矿井瓦斯地质基础理论及案例（完整版）

1、瓦斯地质讲座瓦斯地质讲座内容提纲内容提纲一、概述一、概述（一）矿井瓦斯综合治理的内容（一）矿井瓦斯综合治理的内容- -预测预测+ +防治防治（1 1）非突出矿井：瓦斯涌出量预测）非突出矿井：瓦斯涌出量预测+ +防治。防治。过去备受重视，过去备受重视，研究很多，如预测方法有矿山统计法研究很多，如预测方法有矿山统计法+ +分元预测法等，防治方分元预测法等，防治方法有上隅角埋管抽放法有上隅角埋管抽放+ +高位钻孔抽放高位钻孔抽放+ +高抽巷高抽巷+ +专用抽放巷等。专用抽放巷等。通过预测为防治奠定基础，通过防治解决瓦斯超限、瓦斯积通过预测为防治奠定基础，通过防治解决瓦斯超限、瓦斯积聚和瓦斯爆炸。聚和

2、瓦斯爆炸。 据统计，事故率占据统计，事故率占40%40%以上。以上。 （2 2）突出矿井：瓦斯突出预测）突出矿井：瓦斯突出预测+ +防治。防治。现在备受重视，研现在备受重视，研究很多。问题是预测可靠性低、突出预测方法有待完善。究很多。问题是预测可靠性低、突出预测方法有待完善。（二）煤与瓦斯突出的一般规律（二）煤与瓦斯突出的一般规律 （1 1）煤层突出危险性随采深增加而增大；）煤层突出危险性随采深增加而增大； （2 2）突出大多数发生在地质构造带，因此，突出危险区常呈区）突出大多数发生在地质构造带，因此，突出危险区常呈区域条带状分布；域条带状分布； （3 3）煤层突出危险性随煤厚增加而加大）煤层

3、突出危险性随煤厚增加而加大 ； （4 4）煤体破坏程度越高突出危险性越大；）煤体破坏程度越高突出危险性越大； （5 5）其他：）其他：石门突出危险性最大、绝大多数突出发生在煤巷掘进工石门突出危险性最大、绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面、大多数突出前有作业方式诱导、突出前大多有突出预兆等。作面、大多数突出前有作业方式诱导、突出前大多有突出预兆等。（三）煤与瓦斯突出的基本类型（三）煤与瓦斯突出的基本类型 （1 1）突出、压出、倾出；）突出、压出、倾出； （2 2）瓦斯突出、煤（岩）与瓦斯突出；）瓦斯突出、煤（岩）与瓦斯突出； （3 3）煤与瓦斯突出与冲击地压的关系（互为诱因、过度）。）煤与瓦斯突出

4、与冲击地压的关系（互为诱因、过度）。 （四）国内外煤与瓦斯突出的基本情况（四）国内外煤与瓦斯突出的基本情况 世界上最早一次突出：世界上最早一次突出：18341834年法国鲁阿尔煤田伊萨克煤矿，年法国鲁阿尔煤田伊萨克煤矿，急倾斜厚煤层平巷掘进工作面。据记载，工人架棚时，发现煤急倾斜厚煤层平巷掘进工作面。据记载，工人架棚时，发现煤体外移，体外移，3 3人逃跑人逃跑,1,1人被埋死亡人被埋死亡, 1, 1人窒息人窒息, 1, 1人逃生。人逃生。 世界上最大的一次突出：世界上最大的一次突出：19691969年年7 7月月1313日前苏联顿巴斯矿日前苏联顿巴斯矿区加林矿区加林矿710m710m水平主石门

5、揭穿水平主石门揭穿l l3 3煤层时，煤厚仅煤层时，煤厚仅1.03m1.03m，突出煤，突出煤量达量达1.421.42万吨，喷出瓦斯量万吨，喷出瓦斯量2525万米万米3 3。 世界上首例特大型突出：世界上首例特大型突出：18791879年年4 4月月1717日日 比利时阿格拉波比利时阿格拉波二号井上山掘进时，突出煤量二号井上山掘进时，突出煤量420t420t，瓦斯量，瓦斯量5050万万m m3 3以上，喷出的以上，喷出的瓦斯流从提升井冲出地面，距井口瓦斯流从提升井冲出地面，距井口23m23m处的绞车房附近火炉引燃处的绞车房附近火炉引燃瓦斯，火焰高达瓦斯，火焰高达50m50m，井口建筑被烧成一片

