豫西告成煤矿滑动构造区瓦斯赋存特征

地质构造是煤与瓦斯突出的控制因素,豫西煤田中滑动构造普遍发育。运用区域构造演化、瓦斯赋存构造逐级控制理论,在系统分析煤田地质勘探和矿井揭露的瓦斯地质资料的基础上,研究了告成煤矿滑动构造的形成机制及其对煤系、煤层和瓦斯赋存的控制作用。告成煤矿位于芦店滑动构造的西部,受两期滑动构造的影响,煤层厚度变化剧烈,构造煤成层发育,煤层顶板结构形成了张性角砾岩、断层泥和张性角砾岩复合、原生顶板(深灰色细砂岩)、剪切角砾岩4种破坏类型,控制着瓦斯逸散、富集和煤与瓦斯区域突出危险性的分布。      

顺煤层剪切带煤与瓦斯突出机理分析

为了确定顺煤层剪切带的煤与瓦斯突出机理,在对顺煤层剪切带的受力状态进行分析的基础上,应用Mohr-Coulomb理论研究了顺煤层剪切带的形成机制,并探讨了顺煤层剪切带内的煤层变化特征、瓦斯含量和瓦斯压力特征及地应力对煤与瓦斯突出的影响。结果表明:当煤层倾角接近剪切滑动的临界角时,易产生薄煤区,而远离临界角时,煤层厚度增加,煤层厚度剧烈变化部位为应力集中区并具有较高的应力梯度;顺煤层剪切带内的压应力、煤层的面理化结构和煤层厚度的剧烈变化使其在宏观上形成了高瓦斯含量和高瓦斯压力特征,微观上糜棱煤细颈瓶型的孔隙形态为发生煤与瓦斯突出提供了必要的介质条件;在紧闭褶皱区,煤与瓦斯突出类型以突出为主,在宽缓褶皱区和伸展型顺煤层剪切带内,煤与瓦斯突出类型以压出和倾出为主。顺煤层剪切带内的高地应力、高瓦斯压力和发育的构造煤等3个因素是煤与瓦斯突出发生的主要原因。      

南太行山东麓煤田瓦斯突出主控地质因素分析

根据南太行东麓二1煤层煤与瓦斯突出特征,应用煤与瓦斯突出综合假说,从煤层瓦斯生成、运移、储存的角度,分析研究了岩浆热液作用、地质构造、煤层埋深等因素对煤层煤质、煤层生烃能力、瓦斯含量和压力等煤层瓦斯参数及瓦斯突出因素的影响,确定岩浆热作用对瓦斯突出具有严重影响作用,地质构造、煤层埋深等因素对瓦斯突出具有中等影响作用和一般影响作用,该结论为地质勘探、矿井设计与生产规划、矿井瓦斯防治提供了理论依据.     

汪家寨煤矿煤与瓦斯突出规律及其主控因素分析

汪家寨煤矿是严重的煤与瓦斯突出矿井,依据矿区实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域和井田构造控制特征。分析认为该矿主要以中小型突出、倾出为主,压出为辅;随煤层埋深的增加突出强度增大;C409煤突出最为严重;突出多发生在煤巷掘进面及断层影响带。分析了埋藏深度、顶底板岩性、煤厚及其变化、软分层、地质构造等因素对煤矿煤与瓦斯突出的影响,认为断层及其影响带、厚煤尤其是其增厚部位是煤与瓦斯突出的易发区域,因此断层构造和煤层厚度及其变化控制着该矿突出的发生和分布规律,为煤与瓦斯突出的主控因素。研究成果为矿井突出防治工作提供了理论指导。     

淮南潘一煤矿未开拓区煤与瓦斯突出预测

淮南矿区是瓦斯事故重灾区,潘一矿进入-400m水平开采以来,共发生25次煤与瓦斯突出,严重制约了该矿的生产安全。利用已采区瓦斯地质实测成果,结合未开拓区煤田地质勘查资料,对该矿13-1煤层瓦斯压力和含量、煤的力学性质、煤层受力状态进行了分析,提出了13-1煤层未开拓区煤与瓦斯突出预测指标,并对未开拓区煤与瓦斯突出危险区进行了预测。结果表明煤与瓦斯突出危险区主要分布在位于F34断层附近、F38断层-钻孔V-3一带、F125-Fs107-Fs106附近、Fe7-Fe1之间的部分区域及F4断层西南端部分区域。     

