煤層地質學
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煤層地質學范文第1篇
關鍵詞：煤礦地質學；煤礦安全；礦物；巖石；地質構造；含煤巖系
文獻標識碼：A中圖分類號：TD17 文章編號：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071
煤礦地質學是地質學的一個分支，是專門研究煤、煤層和含煤巖系的地質特征及成因、分布規律的科學，主要內容有礦物與巖石、地質構造、煤的形成和含煤巖系、煤田水文地質。煤礦安全是研究煤礦安全生產的一門學科，內容包括煤礦五大自然災害防治：礦井瓦斯防治、礦塵防治、礦井火滅防治、礦井水防治、礦井頂板災害防治等理論知識。下文重點論述煤礦地質對礦井瓦斯、礦井水、頂板管理的影響。
1影響瓦斯含量的地質因素
影響瓦斯含量的地質因素有：（1）煤的變質程度，褐煤沒有產生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；長煙煤吸附能力低，最大吸附量為20～30m2/t；無煙煤吸附能力最強，最大吸附量達50～60m2/t。（2）圍巖和煤層的滲透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地質構造，斷裂構造，張性斷裂有利于瓦斯的排放，壓性斷裂不利于瓦斯的排放。褶皺構造，頂板為致密并未暴露地表時，瓦斯含量背斜頂部增大，向斜槽部瓦斯含量減小。頂板為脆性巖石且裂隙較多時，瓦斯含量背斜頂部減小，向斜槽部增大。（4）地下水活動，地下水的流動有利于瓦斯的擴散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（巖層）表面吸附水分子，減少對瓦斯的吸附。水分子占據了煤（巖層）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地層出露地表的程度越高，越利于瓦斯擴散。（6）煤層埋藏深度，瓦斯風化帶以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯壓力隨深度增加。影響煤與瓦斯突出的地質因素有：（1）煤層厚度，大于20cm煤層才會突出；煤層厚度增大，突出增大。（2）煤層埋藏深度，深度增加突出次數增多，突出強度增大，突出范圍擴大。（3）地質構造，地質構造帶控制突出范圍。（4）煤的力學性質，軟分層突出可能性大。（5）圍巖性質硬而且厚，突出危險性增大。（6）其他地質因素，巖漿侵入、煤的變質程度高突出易發生，涌水量大突出危險性要小等。
2礦井水文地質對礦井水的影響
煤礦開采中，地下水或地表水進入礦井的過程，稱為礦井充水。充水條件是水源和通道，是煤礦地質研究的內容。
2.1礦井的充水水源
大氣降水：（1）礦井涌水量隨季節的變化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滯后降水一段時間。（2）礦井涌水量的大小與地區有關。南方降雨多，礦井涌水量大；北方降雨少，礦井涌水量少。（3）隨著開采深度的增加，大氣降水對礦井涌水量的影響減少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季節性地表水由于是地下徑流，仍然對涌水量有影響。地下水按埋藏條件將地下水分為：（1）上層滯水：地表以下局部隔水層以上的水。范圍小，水量小，季節性，對開采影響不大；（2）潛水：地表以下，第一個穩定隔水層以上的水，對建井和露天煤礦影響較大；（3）承壓水：充滿兩個穩定隔水層且有壓力的重力水。