6、废墟，在突出，井口建筑被烧成一片废墟，在突出2 2小时小时后火焰将要熄灭时，又连续发生了后火焰将要熄灭时，又连续发生了7 7次瓦斯爆炸，烧死次瓦斯爆炸，烧死3 3人，烧人，烧伤伤1111人，整个事故造成人，整个事故造成124124人丧生。人丧生。 世界上发生突出比较严重的国家是：世界上发生突出比较严重的国家是：中国、独联体、法国、中国、独联体、法国、波兰、日本、匈牙利、比利时、澳大利亚、德国、加拿大、英波兰、日本、匈牙利、比利时、澳大利亚、德国、加拿大、英国等国等1919个国家个国家, ,其中我国、独联体、法国、波兰、日本突出又最其中我国、独联体、法国、波兰、日本突出又最严重。严重。 我国最早

7、一次突出：我国最早一次突出：最早有记载的是最早有记载的是1950.5.1 1950.5.1 辽源矿务局辽源矿务局富国二井在垂深富国二井在垂深280m280m煤巷掘进时发生的。煤巷掘进时发生的。 我国最大一次突出：我国最大一次突出：1975.8.8 1975.8.8 天府矿务局三汇坝一井天府矿务局三汇坝一井+280m+280m水平水平( (垂深垂深500m)500m)主平硐揭主平硐揭K K1 1煤层时，突出煤煤层时，突出煤( (岩岩) )量量12700t12700t，喷出瓦，喷出瓦斯量斯量140140万万m m3 3。也是世界上第二大突出事例。也是世界上第二大突出事例。 近些年我国发生瓦斯死亡的

8、基本情况是：近些年我国发生瓦斯死亡的基本情况是：根据近根据近2020年统年统计，计，20052005年以前，全国煤矿死亡人数一直稳定在年以前，全国煤矿死亡人数一直稳定在60006000人人/ /年年左右，左右，20052005年以后，虽然有逐年明显下降的趋势，但是，死亡人数仍然较年以后，虽然有逐年明显下降的趋势，但是，死亡人数仍然较高不到高不到20002000人。人。 （五）瓦斯的生成及赋存状态（五）瓦斯的生成及赋存状态 生物化学生物化学+ +变质作用变质作用 游离游离+ +吸着吸着+ +吸收吸收（六）煤层瓦斯垂向分带各带气体组分（六）煤层瓦斯垂向分带各带气体组分二、煤与瓦斯为什么会突出二、煤

9、与瓦斯为什么会突出煤与瓦斯突出假说煤与瓦斯突出假说化学本质化学本质作用假说作用假说地压主导地压主导作用假说作用假说瓦斯主导瓦斯主导作用假说作用假说综合综合假说假说 这类假说把突出这类假说把突出发生的原因归结发生的原因归结为局部地应力的为局部地应力的增大。在这类假增大。在这类假说中，说中，“构造应构造应力说力说”占有重要占有重要的地位。的地位。 综合作用假说认为综合作用假说认为煤与瓦斯突出是由地煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯以及煤体应力、瓦斯以及煤体物理力学性质三者综物理力学性质三者综合作用的结果。合作用的结果。 认为引起突出，认为引起突出，并促使突出得以发并促使突出得以发展的主要因素是煤展的主要

10、因素是煤中所含的高压瓦斯中所含的高压瓦斯。这类假说中。这类假说中“瓦瓦斯包斯包”说占有重要说占有重要的地位。的地位。 这类假说把突这类假说把突出发生的原因出发生的原因归结为煤层中归结为煤层中不断进行的地不断进行的地球化学过程。球化学过程。瓦斯主导作用假说瓦斯主导作用假说 “瓦瓦斯斯包包”说说 突突出出波波说说粉粉煤煤带带说说瓦瓦斯斯膨膨胀胀应应力力说说瓦瓦斯斯解解吸吸说说煤煤透透气气性性不不均均匀匀说说火火山山瓦瓦斯斯说说裂裂缝缝堵堵塞塞说说10地地质质破破坏坏带带说说闭闭合合孔孔隙隙瓦瓦斯斯释释放放说说11卸卸压压瓦瓦斯斯说说12瓦瓦斯斯水水化化物物说说地压主导作用假说地压主导作用假说岩岩石

