瓦斯地质讲座 第二讲 瓦斯的成因

瓦斯只是原始煤成气在煤层中保存下来的一部分,而大部分都以煤出气的形式逸散了。 瓦斯是伴随着煤的形成而生成的,在成煤作用的全过程中自始至终都产生瓦斯。因此,瓦斯的原始含量与成煤物质、成煤环境、煤的变质程度、煤层和围岩的性质等均有关。又因后期地质构造是决定瓦斯运移和保存的重要因素,所以瓦斯的最终赋存又必然与地质构造密切相关。      

中国不同地质时代煤层瓦斯区域分布特征

通过完成1：200万中国煤层瓦斯地质图项目,系统地整理了中国近2000对矿井瓦斯涌出和谋与瓦斯突出资料,划分出88个瓦斯带,研究了中国不同地区、不同地质时代含煤地层的煤层瓦斯保存和生成条件,结合中国诸含煤地层的成煤条件、地质演化历史和煤化作用等,论述了不同时代含煤地层的煤层瓦斯分布特征。其中,石炭-二叠纪含煤地层成煤条件较好,深成煤化作用程度较高、盖层厚,是形成中国高瓦斯区。高瓦斯带。高瓦斯矿井的主要煤层。早、中侏罗世含煤地层虽然分布面积广、成煤条件好、资源量居诸含煤地层之首,但由于煤化程度偏低,又加上瓦斯风化带普遍较深,多为低瓦斯矿井和低瓦斯带分布。但在中国西部,大型含谋盆地周边多受逆冲推覆构造控制,对煤层瓦斯保存有利。     

山西白额勘探区煤质特征分析

基于原始测试数据分析了山西白额勘探区石炭二叠纪各主要煤层煤质特征与成煤环境的关系。研究表明,区内主要可采煤层煤的显微组分均以镜质组为主,约占76％,惰质组约占19％。各煤层灰分产率总体为低-中灰煤,2、3号煤硫分属特低硫-中高硫,10号煤硫分为中高-高硫。成煤环境的水介质由咸水-半咸水-淡水,导致煤层原煤全硫及微量元素含量由下向上降低,同一煤层顶板附近煤中微量元素含量低于底板附近煤层。聚煤特征决定了煤中伴生元素的地球化学行为,使得区内煤中微量元素含量普遍较低,无明显伴生元素富集。     

准南煤田西山窑组主要煤层成煤原始物质堆积方式

成煤原始物质的堆积方式分为2大类型:原地堆积——腐植煤的原始物质聚集在泥炭沼泽中植物自身繁殖的地方;异地堆积——腐植煤的原始物质是从相邻地区或大陆更远的一些地段,经过搬运,聚集在淡水盆地、泻湖、三角洲、湖泊之中.从煤与底板岩石的关系、煤物质的纯度、化石的完整程度等方面,分析了成煤物质的堆积条件,认为在煤层形成过程中,原地堆积方式起主导作用.     

滇东田坝黔西土城晚二叠世煤系上段煤岩特征及煤相分析

本文通过滇东田坝黔西土城晚二叠世煤系上段沉积相、煤层特征和煤岩煤质的综合研究,系统分析了区内煤层形成时的沉积环境.按成煤的古地理位置分为上三角洲煤相和上、下三角洲过渡带-下三角洲煤相两大类型.根据成煤的原始质料、结构构造、煤岩特征和成煤前后环境,详细划分出八种泥炭沼泽相.着重探讨3号煤层形成时的泥炭沼泽相特征及其变化.     

穿层钻孔各煤层瓦斯抽采比例计算方法及应用

为了测定穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例及残余瓦斯含量,分别提出了相应的解决方法。计算穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例时,提出将煤层厚度、原始瓦斯含量、透气性系数的乘积作为瓦斯抽采相关量,将瓦斯抽采相关量归一化处理来计算,考虑了影响穿层钻孔瓦斯抽采的主要因素;预测穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层残余瓦斯含量时,利用原始瓦斯含量与吨煤瓦斯抽采量来计算,吨煤瓦斯抽采量与穿层钻孔瓦斯抽采总量、穿层钻孔在该煤层的瓦斯抽采比例及该煤层的质量有关。结果表明:提出的穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例计算方法,与贵州省青龙煤矿现场实测结果的最大相对误差仅为2.03%,能够满足工程实践的需要。      

川达煤矿4号煤层＋1195m标高以上瓦斯突出危险性评价

通过测压孔现场实测4号煤层的原始瓦斯压力、钻孔瓦斯自然涌出量,并用刻槽法在测压点附近取样,实验室测定瓦斯吸附常数、煤的孔隙率及煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度ΔP等参数。依据煤层突出危险性单项指标和综合指标评价,认为川达煤矿4号煤层目前采区＋1 195m标高以上不具有煤与瓦斯突出危险性。     