煤礦開采水時，如果遇到這樣的水源，就會有大量水涌入，會造成礦井淹緊，如我國華北石炭二疊紀煤系的頂板奧陶系石灰巖水。按含水層性質將地下水分為：（1）孔隙水：松散巖層中的水，對建井和露天煤礦影響較大；（2）裂隙水：巖層裂縫中的水，對煤礦生產影響較大；（3）巖溶水：石灰巖、白云巖等可溶性巖石中的水，對煤礦生產帶來影響。老空水是采空區和廢棄巷道由于長期停止排水積存的水，其特點是：（1）來勢兇猛，短時間水量很大，常伴有有毒有害氣體，帶來惡性事故；（2）老空水是酸性水，腐蝕金屬設備；（3）如果和其他水源無水力聯系，容易疏干，否則不易疏干。
2.2礦井充水的通道
孔隙：如礫石、粗砂巖松散，存在空隙。導通性好，透水性強。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括風化裂隙、成巖裂隙、構造裂隙。而最嚴重是構造裂隙，包括節理和斷層。其中斷層破碎帶常是水源的通道和積水區，即可以導水也可以積水。溶隙：石灰巖、白云巖等可溶性巖石被水溶解，形成溶洞，互相導通。人為的充水通道：（1）封閉不良的鉆孔。導通地表水和煤層頂底板含水層水；（2）采礦活動采空區冒落產生的裂隙、煤層底板底鼓產生裂隙。導通地表水和煤層頂底板含水層水；（3）礦井長期排水，形成水位陷落漏斗。向外擴展，到達新的水源，使礦井涌水量增大。
3采煤工作面頂板管理
頂壓是地壓表現的主要形式，頂壓的大小主要取決于頂板巖石的物理力學性質。頂板事故分為掘進工作面頂板事故和采煤工作面的頂板事故。在掘進過程中，如遇到頂板破碎和壓力大，容易發生冒頂。當遇到斷層，褶曲的軸部的頂板破碎易發生冒頂事故，這些都和巖石的性質和地質構造有關，巖石強度低，受壓后易破碎。當臨近斷層由于受地應力的作用，頂板巖層破碎，出現斷層帶。背斜和向斜的軸部由于受地應力的作用，頂板巖層破碎。掘進工程中，由于空頂作業導致頂板冒落，破巖后未及時支護出的頂板，在頂板壓力的作用下就會冒落。采煤過程中，煤層頂板分為偽頂、直接頂、老頂，偽頂隨采隨落，直接頂在回柱或支架前移后垮落，應為煤層采高的2～3倍，冒落后充滿采空區。否則基本頂處于懸空狀態，隨著懸空面積增大，基本頂來壓，發生基本頂冒落。厚層難垮落的頂板，回柱放頂或支架前移，直接頂不冒落，形成大懸頂。到了一定程度，大面積來壓，造成工作面垮面。采煤過程中由于煤層傾角過大，支架會下滑、傾斜，導致冒頂。另外，影響礦塵產生量的地質因素主要有：（1）地質構造：地質構造破壞嚴重的地區，斷層、褶曲比較發育，煤巖較為破碎，礦塵的產生量大；（2）煤層賦存條件：同樣技術條件下，開采厚煤層比開采薄煤層的產塵量大，開采急傾斜煤層比開采緩傾斜煤層的產塵量多；（3）煤巖的物理性質：節理發育、結構疏松、水分低、脆性大的煤巖，開采時產塵量較大，反之則小。影響煤炭自燃的地質因素主要有：（1）煤的化學成分；（2）煤的物理性質；（3）煤層的地質條件。綜上所述，煤礦地質對煤礦安全有極大的影響，因此必須認真細致做好煤礦地質工作，研究影響煤礦安全生產的各種地質因素，為煤礦安全生產服務。
參考文獻
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煤層地質學范文第2篇
引言
