【正文】 隙的一部分，與裂隙 同步運(yùn)動。同構(gòu)造脈。 沉積機(jī)理 。脈物質(zhì)可能經(jīng)歷一期沉積，也可能經(jīng)歷多期沉積 。 53 煤中裂隙脈的生長方式 面割理被方解石充填，焦作古漢山山西組二 1煤。后者是前者的放大，方解石纖維脈呈對生式生長，基本與割理壁垂直，反映割理的張性成因。 割理內(nèi)充填的方解石纖維脈呈對生式生長，反映割理的張剪性成因，濟(jì)源克井下二疊統(tǒng)二 1煤。 54 割理內(nèi)充填的方解石纖維脈呈拉張式生長，垂直于割理壁，說明割理的張性成因，平頂山八礦下石盒子組戊 910煤 繼承性裂隙內(nèi)充填的碎煤粒（左側(cè)）和方解石（右側(cè)），平頂山八礦下石盒子組戊 10煤 多期次生裂隙脈，焦作下二疊統(tǒng)二 1煤 剪性外生裂隙以及由之派生的張性裂隙，反光， 170，平頂山十礦下下石盒子組戊 910煤 55 流體壓力致裂的機(jī)理 煤中流體（包括氣體和液體）的來源有兩個： 煤化作用過程中形成的流體（氣態(tài)和液態(tài)）和補(bǔ)給來的地下水 。 當(dāng)流體壓力滿足如下條件時，將導(dǎo)致裂隙的形成與擴(kuò)展： Tp ?? 3f ? 且 T431 ＜?? ? 式中： p f — 攜帶有脈物質(zhì)流體的壓力， T — 煤體的抗張強(qiáng)度， σ 1 、 σ 3 — 最大、最小主應(yīng)力。 流體壓力導(dǎo)致裂隙形成與擴(kuò)展機(jī)理 56 煤中流體壓力導(dǎo)致裂隙的形成與擴(kuò)展存在 3種情形： 基質(zhì)孔隙向割理的擴(kuò)展、割理向外生裂隙的擴(kuò)展以及外生裂隙的進(jìn)一步擴(kuò)展。 亮煤和鏡煤條帶中割理發(fā)育，終止于絲炭條帶，被方解石充填。可以明顯看出最下部亮煤分層中的割理受后期構(gòu)造應(yīng)力改造的痕跡，為繼承性裂隙。平頂山十礦下二疊統(tǒng)戊 910煤 割理接近絲質(zhì)體時方向變化并終止，平頂山五礦山西組己 15煤 57 流體壓裂裂隙、割理、外生裂隙的特征對比 割理 外生裂隙 流體壓裂裂隙 發(fā)育層位 鏡煤或亮煤中 任何煤巖組分 任何煤巖組分 力學(xué)性質(zhì) 一般為張性，偶爾呈剪性 張性、剪性均存在 張性 復(fù)雜性 簡單，一般為兩組 簡單、復(fù)雜并存，可以根據(jù)各種破裂準(zhǔn)則解釋 復(fù)雜，無法用任何破裂準(zhǔn)則解釋，多沿終端分 叉、延伸 成因 成因復(fù)雜，為基質(zhì)收縮、流體壓力和構(gòu)造壓力共同作用的結(jié)果?？梢詾橥谛纬桑部啥嗥诟脑? 構(gòu)造應(yīng)力作用的產(chǎn)物，形成期次對應(yīng)于構(gòu)造應(yīng)力場期次 隨流體壓力的增加和降低裂隙開啟、延伸與閉合、終止多期循環(huán) 58 ? 內(nèi)張力作用： 在泥炭化作用和煤化作用過程中，由于植物遺體在微生物、溫度、壓力的作用下發(fā)生凝膠化作用，變成塑性、半塑性的物質(zhì)，并且伴隨著大量流體的生成。隨著流體的生成與產(chǎn)出，煤基質(zhì)發(fā)生收縮產(chǎn)生內(nèi)張力，形成不規(guī)則的網(wǎng)狀割理，類似于熔巖冷卻和泥裂產(chǎn)生的裂隙。 ? 流體壓力的作用 ： ? 構(gòu)造應(yīng)力 ： 煤作為一種低楊氏模量、高泊松比的特殊沉積巖石，在微弱的構(gòu)造應(yīng)力作用下即可發(fā)生相對強(qiáng)烈的變形。 （ 3）割理的成因 迄今為止關(guān)于割理的成因有幾種假說 ： 內(nèi)張力作用、基質(zhì)收縮作用、流體壓力作用和構(gòu)造應(yīng)力作用 等。 59 割理的類型及其形成機(jī)制 I1中面割理沿最大主應(yīng)力場方向延伸，端割理則沿最小主應(yīng)力場影響延伸，從而形成規(guī)則的網(wǎng)狀割理。當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力場各向同性或較弱時，形成不規(guī)則網(wǎng)狀割理。如果主應(yīng)力差較大，則形成線性連續(xù)或孤立狀割理（ II1）。