通風(fēng)安全教研室資源開(kāi)發(fā)系礦井瓦斯防治技術(shù)模塊一：瓦斯地質(zhì)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)煤層瓦斯賦存及影響賦存的地質(zhì)因素煤層瓦斯的運(yùn)移及瓦斯帶的劃分影響煤與瓦斯突出的地質(zhì)因素能夠根據(jù)資料分析出影響煤層瓦斯賦存的地質(zhì)因素能夠根據(jù)資料確定瓦斯風(fēng)化帶下邊界根據(jù)資料分析煤層瓦斯流動(dòng)的規(guī)律根據(jù)資料分析出影響煤與瓦斯突出的主要地質(zhì)條件課題要點(diǎn)課題一：瓦斯地質(zhì)基本知識(shí)任務(wù)描述任務(wù)分析煤層瓦斯是地質(zhì)作用的產(chǎn)物，瓦斯的生成、流動(dòng)、賦存和富集，與地質(zhì)條件密切相關(guān)。瓦斯地質(zhì)把瓦斯研究和地質(zhì)研究密切結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用地質(zhì)學(xué)的基本原理和方法以及煤礦開(kāi)采技術(shù)理論，研究煤層瓦斯的賦存條件、運(yùn)移和分布規(guī)律以及礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象等，為保障煤礦安全生產(chǎn)提供可靠的防治瓦斯的地質(zhì)資料。瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)包括：瓦斯的形成與運(yùn)移、瓦斯賦存的地質(zhì)條件、煤與瓦斯突出的地質(zhì)條件、煤與瓦斯危險(xiǎn)性區(qū)域劃分等。具備瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)，科學(xué)地分析煤層瓦斯賦存條件、影響煤與瓦斯突出因素和煤層突出危險(xiǎn)性確定。工作任務(wù)發(fā)展概況1.瓦斯地質(zhì)研究發(fā)展概況一.概述1978年我國(guó)召開(kāi)了煤炭史上第一次“瓦斯地質(zhì)學(xué)術(shù)座談會(huì)”，首次提出“瓦斯地質(zhì)”這一名稱(chēng)，肯定了瓦斯地質(zhì)研究的理論意義和實(shí)踐意義。1983年原煤炭工業(yè)部部頒發(fā)了“關(guān)于加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)工作的通知”。1985年原煤炭工業(yè)部頒布的《煤礦安全規(guī)程》中加入瓦斯地質(zhì)的工作內(nèi)容。1986年中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)成立了瓦斯地質(zhì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，瓦斯地質(zhì)已逐步發(fā)展為一門(mén)新的邊緣學(xué)科。瓦斯地質(zhì)學(xué)瓦斯的形成和運(yùn)移瓦斯賦存的地質(zhì)條件煤與瓦斯突出的地質(zhì)條件瓦斯危險(xiǎn)預(yù)測(cè)瓦斯含量預(yù)測(cè)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)瓦斯突出預(yù)測(cè)2.瓦斯地質(zhì)學(xué)主要研究?jī)?nèi)容瓦斯的成因生物化學(xué)成氣時(shí)期煤化變質(zhì)作用時(shí)期在植物沉積成煤初期的泥炭化過(guò)程中，有機(jī)物在隔絕外部氧氣進(jìn)入和溫度不超過(guò)65℃的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。泥炭時(shí)期埋深不大，生成的瓦斯通過(guò)滲濾和擴(kuò)散排放到大氣中，因此，生物化學(xué)作用產(chǎn)生的瓦斯一般不會(huì)保留在煤層內(nèi)。

隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤.有機(jī)物在高溫、高壓作用下，處于變質(zhì)造氣時(shí)期，揮發(fā)分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。3.瓦斯的生成煤中孔隙分類(lèi)微孔：直徑<10-5mm小孔：直徑10-5mm～10-4mm中孔：直徑10-4mm～10-3mm大孔：直徑10-3mm～10-1mm可見(jiàn)孔及裂隙，>10-1mm二.煤層瓦斯的賦存1.瓦斯在煤體內(nèi)賦存狀態(tài)滲透容積：小孔至可見(jiàn)孔孔隙體積之和。總孔隙體積：吸附容積和滲透容積之和。吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態(tài)吸著狀態(tài)1.瓦斯在煤體內(nèi)賦存狀態(tài)帶名（從上到下）氣帶成因CO2N2CH4（按體積）%（按體積）%（按體積）%CO2-N2空氣~生化成因20~8020~800~10N2空氣成因0~2080~1000~20N2-CH4變質(zhì)成因0~2020~8020~80CH4變質(zhì)成因0~100~2080~1002.煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分深度2.煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分瓦斯風(fēng)化帶下部邊界確定煤層內(nèi)的瓦斯壓力為0.1～0.15MPa在瓦斯風(fēng)化帶開(kāi)采煤層時(shí)，煤層的相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到2m3/t煤的瓦斯含量達(dá)到2～3m3/t（煙煤）和5～7m3/t（無(wú)煙煤）煤層內(nèi)的瓦斯組分中甲烷組分含量達(dá)到80%（體積比）氮?dú)狻趸紟А⒌獨(dú)鈳?、氮?dú)狻淄閹Ыy(tǒng)稱(chēng)為瓦斯風(fēng)化帶3.瓦斯風(fēng)化帶下部邊界的確定煤的變質(zhì)程度吸附瓦斯量（

m3/t

）石墨煙煤褐煤無(wú)煙煤不同變質(zhì)程度煤對(duì)瓦斯的吸附能力示意圖三.影響瓦斯賦存的地質(zhì)因素1.煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量越大。當(dāng)其它條件相同，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。瓦斯生成量煤的吸附能力內(nèi)蒙古自治區(qū)煤變質(zhì)及瓦斯分帶圖

煤種及瓦斯分帶界線(xiàn)省界線(xiàn)市鎮(zhèn)低沼氣礦井高沼氣礦井國(guó)界嘉峪關(guān)阿拉善右旗銀川渤海灣包頭呼市張家口承德赤峰通遼白城西烏旗東烏旗齊齊哈爾牙克石滿(mǎn)洲里低變質(zhì)中及高變中質(zhì)變低質(zhì)低瓦斯帶帶斯瓦瓦斯帶低二連1.煤的變質(zhì)程度圍巖條件瓦斯生成量巖石的力學(xué)性質(zhì)幾種不同的頂板變形1.煤的變質(zhì)程度地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造組合與瓦斯賦存的關(guān)系斷裂構(gòu)造褶皺構(gòu)造N22630CH4（m3/min）（c）（a）20423小馬村礦中馬村礦演馬村礦O2O2O2李莊斷層45大煤九里山斷層426大煤鳳凰嶺斷層（b）630CH4（m3/min）塔17李5127227123鳳凰嶺斷層塔掌斷層O2O2李封斷層O2天官斷層區(qū)O2三斷層井號(hào)三十九號(hào)井?dāng)鄬铀茀^(qū)西區(qū)天官區(qū)朱村礦2.地質(zhì)構(gòu)造圍巖致密完整、不透氣時(shí)，煤層瓦斯易于保存；反之，煤層瓦斯易于逸散3.煤層的埋藏深度深溫壓力（MPa)煤的孔隙在壓力作用下降低系數(shù)煤的孔隙體積(m3/t)煤的甲烷含量（m3/t）巖石甲烷含量（m3/t)煤孔隙中游離瓦斯量占(%)度(m)度(℃)地層靜壓力P1瓦斯壓力P2p=p1-p2吸附游離總計(jì)q1孔隙中分散有機(jī)質(zhì)中總計(jì)q2比值Q1/q21002003004005006007008009001000110012001114172023262931343740432.44.87.19.411.714.116.418.721.123.425.728.10.10.20.71.32.13.04.05.06.17.18.29.42.34.66.48.19.611.112.413.715.016.317.518.70.910.840.820.800.780.770.760.750.740.730.720.710.1180.1090.1070.1040.1010.1000.0990.0980.0960.0950.0940.092----5.712.917.019.020.421.021.421.621.721.621.5----0.20.71.32.02.83.74.75.76.57.48.3----5.913.618.321.423.224.726.127.328.229.029.8----0.10.40.91.42.02.63.44.14.85.56.3----0.10.10.20.20.20.30.30.30.30.30.3----0.20.51.11.62.22.93.64.45.15.86.0----357912151821232528----3027171311976655煤層甲烷含量與深度的關(guān)系