隨著世界原油不斷減少,世界常規能源供給形勢日益嚴峻,國際上逐漸把發展非常規能源作為新世紀能源發展的主要議題。煤層氣的開發具有熱值高、污染少、安全性高的特點,完全可以成為石油和天然氣等常規能源的重要補充。[1]世界上很多國家逐漸開始重視煤層氣的勘探和開發試驗,并積極發展發達國家的地面鉆井開采技術,在煤層氣資源的勘探、鉆井、采氣和地面集氣處理等技術領域均取得了重要進展。我國埋深在2000米以內的煤層中含煤層氣資源量達30萬億－35萬億立方米，是世界上第三大煤層氣儲量國，煤層氣開發前景非常可觀。然而，由于種種原因，我國煤層氣的開發和利用規模普遍偏小，所以合理加強煤層氣的綜合利用，對我國的資源建設有積極的作用。
1.煤層氣的成因
天然氣的成因各式各樣，Macd Donald(1983)研究了天然氣的形成模式，認為最具代表性的模式有六種：（1）沉積巖有機質的微生物降解；（2）沉積巖有機質的熱降解；（3）原油的熱裂解；（4）煤的變質作用；（5）巖漿巖的高溫反應；（6）地幔原生甲烷的釋放。煤層氣是屬于第（4）種模式，是在煤的變質作用過程中不斷生成的。煤在變質作用中產生的甲烷分子被吸附在煤體的表面。吸附甲烷量的多少決定于壓力、溫度和煤質。即在一定的溫度、壓力條件下，甲烷分子主要以單分子層狀態吸附于煤體的細微孔隙表面，并和微孔隙中的游離甲烷分子處于不斷交換的動平衡狀態。由此可知，游離甲烷的多少，取決于煤的孔隙度、溫度和壓力。當遇到外界條件發生變化(地殼運動、巖漿活動)時，這種平衡就會被打破，若繼續沉降使煤熱演化繼續進行，煤層含氣量增加；或地殼抬升,使煤的熱演化終止，甲烷不再產出；當煤層抬升接近地表遭受風化時，所有氣體將散失干凈。
2.煤層氣田的分類
縱觀國外已有煤層氣開發的生產實踐和我國國內開發試驗的經驗教訓，可以認為不同成因的煤層氣田的開發，會存在一定的差別。分類劃分得當對指導煤層氣地面開發選區和開發方式、方法的運用均有一定的指導作用。現參考煤田地質學理論中煤變質類型的分類，結合煤層氣的生成、賦存等條件，將煤層氣田初步劃分為三類二個亞類。
(1)深成成因的煤層氣田。
(2)巖漿熱成因的煤層氣田，可分為。
①區域熱力作用形成的煤層氣田。
②巖體接觸作用形成的煤層氣田。
(3)擠壓成因的煤層氣田。
3.國內煤層氣開發利用的現狀
當前，國際能源局勢趨緊，我國煤礦安全生產形勢嚴峻。我國的能源消費結構很不合理，1999年煤炭約占68%，石油占23%，天然氣僅占2.6%，天然氣在能源結構中的比例遠遠低于世界平均水平(24%)。為了實現能源與環境的可持續發展，我國急需實施以優質能源為主的能源發展戰略，合理調整能源結構，增加天然氣在一次能源消費中的比重。煤層氣有望成為接替煤炭、石油和天然氣等常規能源的新能源資源。目前全國瓦斯發電的總裝機容量為9萬千瓦，而規劃或正在實施的瓦斯發電項目裝機容量接近15萬千瓦。其中，山西晉城煤業集團在建的煤層氣電廠計劃裝機達12萬千瓦，是世界上目前最大的煤層氣發電廠。
4.我國煤層氣區劃方案
根據實際資料和工作程度，按煤層氣大區、含氣區、含氣帶、氣田這四個級別進行中國煤層氣資源分布區劃。
5.開采煤層氣的技術方法
5.1生產布局
煤層氣開發的生產布局與常規油氣有較大差異。當煤層氣開發選區確定以后，在鉆井之前，就應進行地面設施的系統設計與布局。在確定井徑、地面設施與井筒的位置關系時，應綜合考慮地質條件、儲層特征、地形及環境條件等因素。―個煤層氣采區包括生產井、氣體集輸管路、氣水分離器、氣體壓縮器、氣體脫水器、流體監測系統、水處理設施、公路、辦公及生活設施等。只有各部分密切配合，才會使得煤層氣生產順利進行。
5.2 井筒結構
