【文章內容簡介】 下，發(fā)生成分、結構‘和構造等變化，引起煤層變形（破裂、粉化）、流變（增厚、減?。?、變質（降解、縮聚）。本礦區(qū)位于華南海盆的萍鄉(xiāng)—樂平反“S”形凹陷帶中段和武功山—環(huán)玉山隆起帶的西北邊緣，前者系古生代發(fā)生于江南地質南側之拗陷，普遍沉積了古生界淺海相灰?guī)r及海陸交互相之煤系，沉積穩(wěn)定，煤層發(fā)育較好，即樂平煤系；至中生代由于燕山運動影響，既改造了原沉積物及其構造，使構造形跡（褶曲和斷裂）大部具有北東方向，構造基本定型；同時在拗陷附近產生了斷陷盆地，并接受沉積如安源煤系的形成，特點是含煤盆地面積小，煤系基底均為前震旦系之相溪群，且周圍均有大逆斷裂包圍，煤系厚度變化大。沉積時的古地理環(huán)境：B組煤沉積前，經過官山時的長期沉積補償及隆起地段的風化夷平作用，進入老山時地殼下沉，廣泛發(fā)育了濱海沼澤環(huán)境，沉積了BBB5等煤層。由于繼承下來的盆地基底的復雜性，極大的影響了煤系的沉積。礦區(qū)北緣“古隆起”的存在，造成了B4煤層向北逐漸變薄以至缺失。沉積過程中地殼運動的影響：成煤過程中地殼運動的性質，直接影響到地殼沉降與植物堆積二者在速度上的相對關系，從而決定著煤層的厚薄、結構以及煤層分支尖滅。當地殼沉降速度大于植物堆積速度時，就往往由泥質及粉砂質代替植物的堆積，形成煤層的夾矸，甚至引起煤層分叉。當局部地段地殼沉降特別急劇，未能形成植物體堆積條件，就常導致煤層的變薄與尖滅。本礦區(qū)在成煤過程中，地殼運動在時間、空間上都有明顯差異，從而導致了B4煤層夾矸的發(fā)育，形成了B4煤層在礦區(qū)西部的分支和礦區(qū)東部的尖滅。:：地質構造對瓦斯賦存的控制不同類型的地質構造，在其形成過程中構造應力場特征及其內部應力分布不同，均會導致煤儲層和封蓋層的產狀、結構、物性、裂隙發(fā)育狀況以及地下水徑流條件等出現差異，并進而影響到煤儲層的含氣特性。不同的構造形式成為瓦斯運移、賦存的先決條件。研究表明：斷層Ｆ８下段尾和Ｆ１４控制著尚一礦煤與瓦斯突出帶總體分布在井田中央采區(qū)至東二采區(qū)范圍內。而小斷裂具體控制著突出帶的走向趨勢,FF14范圍內的F14F14F20F303等次一級的張扭性斷層（屬封閉式），尤其斷層尖滅的尾部地段封閉性能好造成瓦斯賦存良好。井田中央采區(qū)西邊界至井田西部邊界范圍內，由于地質構造復雜，發(fā)育FFF1F0F7F7F0F0F0F0F0F01等系列構造，且均為正斷層（屬開放性斷層），最大落差為90米，小的也有10～15米以上，斷裂相互交叉，局部斷層與斷層重疊，或因斷層造成煤層上部地層缺失，個別地方的B4煤層與長興灰?guī)r直接溝通，長興灰?guī)r為含水層，水是造成瓦斯不易保存的一個重要原因，所以井田西部范圍內不易發(fā)生煤與瓦斯突出。本礦井田煤的變質程度,頂底板巖性及煤層厚度基本一致,井田內影響瓦斯分帶的主要因素是斷層。根據斷層的力學性質,斷層與基巖面的連通情況,斷層帶充填特征以及煤層與另一盤接觸的巖石性質,可將斷層分為開放性斷層和封閉性斷層兩類。開放性斷層,是指具有較好的透氣性,便于瓦斯排放的斷層。