11、石变变形形潜潜能能说说塑塑性性变变形形应应力力集集中中说说应应力力叠叠加加说说顶顶板板位位移移不不均均匀匀说说剪剪应应力力说说放放炮炮突突出出说说冲冲击击式式移移近近说说拉拉应应力力波波说说化学本质作用假说化学本质作用假说 ”爆爆炸炸的的煤煤“说说硝硝基基化化合合物物说说重重煤煤说说瓦瓦斯斯和和的的地地球球化化学学说说综合作用假说综合作用假说”能能量量”假假说说游游离离瓦瓦斯斯压压力力说说分分层层分分离离说说破破坏坏区区说说煤与瓦斯突出发生必要条件煤与瓦斯突出发生必要条件地应力状态的突然变化地应力状态的突然变化 围岩或煤层的弹性围岩或煤层的弹性潜能释放作功，使煤体潜能释放作功，使煤体产生突然破

12、坏和位移。产生突然破坏和位移。 地应力场对瓦斯压地应力场对瓦斯压力场起控制作用。力场起控制作用。 地应力状态对煤层地应力状态对煤层的透气性起到一定的控的透气性起到一定的控制作用。制作用。煤结构和煤结构和力学性质条件力学性质条件瓦斯条件瓦斯条件 地应力条件地应力条件 高压游离瓦斯产生的瓦斯膨高压游离瓦斯产生的瓦斯膨胀能；胀能； 高压瓦斯分子全面缩煤的骨高压瓦斯分子全面缩煤的骨架，促使煤体中产生弹性潜能架，促使煤体中产生弹性潜能 吸附在微孔表面的瓦斯分子吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的强度。降低煤的强度。 工作面前方形成的瓦斯压力工作面前方形成的瓦斯压力梯度，造成作用于压力降低方向梯度，造成作用于

13、压力降低方向的力。的力。 强度条件：煤强度条件：煤愈硬，所需的破碎愈硬，所需的破碎功愈大。功愈大。 瓦斯解析和放瓦斯解析和放散能力。散能力。 煤层透气性能煤层透气性能。 不均质性条件不均质性条件。每一种因素在突出中作用？每一种因素在突出中作用？（1 1）地应力）地应力= =自重应力自重应力+ +构造应力构造应力+ +采动应力采动应力+ +温度应力等温度应力等 目前已知弹性能约占目前已知弹性能约占10%、自重应力及其与构造应力、自重应力及其与构造应力 的关系。的关系。 ？应力难测、难分。水平应力？应力难测、难分。水平应力？（2 2）瓦斯含量和瓦斯压力）瓦斯含量和瓦斯压力 目前已知膨胀能约占目前已

14、知膨胀能约占90%、含量高、压力大有利于突出。、含量高、压力大有利于突出。 ？强调压力，含量重视在次。？强调压力，含量重视在次。（3 3）煤的物理力学性质）煤的物理力学性质= =力学性质力学性质+ +厚度厚度 目前强调力学性质，即构造煤。目前强调力学性质，即构造煤。 ？构造煤厚度？构造煤厚度 结论：三大因素决定其突出临界值都是变量？结论：三大因素决定其突出临界值都是变量？ 主要方法：主要方法：应力恢复法应力恢复法、 水压致裂法水压致裂法（直接法）、空心包（直接法）、空心包体体应力解除法应力解除法（间接方法，利用岩石变形计算）。（间接方法，利用岩石变形计算）。 其他方法：地球物理法、地质构造信息

15、法其他方法：地球物理法、地质构造信息法-断层滑动断层滑动、钻孔、钻孔破坏信息法破坏信息法-孔壁碰落法孔壁碰落法、井下应力测绘法、井下应力测绘法、连续应力应变观、连续应力应变观测法等。测法等。 震源机制解震源机制解：求出主应力方向。：求出主应力方向。 主要影响因素：主要影响因素：埋深埋深、 岩性岩性、地形地形、构造构造等等。 ？（1 1）埋深：）埋深：埋深、基岩厚度、新生界地层厚度、埋深、基岩厚度、新生界地层厚度、煤层底板标高煤层底板标高； （2 2）构造：）构造：褶皱（背斜、向斜及褶皱（背斜、向斜及完整性、完整性、成因成因）、断层（正断层、）、断层（正断层、逆断层、平移断层、顺层断层、逆断层、

