瓦斯地质考点(2)

煤层围岩性质：围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散。 煤层赋存条件：煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角越小，煤层所含瓦斯越多。

地质构造：开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性构造发育的煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通道，相应煤层瓦斯含量大。

地层的地质史：煤的形成过程中，经历了漫长的地质年代，期间地层的隆起或凹陷，覆盖地层加厚或剥蚀，陆相海相的交替变化，遭受地质构造运动破坏影响等

水文地质条件：地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯含量明显减少。

煤层瓦斯垂向分带（从上到下）：CO2-N2带N2带、N2-CH4带、CH4带

瓦斯在压力和浓度差驱动下进行运移，煤层保存瓦斯量的多少取决于封闭条件(埋藏深度、透气性、地质构造)与贮藏条件(吸附性、孔隙率、含水性、温度、压力等)。 瓦斯风化带下限

(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； W=1.0～1.5 m3/t（燃）(长焰煤) W=1.5～2.0 m3/t（燃）(气煤) W=2.0～2.5 m3/t（燃）(肥、焦煤) W=2.5～3.0 m3/t（燃）(瘦煤) W=3.0～4.0 m3/t（燃）(贫煤) W=5.0～7.0 m3/t（燃）(无烟煤) (4)矿井相对瓦斯涌出量为2-3m3/t。

构造煤是煤层受地质构造挤压剪切破坏作用的产物。瓦斯突出煤体,是指含高能瓦斯的构造煤体。构造煤控制着瓦斯灾害的发生，影响着瓦斯的治理，亦控制着煤层气的地面开发，是瓦斯地质研究的核心理论之一 构造煤

是煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造变化，引起煤层变形（破坏、粉化等）、流变（增厚、减薄等）和变质（缩聚、降解等）作用的产物。

构造煤的宏观结构常见碎裂结构、碎粒结构、粉粒结构、糜棱结构等，对应的构造煤命名为碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤。

简言之，构造煤是煤层在构造应力作用下发生变形、流变、变质的产物。 煤的变质作用

温度、压力及其作用持续的时间是引起煤发生变质作用的三个主要因素，温度起主导作用。 因此，根据热量的来源和作用方式不同，可将煤的变质作用划分为不同类型，常见深成变质作用和岩浆变质作用。

煤的动力变质作用是指煤系形成以后，由于受构造变动的影响使煤发生的变质作用。 煤的深成变质作用是指沉降到地下深处的煤层，受到地热及上覆岩系产生的静压力作用，发生了变质程度随深度增加而升高的变质作用。

煤的深成变质作用在大区域内使煤普遍发生变质作用，它的影响范围最为广泛，因此又称为区域变质作用。

煤的深成变质作用主要是由地热引起的，所以也称热变质作用。 煤的区域岩浆热变质作用

? 定义：指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆及其所携带流体的热量可使地温场增高，形

成地热异常带，从而引起的煤的变质作用。

煤的接触变质作用

? 定义：指岩浆直接接触或侵入煤层，由其所带来的高温、流体和压力，促使煤发生

变质的作用。

瓦斯地质规律是指瓦斯与地质因素之间内在的本质的联系。

瓦斯含量是指成煤过程中煤层经受地质历史演化作用储存在煤层中单位体积或单位质量的煤所含的瓦斯体积量（m3/m3或m3/t）。 煤层瓦斯含量井下直接测定方法 采样

? 采样准备：

1）所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测；气密性检测可以通过向煤样罐注空气至1.5MPa以上，关闭后搁置12h，压力不降低方可使用。不应在丝扣及胶垫上涂润滑油。

2）解吸仪在使用前，将量管内灌满水，放置10min量筒水面不降低为合格。

? 煤样采集

1)采样钻孔布置：同一地点应布置两个取样钻孔，取样点间距不小于5m. 2)在石门或岩石巷道可打穿层钻孔取煤样，在新暴漏的煤巷中应首选煤芯采取器（简称煤芯管）或其他定点取样装置定点采集煤样。

? 采样深度：

采样深度应按以下两种情况确定：

1）测定煤层原始瓦斯含量时，采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围，并满足以下要求：

a) 在采掘工作面取样时，采样深度应根据采掘工作面的暴露时间来确定，但不应小于12m；

b) 在石门或岩石巷道采样时，距离煤层的垂直距离应视岩性而定，但不应小于5m。 2）抽采后煤层残余瓦斯含量测定时，采样深度应符合AQ 1026的规定。

? 采样时间

采样时间是指用于瓦斯含量测定的煤样从暴露到被装入煤样罐密封所用的实际时间，不应超过5min.

? 采样要求：

a）对于柱状煤芯，采取中间不含矸石的完整的部分； b) 对于粉状及块状煤芯，要删除矸石及研磨烧焦部分；

c）不应用水清洗煤样，保持自然状态装入密封罐中，不可压实，罐口保留约10mm空隙；

? 采样记录

采样时，应同时收集以下有关参数记录在采样记录表中。

a) 采样地点：矿井名称、煤层名称、埋深（地面标高、底板标高）、采样深度、钻孔方位、钻孔倾角；

b）采样时间：取样开始时间、取样结束时间、装样结束时间； c)编号：煤样罐号、样品编号。 井下自然解吸瓦斯量测定

a）井下自然解吸瓦斯量采用排水集气法，瓦斯解吸仪与煤样罐连接见图1；

b) 每间隔一定时间记录量管读书及测定时间，连续观测（60~120）min或解吸量小于2cm2/min为止，开始观测前30min内，间隔1min读一次数，以后每隔（2~5）min读一次数，