淮北煤田祁东煤矿煤和瓦斯中稳定碳同位素分布特征及其地质成因

对淮北煤田祁东煤矿6个煤层的24个煤样和12个气样的稳定有机碳同位素分析,分别研究了煤和瓦斯中碳同位素的分布特征和变化趋势,为不同煤层及瓦斯源分析提供理论依据。研究表明:祁东煤矿煤的δ13C为-25.11‰~-22.76‰,6-1煤层至9煤层碳同位素均值呈波动变化,可能受当时成煤时期沉积环境的影响;瓦斯的δ13C₁为-63.65‰~-52.51‰,表现出次生生物成因气的变化特征,二氧化碳碳同位素特征（-22.61‰~-17.96‰）表明其均是煤热解而来。      

煤中稀土元素研究综述

研究煤中的稀土元素具有重要的的理论价值与应用价值。煤中稀土元素主要来源于陆源碎屑,成煤期火山灰沉降及成煤后热液流体的影响,都可能造成煤中稀土元素含量变高。稀土元素在煤中的赋存状态复杂,因各自的形成环境不同而不同。煤中稀土元素的含量主要受控于陆源碎屑的供给,并且还受成煤过程中的微环境和古地理条件的影响。侵入煤层的岩浆只有温度足够高才可以改变煤中稀土元素的分布模式,煤的变质作用对稀土元素的含量和迁移规律几乎没有影响。利用煤中稀土元素的地球化学特征可以识别成煤环境。     

煤岩的显微构造特征及其与瓦斯突出的关系——以南桐鱼田堡煤矿为例

煤瓦斯突出与煤岩显微结构构造密切相关。除部分显微结构构造与成煤阶段的环境等有关外,大部分都是构造变形的结果。因此,我们从构造变形类型和特点来划分煤岩显徽构造类型,既简便又利于应用。根据四川南桐鱼田堡煤矿4号及6号煤层的扫描电子显微镜研究,可将煤岩划分成5类:非构造煤、微裂隙煤、微劈理煤、碎裂构造煤和糜棱构造煤。文中详述了各类煤的特点,指出它们所代表的构造意义,并讨论了它们与瓦斯突出的关系。还特别提出糜棱构造煤的一系列塑性变形特征。得出结论:若其他条件均具备,有糜棱构造煤产出的地段,就可能是瓦斯突出最危险的部位。此外,根据观察煤瓦斯突出后的煤岩显微构造变化,提出有关瓦斯突出的过程,并探讨了煤瓦斯突出机理。在瓦斯突出过程中,已经历过塑性变形的煤岩又叠加了脆性变形,因而发生大量煤“粉尘”随突出而抛出。     

东胜煤田延安组成煤模式与煤质特征

总结了东胜煤田延安组煤的两种主要成煤模式,结合煤质分析数据,探讨成煤环境条件对煤质的控制作用。研究结果显示,河流成煤模式的煤层,煤岩类型以暗淡型为主,煤中富丝质组,煤层中矿物质含量较高,灰分含量多大于10%,煤类以不粘煤为主。湖泊三角洲成煤模式的煤层,煤岩类型以光亮煤和半亮煤为主,煤中富镜质组,煤层中矿物质含量低,灰分含量少于10%,煤类以长焰煤为主。经对比两种成煤模式煤的工艺性质,认为富丝质组煤利于气化、动力燃烧、制吸附剂,富镜质组煤则首选液化和配焦。     

豫西新安煤田煤层厚度变化规律及其控制因素

豫西新安煤田煤层厚度及其变化对煤与瓦斯突出具有控制作用。采用统计、沉积环境和构造分析相结合的方法,研究了煤田内煤层厚度变化规律及成因。研究表明:新安煤田煤层厚度大(平均3.87m),且煤厚变化大,煤层变异系数0.87,可采指数0.85,两个相邻的最薄与最厚煤厚点间的距离为25～185m。煤层平均厚度主要受成煤初期基底不平和成煤期后古河流冲蚀作用控制;煤厚变化主要受顺层剪切滑动构造作用控制。根据煤厚变化规律和成因,可对局部煤厚变化进行预测。      

加强煤中微量元素的研究和应用

我国煤炭资源丰富,分布广泛,成煤期多並以多煤层沉积为特点。因此,加强煤中微量元素的找矿及成矿规律的研究,无论对煤的综合利用和提高成煤理论以指导今后找煤及煤田地质勘探工作,都具有理论和实践意义。煤中微量元素的研究任务是:(1)搞清煤中所含伴生元素的种类、含量及其变化规律,为综合利用提供依据。同时,了解煤中伴生元素的成矿条件及赋存特征。(2)通过对煤中微量元素的迁移、富集和沉积条件的研究,为恢复成煤期古地理环境提供这方面的佐证。(3)通过研究微量元素和矿物的种类、数量在时间和空间上的变化规律,为煤层对比提供依据。     