16、平移断层、顺层断层、断层性质及断层性质及成因成因）、构造组合、）、构造组合、构造演化、构造演化、煤层产状等；煤层产状等； （3 3）围岩：）围岩：直接顶底板、顶底板含砂率及直接顶底板、顶底板含砂率及岩层结构岩层结构； （4 4）煤层煤质：）煤层煤质：煤厚与煤层结构，水分、灰分、煤厚与煤层结构，水分、灰分、挥发分挥发分/ /镜质组镜质组反射率反射率/ /变质程度变质程度、有机、有机/ /无机煤岩成分、煤体结构等；无机煤岩成分、煤体结构等； （5 5）水文地质条件：）水文地质条件：含水层、隔水层、地下水补径排及化学特含水层、隔水层、地下水补径排及化学特征等；征等； （6 6）岩浆岩侵入：）岩浆岩侵

17、入：岩床、岩墙、岩盖等。岩床、岩墙、岩盖等。 ？（1 1）其他因素：）其他因素：沉积环境及演化、含煤岩系冲蚀、成煤物质等；沉积环境及演化、含煤岩系冲蚀、成煤物质等； （2 2）主要因素：）主要因素：构造构造、埋深等。、埋深等。 煤层瓦斯含量与埋深（基岩）的关系煤层瓦斯含量与埋深（基岩）的关系矿区矿井开采煤层复相关系数RR郑州矿区大平矿二1煤0.6592告成矿0.6011白坪矿西翼0.7468裴沟矿樊寨井田0.7235新安矿区新安矿二1煤0.7868禹州矿区梁北矿区区二1煤0.7770.6272鹤壁矿区八矿南翼中央才区北翼二1煤0.98250.85060.9113晋城矿区成庄矿3号煤0.74淮南

18、矿区顾桥矿13-10.7856 告成、新安矿煤层埋深与瓦斯含量关系图6-26 矿煤厚与瓦斯含量关系 图图6-57 矿灰分与瓦斯含量关系矿灰分与瓦斯含量关系 图图6-56 矿水分与瓦斯含量关系矿水分与瓦斯含量关系一般认为：一般认为： 逆断层逆断层-属于压性断层或属于压性断层或封闭型断层封闭型断层，有利于瓦斯赋存；，有利于瓦斯赋存； 正断层正断层-属于属于张性断层张性断层或或开放型断层开放型断层，有利于瓦斯逸散；，有利于瓦斯逸散； 平移断层？平移断层？断层对煤层瓦斯含量的影响断层对煤层瓦斯含量的影响-“六大六大”因素：因素： 断层性质断层性质 断层规模断层规模 断层埋深断层埋深 两盘岩性两盘岩性

19、构造应力场构造应力场 断层产状断层产状断层对煤层瓦斯含量的影响断层对煤层瓦斯含量的影响（一）断层性质（一）断层性质 一般认为：正断层一般认为：正断层张性张性、逆断层压性、平移断层剪性？、逆断层压性、平移断层剪性？ 实际上只有极少数正断层是张性，绝大多数正断层属于张实际上只有极少数正断层是张性，绝大多数正断层属于张剪性、逆断层属于压剪性和平移断层属于剪性。剪性、逆断层属于压剪性和平移断层属于剪性。 根据研究，断层形成过程中，断层面上受到的正应力和剪根据研究，断层形成过程中，断层面上受到的正应力和剪应力总是逆断层最大，正断层最小，平移断层介于之间。即：应力总是逆断层最大，正断层最小，平移断层介于之

20、间。即： 逆断层逆断层平移断层平移断层正断层正断层（二）断层规模（二）断层规模 破碎带宽度及性质、破碎带宽度及性质、影响带宽度影响带宽度等。等。小断层一般具有张剪性小断层一般具有张剪性特点，影响带宽度特点，影响带宽度30-50m不等。不等。大断层一般具有压剪性大断层一般具有压剪性特点，影响带宽度特点，影响带宽度300-500m不等。不等。断层影响带宽度一般上断层影响带宽度一般上盘大于下盘。盘大于下盘。（三）两盘岩性（三）两盘岩性 脆性、韧性；两盘差异性。脆性、韧性；两盘差异性。 （四）断层埋深（四）断层埋深 50m 应力释放带应力释放带 （散碎结构）（散碎结构） 50-150m 应力集中带应力

