第三章 影响瓦斯赋存的地质条件

河南平禹煤电公司 , 2008.8.1,在机巷施工瓦斯抽放孔时 曾发生煤与瓦斯突出事故，造成23人死亡。2010.10.16, 施 工 防突钻孔时煤与瓦斯突出发生煤与瓦斯突出，造成37名矿工遇 难，突出的煤尘约2500 t, 27名责任人被处理。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

瓦斯是特殊的地质体瓦斯生成并赋存于煤层中，是气态地质体。

瓦斯赋存运移受控于地质条件瓦斯生成、运移、保存条件和赋存受地质作用控制。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.1 含煤岩系沉积环境

3.2 煤的变质程度3.3 煤层围岩特征

3.4 地质构造3.5 煤层埋藏深度

3.6 煤田的暴露程度3.7 水文地质条件 3.8 岩浆活动

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.1 含煤岩系沉积环境海相、滨海相 陆相(湖泊沿岸、三角洲平原、冲积平原、冲积扇前缘)

1.聚煤沉积环境控制煤层分布及厚度变化，从而控制瓦斯 分布三角洲、滨海平原沉积环境煤层厚 冲积平原、浅海环境沉积煤层薄 华南晚二叠世龙潭期沉积环境

三角洲环境89对矿井中，高瓦斯和突出矿井87对； 滨海环境115对矿井中，高瓦斯和突出矿井87对； 冲积平原矿井，低沼矿井。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

沉积环境 三角洲 滨海平原 滨海冲积 平原 浅海 陆表海

华南晚二叠世龙潭期沉积环境与瓦斯分布 突出井 高瓦斯井 低瓦斯井 备注 所占百 所占百 分布点 分布点 分布点 所占百分 分比 分比 (个) (个) (个) 比 (2.2%) (% ) (%) 46 51.8 41 46 2 2.2 不包括 30 26.1 48 41.7 37 32.2 福建龙 岩一带 1 3.8 2 7.7 23 88.5 超高变 质无烟 0 1 2.7 36 97.3 煤矿井 1 5.5 3 16.7 14 77.8

第三章100 80 60

影响瓦斯赋存运移的地质条件

(%)

40 20 0 三角洲 滨海平原 滨海冲积平原 浅海 陆表海(局限海) 碳酸盐岩台地

突出井

高沼井

低沼井

华南晚二叠世龙潭煤系矿井瓦斯分布直方图

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.1 含煤岩系沉积环境2.聚煤期前后沉积环境演化对瓦斯赋存影响环境演化决定下覆、上覆地层厚度、岩性组合和厚度(1)聚煤期前后平静水体环境有利瓦斯赋存沉积细碎屑岩、页岩、硅质岩、泥灰岩

(2)聚煤期前后冲积环境沉积不利于瓦斯赋存沉积粗碎屑岩、砾岩，透气性好

(3)含煤岩系沉积旋回河流相→河漫相→沼泽相→湖泊相完整旋回，以泥质岩为 主沉积时，有利于瓦斯赋存。 上覆地层以冲积相→湖泊相不完整旋回不利于瓦斯赋存。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.1 含煤岩系沉积环境3.沉积相组合对瓦斯赋存影响

深水湖泊相 滨海(内湖)相 三角洲(滨海平原)相滨海相

洪积、冲积平原相 山

前冲积平原相 滨海冲积平原相滨海平原相

扇三角洲相 河流、河漫滩相山间河流、洪积相

有利于瓦斯保存

不利于瓦斯保存

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

矿井瓦斯分布和瓦斯突出的影响因素是多 方面的，除沉积环境外，还与地质构造、煤化 作用、盖层厚度、开采技术条件等有关。另外 沉积环境也不是引起煤与瓦斯突出的直接因素， 在研究瓦斯赋存和瓦斯突出时，还要注意综合 分析。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件(1)煤变质程度超高，产出量越大； (2)煤变质程度增高，气体渗透率下降， 沿煤层向地表方向运移变慢；