煤層氣開發的成功始自井底，一般井筒應鉆至最低產層之下，以產生一個口袋，使得產生氣體在排出地面之前，在此口袋內匯集。煤層氣生產井的結構是將油管置于套管之內，這種構型是由常規油氣生產井演化而來的。這種設計還可使氣、水在井筒中初步分離，從而減少地面氣、水分離器的數量，并可降低什筒內流體的上返壓力；一般情況下，產出水通過內徑為10 mm或20mm的油管泵送至地面，氣體則自油管與套管的環形間隙產出。除排水產氣外，井簡的設計還應盡量降低固體物質(如煤屑、細砂等)的排出量。井底口袋可用上收集固體碎屑，使其進入水泵，使地面設備的數量降至最低。在泵的入口處，可安裝濾網，減少進入生產系統中的碎屑物質。另外，在操作過程中，緩慢改變井口壓力，也有利于套管與油管環形間隙的清潔，降低碎肩物質的遷移。
5.3氣水地面集輸與處理
5.3.1地面氣水分離
在煤層氣生產井中，將油管置于套管之內的設計可實現氣、水的初步分離，但在泵送至地表后，還需經地面分離器進一步分離，分離的氣和水分別進入集氣管線和水處理系統，同時還應除去流體中固體顆粒物(煤粉、細沙等)。
5.3.1.1 低壓分離
常用的分離器有常規兩相分離器，脫水器和在線水分分離器。兩相分離器為一個內部裝有擋板的大容器，從井中排出的流體從兩側進入分離器，分離出的氣體自頂部排出，當容器中水位升至一定高度時，通過一個自動閥門口底部流出 。該分離器的缺點是分離出的氣體仍含有較多水分，需進―步純化，另外，在不增加上返壓力的情況下，井下泵不能將排出的水送全至各處系統。脫水器可有效地去除套管氣流中的水分，但不能收集水流中的氣體。在線水分分離器是頗為有效的二次分離器，可置于管線中兩相分離器之后。該裝置采用離心分離，使水分流至洼坑，氣體繼續沿管線流動。使用該分離器可有效去除氣體中的水分，但不能處理大量水流和去除進入氣體中的固體顆粒物。
5.3.1.2高壓分離
部分生產井需要兩次分離，第一步，高壓容器從流體中分離出氣體；第二步，低壓分離，從石油中分離出水。雖然一般采用重力分離設備，但煤屑過多會對設備產生嚴重影響。需要針對不同情況采取相加措施。例如，常規的水霧分離器可被細微灰塵堵塞，可使用脈型或其它水霧分離器代替。為避免大塊煤堵塞底部閥門或其它接口，可使76mm閥門代替50mm閥門。中等煤屑通常處于氣飽和狀態，漂浮于分離器的氣、水界面上。分離器中分離的氣體通過一個藥盒型過濾裝置，以免在后來脫水、壓縮或進入氣表時產生問題。氣體還需經20―25µm濾網過濾．以免破壞水處理沒備。
5.3.2集輸系統
集輸系統的作用有二：一是利用最經濟的方式將氣體從井門輸送至中央壓縮站；二是從環保與經濟效益的角度，妥善處理排出水。在鋪設管線時應充分考慮地形和地面沒施，輸氣管道不宜鋪設在低洼處，而輸水管盡量不要架設在高處。但如果無法避免這種情況，應安漿氣壓緩解閥，以免水回流至井口。
5.4氣體處理與壓縮
進入銷售管線的煤層氣，一方而應符合管道氣的成分標準，另一方面應具有足夠的壓力。因此，經氣水分離器分離出的氣體，需經進一步處理和壓縮。
6.開采煤層氣需要注意哪些問題
6.1煤層氣開采中水的處理
水是煤層氣生產的副產品，其凈化和處理費用在日常操作中占相當大的比重。合理設計水處理系統，是決定煤層氣開發成功與否的主要因素之一。水的處理方法和費用上要取決于排水量和水質特征，在設計水處理系統時．應首先根據臨近生產井的排水情況或煤層滲透中及水文資料估算煤層的產水量，還應考慮到生產過程中不同階段排水量的變化。
6.1.1產出水雜質分類
煤層產出水是一種含有溶解鹽、溶解氣體、非水液體和固體顆粒等雜質的多相體系。其中雜質可分為五類：（1）固體顆粒。（2）膠體。（3）分散油和浮油。（4）浮化油。（5）溶解物質。
6.1.2水處理方式