21、集中带 （块裂结构）（块裂结构） 150m 正常应力带正常应力带 （块状结构）（块状结构） （五）现代构造应力场（五）现代构造应力场 构造应力场构造应力场：古构造应力场、现代构造应力场，主要决定于现代构造应力：古构造应力场、现代构造应力场，主要决定于现代构造应力场（水平），与断层的关系场（水平），与断层的关系平行、垂直、斜交。平行、垂直、斜交。（六）断层产状（六）断层产状倾向断层：倾向断层：除沿倾向和垂向逸散外，还沿断层除沿倾向和垂向逸散外，还沿断层“逸散逸散”，因，因此，断层两盘瓦斯总体上减小此，断层两盘瓦斯总体上减小，断层两盘瓦斯含量决定于，断层两盘瓦斯含量决定于埋深。埋深。 走向断层：走

22、向断层：如果断层是封闭的，只有一盘瓦斯如果断层是封闭的，只有一盘瓦斯“逸散逸散”，另，另一盘一盘“封闭封闭”；如果；如果断层是开放的，高瓦斯区所在盘相反。断层是开放的，高瓦斯区所在盘相反。以上研究表明：以上研究表明：断层力学性质只是影响瓦斯含量因素之断层力学性质只是影响瓦斯含量因素之一，而且不是主要因素，两盘岩性、现代应力场都更重一，而且不是主要因素，两盘岩性、现代应力场都更重要，断层的封闭性或透气性要依据要，断层的封闭性或透气性要依据“六大六大”断层要素具断层要素具体分析体分析。断层性质断层性质断层规模断层规模断层埋深断层埋深两盘岩性两盘岩性构造应力场构造应力场断层产状断层产状（一）构造煤分

23、类（一）构造煤分类目前存在的主要问题是：分类中目前存在的主要问题是：分类中没有反应构造煤的形态结构和没有反应构造煤的形态结构和构造特征。构造特征。分类的原则和依据：分类的原则和依据： （1）分类要体现其成因和构造、）分类要体现其成因和构造、 结构结构3大因素。大因素。 （2）实用、简单，分类的尺度）实用、简单，分类的尺度以肉眼识别为原则。以肉眼识别为原则。 （3）构造煤的粒度划分仍借用）构造煤的粒度划分仍借用构造岩的划分方案。构造岩的划分方案。 （4）新的分类中）新的分类中不再体现裂隙密度等。纵弯褶皱作用过程中构造煤成因演化模式纵弯褶皱作用过程中构造煤成因演化模式早期平面共轭节理；早期追踪张节

24、理，同心环状节理；片状序列构造煤中片理或破劈理；旋转剪节理；层面擦痕；晚期平面共轭节理；晚期追踪张节理；流劈理；透镜体；无根钩状构造；纵张节理。断层两盘构造煤形成的力学分析和演化模式示意图断层两盘构造煤形成的力学分析和演化模式示意图（a）断层形成初期力学分析；（b）断层形成过程中力学分析 逆冲推覆构造作用下构造（煤）变形的力学分析逆冲推覆构造作用下构造（煤）变形的力学分析 正断层正断层两盘构造煤形成的力学分析和演化模式示意图两盘构造煤形成的力学分析和演化模式示意图（a）断层形成初期力学分析；（b）断层形成过程中力学分析 构造煤分布规律：构造煤分布规律：（1）构造煤区域分布规律主要受构造控制。）

25、构造煤区域分布规律主要受构造控制。 （a）挤压构造带是构造煤主要分布区；）挤压构造带是构造煤主要分布区； （b）伸展构造带边缘是构造煤的次要分布区；）伸展构造带边缘是构造煤的次要分布区； （c）伸展构造带内部主要是原生结构煤分布区。）伸展构造带内部主要是原生结构煤分布区。（2）构造煤层域分布规律主要受煤厚控制，厚煤层最有利）构造煤层域分布规律主要受煤厚控制，厚煤层最有利于构造煤发育。于构造煤发育。 构造位置主要矿区主要矿井/对突出矿井/对突出矿井比例/%挤压带南华北板块南华北板块淮南、淮北、平顶山、郑州淮南、淮北、平顶山、郑州 永城永城583356.933.1板块北缘板块北缘通化、红阳、南票通