斷層附近瓦斯涌出量較低,而在煤層埋深基本不變的情況下,離斷層較遠處的瓦斯涌出量明顯增高,通過對實際資料的分析,發(fā)現斷層附近瓦斯涌出量與斷層落差成反比關系。隨著斷層落差增大,瓦斯涌出量減小,反之則增大。封閉性斷層是指透氣性差,不利于瓦斯排放的斷層,大量的實際資料表明,在封閉性斷層附近,瓦斯涌出量明顯增大。井田內發(fā)育的低角度小斷層多屬于封閉性的,這些小規(guī)模封閉性斷層對瓦斯分布的影響同樣符合斷層附近瓦斯大,遠離斷層瓦斯小的規(guī)律。開放性斷層由于斷層傾角大,斷層帶充填物膠結性差,透氣性好,這就為瓦斯的運移創(chuàng)造了條件,但瓦斯運移的結果是釋放還是富集還決定于斷層的落差。從構造應力角度分析,斷層尖滅處,在地應力的作用下,煤體內的吸著瓦斯將有一部分轉化為游離瓦斯,同時破碎的煤層又為游離瓦斯的賦存提供了空間。所以在開采過程中斷層尖滅處的瓦斯涌出量要比中部高一些,封閉性斷層引起瓦斯增大的原因與開放性斷層在尖滅處瓦斯涌出量高的原因相同。表33 尚莊煤礦大中型斷層情況一覽表序號編號名稱及性質產 狀落差/m走向長度/m控制工程簡要描述控制程度走向傾向傾角/176。11F3861正斷層 NE 東723160巷探高223862正斷層NE東68150巷探高333863正斷層NE東56160巷探高445021正斷層NE東65300巷探高555022正斷層NE東62300巷探高665023正斷層NE東705200巷探高775024正斷層NE東688300巷探高885011正斷層NE東7012~14350巷探高994061正斷層NE東70180巷探高10104062正斷層NE東71150巷探高11114063正斷層NE東62180巷探高12123681正斷層NE東68600巷探高13133491正斷層NE東78350巷探高第四章 礦井瓦斯地質規(guī)律研究瓦斯地質規(guī)律的研究是瓦斯預測的基礎，煤層瓦斯的賦存狀態(tài)是煤層經歷歷次構造運動演化作用的結果并受各種復雜地質因素控制。不同含煤地層、不同煤層都存在著自身的瓦斯地質規(guī)律。揭示了瓦斯地質規(guī)律，也就揭示了瓦斯賦存分布的分區(qū)、分帶規(guī)律等，也就揭示了瓦斯致災機理，只有理清了瓦斯地質規(guī)律，瓦斯涌出量預測、煤與瓦斯突出危險性預測、瓦斯資源預測等模型才能可靠地建立起來。：斷層、褶皺構造對瓦斯賦存的影響斷層雖然破壞了煤層的連續(xù)完整性，使煤層的頂底板條件發(fā)生了變化，但是，不同性質的斷層對煤層氣的保存和釋放是截然不同的。由擠壓應力產生的扭性斷裂中裂隙的閉合程度較高，使煤層氣很難運移，有利于煤層氣的賦存。張應力形成的斷層則不利與煤層氣的保存，但是有利于煤層氣的運移，使分散的氣體在某一儲氣性能好的地段富集，有利于開采利用。一般來說，正斷層屬于開放型，封閉性較差，有利于氣體的逸散，而逆斷層屬于壓性或壓扭性，具有良好的封閉性，有利于氣體的保存。斷層的開放性和封閉性決定下列條件：（1）斷層的性質 一般的張性正斷層屬于開放型斷層，而壓性或壓扭性斷層封閉條件較好。（2）斷層與地面或沖積連通 規(guī)模大且與地表相通或與松散沖積層相連的斷層一般為開放型（3）斷層將煤層斷開后，煤層與斷層另一盤接觸的巖層性質。