赣西北二叠纪煤系地质特征与聚煤作用

赣西北地区下二叠统王家铺煤组和上二叠统乐平煤组,形成于陆缘海的湖泊沼泽环境。王家铺煤组属构造中等、煤层极不稳定型,煤质为高硫、低灰份之烟煤;乐平煤组是构造中等、煤层较稳定型,煤质为高硫、高灰份之无烟煤。聚煤作用与原始成煤盆地地形、下伏成因相及成煤后构造密切相关     

河南禹县煤矿区煤质特征与成煤环境的关系

咸水、半咸水及淡水成煤环境中形成的煤层,其硫含量变化趋势由高向低.灰成分的比值则由小至大.同一煤层中的硫含量变化与成煤沼泽的覆水深度呈正相关.煤层灰分的高低与成煤沼泽中的陆源碎屑的供应及沼泽水体的流通扩散状态有关.同一煤层中的灰分含量高低与成煤沼泽古地貌关系密切,反映了风携沉积物对煤中灰分的影响.     

沁水煤田寿阳县羊头崖详查区煤系地层对比及聚煤环境分析

羊头崖详查区位于华北聚煤盆地中北部,含优质的石炭二叠纪煤层。该区含煤层数多,上部煤层变化较大。从煤层宏观组合结构入手,到煤组、层组、煤层,利用标志层、间距、煤质特征等进行了详细对比。各种方法相互配合、交叉使用、互有验证,达到了最佳的对比效果。通过煤层厚度、煤中灰分硫分以及煤层顶底板沉积特征分析了聚煤环境及煤层、煤质变化的影响因素。可采煤层是在废弃碎屑环境之上的动态泥炭沼泽发育而成的。动态泥炭沼泽限制了基底和同生的碎屑环境,长期稳定发育形成可采煤层-动态聚煤模式。同生碎屑沉积导致煤层分叉变薄、煤中灰分、硫分增高;成煤期后,局部河流下切冲刷对泥炭层的破坏显著;海水过早淹没泥炭沼泽会导致煤层变薄,及附近灰分硫分增高,成煤期后海侵下渗导致煤中硫分增高。     

中国煤中镓的地球化学特征研究

<正>煤中稀有金属元素的研究,是当今煤地质学研究的重要内容之一。在前人研究的基础上,结合全国煤炭资源潜力评价的最新研究成果,系统综述了我国煤中镓的丰度、分布、赋存状态及其富集成因。研究发现:我国煤中镓的储量加权均值为6.62μg/g,略高于美国和世界煤中镓的平均含量。不同煤田中镓的分布差异较大,总体分为煤层顶底富集分布和煤层全层富集分布;就成煤时代而言,煤中镓含量随成煤时代的由老变新有降低趋势,石炭-二叠纪煤中镓含量最高,晚侏罗-早白垩世最低,煤中镓含量随煤级升高而     

广西宜山煤田中部煤质特征及其环境意义

煤层是成煤物质成分、特征和形成环境的统一体，煤岩组分、煤的化学组成等是煤层物质成分和形成环境的体现。通过对宜山煤田中部上二叠统合山组K7、K6、K3煤层煤质特征分析，得出本区煤层形成的沉积环境不论是成煤前期还是成煤期受海水的影响较大，海水的作用白下而上逐渐减弱。成煤期的潜水面比较低，K3煤层覆水深度比K6、K7浅，都处于动荡环境条件中，同时受到周期性干燥环境和潮湿环境相互交替作用影响。水介质条件以碱性为主，从弱还原环境或中性环境向还原环境过渡。     

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。      

华北晚古生代成煤环境与成煤模式多样性研究

华北晚古生代聚煤盆地存在活动体系成煤环境和废弃体系成煤环境。前者的海相成煤环境主要为泻湖泥炭坪,陆相成煤环境以三角洲平原沼泽意义最大。晚石炭世至晚二叠世,海相为主的成煤环境逐渐被陆相为主的成煤环境所取代,由盆缘到盆内成煤环境总体呈环带状展布。成煤环境差异性影响了成煤特点,这些成煤特点成为识别海、陆相煤层的显著相标志。华北晚古生代聚煤盆地在时间上和空间上存在成煤模式的多样性,以陆表海滨岸成煤模式、废弃碎屑体系成煤模式和浅水三角洲成煤模式为主。