瓦斯地质学研究方法(1)瓦斯地质规律研究瓦斯地质规律研究是瓦斯预测研究的基础
煤矿瓦斯(煤层气)是成煤作用的产物,现今煤层瓦斯的赋存状态是煤层经历历次构造运动演化作用的结果,受着各种复杂地质因素的控制
每次地质构造运动,不同构造应力场的作用,板块构造碰撞,区域构造挤压或拉张,引起隆起或拗陷,同时形成一系列不同级别的断裂、褶皱或发生岩浆作用等,控制着区域及其不同矿区(煤田)、矿井、采区、采面的煤层、围岩发生不同程度的变形破坏,形成构造煤,并引起水文、地应力等不同条件的变化,控制着煤层瓦斯赋存和分布的变化,如瓦斯的含量、瓦斯的压力、瓦斯渗透性等
瓦斯赋存分布受着不同地质条件的控制,从区域到矿区、矿井、采区、采面都存在着不同地质条件下的瓦斯赋存状态,存在着不同级别的瓦斯地质规律
运用煤田地质理论、构造逐级控制理论、水文地质理论、构造煤理论等,研究不同级别的地质单元瓦斯与地质因素的关系,研究不同矿区到矿井、采区、采面的瓦斯地质规律,只有瓦斯地质规律厘清了,瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯资源量预测等模型才能可靠地建立
以往的经验和教训,低瓦斯矿井大型和特大型瓦斯爆炸事故时有发生
近几年,随着我国煤矿开采深度和强度的不断加大,低瓦斯矿井发生煤与瓦斯突出事故也在不断增加
由于是白垩系的煤层,盖层基岩薄,煤层上覆主要是堆积的火山碎屑岩,由于厚度不均,造成瓦斯风化带深度大,规律不明
又加上处于西伯利亚板块与太平洋板块两大动力学体系叠加的地带,构造应力场强烈,造成煤层开采由瓦斯风化带直接进入煤与瓦斯突出危险区
我国地质构造极为复杂,瓦斯地质规律也极为复杂,低瓦斯矿井同样需要加强瓦斯地质规律研究
(2)瓦斯赋存构造逐级控制理论研究大的地壳运动多是由板块碰撞引起的,中国的含煤地层较早的石炭—二叠系含煤地层形成以来主要经历了印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动,其中又可分为早、中、晚
每次构造运动的构造规模,涉及的范围,构造应力场等都不尽相同
煤层瓦斯的生成、瓦斯的保存条件控制着瓦斯的赋存和分布
瓦斯作为储存在煤层中的气体极易逸散,现今煤层中储存的瓦斯仅为瓦斯生成量的20%以下,80%以上都逸散掉了
主要原因是煤层形成以来,在历次构造运动中,拉张裂陷活动会使得煤层瓦斯大量逸散
同时构造运动引起的煤层深成变质和岩浆热变质作用会引起生烃作用
构造挤压、剪切作用会使煤体结构发生不同程度的韧塑性破坏,形成构造煤
不同级别的构造活动和构造应力场控制着构造作用的范围和强度,也就控制着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存和分布,同时控制着煤层赋存条件、煤体结构破坏条件
板块构造控制着区域构造的作用范围和强度;区域构造控制着矿区(煤田)构造作用的范围和强度;矿区构造控制井田和采区、采面构造的范围和强度,构造逐级控制特征控制着不同级别范围煤层瓦斯的赋存和分布
只有厘清板块构造才能厘清区域构造控制,也才能厘清矿区构造控制;矿区构造控制矿井构造,矿井构造控制着采区、采面构造的分布
瓦斯赋存、构造煤和煤与瓦斯突出危险区的分布都是受构造控制的
因此,只有厘清瓦斯赋存构造逐级控制理论才能厘清不同级别的瓦斯地质规律,才能准确预测瓦斯
(3)编制煤矿多级瓦斯地质图研究瓦斯储存在煤层里,是一种复杂的气体地质体,瓦斯在煤层中的赋存和分布受着地质条件的控制,有着明显的瓦斯地质规律
瓦斯涌出和发生煤与瓦斯突出灾害与矿井采掘工艺、矿山压力和人为因素等又有着密切的关系
人们对煤炭开发的社会行为,有着不同级别的管理层次和范围,可分为省(区)、矿区、矿井、采掘工作面
采掘生产工艺不同,影响瓦斯涌出的速度、涌出量大小;同时引起的开采应力不同,在与复杂地质条件的共同作用下会引发不同强度的煤与瓦斯突出灾害
瓦斯的赋存、煤与瓦斯突出危险性的地质条件都与不同级别的地质构造密切相关
在瓦斯地质理论的指导下,运用瓦斯赋存构造逐级控制理论可以通过不同级别的地质构造与瓦斯赋存地质条件的控制关系,揭示不同级别范围的瓦斯地质规律,如矿区、矿井、采区、采面瓦斯地质规律
通过整理建矿以来揭露的大量瓦斯地质资料,建立瓦斯含量、资源量、瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出危险性预测模型,进行瓦斯预测,编制不同级别的彩色瓦斯地质图
80年代,杨力生教授称全国煤矿瓦斯地质编图为宝塔式的系列图,从编制采面、采区、矿井瓦斯地质图,然后汇总编制矿区、省(区、市)瓦斯地质图,最后编制“中国煤层瓦斯地质图”
各级瓦斯地质图有着不同级别的预测功能、管理功能
煤矿彩色瓦斯地质图高度概括、主题突出、层次分明、一目了然
瓦斯地质图是瓦斯地质和瓦斯预测研究最好的档案,长年不懈的坚持填图、预测、分析,对于瓦斯综合治理做到有的放矢,也是瓦斯资源抽采利用最重要的基础
编制煤矿多级瓦斯地质图是从根本上治理瓦斯灾害
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