的探讨

我国存在不少单一贮层、松软结构、低渗透性的煤层结构,同时这种煤层也多是瓦斯突出区域,对此类结构采用地面压裂技术或水平井技术抽采煤层气,效果十分有限,基于此本文提出一种地面钻井,井下水力对接、水力运移卸压开采煤层气的方法,并对其机理和运行模式进行分析,期望为低渗透性煤层煤层气开采提供一种新思路。     

魏家地煤矿瓦斯地质规律及突出危险性研究

通过对魏家地煤矿地质构造、煤层顶底板岩性、煤的变质程度及煤岩组分、煤层厚度及结构、煤层埋藏深度等分析研究,总结了瓦斯赋存的规律,同时也对煤与瓦斯突出危险性进行了分析研究,这一成果可以对今后矿井瓦斯防治乃至煤层气的抽采利用提供技术依据。     

煤与瓦斯突出危险性综合判识方法研究

针对我国现采用的煤与瓦斯突出鉴定方法不能准确判定煤层是否具有煤与瓦斯突出危险性的问题,基于煤与瓦斯突出的演化过程,建立了煤与瓦斯突出激发过程的极限平衡方程,推导出了激发突出的判据关系式,表明突出发生与否直接与煤体强度、瓦斯压力、煤层方向应力和顶板支承压力相关,并与采高、支护作用等因素间接关联。结合典型的煤层物理力学和瓦斯参数,采用现有突出危险性鉴定方法和所建立的综合判识方法分别进行计算,并利用数值模拟方法进行验证,得出的综合判识方法对煤与瓦斯突出危险性的评价更为准确。     

淮南煤田逆冲推覆构造对煤与瓦斯突出的影响分析

为了提高淮南煤田在地质构造带条件下煤与瓦斯突出防治的针对性,采用理论分析的方法研究了淮南煤田逆冲推覆构造和煤与瓦斯突出的关系,对淮南煤田逆冲推覆构造的几何学、动力学特征,以及该构造控制下的煤体结构、瓦斯赋存、构造应力分别进行了分析。研究结果表明,淮南煤田的逆冲推覆构造主要分布在煤田南北两缘,由华北克拉通与扬子克拉通于印支-燕山期相互碰撞挤压形成。煤田南缘逆冲推覆构造由南向北推覆,北缘逆冲推覆构造由北向南推覆,形成了反向相背倾斜的构造系统。淮南煤田逆冲推覆构造带内构造煤发育、瓦斯含量高为煤与瓦斯突出提供了物质基础条件,而较高的构造应力及瓦斯压力为煤与瓦斯突出提供了动力条件。从逆冲推覆构造对煤与瓦斯突出影响的角度分析了望峰岗矿"1.5"煤与瓦斯突出事故原因,分析表明:发生事故的C13煤层内构造煤发育,瓦斯含量高,构造应力集中,当主井施工揭开C13煤层时,原应力平衡状态被打破,煤与瓦斯大量喷出,导致事故发生。     

岩浆侵入破坏区煤层瓦斯地质规律

当岩浆侵入破坏煤系时,煤层瓦斯赋存规律会变得异常复杂。利用瓦斯地质学和煤层气地质学的方法,对岩浆侵入破坏区煤层瓦斯地质规律进行了研究,结果表明:岩浆侵入煤层与煤发生接触热变质作用,使生成的瓦斯量发生变化;使瓦斯的赋存状态发生变化,同时有可能导致瓦斯成分的改变;还会使其影响带的煤体结构遭到破坏,局部形成构造软煤分层,在岩浆岩体尖灭处及岩浆岩体与断层的组合部位是煤与瓦斯突出的有利地带。