26、化、红阳、南票 兴隆、京兴隆、京西西39415.8鄂西缘鄂西缘海勃湾、乌达、石嘴山海勃湾、乌达、石嘴山 石炭石炭井井20316.7伸展带边缘太行山太行山东麓东麓焦作、鹤壁、安阳、峰峰焦作、鹤壁、安阳、峰峰 邯邯郸等郸等792026.626.6伸展带内鲁西隆起鲁西隆起淄博、肥城、新汶淄博、肥城、新汶 兖州等兖州等55/05.1渤海湾凹陷渤海湾凹陷开滦开滦8225山西隆起山西隆起阳泉、潞安、晋城、西山等阳泉、潞安、晋城、西山等4624.3鄂盆地鄂盆地韩城、东胜、离石、乡宁韩城、东胜、离石、乡宁3937.7l构造煤区域分布规律对煤与瓦斯突出的控制构造煤区域分布规律对煤与瓦斯突出的控制煤田、矿区煤田、

27、矿区或矿井或矿井主采煤层主采煤层平均煤厚平均煤厚（m）主要突出煤层主要突出煤层（频次）（频次）太行山东麓和豫西煤田山西组二山西组二1煤煤/太原组薄煤层太原组薄煤层5.06.0/ 13.0二二1煤（煤（100%）红阳矿区太原组太原组12煤煤/山西组山西组7煤煤3.2/ 1.312煤（煤（92.5%）开滦矿区山西组山西组9煤煤/太原组太原组12煤煤7-8/ 3-49煤（煤（94.1%）淮南矿区新区上石盒子组上石盒子组C13-1煤煤/下石盒子组下石盒子组B4、B11-2、B8/山西组山西组A34.2、3.3、2.5、2.9、2.6C13-1煤煤（62. 7%）淮北芦岭矿下石盒子组下石盒子组8#煤煤/

28、9#、10#9/3、2.78#煤（煤（68%）平顶山矿区丁丁5-6、戊、戊9-10己己15、己、己16-17、己、己15-173.0、4.3、3.5、1.5、5己组煤（己组煤（65.5%）l构造煤层域分布规律对煤与瓦斯突出的控制构造煤层域分布规律对煤与瓦斯突出的控制 包括：包括：埋深、构造埋深、构造、煤层煤质（煤厚、水分、灰分、挥发、煤层煤质（煤厚、水分、灰分、挥发分等）、围岩、岩浆岩、水文地质条件。分等）、围岩、岩浆岩、水文地质条件。（一）埋深（一）埋深 一般规律：埋深增大有利于瓦斯突出。一般规律：埋深增大有利于瓦斯突出。 控制机理：埋深增大，瓦斯含量、瓦斯压力、地应力增大。控制机理：埋深增

29、大，瓦斯含量、瓦斯压力、地应力增大。 典型实例：大平矿、告成矿、新安矿等。典型实例：大平矿、告成矿、新安矿等。 反反 例：金龙矿、振兴二矿、白坪矿、梁北矿等。例：金龙矿、振兴二矿、白坪矿、梁北矿等。（二）构造（二）构造 一般规律：断层上盘一定距离有利于瓦斯突出。一般规律：断层上盘一定距离有利于瓦斯突出。 控制机理：构造应力增大，瓦斯含量、瓦斯压力增大。控制机理：构造应力增大，瓦斯含量、瓦斯压力增大。 典型实例：金龙矿、白坪矿、大平矿等。典型实例：金龙矿、白坪矿、大平矿等。表表4-5 煤与瓦斯突出与断层关系一览表煤与瓦斯突出与断层关系一览表矿区矿区矿井矿井突出次突出次数数突出位置突出位置 /突出

30、频次突出频次备注备注平顶山平顶山八矿八矿8小型正断层上盘小型正断层上盘 /100%根据突出与断层的关系统计分析根据突出与断层的关系统计分析十二十二矿矿11小型正断层上盘小型正断层上盘 /100%安阳矿安阳矿区区龙山龙山矿矿35正断层上盘正断层上盘 /100%淮南矿区淮南矿区59正断层上盘正断层上盘 /62%谢二矿谢二矿F13-5、F13-6、F13-7正断层正断层的上盘的上盘潘二矿潘二矿F1-4和和F11正断层的上盘正断层的上盘潘三矿潘三矿F39和和F37正断层的上盘等正断层的上盘等北票矿区北票矿区16正断层上盘正断层上盘 /87.5统计的突出强度大于统计的突出强度大于100t。上盘。上盘的突