（4）斷層帶的特征 如斷層的充填(裂隙發(fā)育情況)此外斷層的空間方位對斷層的保存、遺散也有影響一般走向斷裂阻隔了瓦斯沿煤層傾斜方向的遺散。而傾斜和斜交斷層則把煤層切割成互不聯系的塊段。：褶皺對瓦斯賦存的影響褶皺運動，煤層隨著周圍巖層在各種應力作用下形成波狀彎曲，而煤層是巖石中軟弱的成分，在構造應力作用下或重力作用下容易發(fā)生變形，甚至產生塑性流變，形成復雜的褶皺。煤層氣主要沿煤層中的空隙運移，在褶皺的緊密結合部位儲集起來。本礦井內有兩組較發(fā)育呈“X”型的小型斷層，在井田的東翼以走向北東，傾向北西或南東的斷層為主，西翼發(fā)育以走向北西，傾向北東或南西的斷層為主，斷層的傾角一般在45176?！?0176。之間。這二組斷層以剪切正斷層為主，對瓦斯保存有利，特別在F7斷層組F9斷層組之間瓦斯壓力大，含量高。在礦井西翼淺部，對礦井瓦斯影響不大。:頂底板巖性對瓦斯賦存的影響: 煤層頂板巖性厚度與瓦斯賦存關系在煤層圍巖中,對瓦斯賦存影響較大的是煤層直接頂板的巖性、厚度及分布特征,直接頂板以上巖層雖然對煤層瓦斯的賦存有一定的影響,但其有效性隨著遠離煤層而減小。煤層頂板巖性厚度統計到煤層頂板穩(wěn)定的大占砂巖為止,可用有效隔氣層———泥巖厚度來表示:H = Σmi ki式中, H為煤層頂板泥巖厚度。 mi 為計算的某巖層厚度。 ki 為厚度調整系數。如表41：表41 層厚度調整系數不透氣韌性巖石透氣脆性巖石巖性調整系數巖性調整系數泥巖粗粒砂巖炭質泥巖中粒砂巖煤層粗粒砂巖砂質泥巖粉砂巖研究表明,煤層瓦斯含量與直接頂板泥巖厚度相關性很小, R2 = 0. 006,說明該參數不是影響該礦井瓦斯含量的主要因素。煤層圍巖巖性的透氣性對瓦斯的賦存影響很大，若滲透性差，巖層封蓋瓦斯能力強，瓦斯不易擴散，對瓦斯賦存有利。本礦區(qū)東翼采區(qū)無偽頂，直接頂為細粉砂巖煤層對瓦斯保存越有利，瓦斯越不易擴散，瓦斯賦存就越高，瓦斯壓力就越大。西翼采區(qū)煤層有一層層間距為炭質粉砂巖或炭質頁巖，平均厚47米。這層巖層裂隙發(fā)育，瓦斯易沿裂隙擴散，故西翼采區(qū)瓦斯相對較低。：煤層頂板巖體結構對煤層瓦斯賦存影響巖體結構是指巖體中結構面與結構體的排列組合特征,不同的結構面與結構體以不同的方式排列組合形成不同的巖體結構。在沉積巖構成的煤系地層中,結構面主要是巖層層面,結構體則是被結構面圍限的巖石塊體,即巖層。從根本上說,巖體結構決定了煤層頂底板巖體的隔氣性或透氣性。B4煤層的頂、底板巖性如下：（1）偽頂，巖性為炭質粉砂巖或炭質頁巖，一般厚0～，具西薄東厚的變化特點，東翼采區(qū)西部常無偽頂，～。（2）直接頂，為深灰色細粉砂巖，底部含炭具煤線，整層多含極薄層的細砂巖條帶與粉砂巖構造互層，在礦井稱之謂“條帶砂巖”，～，最大10米，層厚較穩(wěn)定。（3）老頂，為灰色石英細砂巖，裂隙較發(fā)育，厚3～5米。（4）偽底，為鱗片狀灰黑色炭質泥巖，西翼邊界處為黑色細鱗片狀炭質頁巖，厚0～。（5）直接底，淺灰、灰白色粘土巖，因含豐富植物根化石，又可稱根土巖，遇水易膨脹，此有時為粉砂巖替代。