瓦斯地质学考点西安科技大学.doc

瓦斯：从煤层及煤层围岩中涌出的以及在煤矿生产过程中产生的各种气体的统称高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min的矿井矿井瓦斯涌出：矿井在开拓、掘进、回采过程中瓦斯从煤层或岩层涌向采掘空间的现象绝对瓦斯涌出量：Q矿井在单位时间内涌出的瓦斯体积相对瓦斯涌出量：q矿井正常生产条件下平均每采一吨煤所涌出的瓦斯体积煤与瓦斯突出：一种复杂的瓦斯动力现象，表现为在很短时间内，大量的煤和瓦斯由煤体向采掘巷道喷出，伴随强大冲击力，破坏煤壁，摧毁巷道，使风流逆转，煤流埋人，甚至造成严重的爆炸事故瓦斯解吸：煤体中的瓦斯由吸附状态转化为游离状态的过程称为瓦斯解吸煤层残存瓦斯含量：当煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位重量煤中所含有的换算成标准状态下的瓦斯体积,m3/t和cm3/g瓦斯放散初速度：表示煤体当中瓦斯放散快慢的一个指标，通常是在实验室测定1060秒充满瓦斯的煤体放散瓦斯的体积煤层原始瓦斯压力：当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，煤中平衡瓦斯压力,煤的残存瓦斯压力：当煤层受采动影响涌出一部分瓦斯后，煤层中残留的瓦斯压力煤的坚固性系数：表示岩石抗冲击能力的大小或破坏时破碎功的大小。坚固性系数f值越小说明岩石抗冲击能力越小，或破坏时所需要的破碎功越小煤的瓦斯容量：当煤中瓦斯压力无限升高，单位重量煤所能吸附的换算成标准状态下的瓦斯体积煤层发生率：成煤物质从泥炭到特定煤级所生成的烃类气体的总和始突深度：矿井生产过程中瓦斯突出的最小垂深有效渗透率：用二种以上流体通过岩石时，所测出的某一相流体的渗透率原声结构原生构造煤原始沉积时的结构构造结构受构造应力作用煤的原生结构遭受破坏后所表现出的结构软煤在发生突出的地点及附近的煤层都具有层理紊乱煤质松软的特点，人们习惯上把这种煤叫做软分层煤或简称软煤构造煤的宏观结构常见碎裂结构、碎粒结构、粉粒结构、糜棱结构，对应的构造煤体为碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤。煤体中孔隙分类：微孔，小孔，中孔，大孔，可见孔及裂隙瓦斯含量预测法：线性回归分析法，拉格朗日插值。煤与瓦斯突出预测按预测任务不同分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测，简称区域预测和工作面预测。煤巷掘进工作面突出危险性预测常用接触式钻孔方法有钻孔瓦斯涌出初速度，R值指标法和钻屑解析指标法。预测煤层突出危险性综合指标法的参数D临界值为0.25，K临界值为15，无烟煤为20，其他煤种15。瓦斯运移方式：1渗滤：瓦斯沿裂隙、构造破碎带、喉管的运移方式2扩散：由于浓度差，气体由高向低浓度扩散，大道扩散平衡。中国含煤地层主要形成于晚古生代石炭-二叠纪含煤地层，中生代晚三叠世含煤地层，早、中侏罗世含煤地层，晚侏罗-早白垩世含煤地层，第三纪的含煤地层。矿井瓦斯涌出方式，涌出来源有几方面1正常瓦斯涌出:由采落煤炭和煤层，岩层的新鲜暴露面通过孔隙、裂隙缓慢、长时间的涌出。2煤与瓦斯突出 3瓦斯喷出: 采掘时在极短时间内瓦斯从煤体、围岩内突然、大量涌出，有时还伴有煤粉、煤块和岩石等煤层中瓦斯如何形成，瓦斯来源，它的赋存状态？影响瓦斯赋存状态变化的主要因素？因素与瓦斯赋存状态的关系？在成煤作用的泥炭化阶段即能产生瓦斯。植物遗体在富氧条件下，氧化分解，生成的气态产物主要是CO2、NO等。由于地壳下降、沼泽水面上升和植物遗体堆积厚度增加，正在分解的植物遗体与空气隔绝，因细菌作用分解出甲烷、重碳氢化合物、氢及其它气体。泥炭化阶段所生成的瓦斯大部分扩散到空气中，保存在泥炭中的很少。成煤作用的煤化作用阶段，在温度、压力持续影响下，泥炭物质热分解，转变为褐煤，进一步可转变为烟煤和无烟煤。这一过程中可生成大量的以甲烷为主的气态产物。瓦斯来源:煤岩层和地下水释放出来的化学及生物化学作用产生的煤炭生产过程中产生的赋存状态：游离瓦斯10-20，吸附瓦斯80-90吸分为着状态 吸收状态。影响瓦斯赋存状态主要因素有：温度：在相同压力下，吸附量随着温度升高而降低；压力：在相同温度下，吸附量随着压力升高而加大；气体性质：吸附能力CO2CH4N2煤质牌号：在相同压力和温度下，煤的吸附瓦斯量随着煤的变质程度吉高而加大；煤的比表面积：吸附量随着煤的比表面积的增加而增大。瓦斯地质图法原理？在系统收集、整理建矿以来采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量的基础上，准确地计算出各个采掘工作面每日的绝对瓦斯涌出量点值，将整理出来的数千个、数万个瓦斯涌出量点值再经过认真的筛选，转绘到瓦斯地质图上，就可以直观的看出与各种地质因素和开采条件之间的关系。