106510331剖面補(bǔ)372-11010補(bǔ)11027±0100-200-300-400-5005.03.52.11.71.52.54.56.01062063222204553443423煤3403085362163063086331F286420相對(duì)瓦斯涌出量（m3/t）工作面1062062203443423403083061083.煤層的埋藏深度四.煤層瓦斯流動(dòng)1.煤層瓦斯流動(dòng)煤層瓦斯流動(dòng)方式孔隙直徑為10-5～10-4，瓦斯流動(dòng)表現(xiàn)為自由擴(kuò)散或慢速的層流滲透孔隙直徑為10-4～2×10-4cm，瓦斯流動(dòng)為層流滲透孔徑大于2×10-4cm，瓦斯流動(dòng)表現(xiàn)為層流滲透或?qū)恿髋c紊流的混合過(guò)渡流孔隙直徑小于10-5cm，瓦斯流動(dòng)屬于分子擴(kuò)散孔徑小于3×10-7cm，出現(xiàn)瓦斯表面擴(kuò)散和固體中的擴(kuò)散2.煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)單向流動(dòng)煤層瓦斯沿單一方向流動(dòng)，流線(xiàn)相互平行2.煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)徑向流動(dòng)等瓦斯壓力線(xiàn)為一組同心圓，瓦斯流線(xiàn)沿圓的徑向發(fā)展2.煤層瓦斯流動(dòng)形態(tài)球向流動(dòng)等瓦斯壓力線(xiàn)為一組同心球狀，瓦斯流線(xiàn)沿球的徑向發(fā)展2－成面后4d1－成面后幾小時(shí)3－成面后10d4－成面后15d5－面后55d6－成面后150d（穩(wěn)定）3.流動(dòng)的穩(wěn)定性及影響流動(dòng)的基本參數(shù)煤層內(nèi)瓦斯流動(dòng)的穩(wěn)定過(guò)程就是煤壁瓦斯涌出速率的穩(wěn)定過(guò)程，這一過(guò)程受到多種因素的影響，主要有煤層瓦斯壓力梯度、煤層的透氣性、煤壁外的大氣壓力等，其中最關(guān)鍵的一個(gè)是煤層的透氣性。4.采動(dòng)影響下鄰近煤層瓦斯的流動(dòng)1一卸壓圈2一冒落圈3一開(kāi)采煤層4－鄰近煤層5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素地質(zhì)構(gòu)造封閉向斜軸附近原因在軸部地帶，上面受到強(qiáng)大的壓應(yīng)力作用，而下面受到深部地層的阻力，是地應(yīng)力較高的地帶。地質(zhì)構(gòu)造帚狀構(gòu)造的收斂端原因5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素帚狀構(gòu)造的收斂端常常是應(yīng)力集中的區(qū)域-100-50±0+50+100+150+200+400+350+300+250AA放大突出點(diǎn)魚(yú)田堡礦東部邊界扭轉(zhuǎn)區(qū)突出分布示意圖地質(zhì)構(gòu)造煤層的扭轉(zhuǎn)區(qū)原因5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素受到強(qiáng)大扭力的作用，煤層逐漸發(fā)生倒轉(zhuǎn)，構(gòu)造應(yīng)力高度集中南桐煤礦一井王家壩向斜西翼轉(zhuǎn)折帶突出點(diǎn)分布示意圖地質(zhì)構(gòu)造煤層產(chǎn)狀變化地帶煤層產(chǎn)狀沿走向（或傾向）發(fā)生轉(zhuǎn)折、變陡或變緩的地區(qū)，是地應(yīng)力集中的地區(qū)原因5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素N50150t4202t33150t63200t62110t1814161000t51110t102200t610181491150t692500t104200t1011100t61027108t773200t29250t610143735t4610644100t45154t12000t610141810141822副井主井特大型突出點(diǎn)中小型突出點(diǎn)煤厚等值線(xiàn)大型突出點(diǎn)突出點(diǎn)編號(hào)突出強(qiáng)度紅衛(wèi)煤礦坦家沖井116采區(qū)瓦斯突出與煤厚變化關(guān)系圖煤層厚度變化5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素紅衛(wèi)煤礦里王廟井底車(chē)場(chǎng)特大型突出點(diǎn)剖面圖11600t+10煤層厚度變化5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素煤體結(jié)構(gòu)構(gòu)造煤的類(lèi)型構(gòu)造煤的宏觀和微觀特征碎裂煤碎粒煤糜棱煤5.影響煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)因素知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)能夠通過(guò)瓦斯地質(zhì)圖總結(jié)出其所涵蓋的瓦斯地質(zhì)內(nèi)容分析瓦斯地質(zhì)圖能夠根據(jù)原始資料，繪制簡(jiǎn)單的瓦斯地質(zhì)圖課題要點(diǎn)瓦斯地質(zhì)圖的作用和涵蓋的主要內(nèi)容瓦斯地質(zhì)圖的表示方法瓦斯地質(zhì)圖的類(lèi)型瓦斯地質(zhì)圖的繪制方法課題二：瓦斯地質(zhì)圖的認(rèn)識(shí)與繪制任務(wù)描述任務(wù)分析礦井瓦斯地質(zhì)圖是防治礦井瓦斯的主要技術(shù)資料，是煤炭安全管理工程技術(shù)人員交流的共同語(yǔ)言；能反映礦井瓦斯涌出規(guī)律，預(yù)測(cè)瓦斯涌出量；劃分出不同級(jí)別的瓦斯地質(zhì)單元，預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性；能夠系統(tǒng)的集中反映礦井瓦斯地質(zhì)資料，隨時(shí)跟蹤瓦斯地質(zhì)信息，綜合防治瓦斯災(zāi)害。