在美國煤層氣生產中，最常用的產出水處理方式是排入地表水系和注入深井，其它方法包括土地灌溉、蒸發、水力壓裂時重新利用等，反滲透方法正處于試驗階段。
7.總結
我國煤儲層的發育狀況、煤層的含氣特征、煤層的滲透性等,在地域上的分布是很不均衡的。煤層氣分布的不均衡性，加上區域經濟因素，就造成了當前我國煤層氣勘探開發工作在地域上的不平衡發展。因此，研究和總結我國煤層氣在區域分布方面的規律性，合理進行煤層氣資源分布區劃，對于從宏觀上闡明資源分布特征，分析煤層氣勘探開發態勢，指導未來煤層氣勘探開發工作都將具有重要意義。
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煤層地質學范文第3篇
【關鍵詞】周口店；煤系煤層；變質作用；后期開采
【中圖分類號】F407.21 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0204-02
1.北京周口店研究地區背景概述
北京周口店研究地區是北京西山煤田的一個重要的組成部分，所處周口店鎮內，是舉世聞名的“北京猿人遺址”所在地，行政區劃屬北京市房山區管轄。
周口店地區環境具有特殊性，有深成巖漿熱變質作用以及有動力變質作用，有著復雜的地質現象。由于中國晚古生代含煤巖系多沉積于穩定階段，除少數地區外，沉積幅度不大。華北晚古生代深成變質煤一般不超過肥氣煤（Ro約0.9—1.2%）階段。石炭一二疊紀煤系煤層發生過多期變質、變形，煤系煤層因溫標礦物的形成為煤層變質作用類型的確定及變質條件的厘定提供了豐富的佐證，煤層及鄰層中變質礦物和熱液脈體的變形特征的詳細觀察研究，為煤層變質變形序列劃分及相互關系的確立奠定了可靠的基礎。
2.煤系煤層變質特征
周口店地區的石炭二疊紀為煤系含煤層，自上而下分別為山西組黑煤，太原組大白煤、小白煤。周口店地區石炭一二疊紀煤變質作用類型屬區域巖漿熱變質，煤變質程度之高，居華北石炭二疊紀煤層同類變質作用之首，高于楊起教授確認的峰峰高級無煙煤（屬于區域巖漿熱變質成因）。
周口店地區的煤系普遍遭受過淺變質作用，煤系變質礦物及巖石的研究有助于確定煤層的變質條件。本煤系主要變質巖石類型有：硬綠泥石角巖、紅柱石角頁巖、變余砂礫巖等。
針對相應的成分的進行試驗研究如下：
2.1 X衍射實驗
周口店地區六個煤層樣品的X射線衍射分析譜圖列于下圖2—1。譜線的基本特征極端相似。（002）衍射峰及（1OL）衍射峰均表現得清晰突出，強度較大，可與西安煤勘分院研究的中國寒武紀石煤x衍射譜圖相類比。
2.2 顯微觀察
通過對周口店和太原煤樣薄片觀察（如圖2-2、2-3、2-4），對比分析周口店地區煤樣的溫標礦物。
在周口店煤樣薄片中存在紅柱石等溫標礦物，由溫標礦物知其形成條件（主要是溫度）。推知周口店地區煤受到了強烈的區域變質作用。
目前一致認為，晚古生代煤系沉積以后，周口店地區發生過兩次構造熱事件，一次是印支運動，一次是燕山運動。就煤變質而言可分三階段：印支運動前的深成變質作用、印支運動期及燕山運動期的區域巖漿熱變質作用。
3.實驗小結及討論
地殼內的巖石或礦石，由于所處地質環境的變化，溫度和壓力的增高，其礦物成分、化學成分、結構構造、物理性質和形態產狀等都可發生不同程度的變化，產生這種變化的地質作用稱為變質作用。由變質作用形成的礦床稱為變成礦床，遭受變質作用改造過的礦床叫受變質礦床。