剪切應(yīng)力作用下形成 S 型割理 (II2)。多期構(gòu)造應(yīng)力場作用下形成復(fù)雜的割理類型（ III） 60 （ 4）割理的閉合 割理的閉合是指 從宏觀和微觀形貌角度無法觀測到割理的存在 。 割理的閉合存在兩種機(jī)制： 次生顯微組分充填 ： 煤化作用過程中形成的、非植物遺體原始來源的次生顯微組分，如滲出瀝青質(zhì)體充填到割理中，隨著煤化程度的加深，其光學(xué)特征與鏡質(zhì)組相同，從而無法觀測到，造成割理的閉合 。 膠合作用： 是煤體在高溫、高壓下成塑性、半塑性狀態(tài)，割理面相互膠合在一起造成割理閉合 影響割理閉合的因素：芳構(gòu)化和縮聚作用、滲出瀝青質(zhì)體、 割理的礦化作用、 有效應(yīng)力和流體壓力 61 割理的膠合現(xiàn)象，部分割理已經(jīng)膠合在一起，焦作古漢山山西組二 1煤 割理的膠合，幾乎完全閉合，僅隱約可見原始割理的狀態(tài)，焦作古漢山山西組二 1煤 割理膠合過程中的塑性變形，濟(jì)源克井山西組二 1煤 經(jīng)有機(jī)溶劑刻蝕后顯示出割理被次生顯微組分充填的特征，充填的割理與現(xiàn)存的方向、大小基本一致，焦作古漢山山西組二 1煤 62 次生顯微組分充填與膠合的區(qū)別 次生顯微組分充填 膠合 1 割理被滲出瀝青體充填 割理壁膠合在一起 2 低煤階煤 中高煤階煤 3 穩(wěn)定組分發(fā)育 穩(wěn)定組分發(fā)育或不發(fā)育 4 顯微組分充填是物理過程 芳構(gòu)化和縮聚作用是化學(xué)過程 5 低溫低壓 高溫高壓 63 3. 煤中裂隙的研究方法 煤中裂隙的研究以采集裂隙參數(shù)為途徑，以識別裂隙的類型、切割關(guān)系、空間分布規(guī)律和形成機(jī)制為內(nèi)容，以查明裂隙對煤層氣勘探開發(fā)的影響為目的。裂隙參數(shù)包括張開度、長度、高度、產(chǎn)狀、充填特征、裂隙密度及空間組合特征等。這些參數(shù)的獲得主要 通過礦井下煤壁或鉆孔巖心觀測查明裂隙的宏觀特征，室內(nèi)光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡等的觀測查明裂隙的微觀特征。 64 ? 裂隙的張開度或?qū)挾龋?可由裂隙壁間距離來表示，取決于埋深、孔隙壓力、應(yīng)力場和煤體力學(xué)性質(zhì)等。裂隙寬度的確定最有效的方法是通過顯微鏡（包括光學(xué)和電子顯微鏡）觀測，在光片、薄片上幾個張開處測定，然后平均；多個光、薄片測試平均，即得實(shí)測寬度（ b實(shí)測）。 ? 裂隙大小 : 用裂隙長度與煤層厚度之間的關(guān)系表示： 較小裂隙 ：長度小于煤層厚度； 中等裂隙 ：穿過煤層，延入頂?shù)装澹? 較大裂隙 ：延伸較遠(yuǎn)，達(dá)幾十米至百米 65 ? 裂隙的性質(zhì) :包括張開度、充填情況、裂隙壁表面特征，最終確定其分類位置 ? 裂隙方向 :裂隙的方向是把單一裂隙和環(huán)境聯(lián)系起來的參數(shù)。用傾向（或走向）、傾角表示。 ? 裂隙的分布 :在一個包括兩個或多個裂隙體系的裂隙網(wǎng)絡(luò)里，每個體系通常在一定應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生。 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 等價體系 支配體系 等價體系強(qiáng) 中 弱裂縫作用途徑66 ? 基質(zhì)塊單元 ? 裂隙密度 體積裂隙密度 V fD V fD = 裂隙總表面積（ S ） / 基質(zhì)總體積（ V b ） 面積裂隙密度（ A fD ），為裂隙累計長度 L t = ??niLi1與基質(zhì)總面積 S b 之比值 A fD = L t/S b 線性裂隙密度（ L fD ） 與垂直于流動方向的一條直線相交的裂隙條數(shù)（ n f ）與此直線長度（ L b ）之比 L fD = n f/L b 67 三、煤層氣儲層幾何模型 r aR ar aR ir i煤層氣儲集層幾何模型 68 69 70