要掌握煤與瓦斯突出分布的地質(zhì)規(guī)律，編制礦井瓦斯地質(zhì)圖，對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，劃分突出危險(xiǎn)性區(qū)域，預(yù)測(cè)瓦斯涌出量，做好“以風(fēng)定產(chǎn)”，有的放矢的綜合防治瓦斯災(zāi)害。首先必須具備相關(guān)瓦斯地質(zhì)圖知識(shí)，具有繪制瓦斯地質(zhì)圖的基礎(chǔ)技能。工作任務(wù)一.瓦斯地質(zhì)圖涵蓋的主要內(nèi)容地質(zhì)資料瓦斯資料包括煤層露頭，煤層底板等高線(xiàn)，褶皺軸，斷層，煤層厚度，煤層頂板砂、泥巖分界線(xiàn)，構(gòu)造煤的類(lèi)型和厚度分布。包括動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生點(diǎn)的位置、突出(傾出)煤量和瓦斯涌出量，尤其是采掘工作面每日的瓦斯?jié)舛?、風(fēng)量和抽放量，準(zhǔn)確地計(jì)算出各個(gè)采、掘工作面每日的絕對(duì)瓦斯涌出量點(diǎn)值。煤層底板等高線(xiàn)工程揭露的軸線(xiàn)、分界線(xiàn)構(gòu)造煤厚度所有工程揭露的斷層和褶皺軸線(xiàn)、煤層頂板砂泥巖分界線(xiàn)，瓦斯地質(zhì)圖中用一定顏色和型號(hào)的線(xiàn)條表示。選一些能反映構(gòu)造煤厚度分布特征的點(diǎn)，在瓦斯地質(zhì)圖中用一定顏色、高度和寬度的小柱狀來(lái)表示。在瓦斯地質(zhì)圖中用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示，等高線(xiàn)可適當(dāng)加密。采掘揭露后，要對(duì)等高線(xiàn)進(jìn)行修正。地質(zhì)內(nèi)容二.瓦斯地質(zhì)圖的表示方法二.瓦斯地質(zhì)圖的表示方法瓦斯涌出量區(qū)劃絕對(duì)瓦斯涌出量等值線(xiàn)和相對(duì)瓦斯涌出量等值線(xiàn)絕對(duì)瓦斯涌出量點(diǎn)各自分為實(shí)測(cè)線(xiàn)和預(yù)測(cè)線(xiàn)兩部分，在圖中絕對(duì)和相對(duì)瓦斯涌出量等值線(xiàn)用不同顏色來(lái)區(qū)分，實(shí)測(cè)線(xiàn)和預(yù)測(cè)線(xiàn)用同顏色實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)來(lái)區(qū)分。在瓦斯地質(zhì)圖中回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量點(diǎn)用不同顏色的圖塊來(lái)區(qū)分和表示，在圖塊旁邊輔以一定文本，來(lái)反映不同的瓦斯參數(shù)。根據(jù)礦井瓦斯涌出特征，在瓦斯地質(zhì)圖中將瓦斯涌出劃分為不同的區(qū)域，并用不同的顏色來(lái)填充不同的區(qū)域以區(qū)分瓦斯涌出量的不同級(jí)別。瓦斯突出點(diǎn)和瓦斯突出區(qū)劃瓦斯突出點(diǎn)分別用一定顏色、大小圓點(diǎn)來(lái)表示突出的分布特征；瓦斯突出區(qū)劃用不同的顏色填充突出預(yù)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)和威脅區(qū)來(lái)加以表示和區(qū)分。瓦斯含量和瓦斯壓力測(cè)點(diǎn)在瓦斯地質(zhì)圖中用不同的顏色和形狀的點(diǎn)來(lái)表示。瓦斯內(nèi)容三.瓦斯地質(zhì)圖的類(lèi)型馮封斷層王封斷層大煤陷伏露頭線(xiàn)Ⅰ王封風(fēng)凰嶺斷層5102015中站斷層朱201015村三朱村2025號(hào)新生街?jǐn)鄬永畲逅茢鄬?01520201020上白作斷層斷層焦西三十九號(hào)井?dāng)鄬?Ⅰ斷層天官區(qū)斷層2530201020風(fēng)凰嶺斷2025202525202020252525202520層演馬大煤隱伏露頭線(xiàn)Ⅱ1515小馬中馬102020202520252020李莊斷層九里山斷頭露伏隱煤大層韓王15152015202015馬坊泉斷層10152020九里山礦石炭紀(jì)C2+3P二疊紀(jì)Q第四紀(jì)馮營(yíng)大煤隱伏露頭線(xiàn)85102015線(xiàn)Ⅱ奧陶紀(jì)O1+2煤層露頭礦井邊界向斜頂板巖性瓦斯突出點(diǎn)斷層及封閉線(xiàn)封閉盤(pán)開(kāi)放盤(pán)立井斜井采面瓦斯相對(duì)量等值線(xiàn)鉆孔瓦斯含量等值線(xiàn)瓦斯突出區(qū)煤厚