将观测结果填写到测定记录表中（见附录B），同时节理气温、水温及大气压力。

c)测定结束后，密封煤样罐，并将煤样罐沉入清水中，仔细观测10min，如果发现有气泡冒出，则该试样作废应重新测试；如果不漏气，送实验室继续测定。 煤的残存瓦斯含量测定方法 (1)试验室脱气与气体分析。试样送到试验室后脱气，加热至95度真空抽出气体进行色谱分析。

(2)煤样粉碎。煤样脱气结束后，打开真空罐取出煤样，放进密封球磨罐进行粉碎。要求粉碎后煤样绝大部分（80%以上）的粒度在0.25mm以下。

(3)粉碎后脱气与气体分析。将装有已粉碎煤样的密封球磨罐进行加热和真空脱气，方法同步骤（1），直到基本上无气体解吸为止。 (4)煤样称重与工业分析。 (5)煤中残存瓦斯量计算。 井下解吸损失量计算 瓦斯含量计算。

瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌入采掘空间及抽放管道中的瓦斯量，可用绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两个参数来表示。

1.绝对瓦斯涌出量：指单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m3/min。

2.相对瓦斯涌出量：指矿井在正常生产条件下，平均日产1t煤同期所涌出的瓦斯量，单位是m3/t。

瓦斯涌出量预测方法 矿山统计法：矿山统计法的实质是根据对本井或邻近矿井实际瓦斯涌出量资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，来推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。 瓦斯地质统计法：根据本矿井或邻近矿井实际瓦斯地质资料，在搞清矿井瓦斯地质规律的基础上，划分瓦斯地质单元，分析影响瓦斯涌出量大小的主控因素，建立瓦斯涌出量与主控因素的数学模型，预测新水平或新建矿井瓦斯涌出量的方法。

分源预测法：井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定着矿井瓦斯涌出量的大小。

应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量，是以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。

煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种复杂的瓦斯动力现象，表现为在很短时间（几秒至数十秒）内，大量的煤（几吨至数千吨）和瓦斯（数百至数百万米）由煤体向采掘巷道喷出，伴随着强大的冲击力，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。煤与瓦斯突出是煤矿井下严重的自然灾害之一。

? 按突出特征和成因分 ? 煤与瓦斯突出(突出) ? 煤与瓦斯压出(压出) ? 煤与瓦斯倾出(倾出) 煤与瓦斯突出一般规律

煤层突出危险性随采深增加而增大 绝大多数突出发生在掘进工作面 石门突出危险性最大 石门突出危险性最大

煤层突出危险性随煤厚增加而加大

突出大多数发生在地质构造带 大多数突出前有作业方式诱导 突出前大多有突出预兆

煤体破坏程度越高突出危险性越大 突出危险区常呈区域条带状分布 突出危险随坚硬围岩存在而增大 4 煤与瓦斯突出的预兆

地压显现预兆：煤炮声、支架断裂、岩煤开裂掉碴、 底臌、岩煤自行剥落、煤壁颤动、 钻孔变形、垮孔、顶钻、夹钻杆、 钻机过负荷等

瓦斯涌出预兆：瓦斯涌出异常、忽大忽小，煤尘增大、 气温异常、气味异常，打钻喷瓦斯， 喷煤粉、哨声、蜂鸣声等

煤体结构预兆：层理紊乱、强度降低、松软或不均质、 暗淡无光泽、厚度增大、软分层厚度增 大、倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起、 煤体干燥、煤体断裂等。 综合假说

区域预测：亦称长期预测/面预测,其任务是确定煤层区域的突出危险性,即开采过程中有无发生突出的可能性,主要包括开采水平、采区等.

工作面预测：预测工作面（石门和竖、斜井揭煤工作面，煤巷掘进工作面和采煤上作面）附近煤体的突出危险性，应在工作面推进过程中进行。 防突规定中区域预测相关内容

第三十三条 突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测（以下简称区域预测）。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。 未进行区域预测的区域视为突出危险区。

区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测（以下简称开拓前区域预测）和新采区开拓完成后的区域预测（以下简称开拓后区域预测）。

第三十四条 突出煤层区域预测的范围由煤矿企业根据突出矿井的开拓方式、巷道布置等情况划定。

第三十五条 新水平、新采区开拓前，当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时，可以主要依据地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前区域预测。 开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业。

第三十六条 开拓后区域预测应当主要依据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料，并结合地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。 开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。 第三十七条 对已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律，并有可靠的预测资料的，区域预测工作可由矿技术负责人组织实施；否则，应当委托有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行区域预测。

区域预测结果应当由煤矿企业技术负责人批准确认。

第三十八条 经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间，以及突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业，必须采取区域综合防突措施

并达到要求指标。

经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。

第三十九条 经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。经效果检验仍为突出危险区的，必须继续进行或者补充实施区域防突措施。 经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时，必须采用工作面预测方法进行区域验证。 所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。

? 区域突出危险性预测方法

第四十二条 区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。

根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。 区域预测新方法的研究试验应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行，并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。

? 第四十三条 根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要

求进行：

（一）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；

（二）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区(如图1)；

第四十四条 采用本规定第四十三条进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求： （一）预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；

（二）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。 第五十九条 工作面突出危险性预测（以下简称工作面预测）是预测工作面煤体的突出危险性，包括石门和立井、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。工作面预测应当在工作面推进过程中进行。

采掘工作面经工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。 未进行工作面预测的采掘工作面，应当视为突出危险工作面。 第六十条 突出危险工作面必须采取工作面防突措施，并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无效时，仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验，直到措施有效。

无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。

煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。

工作面应保留的最小防突措施超前距为：煤巷掘进工作面5m，回采工作面3m；在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但煤巷掘进工作面不小于7m，回采工作面不小于5m。 每次工作面防突措施施工完成后，应当绘制工作面防突措施竣工图。

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