矿区地质构造对煤与瓦斯突出地段的控制

矿区地质构造对煤与瓦斯突出的控制通过对地应力的分布、瓦斯的保存以及软分层的发育而表现出来。压性构造有利于高地应力的生成、瓦斯的保存以及软分层的发育,从而有利于煤与瓦斯突出的发生;而张性构造则不利于煤与瓦斯突出的发生。此外,煤层围岩性质、煤层厚度和倾角对煤与瓦斯突出的发生也起了一定的控制作用。     

新密煤田瓦斯动力现象分析

为研究新密煤田发生低瓦斯含量、低瓦斯压力瓦斯动力现象的原因,解决低指标瓦斯动力现象给生产带来的危害,运用区域构造演化理论分析了新密煤田自印支期至今的构造演化,统计分析了区域内38次瓦斯动力现象和167个采样地点的煤岩坚固性系数f值,结合《防治煤与瓦斯突出细则》及常规实践经验,与新密煤田瓦斯动力现象中煤层瓦斯含量、瓦斯压力做了对比。结果表明,区域内的瓦斯动力现象表现为低瓦斯含量、低瓦斯压力,f值多在0.3以下;基于综合假说机理的研究表明,构造煤普遍发育、煤岩坚固性系数f值小是该现象的深层原因。      

煤与瓦斯突出分形区划研究

以焦作煤田为研究对象,应用分形几何学理论和方法对地质构造进行描述并对其与煤与瓦斯突出区域分布的关系进行了研究,确定了煤田中构造网络的分形特征,探讨了其分维特征和煤与瓦斯突出分布间的关系,为突出区带的划分提供了新的研究思路。      

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

晋城新区煤层瓦斯赋存特征及评价

分析了晋城新区3#煤的瓦斯成分和含量在区域上的分布特征,探讨了煤层埋深、地质构造、围岩条件、煤层物性等对瓦斯含量的影响,并对煤层甲烷资源和煤与瓦斯突出进行了评价。      

基于渗透失稳机理的煤与瓦斯突出过程和控突措施作用机制分析

基于流固耦合理论,提出煤与瓦斯突出属渗透失稳的观点,把临界失稳梯度作为煤体的抗失稳强度指标。通过对突出过程中瓦斯压力梯度变化规律的分析认为：把瓦斯压力梯度达到临界失稳梯度的降压区的煤体视为一个“失稳分层”,突出是煤体以“失稳分层”的形式向前推进的过程,而每个“分层”的失稳表现为“整体性”失稳：延期突出是煤层瓦斯压力梯度逐渐增加并最终达到临界失稳梯度的结果;突出形成的”口小腹大”的孔洞形状．是突出发生过程中流场形态发生变化所致。并将控突措施的作用机理分为4类：降低煤层瓦斯压力、增大巷道气压背景值、延长降压区宽度和提高煤体临界失稳梯度。     

煤型气储层测井评价技术

为了正确认识煤型气分类及其储层地质特征、科学选取煤层气测井方法,完善煤层气储层测井评价,在凋研分析煤型气的产出机理及影响因素的基础上,对煤层气与煤成气两类储层在岩石成分、生气能力、气源、储气方式、储气能力、储层物性、力学性质、以及开发等方面的差异进行比较。通过分析两类煤型气储层的测井技术方法,指出裸眼井测井技术可获得准确的煤系地层信息。根据煤型气储层测井评价技术内容及要求,提出了煤型气储层测井评价技术优选方案。     

煤层气勘探井井斜原因分析及预防措施

在煤层气勘探井钻井中,经常发生井斜超标的现象,给后期钻井施工及煤层气抽排采带来许多不利影响,严重的还可能导致井眼报废。为此,分析造成井斜的主要原因,采取切实可行的预防井斜技术措施,对于提高钻井效率和工程质量,有效降低钻井成本,加快煤层气勘探开发有重要意义。结合煤层气钻井施工实践,就发生井斜的主要原因进行了简要分析,并提出了具体应对措施。     