印支期深成區域巖漿熱變質作用使煤層以變質作用為主，變形作用次之。變質反應溫度達到420-430℃，煤層從長焰煤迅速跨越氣煤、肥煤、焦煤階段至低級無煙煤。變形作用以韌性形變為主，形成糜棱煤。古太平洋晚中生代向西長程俯沖在形成了早中生代的一系列巖漿帶之后，前緣到達包括房山巖體在內的太行山一線，俯沖洋殼脫水導致上覆巖石圈地幔的部分熔融，幔源巖漿底侵或內侵至下地殼，導致早中生代具有EMI特征的下地殼再次熔融，從而形成房山巖體這樣的中酸性雜巖體和略早的基性火山巖（如南大嶺組玄武巖）。
燕山期，煤層發生復區域巖漿熱變質及韌性變形，煤級提高不大，但煤層的韌性變形作用持久而強烈，糜棱煤化作用廣泛發生，幾乎所有煤層都轉化為鱗片狀糜棱煤。燕山期主要表現在溫度高、埋藏深、圍壓大，構造應力也較大。當時煤層變質溫度在430-540℃之間，煤級進一步提高至高級無煙煤。
4.對后期開采的影響
20世紀80年代以來，北京西山地區因煤炭開采而再度顯現的采空區地面塌陷災害的頻繁發生，以減災防災為目的的專項地質調查得以迅速展開。
根據實地調查瓦斯含量等數據表明，變質程度高的煤炭，由于生成的氣體含量大，煤層間的孔裂隙發達，總表面積增大導致了吸附量增大，瓦斯含量很高。經過實地調查煤層頂底巖層的強度，煤層的底部是一套馬家溝組厚層灰巖夾少量白云質灰巖地層，硬度大。同時，煤礦采空區地質災害鏈的特殊結構。由于大面積的采挖，打破礦區重力均衡作用，極易產生坍塌、滑坡地質災害。
建議政府主管部門和科研機構加強對各種災害及災害鏈成因研究的資助，將有助于進一步采取從根本上治理和減輕災害的綜合措施的完善，從而達到既能使礦產資源得到開發利用實現經濟可持續發展，又能減輕和防止地質災害，改善生態環境的目的。
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煤層地質學范文第4篇
關鍵詞：巷道，應力，地震波CT法，探測
1引言
工作面開采或者巷道掘進過程中，在超前開采或掘進位置，由于超前應力作用，很容易造成應力積聚。在應力積聚的區域進行開采活動，易發生巷道損壞、易誘發沖擊地壓，對安全生產造成重大影響。[1-2]因此，對巷道超前應力進行監測和探測研究，對于保證巷道完整、降低煤礦地壓沖擊、確保開采安全有著重要意義。
2超前支承應力探測
PASAT-M探測煤巖體內部物理力學特性方法是基于地震波CT技術，以煤礦井下煤巖層本身作為主要研究對象，對地震波在穿過煤層和巖層時在時間和能量上的不同進行分析，進而得到煤巖體內部的地震波分布圖像，根據圖像顯示反推出煤巖體內部的構造、應力變化、煤層產狀的不同分布情況，為煤礦生產的安全措施、預防災害方面提供重要的數據支持。[3]
大量的工程實踐表明：對于探測范圍內的煤巖體，一般而言，波速相對較高的區域一般分布在致密完整的煤巖體處、應力集中區以及煤層變薄區；波速較低區域主要分布在疏松破碎的煤巖體處、應力松弛帶以及煤層增厚區。對整個探測煤巖體范圍而言，若內部無異常區域，地震波的穿透速度是應是相對均勻的。利用震動波的運動學和動力學參數，結合相關地質資料和開采條件進行一定的地質學與力學分析，能夠準確的分析出煤巖體在結構和所承受的壓力方面在時間和空間上的變化過程。[4]
該技術的特點有：
（1）通過在煤巖體外部的非破壞性測量，即可獲得內部特性分布的圖像，可提供真實的煤巖體內部的結構狀態和物質組成等信息，所測結果具有較高的真實性。
（2）探測結果數據量豐富全面，分辨率較高，這是傳統的“點”測量方法以及“線”測量方法所不能實現的。
（3）與電法、電磁法等探測方法相比，實用性、適應性更強。
CT資料的處理與解釋以地震波的走時特性為基礎，縱波的傳播速度最快，不受其它類型波干擾，較易識別與處理，在分析過程中，縱波波速是最為重要的參考依據。
3工作面基本情況和探測結果