用这种方法建立起瓦斯涌出量预测关系式和在瓦斯地质图上展示出大量瓦斯涌出量点、瓦斯涌出量等值线，我们称为瓦斯地质图瓦斯涌出量预测方法。瓦斯地质图的种类？编制某煤矿瓦斯地质图详细的步骤？种类：瓦斯地质柱状图，瓦斯地质剖面图，瓦斯地质平面图（矿井瓦斯地质图、矿区瓦斯地质图、分省瓦斯地质图、勘探阶段瓦斯地质图）瓦斯地质图的编制方法：1）矿井瓦斯资料的收集和整理，系统整理矿井的瓦斯涌出量资料，矿井历年突出资料，瓦斯喷出点、异常涌出点、瓦斯压力测试点资料，钻孔瓦斯资料2）地质资料的整理，钻孔资料，区域构造、井田地质构造，含煤岩系特征、煤层围岩及其特征，煤层层数，煤的变质程度，煤质和煤体结构，煤岩产状变化3）进行瓦斯地质综合分析，从定性和定量的角度去筛选影响瓦斯的主要因素、区划瓦斯地质单元先单因素后多因素4）选择合理的编图方法，步骤：整理资料综合分析展绘第一手资料勾绘各种等值线进行瓦斯区划和地质区划划分瓦斯地质单元。瓦斯风化带的界限确定，影响瓦斯风化带深度因素1煤层中所含瓦斯的CH4成份达80；2煤层瓦斯压力为0.1-0.15MPa；3在相同条件下M和T与煤层瓦斯压力相当的瓦斯含量4矿井相对瓦斯涌出量为2m /t。影响因素：煤层赋存地质条件围岩性质、煤层有无露头、煤层发育、煤层倾角、地下水活动等 区域煤与瓦斯突出预测方法：1单项指标法: 预测指标煤坚固性系数f瓦斯放散初速度p瓦斯压力p煤的破坏类型：类非破坏煤类破坏煤类强烈破坏煤类粉碎煤和类全粉煤。2综合指标法: 技术方法至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。每米钻孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数f。将坚固性系数最小值的两个煤样混合，测定煤的瓦斯放散初速度P。将两个坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数。 3瓦斯地质统计法: 划分方法上水平发生过一次突出的区域，下水平垂直对应区域应预测为突出危险区。根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距离地质构造两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域。未划定的其它区域为突出威胁区。煤与瓦斯突出的基本特征1)突出的煤向外抛出距离较远，具有分选显现；抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角2)抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉；有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远大于突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转3)突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等煤与瓦斯压出的基本特征压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离较小压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙压出的煤呈块状，无分选现象巷道瓦斯（CO2）涌出量增大压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞煤与瓦斯倾出的基本特征倾出的煤按自然安息角堆积，并无分选现象倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂方向发展无明显动力效应倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中巷道瓦斯涌出量明显增加。煤与瓦斯突出分类和依据：1突出特征和成因分煤与瓦斯突出突出，煤与瓦斯压出压出，煤与瓦斯倾出倾出 2.按突出强度分小型突出中型突出，次大型突出，大型突出，特大型突出3.按突出地点分石门突出，平巷突出，上山突出，下山突出，回采工作面突出4.按参与突出物种类分煤与瓦斯突出，岩石与瓦斯突出，煤与二氧化碳突出，岩石与二氧化碳突出，盐与二氧化碳突出，煤、盐和二氧化碳突出构造煤的瓦斯地质特征，为何构造煤发育是发生突出的必要条件地质特征: 随着煤体破坏程度的增高煤的坚固性系数f值降低而瓦斯放散指数p增大。必要条件:构造煤是一种高分散性多孔介质煤的孔隙裂隙十分发育比表面积增大煤体强度低f均在0.5以下一般0.2-0.3高应力条件下孔隙易闭合形成“煤砖”构造挤压、剪切作用形成的压扭性构造使煤层发生强烈韧塑性变形和破坏。分源预测法预测瓦斯涌出量时需要资料？（1）各煤层瓦斯含量测定资料、瓦斯风化带深度以及瓦斯含量等值线图（2）地