巖性組合：炭質粉砂巖或炭質頁巖→細粉砂巖→石英細砂→煤→炭質泥巖→粘土巖，煤層在組合中的中部，巖層封蓋瓦斯能力強，瓦斯不易擴散，東翼采區(qū)，煤層穩(wěn)定。煤層厚度越大，達到中值濃度或者擴散終止的所時間就越長，煤層本身是一種高度致密的低滲透性巖層，上部分層和下分層對中分層有強封蓋作用，煤儲厚度越大，中部分層中煤層氣向頂底板擴散的路徑就越長，擴散阻力就越大，對瓦斯保存越有利。所以我礦東翼采區(qū)，瓦斯含量高，瓦斯壓力大。影響煤層瓦斯賦存及分布的因素是多種多樣的。一般情況下，瓦斯含量和埋藏深度具有線性關系，隨著埋深的增加而增加瓦斯的形成和賦存受地質條件控制!封閉型地質構造有利于封存瓦斯。 開放型地質構造有利于排放瓦斯!區(qū)域地質構造控制著瓦斯含量的區(qū)域性分布；煤層頂底板巖性較為致密時，有利于瓦斯的賦存，導致該區(qū)域瓦斯含量較高。 但是，由于各個礦井地質條件的差異性。 在瓦斯管理工作中， 必須結合本井田和本礦具體情況，做全面的調查和深入細致的分析，找出本礦井瓦斯含量的影響因素，為礦井瓦斯災害防治提供技術支持。：煤化作用程度對煤層瓦斯賦存的影響據江西煤田地質局提交的《煤炭地質勘探階段瓦斯評價的研究》科研成果資料，龍?zhí)督MB4煤層其煤化作用程度和瓦斯含量的關系一般為（圖41）： 圖41 Vdaf與煤層瓦斯含量（龍?zhí)督MB煤層）關系圖當Vdaf3%、Vdaf32%時，瓦斯含量多小于4m179。/t，可稱其為低瓦斯含量域，在該值域當Vdaf 3%時，Vdaf與煤層瓦斯含量多呈正相關。當Vdaf32%時，Vdaf與煤層瓦斯含量多呈負相關。當Vdaf介于332%間時，瓦斯含量值多大于4m179。/t，在該值域內Vdaf與瓦斯含量呈不對稱的“鐘形”，%處。%（相當于二號無煙煤）時，二者呈正相關，%時二者多呈負相關，當Vdaf介于4%—21%時，為高瓦斯含量域，實測的瓦斯含量大于20m179。/t者，多在此域內。：瓦斯含量分布及預測研究瓦斯含量是指成煤過程中煤層經受地質歷史演化作用儲存在煤層中單位體積或單位質量的煤所含的瓦斯量?，F今煤層中儲存的瓦斯含量取決于煤在經歷地質歷史演化過程中的瓦斯生產條件和瓦斯保存條件。影響瓦斯含量大小的地質因素很復雜，不同區(qū)域、不同礦區(qū)、礦井比較，都存在著主控因素。煤層瓦斯含量的測定方法根據其應用范圍分為地勘時期煤層瓦斯含量測定方法和煤礦井下直接測定方法兩大類。根據方法本事的特點，又可分為直接法和間接法兩類。本礦區(qū)采用集氣式法測試煤層瓦斯含量。表42 礦區(qū)瓦斯含量測試成果匯總表礦井（勘查區(qū)）名稱孔號煤層編號采樣深度烷烴含量m179。/tMad（%）Ad(%)尚莊Ck2Ck92Ck111影響煤層瓦斯含量的主要因素有：煤層儲氣條件、區(qū)域地質構造和采礦工作。煤層儲氣條件對于煤層瓦斯賦存及含量具有重要作用。研究表明，影響尚莊礦煤層儲氣條件主要包括煤層的埋藏深度（見表43）、煤層和圍巖的透氣性、煤的變質程度以及煤系地層的地質史。表43 尚莊煤礦386工作面瓦斯含量統計表序號位置m煤層底板標高/m埋深/m瓦斯成分/﹪瓦斯含量/m3/t工業(yè)分析/﹪評 價日期CH4CO2N2水分灰分揮發(fā)分11192156329343085348