伊泰集團陽灣溝礦6204 工作面位于該井田南部，形狀呈階梯狀，A 段長 86. 4 m，B 段長 126. 5 m，位于太原組上部，煤層厚度9-11m，平均厚度為10m。該煤層結構簡單，平均傾角在3°到5°，采用綜合機械化放頂煤開采，采高設計為3.0m，放煤平均高度7.0m。圖1到圖3為地震波CT在6204工作面探測的處理結果。
圖1中依次以冷色（綠色）到暖色（紅色）從小到大來代表地震波縱波速度值，探測區域內最大縱波波速2360m/s，最小縱波波速1880m/s，平均波速2120m/s。圖2為異常區域提取圖，從該圖中可清晰分辨出兩個高速區域（黃紅色區域），波速值分布在2070～2360 m/s之間，這些異常區域可能為應力集中區域或煤厚變薄區域。高速異常1位于工作面附近，距工作面約0～20m之間，靠近工作面一側異常幅值增加，根據現場勘查，煤層厚度、矸石等與其他區域變化不大，且沒有構造，因此推測此處為應力集中區；高速異常2位于輔運順槽附近，距工作面約55～95m之間，異常幅值相對較弱，推測為煤層變薄區（如圖3）。
經過對數據的分析，可知：
1）根據地震波波速CT異常狀況，推斷了工作面探測范圍內2處地震波高速異常區，為工作面生產管理提供了依據。
2）高速異常1位于工作面附近，距工作面約0～20m之間，靠近工作面一側異常幅值增加，推測此處為應力集中區；高速異常2位于輔運順槽附近，距工作面約55～95m之間，異常幅值相對較弱，推測為煤層變薄區。
4結論。
伊泰集團陽灣溝礦利用地震波CT技術對6204工作面進行了成功的探測，推測出了應力集中區以及煤層變薄區，在上述區域采取相應的安全生產技術措施，有效的保證了巷道的完整性和生產的正常進行。
PASAT-M探測煤巖體內部物理力學特性方法即地震波CT法利用震動波的運動學和動力學參數，結合相關地質資料和開采條件進行一定的地質學與力學分析，可準確得到煤巖體結構特征及應力狀態的時空變化信息。對超前應力探測具有很好的效果。
參考文獻
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[4] 潘俊鋒，王書文，劉少虹，馮美華.基于集中靜載荷探測的沖擊地壓危險性預評價[J].巖土工程學報，2014
煤層地質學范文第5篇
關鍵詞：構造；圍巖；埋深；瓦斯；賦存
中圖分類號：TD163文獻標識碼： A
1890礦井地處新疆天山山脈，位于烏魯木齊市以南的艾維爾溝礦區的東部，礦井隸屬于寶鋼集團八鋼公司新疆焦煤（集團）有限責任公司。行政區劃隸屬新疆維吾爾自治區烏魯木齊市達坂城區管轄。礦井含煤地層屬侏羅系地層。本礦井可采煤層均屬于八道灣組含煤地層。主采煤層為4號、5號、6號、7號煤層，隨著煤層埋深增加，瓦斯問題日益突出，影響礦井的正常開采，同時在礦井南北翼地質構造復雜的區域瓦斯壓力更大，在1682水平運輸石門測得4#煤層最大瓦斯壓力達到2．6 Mpa，5#煤層也出現瓦斯噴孔動力現象。礦井在2013年度礦井瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井。因此，研究礦井瓦斯賦存與地質因素的關系，對瓦斯的防治起著重要作用。
1、瓦斯賦存與煤層的埋深的關系
煤層埋藏深度的增加會使地應力增加，進而壓密壓實煤層和圍巖，使得煤層和圍巖的透氣性降低，同時瓦斯向地表的距離也增大，造成瓦斯排放困難，這兩者的變化均朝著有利于封存瓦斯而不利于放散瓦斯方向發展。在煤層瓦斯風化帶之下的煤層內，煤層的瓦斯壓力、含量、和礦井瓦斯涌出量與煤層的埋深之間都存在正比例關系，即隨著煤層埋深的增加而增加。