31、出强度也远大于下盘的突出强度也远大于下盘,上盘上盘平均平均295.3t，下盘平均，下盘平均110.0t。（三）煤厚（三）煤厚 一般规律：煤厚增大有利于瓦斯突出煤厚变化大。一般规律：煤厚增大有利于瓦斯突出煤厚变化大。 控制机理：煤厚增大，瓦斯含量、瓦斯压力增大，地应力控制机理：煤厚增大，瓦斯含量、瓦斯压力增大，地应力随煤厚变化增大或减小？。随煤厚变化增大或减小？。 典型实例：振兴二矿、白坪矿、新安矿等。典型实例：振兴二矿、白坪矿、新安矿等。 11211上、下付巷和消突巷突出预测指标的变化曲线上、下付巷和消突巷突出预测指标的变化曲线（四）围岩、水文地质条件、岩浆岩等（四）围岩、水文地质条件、岩浆岩

32、等 一般规律：泥岩顶板有利于瓦斯突出。一般规律：泥岩顶板有利于瓦斯突出。 控制机理：瓦斯含量、瓦斯压力增大。控制机理：瓦斯含量、瓦斯压力增大。 典型实例：江西、湖南，荥巩煤田等。典型实例：江西、湖南，荥巩煤田等。 以上研究的是瓦斯地质条件及对突出的控制，以上研究的是瓦斯地质条件及对突出的控制，总体上总体上埋深、构造是控制突出的主要因素，埋深、构造是控制突出的主要因素，煤层煤质、围岩等煤层煤质、围岩等是次要因素，它们通过控制瓦斯含量和地应力？，进而是次要因素，它们通过控制瓦斯含量和地应力？，进而控制了煤与瓦斯突出。控制了煤与瓦斯突出。（一）预测的依据（一）预测的依据 防治煤与瓦斯突出规定防治煤与

33、瓦斯突出规定（2009）第）第43条条解读解读（1）煤层）煤层瓦斯风化带瓦斯风化带为无突出危险区域？；为无突出危险区域？；（2）瓦斯地质分析的方法？：根据已开采区域确切掌握的）瓦斯地质分析的方法？：根据已开采区域确切掌握的煤煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律。构造线两。构造线两侧最远突出边界线控制的范围；？突出点及具有明显突出侧最远突出边界线控制的范围；？突出点及具有明显突出预兆的位置以上预兆的位置以上20m(埋深埋深)及以下的范围为突出危险区。及以下的范围为突出危险区。（3）？瓦斯压力或）？瓦斯压力或瓦斯含量瓦斯含量。-450-400-350-

34、300-450-400-350-300514326瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P0.74W8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区（二）预测指标体系的建立（二）预测指标体系的建立（一）矿井尺度突出预测指标及临界值（一）矿井尺度突出预测指标及临界值 （1）预测指标分析）预测指标分析 瓦斯风化带：瓦斯风化带：不宜作为突出预测指标。不宜作为突出预测指标。 煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律 ：不宜作为突不宜作为突出预测指标。（因为矿井尺度上围岩一般是常量，出预测指标。（因为矿井尺度上围岩一般是常量， 煤厚难以煤厚难以控制

35、，控制， 地质构造条件难以量化，地质构造条件难以量化， 突出分布规律通常体现构造突出分布规律通常体现构造和埋深联合控制特点。因此，和埋深联合控制特点。因此， ）。）。 瓦斯压力或瓦斯含量瓦斯压力或瓦斯含量 ：可以作为突出预测指标。实际上瓦斯含可以作为突出预测指标。实际上瓦斯含量不仅反映了瓦斯压力，还反映了地应力，决定了突出强度，量不仅反映了瓦斯压力，还反映了地应力，决定了突出强度，勘探和生产中测试数据多，便于分析、利用，同时还能反映勘探和生产中测试数据多，便于分析、利用，同时还能反映埋深、构造、煤厚等地质因素的作用。地应力？埋深、构造、煤厚等地质因素的作用。地应力？ （2）预测指标和临界值）预

