【正文】 前 言平頂山煤業(yè)（集團）一礦是一個設(shè)計生產(chǎn)能力4Mt/a的大型現(xiàn)代化礦井，1993年達產(chǎn)。該礦開采為石炭一二疊紀(jì)含煤地層，自下而上含有5層主要可采煤層，分別是庚戊戊戊丁6煤層。目前主要開采戊丁6煤層，該礦井2002年之前，一直在一、二水平回采，屬于低瓦斯涌出礦井。從2002年，戊8煤層、丁6煤層均進入三水平回采，、均屬于高瓦斯礦井涌出量。按照煤與瓦斯突出“防突細則”進行突出煤層區(qū)域預(yù)測的綜合指標(biāo)法，該礦戊8 煤層、丁6煤層正在開采的二水平下部和三水平以深均屬于煤與瓦斯突出危險區(qū)，近幾年該礦一直在進行著煤與瓦斯突出危險的預(yù)測防治工作，到目前為止，還沒有發(fā)生過煤與瓦斯突出現(xiàn)象。瓦斯是氣體地質(zhì)體，瓦斯涌出、瓦斯突出、瓦斯爆炸災(zāi)害的預(yù)測、防治和瓦斯的抽放利用都與地質(zhì)因素密切相關(guān)。尤其是煤與瓦斯突出受著地質(zhì)構(gòu)造的控制，并且是區(qū)域構(gòu)造控制礦區(qū)、礦區(qū)控制井田、井田控制采區(qū)、采面，一級級的控制。瓦斯地質(zhì)規(guī)律是瓦斯預(yù)測的基本規(guī)律，這個規(guī)律搞清楚了，瓦斯涌出、瓦斯突出、瓦斯賦存規(guī)律就可以一目了然，防治瓦斯災(zāi)害就可以有的放矢，綜合防治。在集團公司聶光國總經(jīng)理、姜光杰副總經(jīng)理、張鐵崗總工程師、衛(wèi)修君副總工程師和一礦各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，我們做了如下工作：1．系統(tǒng)地整理了1985年以來積累的戊丁6煤層工作面瓦斯涌出量、瓦斯突出預(yù)測參數(shù)等資料，數(shù)據(jù)近20萬個，得出了戊8煤層、丁6煤層回采工作面絕對瓦斯涌出量實測、預(yù)測等值線和預(yù)測數(shù)學(xué)公式。2．編制了1：5000戊8煤層、丁6煤層彩色瓦斯地質(zhì)圖，分別為6個對開幅。劃分了不同級別的瓦斯地質(zhì)單元，分析了各個瓦斯地質(zhì)單元的瓦斯涌出特征，對井田深部的瓦斯涌出量和煤與瓦斯突出危險性進行了預(yù)測，圖面清晰，一目了然。3．平頂山礦區(qū)位于華北地臺南緣帶，既受華北板塊構(gòu)造演化的控制，又受秦嶺造山帶構(gòu)造演化的控制。在詳盡地研究華北板塊和秦嶺造山帶的區(qū)域構(gòu)造歷史演化的基礎(chǔ)上，研究了平頂山礦區(qū)在歷次構(gòu)造運動中所處的大地構(gòu)造位置、地質(zhì)構(gòu)造演化、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、構(gòu)造應(yīng)力場演化特征。在此基礎(chǔ)上研究了平頂山礦區(qū)構(gòu)造變形及對煤層結(jié)構(gòu)破壞和形成構(gòu)造煤的控制特征。將平頂山礦區(qū)劃分為構(gòu)造復(fù)雜區(qū)和簡單區(qū)。更加清楚地分析了平頂山礦區(qū)各個礦井發(fā)生煤與瓦斯突出的地質(zhì)原因和瓦斯高低分布的地質(zhì)規(guī)律。4．在研究礦區(qū)瓦斯地質(zhì)規(guī)律的基礎(chǔ)上，更加具體地研究了平頂山一礦的瓦斯地質(zhì)規(guī)律和控制戊丁6煤層瓦斯涌出、煤與瓦斯突出危險性的地質(zhì)因素。5．研究了平頂山一礦煤層瓦斯的吸附性能，測定了煤層瓦斯壓力、含量和煤與瓦斯突出危險性參數(shù)。6．編制了“平頂山一礦戊8煤層、丁6煤層瓦斯地質(zhì)規(guī)律和瓦斯預(yù)測研究”報告10余萬字。編制的瓦斯地質(zhì)圖和研究報告，一定會有許多不足之處，敬請各位領(lǐng)導(dǎo)、專家、教授指導(dǎo)和幫助。 