安阳矿区瓦斯赋存规律的地质因素分析

安阳矿区多为高瓦斯和煤与突出瓦斯矿井。通过钻孔和矿井瓦斯资料分析,认为区内二1煤层瓦斯含量高,最高可达41.72m3/t。区内瓦斯赋存规律明显,具有南北分带、北低南高的分布特征,其展布规律主要受地质构造、煤层埋深、围岩、煤厚、变质程度、水文地质条件等因素的影响,而地质构造中的地垒、地堑造成的断块抬升、下降,断层的多期构造应力作用及其对煤层的剪切作用,褶曲等构造因素是造成矿区瓦斯分布不均衡的主要原因。     

淮北祁南井田瓦斯赋存规律及影响因素分析

在系统分析矿井地质资料的基础上,结合矿井瓦斯实测参数,以区域构造演化和矿井构造的控制作用为主线,探讨了祁南矿煤层的瓦斯赋存规律及其控制因素。结果表明,本区受宿南向斜的控制,煤层瓦斯分布具有南高北低、东高西低、东南部最高的总体规律;宿南向斜转折端部位由于放射状正断层的发育,瓦斯含量相对较低。井田中部逆断层发育的次级褶皱区域,瓦斯含量相对较高;在-900m以浅,瓦斯含量与煤层埋深、煤级均表现出较好的正相关关系;较高的顶底板泥岩比例和半封闭的水文地质条件为瓦斯的保存提供了有利条件;Ⅱ、Ⅲ类煤厚度所占比例小于20%,渗透率大于1mD,表明煤层瓦斯具备较好的运移条件。     

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。      

东欢坨矿8煤瓦斯异常的地质因素

运用压汞法和等温吸附法对开滦矿区东欢坨矿8煤储层特征进行研究,结合矿井实测瓦斯涌出量数据,分析了控制东欢坨矿8煤瓦斯异常涌出的地质因素。结果表明:瓦斯异常主控地质因素为地质构造及水文地质特征,东欢坨矿"水大瓦斯小,水小瓦斯大"的赋存规律明显。矿井瓦斯赋存形式主要为游离态,表现出在压性断层带时,瓦斯涌出量较小;在未导通煤系含水层情况下,张性断层带往往煤体破碎、孔裂隙相对发育,瓦斯涌出量显著增大,而在断层导通煤系含水层的水文异常区,瓦斯涌出量有明显减小的趋势。东欢坨矿瓦斯涌出量受多种因素的控制,筛选出煤层埋深、煤层厚度、煤层顶板含泥率和断层数作为主要控制因素,建立了具有较好相关性的瓦斯涌出量多变量数学预测模型;并通过灰色系统理论建模软件对瓦斯涌出量和各影响因子之间的关联度进行分析,得到断层数是瓦斯涌出量的最主要影响因素。      

川南煤田象顶井田瓦斯赋存特征及影响因素

根据象顶井田大量瓦斯实测资料分析,区内瓦斯含量高分带不明显,沼气带在埋深100m以下,瓦斯含量有随埋深增加而增大的趋势,但相关性不显著,地质构造及水文条件是影响区内瓦斯分布的主要因素。井田内先期发育的压性层间滑动断层(f701)及其派生断层纵贯全区,导致构造煤发育,瓦斯含量高;中部及西南部的F39、F418、F428、F405张性正断层切割了先期的压性断层,断层破碎带及裂隙为瓦斯逸散提供了通道,同时断层使上盘煤层与下盘岩溶发育的茅口灰岩直接接触,加速了瓦斯的逸散,致使该区域内煤层瓦斯含量降低,形成了井田北东部瓦斯含量高、中部及南西部含量相对较低的格局。根据煤体结构、构造分布、煤层特征,预测区内C19煤层易发生突出区域位于井田北东部。     

平均有效应力对煤系页岩瓦斯微观吸附-解吸特性影响试验研究

页岩气井初期和后期产气规律差异本质上是三维应力变化下微观游离态、吸附态瓦斯赋存运移产出机制不同。为从微观角度揭示平均有效应力对煤系页岩气井生产初期游离态瓦斯和后期吸附态瓦斯产出规律影响,以双鸭山盆地东保卫煤矿36~#煤层底板煤系页岩为研究对象,采用核磁共振T₂谱技术对模拟原位应力状态煤系页岩试样进行瓦斯微观吸附-解吸试验。以平均有效应力作为煤系页岩所受原位应力状态指标,以核磁共振T₂谱幅值积分作为煤系页岩微观吸附态、游离态瓦斯含量定量表征指标,定量研究了吸附-解吸过程中煤系页岩微观吸附态和游离态瓦斯含量与平均有效应力的关系,及微观吸附态和游离态瓦斯迟滞系数与平均有效应力的关系,通过多因素线性回归明确了平均有效应力对煤系页岩微观吸附态和游离态瓦斯赋存产出规律影响。试验发现:吸附-解吸过程煤系页岩微观吸附态瓦斯含量与平均有效应力关系分别符合Dubinin-Radushkevich(简称D-R)函数模型和Weibull函数模型,吸附-解吸过程微观游离态瓦斯含量与平均有效应力均符合线性函数模型;微观吸附态瓦斯迟滞系数随着平均有效应力降低以对数函数规律...     