鲁西南地区煤成气盖层类型及分布

运用石油地质学与煤成气地质学等研究方法,分析了鲁西南地区煤成气盖层类型及其分布特征。研究表明,鲁西南地区除发育较好的煤成气烃源岩、储集层外,盖层保存也较完整,具备了该地区良好的煤成气成藏条件。在各凹陷区内,石炭—二叠系保存完整,其煤层上覆的泥质岩分布广泛,且多含有机质,厚度100～400m,其中包括一套对煤成气封闭能力最佳的杂色铝土质泥岩层(俗称"B层铝土"),厚10～30m;古近系也发育了多套以泥质岩为主的沉积,泥质岩总厚度达1000m以上,这些泥质岩大多为暗色,富集有机质。这些形成于不同时期的煤系地层上覆泥岩层共同构成了本区较好的区域性盖层。尤其在成武凹陷、鱼台凹陷和大汶口凹陷发育的古近系化学蒸发岩类——石膏、岩盐,是该地区煤成气最重要的区域盖层。     

大同煤田北部瓦斯赋存规律

通过瓦斯地质图的编制，总结了大同侏罗纪煤田北部的瓦斯赋存规律，分析出高瓦斯区呈异常的带状分布规律，一个是沿十里河的东西向条带，另一个是从忻州窑－云岗－上深涧的北西向条带。在此基础上探讨了石炭纪煤层气体向侏罗煤系运移的可能性，并用聚类分析方法进行了判断、验证，指出了气体运移的通道。     

石壕煤矿岩巷掘进中的瓦斯灾害特征及预防对策

石壕煤矿在茅口组石灰岩中掘进巷道时,时有瓦斯灾害事故的发生。从地质构造和水文地质方面研究了瓦斯的聚集条件,认为石灰岩中早期的溶洞、裂隙等是瓦斯的储藏空间,断裂构造切割煤系与石灰岩地层时,为煤层和围岩中瓦斯进入创造了条件;茅口组灰岩深埋地下,地下水交替循环差,对瓦斯的富集起到了封闭作用。研究表明：井田内煤岩瓦斯突出一方面是由于在岩巷掘进时,当地层走向发生变化时,对其方向没有进行及时调整,导致岩巷掘进层位距突出煤层的垂直距离太近,放炮或垮落引起的;另一方面是由于在掘进与煤系地层联通的较大张性或张扭性瓦斯富集的隐伏断裂带时,没有采取专门的预防措施,放炮引起的。按岩巷掘进中瓦斯异常涌出量的快慢及大小,将瓦斯异常涌出表现形式分为缓变型、突变型、突增渐缓型三种,并对各自的特征进行了总结。预测矿井现开拓的南三区和北三区瓦斯灾害严重,以南三区更为突出,提出了进行超前探测,钻孔抽放等预防措施。     

煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力效应

为探讨煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力效应,利用自行研制的煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统和配比而成的中硬度的大型煤样,在煤样的含水率、配比方案、煤样成型压力等参数均恒定的条件下,恒定3种轴向载荷时,开展了5种不同瓦斯压力梯度的煤与瓦斯突出的相似模拟实验。实验表明,煤与瓦斯相对突出强度存在一个瓦斯压力阈值,超过此阈值时,随着瓦斯压力的增大则相对突出强度大大增强,且相对强度与瓦斯压力呈现正指数的关系;瓦斯压力作为突出发生的动力并对突出煤粉有一定的粉碎和搬运作用,可形成腹大口小的倒梨形突出孔洞;轴向应力对中硬度的含瓦斯煤岩体的突出具有正作用。      

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

青海木里地区天然气水合物形成条件分析

我国的青藏高原地区有大面积的多年冻土分布,其适宜的温压条件为天然气水合物的形成创造了有利的环境。在青藏高原北部祁连山区木里煤田多年冻土层煤炭地质勘查施工中,发现天然气水合物存在的证据。通过分析木里地区多年冻土带天然气水合物的形成条件,对天然气水合物烃类气体的来源进行了探讨,提出煤层和煤系分散有机质热演化过程中形成的烃类气体是木里煤田天然气水合物主要来源的观点,将并其称之为“煤型气源”天然气水合物。