目 錄前言第一章 平頂山礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化 1第一節(jié) 結(jié)晶基底的特征…………………………………………………… 1第二節(jié) 中、晚元古代構(gòu)造演化…………………………………………… 3第三節(jié) 早古生代構(gòu)造演化………………………………………………… 5一、寒武紀(jì)構(gòu)造沉積發(fā)育特征……………………………… 5二、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)構(gòu)造沉積發(fā)育特征…………………… 7第四節(jié) 晚古生代構(gòu)造演化………………………………………………… 7一、石炭紀(jì)………………………………………………………… 7二、二疊紀(jì)………………………………………………………… 8第五節(jié) 華北盆地中生代構(gòu)造演化 ……………………………………… 11一、盆地類型及沉積建造特征 ………………………………… 11二、印支期地質(zhì)構(gòu)造演化特點 ………………………………… 15三、燕山期地質(zhì)構(gòu)造演化特點 ………………………………… 17第六節(jié) 華北盆地新生代構(gòu)造演化 ……………………………………… 18一、早第三紀(jì)構(gòu)造演化 ………………………………………… 19二、晚第三紀(jì)構(gòu)造演化 ………………………………………… 19三、第四紀(jì)構(gòu)造演化 …………………………………………… 20第七節(jié) 平頂山礦區(qū)中、新生代構(gòu)造演化 ……………………………… 20一、華北板塊南緣帶或稱秦嶺造山帶后陸逆沖斷裂褶皺帶 … 20二、平頂山礦區(qū)中、新生代構(gòu)造演化 ………………………… 25第二章 平頂山一礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究 28第一節(jié) 礦井概況 ………………………………………………………… 28一、位置、范圍、儲量與開拓方式 …………………………… 28二、礦井瓦斯鑒定情況 ………………………………………… 28三、交通情況 …………………………………………………… 29第二節(jié) 井田構(gòu)造特征 …………………………………………………… 29一、礦區(qū)構(gòu)造背景…………………………………………………… 29二、井田構(gòu)造特征…………………………………………………… 33三、巖漿巖…………………………………………………………… 35第三節(jié) 地層、煤層、煤質(zhì)與煤巖特征 …………………………………… 35一、地層……………………………………………………………… 35二、煤層、煤質(zhì)與煤巖特征………………………………………… 38第四節(jié) 煤體結(jié)構(gòu)特征 ……………………………………………………… 42一、破壞煤體構(gòu)造煤的宏觀地質(zhì)特征……………………………… 42二、原生結(jié)構(gòu)煤體和構(gòu)造煤體的微觀結(jié)構(gòu)特征…………………… 42三、煤體結(jié)構(gòu)類型的定量劃分……………………………………… 43四、平頂山一礦煤體結(jié)構(gòu)破壞特征………………………………… 44第五節(jié) 平頂山一礦瓦斯賦存特征 ………………………………………… 45一、煤對瓦斯的吸附特征…………………………………………… 45二、瓦斯含量測定及分布特征……………………………………… 47第六節(jié) 平頂山一礦影響瓦斯賦存的地質(zhì)條件 …………………………… 50一、瓦斯的生成條件………………………………………………… 50二、瓦斯的保存條件………………………………………………… 50三、構(gòu)造對瓦斯賦存的控制………………………………………… 50四、構(gòu)造煤對瓦斯賦存的影響……………………………………… 52五、頂板巖性對瓦斯賦存的影響…………………………………… 53第三章 平頂山一礦戊8煤層瓦斯預(yù)測研究 54 第一節(jié) 平頂山一礦戊8煤層瓦斯涌出量預(yù)測研究 ……………………… 54一、瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)研究狀況………………………………… 54二、戊8煤層不同瓦斯地質(zhì)單元的瓦斯涌出特征………………… 54三、平頂山一礦戊8煤層礦井瓦斯涌出規(guī)律和瓦斯涌出量預(yù)測… 59第二節(jié) 平頂山一礦戊8煤層煤與瓦斯突出危險性預(yù)測研究 …………… 61一、煤與瓦斯突出預(yù)測技術(shù)研究狀況……………………………… 61二、平頂山礦區(qū)煤與瓦斯突出特征分析…………………………… 