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。     

河北武安云驾岭煤矿2~#煤层瓦斯赋存主控地质因素分析

基于云驾岭煤矿瓦斯涌出量异常变化的现象,收集地质勘查及煤矿生产期间揭露的地质构造及瓦斯信息,运用瓦斯地质理论,从煤层瓦斯生成、运移、储存的角度,研究岩浆岩侵入、煤层埋深和断层等地质因素对2号煤层煤质、生烃能力、煤层渗透性、瓦斯含量等参数以及煤层瓦斯赋存的影响。研究结果表明岩浆侵入提高了2号煤层的变质程度、瓦斯储集能力和渗透性,促进了煤层二次生烃,同时岩浆热液产生的高温高压作用使煤层瓦斯大量逸散;岩浆侵入对煤层瓦斯的生成、运移和储存均产生了影响,是煤层瓦斯赋存的主要控制因素,断层特征及分布影响了瓦斯的储存和运移,煤层埋深影响了瓦斯的储存,断层和煤层埋深是煤层瓦斯赋存的一般影响因素。     

地质因素对土城矿瓦斯赋存的控制作用

根据矿区大地构造位置、构造演化和区域构造应力场的特点,分析了土城矿构造特征及其对煤层瓦斯的控制作用,发现土城矿处于盘江矿区“三角形弧系”构造应力场作用下的强变形区内,发育的NE向、NW向断裂构造是矿井瓦斯赋存和构造煤发育的控制因素,大中型断层控制着矿井瓦斯赋存与分布,而小型构造是煤与瓦斯突出的控制因素。土城矿井田西部发育的大中型断裂形成了煤层瓦斯运移和逸散的通道,不利于煤层瓦斯的保存,导致该区域煤层瓦斯含量相对低;井田东部的断裂构造不发育,煤层整体上保存较为完整,煤层瓦斯含量整体较高。小型断层附近瓦斯富集、构造煤发育,尤其在断层上盘、断层尖灭端与断层交汇的地段,煤体破坏严重,是煤与瓦斯突出事故易发地段。土城矿瓦斯防治工作应分区域实施,井田西部应关注煤层瓦斯含量随埋深增大而增加的规律并及时防范深部区域可能出现的瓦斯灾害,而井田东部则应在强化对隐伏断层探测基础上优先实施开采保护层和抽采煤层瓦斯等综合治理措施。     

采动诱导应力集中对顺层钻孔瓦斯抽采影响的试验研究

利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展受采动影响导致工作面前方不同应力分布条件下的顺层钻孔瓦斯抽采物理模拟试验,对抽采过程中卸压区、应力集中区和原始应力区的煤层瓦斯压力、钻孔抽采流量、应力敏感系数和无因次渗透率等参数演化规律进行分析。试验结果表明,(1)在瓦斯抽采过程中钻孔周围瓦斯压力下降速率先快后慢,越靠近钻孔的瓦斯压力等压线越为密集,瓦斯流速越大,钻孔周围瓦斯压力梯度先增大后减小;(2)随着采动应力集中系数增大,煤层渗透率降低,瓦斯抽采流量减小,其中采动应力水平最大的应力集中1区瓦斯抽采流量最小,而应力水平最小的卸压区抽采流量最大;(3)应力集中区的应力敏感系数高于卸压区和原始应力区,而该区域无因次渗透率下降速率最慢。     

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。      

宁武煤田北部构造特征及其控煤作用

为查明宁武煤田北部构造特征及其对石炭-二叠系的控煤作用,结合野外露头、钻孔岩性、三维地震等资料,分析了宁武煤田构造区带划分、地层结构、构造演化及应力场特征,明确了宁武煤田北部主力煤层的控煤构造。研究表明:晚古生代以来,宁武煤田主要经历了印支、燕山和喜马拉雅3期构造运动,其中燕山期构造最为复杂,具有幕式、挤压伸展交替演化,控制了煤田现今的构造格局;煤田边界主要受NE—近NS向逆冲断裂带控制,内部由平鲁向斜、朔县向斜和宁武向斜3个赋煤区构成。煤田内发育NE—NEE、近NS向和近EW向正断层,且具有叠加改造和差异性分布的特征,平面多呈斜交、平行分布,垂向多为垒堑、顺向和反向断阶构造样式,共同控制了不同井田的煤层赋存稳定区。      

逆断层区构造煤形成机制及分布规律的数值模拟

采用FLAC2D数值模拟分析软件,通过流变模型和摩尔库仑弹塑性模型转换技术,研究了在水平构造应力作用下,逆断层运动过程中断层区域塑性破坏区的分布及变化规律,进而揭示了逆断层区构造煤的形成机制和分布规律。结果表明,逆断层区域的塑性破坏区域在距离断层一定范围内分布,随着远离断层而减小,且断层上盘构造煤的发育程度和范围大于下盘。研究成果可为断层区域煤与瓦斯突出防治提供借鉴。      