36、测指标和临界值 ：瓦斯含量瓦斯含量8m3/t 为突出危险区。为突出危险区。（二）采区尺度上的突出预测指标及临界值（二）采区尺度上的突出预测指标及临界值 与矿井尺度上的预测类似，主要是增加了少量的实测瓦斯与矿井尺度上的预测类似，主要是增加了少量的实测瓦斯突出参数。因此，除了瓦斯指标外，增加钻孔突出参数。因此，除了瓦斯指标外，增加钻孔喷孔喷孔指标。指标。（三）工作面尺度上突出预测指标及临界值（三）工作面尺度上突出预测指标及临界值 包括掘进工作面、采煤工作面和石门揭煤工作面。与包括掘进工作面、采煤工作面和石门揭煤工作面。与采区尺度预测相比，有大量的钻掘工程揭露，瓦斯地质采区尺度预测相比，有大量的钻掘

37、工程揭露，瓦斯地质条件明确，瓦斯突出参数丰富，可以实现更可靠的预测。条件明确，瓦斯突出参数丰富，可以实现更可靠的预测。以掘进工作面煤巷条带突出预测为例：以掘进工作面煤巷条带突出预测为例： n 预测性质：分段动态预测。且只在采区预测的突出危预测性质：分段动态预测。且只在采区预测的突出危险区进行，无突出危险区不再进行预测。险区进行，无突出危险区不再进行预测。n 预测范围：一般仅限于煤巷条带约预测范围：一般仅限于煤巷条带约30m宽度。宽度。 n 围岩、突出分布规律工作面尺度上是常量，不宜作为预测指标。围岩、突出分布规律工作面尺度上是常量，不宜作为预测指标。 煤厚及变化、煤厚及变化、 地质构造、瓦斯含

38、量或瓦斯压力、钻孔喷孔已地质构造、瓦斯含量或瓦斯压力、钻孔喷孔已经查明可以作为预测指标。经查明可以作为预测指标。 采区采区(2)煤巷条带煤巷条带(5)区域类别石门揭煤区域石门揭煤区域(4)煤厚/m煤厚变化率（m/10m）回采工作面回采工作面(3)瓦斯压力/MPa矿井矿井(1)突出预兆小断层两盘距离（m）瓦斯含量/Q3/Q30（m3/t）瓦斯含量（m3/t）8喷孔308/0.16/0.440.62 0.5突出危险区除上述以外的其它情况无突出危险区（三）某矿突出预测（三）某矿突出预测预测指标：预测指标：瓦斯含量瓦斯含量根据分析，控制瓦斯含量、地应力的主要因素是构造，其次是煤层赋存根据分析，控制瓦斯

39、含量、地应力的主要因素是构造，其次是煤层赋存条件（埋深、煤厚、围岩）等。条件（埋深、煤厚、围岩）等。瓦斯风瓦斯风化带、突出规律（埋深、构造）是预测时考虑的次要因素。化带、突出规律（埋深、构造）是预测时考虑的次要因素。矿井大型构造：矿井大型构造：油坊沟断层、浮山寨断层、王家沟断层、韩家油坊沟断层、浮山寨断层、王家沟断层、韩家门断层。门断层。 根据对各个尺度断层的综合研究，认为本区晚近期根据对各个尺度断层的综合研究，认为本区晚近期断裂活动主要呈张剪性性质，有利于瓦斯逸散和排放。断裂活动主要呈张剪性性质，有利于瓦斯逸散和排放。 预测结果：预测结果：综合考虑以上各项瓦斯地质因素，最后统一到以综合考虑以

40、上各项瓦斯地质因素，最后统一到以瓦斯含量瓦斯含量8m3/t8m3/t划分突出危险区和无突出危险区。划分突出危险区和无突出危险区。 根据编图范围和作用：根据编图范围和作用：三级瓦斯地质编图，即矿井、采区、三级瓦斯地质编图，即矿井、采区、工作面工作面等尺度等尺度。 根据瓦斯地质图的性质：根据瓦斯地质图的性质：瓦斯含量等值线图、瓦斯涌出量瓦斯含量等值线图、瓦斯涌出量等值线图、突出区域预测图、构造煤厚度等值线图、地等值线图、突出区域预测图、构造煤厚度等值线图、地应力分布图等。应力分布图等。 制图底图：制图底图：采掘工程平面图采掘工程平面图 瓦斯内容：瓦斯内容：瓦斯突出参数瓦斯突出参数（W、P、P、f值

41、、值、a、b值）值）、瓦、瓦斯抽采参数（斯抽采参数（、q100）、突出点、瓦斯涌出量等。）、突出点、瓦斯涌出量等。图1 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)

42、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158.68-347.222.525-7125.5