62三、平頂山一礦戊8煤層煤與瓦斯突出危險性預(yù)測……………… 62第四章 平頂山一礦丁6煤層瓦斯預(yù)測研究 64第一節(jié) 平頂山一礦丁6煤層瓦斯涌出量預(yù)測研究 ……………………… 64一、丁6煤層不同瓦斯地質(zhì)單元的瓦斯涌出特征………………… 64二、平頂山一礦丁6煤層瓦斯涌出規(guī)律和瓦斯涌出量預(yù)測……… 68第二節(jié) 平頂山一礦丁6煤層煤與瓦斯突出危險性預(yù)測研究 …………… 69一、 平頂山一礦丁6煤層煤與瓦斯突出危險性預(yù)測狀況………… 69二、 平頂山一礦丁6煤層煤與瓦斯突出危險性參數(shù)測試………… 69三、 平頂山一礦丁6煤層煤與瓦斯突出危險性預(yù)測……………… 69第五章 1：5000平頂山一礦戊丁6煤層瓦斯地質(zhì)圖的編制方法 71一、編圖資料 ……………………………………………………… 71二、編圖內(nèi)容和表示方法 ………………………………………… 71結(jié)語73參考文獻 75第一章 平頂山礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化第一節(jié) 結(jié)晶基底的特征華北克拉通結(jié)晶基底劃分為8個地塊，分別是陰山地塊、阿拉善地塊、鄂爾多斯地塊、太行地塊、冀魯?shù)貕K、豫皖地塊、膠遼地塊，如圖11。平頂山礦區(qū)屬于豫皖地塊。該地塊位于華北地區(qū)的東南部，該地塊的區(qū)域構(gòu)造線為北西西或近東西向，與南邊的秦嶺一大別山的構(gòu)造線相近。本區(qū)出露最古老是早元古代的登封群、太華群及中元古化下部的嵩山群，出露地區(qū)不多，僅見于小秦嶺、篙箕地區(qū)、魯箕地區(qū)、魯山、舞陽及霍丘等地?；字喜徽细采w著中元古界下部的沉積層，其底層分別為西陽河群、兵馬溝群、熊耳群和八公山群。該不整合面代表著著名的中岳運動，最典型的剖面是嵩箕地區(qū)，表11和表12。圖11 華北克拉通構(gòu)造綱要圖（據(jù)張步春等，1980，簡化，補充）1—褶皺帶雜巖（年齡20～17億年）：滹沱群、黑茶山群、野雞山群、嵐河群、中條群、嵩山群、粉子山群、遼河群（包括寬甸群）、老嶺群（包括集安群）等；2—活動帶雜巖上部層（年齡27～20億年）：五臺群、呂梁群、降縣群、泰山群、登封群、上贊皇群、膠東群、鞍山群、單塔子群（包括朱杖子群）、二道洼群等；3—活動帶雜巖下部層（年齡31～27億年）：阜平群（包括龍泉關(guān)群）、界河口群、涑水群、下贊皇群、太華群等；4—陸核帶雜巖（年齡37～31億年）遷西群、交干群、烏拉山群、集寧群、龍崗群等；5—華北克拉通邊界斷裂；6—地塊邊界斷裂；7—重要基底斷裂表11 華北地區(qū)大地構(gòu)造演化階段劃分簡表地質(zhì)時代年齡構(gòu)造旋回及代表性地殼運動演化階段演化進程新生代第四紀(jì)Q喜馬拉雅旋回活動大陸邊緣演化階段庫拉—太平洋脊消減，太平洋板塊俯沖由北北西轉(zhuǎn)為北西西（40Ma），弧后擴張中心東移；印度板塊與歐亞板塊碰撞（20Ma）中國大陸東部向東擴張，華北裂陷盆地形成喜馬拉雅運動第三紀(jì)N23E65燕山運動Ⅴ幕中生代白堊紀(jì)K2燕山旋回庫拉—太平洋板塊與亞洲大陸東部強烈作用，亞洲東部為安第斯型活動大陸邊緣；華北克拉通解體；秦嶺—大別山造山帶和興蒙造山帶持續(xù)收斂陸內(nèi)俯沖，形成與克拉通邊緣平行的逆沖推覆構(gòu)造帶燕山運動Ⅳ幕K1137燕山運動Ⅲ幕侏羅紀(jì)J3燕山運動Ⅱ幕J2燕山運動Ⅰ幕J1195印支運動Ⅱ幕三疊紀(jì)T3印支旋回古大陸板塊演化階段華北古大陸板塊與華南古大陸板塊完全對接，統(tǒng)一的中國板塊形成；華南、華北印支晚期發(fā)生逆沖推覆印支運動Ⅰ幕T2T1230古生代二疊紀(jì)P2海西旋回興蒙褶皺帶封閉、華北古大陸板塊與西伯利亞古板塊對接；華北古大陸板塊與華南古大陸板塊開始碰撞東吳運動P1280石炭紀(jì)C350泥盆紀(jì)D400加里東運動志留紀(jì)S加里東旋回華北古大陸板塊邊緣由大西洋型轉(zhuǎn)化為安第斯型；華北古大陸板塊主體于奧陶紀(jì)后全面抬升440奧陶紀(jì)O500寒武紀(jì)ε600震旦紀(jì)Z850晉寧運動元古代Pt3晉寧旋回古大陸板塊形成階段華北克拉通大陸板塊邊緣及內(nèi)部裂陷1000四堡運動Pt21850呂梁運動Pt21呂梁旋回華北古大陸板塊形成