阜康矿区西部构造运动作用下煤储层渗透率分布特征

查明小范围内煤储层渗透率分布特征,可为合理井网部署、科学预测煤层气产能提供重要保障。对新疆阜康矿区西部煤岩层节理进行观测、统计和配套,获得了燕山晚期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期3期构造应力场的主方向。结合构造运动反演法和煤层受力差异得出了研究区多期构造运动作用后14个块段内煤体结构及煤层的渗透率分布特征。结果表明:受多期构造运动作用影响,小范围内A₂煤储层渗透率非均质性强,位于向斜核部扬起端埋深较浅处的煤层,煤体结构以碎裂-原生结构煤为主,渗透性最好;东北部风氧化带以深及南翼块段,煤层变形较弱,煤层渗透率中等;向斜核部埋深较深部位受多期构造运动影响较大,煤体变形较严重,以碎粒-糜棱煤为主,渗透性差;南部及西北部,受多期构造运动作用影响最大,煤层渗透性最差。钻井取心及渗透率实测资料验证了预测结果的准确性,此研究方法为多期构造影响下的小范围内煤层渗透率预测提供了一种思路和借鉴。      

沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素

通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素。研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素。总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为:煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大。局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响。在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显。此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强。      

Stress distribution characteristic analysis and control of coal and gas outburst disaster in a pressure-relief boundary area in protective layer mining

Coal and gas outburst disasters in coal seams are becoming more serious as coal mines extend deeper underground in China. Furthermore, the protective coal seam mining technology featured by economic efficiency has been proven to be the most effective and widely applied method for the prevention of coal and gas outburst disasters. However, the determinations of the protective area coal and gas outburst prevention in a pressure-relief boundary area are fundamental issues that research should be focused on. The technical method for determining stress distribution in pressure-relief boundary area during protective coal seam mining is put forward in this paper. The method is based on a stress-seepage coupled relationship within a gas-containing coal seam. The method includes complex lab experiments and on-site measurements at the Qingdong Coal Mine. The final data illustrate that the permeability and vertical stress in the pressure-relief boundary area of the coal sample form a negative exponential function relationship. Additionally, the permeability of the coal sample within the abovementioned area is significantly different compared with that located at the center of the pressure-relief area. In the pressure-relief boundary area, the gas pressure distribution gradient is 0.0375 MPa/m, while the vertical stress distribution gradient registers 0.56 MPa/m. Under this condition, coal and gas outburst disasters are prone to be triggered. Therefore, effective precautions against coal and gas outburst disasters can be put forward in accordance with stress distribution characteristics within the abovementioned “boundary area.”     

断层端部地应力影响因素数值分析

断层端部是煤与瓦斯突出事故的主要危险地段。利用有限差分数值模拟软件FLAC3D模拟断层端部地应力场分布情况。结果表明:断层倾角、断层性质、断层内摩擦角、煤层弹性模量、煤层泊松比和边界应力比是影响断层端部应力大小的主要因素。其中断层内摩擦角和边界应力比对断层端部应力的影响最为敏感,是断层端部应力集中程度的主控因素;断层倾角对断层端部应力的影响比较大,倾角为45°时断层端部应力最大。利用该软件,在临近断层开采区内对断层端部应力集中程度和应力集中范围的预测,有助于确定断层防水煤柱的留设宽度和预防煤与瓦斯突出事故的发生。      

重庆煤矿区瓦斯赋存特征及地质控制因素

突出了大区域构造背景下的瓦斯赋存分布特征及其控制因素研究。重庆煤矿区古今构造应力场具有继承性,煤系应力长期得不到松弛,形成含煤岩系的长期应力集中,十分利于瓦斯富集,致使煤与瓦斯突出主要发生在地质构造变动比较剧烈的应力集中区。含煤岩系沉积环境及构造应力场是控制重庆煤矿区瓦斯赋存的两大地质因素。龙潭组海湾-潮坪-沼泽/泥炭相沉积环境具有良好的封盖能力,瓦斯含量普遍较高;须家河组河流冲积平原、湖滨-三角洲沉积体系对瓦斯的封盖能力较弱,瓦斯含量普遍较低。厘定出南桐高突瓦斯带、华蓥山高突瓦斯带、永荣高瓦斯带、渝东南瓦斯带、渝东瓦斯带和大巴山高瓦斯带6个区域性瓦斯地质带。      

顺煤层断层的基本特征及其地质意义

顺煤层断层是指顺煤层发育的断面与煤层层面的交角较小或近于平行的断层。它的主要识别标志是断层面、构造煤和煤层厚度的强烈变化。顺煤层断层可独立存在，也可与其它地质构造相互转换，相伴出现。顺煤层断层具有特殊的选层性，这一特征与煤体较低的力学强度、煤层瓦斯压力及形变期顺煤层的剪切作用有关。顺煤层断层在煤田中分布广泛，它所产生的构造煤是瓦斯高聚集区，亦是瓦斯突出的危险区，其研究意义重大。