3.2 煤的变质程度在煤化作用过程中，不断

地产生瓦斯，煤化程度越高， 生成的瓦斯量越多。因此，在 其它因素相同的条件下，煤的 变质程度越高，煤层瓦斯含量 越大。煤的变质程度不仅影响瓦

(3)煤变质程度增高，煤吸附能力增加， 煤层中可以滞留更多的气体。吸 附 瓦 斯 量 cm3/g

石墨

无烟煤

长焰煤 挥发分(%)

褐煤

斯的生成量，还在很大程度上 决定着煤对瓦斯的吸附能力。

不同变质程度煤对瓦斯的吸 附能力示意图

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件28 24 1

X(m3/t)

20 16 12 8 4 1/Д 3/Г 5/K 7/T

Q 平均甲烷含量(m3 /t)2

均方差(m3 /t)X 甲烷含量(m3 /t)

3

9/ПA

11/A1

13/A3

假定的坳陷刻度(m) 1000 3000 5000 7000

1 Q ; 2 Q; 3 Q

煤层的平均甲烷含量与其变质程度的定量关系曲线

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件中 牙克石 满洲里 煤种及瓦斯分带界线 国 界 高沼气矿井 省界线 市 镇 变 低沼气矿 井 东乌旗 高 白城 低 中 齐齐哈尔 及

质 二连低 带 斯 阿拉善右旗 瓦 斯 渤海湾 斯 带 银川 质 瓦 呼市 包头 低 张家口

西乌旗 变 质 赤峰 承德

低 变

通辽

嘉峪关

瓦

带

内蒙古自治区煤变质及瓦斯分带图

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.3 煤层围岩特征煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定 厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，决定于它的隔 气、透气性能。 老顶 煤层顶板 直接顶 伪顶

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.3 煤层围岩特征伪顶：是指直接位于煤层之上和直接顶之间，极易跨落的 较薄岩层，通常是由碳质页岩等软弱岩石组成，厚度<50 cm,很难保留在工作面空间上方。 直接顶：是指位于伪顶上部的一层或数层岩层，随着回采 即能垮落。 老顶：是指位于直接顶或直接位于煤层上部的坚硬岩层， 能维持很大悬露面积，一般不垮落。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.3 煤层围岩特征一般来说，当

煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、 油页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆 性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯容易逸散。 煤层围岩的透气性不仅与岩性特征有关，还与一定范围内 的岩性组合及变形特点有关。不同力学性质的岩层具有不同的

构造表象。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

3.3.1 围岩特征

1.孔隙性、渗透性、孔隙结构

2.围岩力学性质和变形特点

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

1. 孔隙性、渗透性、孔隙结构(1) 孔隙性：绝对孔隙度、有效孔隙度孔隙体积 绝对孔隙度= 岩石总体积 100%

有效孔隙度= 相互连通孔隙体积 100% 岩石总体积孔隙相互连通影响因素：岩石成分、组成、胶结物、胶 结类型、构造情况、裂隙发育情况、裂隙特征。

第三章(2)渗透性

影响瓦斯赋存运移的地质条件

岩石渗透性：是指在一定的压差下，岩石允许流体 通过其连通孔隙性质。绝对渗透率：反映岩石本身的孔隙结构特征；相对渗透率：岩石对每一种流体的渗透率。

有效渗透率大小：流体性质、流体数量比例关系、 岩石本身孔隙结构特征。

第三章

影响瓦斯赋存运移的地质条件

(3)围岩孔隙结构 孔隙2 1

喉道：孔隙中充填胶结物1

一般孔隙大、喉道粗岩石渗透率高；

喉道粗、孔隙中细岩石渗透率中至偏低;喉道细小，孔隙大岩石渗透率低； 喉道细小，孔隙小岩石渗透率均低。岩石颗粒

2

胶结物

孔隙系统

图 2-2 岩石孔隙系统示意图 1—孔隙；2—喉道