1890煤礦各煤層瓦斯含量與煤層埋深關系圖見（圖1、圖2、圖3、圖4.）
圖11890煤礦礦4號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖21890煤礦礦5號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖31890煤礦礦6號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
圖41890煤礦礦7號煤層瓦斯含量與埋深關系圖
2、瓦斯賦存與煤層圍巖的關系
煤層瓦斯的聚積或排放，受煤層圍巖巖性成分、粒度、孔隙度、裂隙等影響較大。當煤層頂板為透氣系數較高的砂巖、礫巖和灰巖時，則不利于瓦斯保存，煤層中瓦斯含量相對較小，壓力相對較低；反之，圍巖為完整致密的低透氣性巖層時，如砂質泥巖或泥巖，孔隙度小，透氣性能差，瓦斯就容易保存，煤層中的瓦斯含量就相對較高，瓦斯含量相對較大。本礦井各主采煤層的圍巖狀況決定了瓦斯的賦存能力。
本井田內4號頂板為頂板為灰白色石英礫巖，底板為灰色細砂巖。5號頂板為含礫粗砂巖，底板為黑灰色炭質泥巖。6號煤層頂板為深灰色細砂巖，底板為暗灰色粉砂巖。7號煤層煤層頂底板均為淺灰色細砂巖。從煤層的頂底板巖性分析，煤層頂板以粗砂巖為主，底板以粉砂巖為主，。因此各煤層的頂底板巖性均不利于瓦斯保存。
3、瓦斯賦存與水文地質條件的關系
煤層中的不同的水文地質條件可以造成不同的煤層瓦斯含量。充填在煤層中的裂隙水和孔隙水，不僅占據了瓦斯的賦存空間，還可以通過水對煤粒的吸附進而減弱煤對瓦斯的吸附能力。瓦斯就被不斷循環的地下水帶走。因此，在一定的條件下，地下水豐富且強烈活動的煤層中瓦斯含量較低，反之則瓦斯含量較高。
本井田內，可分為三個含水層及一個隔水層。主要分為下侏羅統八道灣組含煤巖系含水層、中侏羅統西山窯組含水層以及第四系沖洪積松散巖類孔隙透水含水層和下侏羅系三工河組隔水層。井田中有艾維爾溝河通過，其對其深部的煤層有較強的充水作用，不利于瓦斯的保存。對河流以上的煤層，由于補水性弱，水文地質對瓦斯的逸散影響不大。
4、瓦斯賦存與地質構造的關系
煤層瓦斯含量受到煤層的生成保存條件影響，不同地質時生的地層隆起、剝蝕、沉積、凹陷或巖漿活動，很大程度影響了煤化作用過程（瓦斯生成），也控制了瓦斯的保存或排放。
1890礦井在煤系地層沉積后經歷了燕山運動和喜馬拉雅山運動的改造。燕山期，隨著天山的隆升，礦區整體抬升，遭受剝蝕，在此階段，隨著地層的不斷抬升，上覆地層的不斷減少，煤層埋藏深度在減少，對瓦斯的排放有利。喜馬拉雅期，受到印度板塊向北推擠的遠程效應，天山受到強烈擠壓，冰達坂-夏熱嘎斷裂及紅五月橋斷裂重新活動，受其控制，礦井內發育了一系列平行于近走向的逆沖，使下覆地層逆沖推覆至煤層之上。逆沖推覆斷層對瓦斯的賦存起到良好的封閉作用。但由于受到煤層埋藏深度的控制，埋藏淺、離露頭近的斷層對瓦斯賦存封閉作用不明顯，在深部區域斷層對瓦斯賦存的控制作用將更為明顯。如：在F4-1逆斷層附近15123回風巷的瓦斯壓力達到1.02MPa，距該斷層100米處煤層瓦斯壓力為0.12 MPa。
井田總體構造形態為向南西傾斜的單斜構造。井田內巖層和煤層傾角一般9～25°。但在井田的西部處于礦區的轉折部位，有一向斜構造，走向為北東向。褶皺構造對瓦斯賦存的影響一般表現為向斜構造比背斜構造對瓦斯保存有利。主要是因為背斜軸部長性斷裂要比向斜軸部發育，瓦斯容易從裂隙中排放。在本礦井中，也同樣遵循著這樣的規律，在生產實踐中，在向斜軸部瓦斯涌出量要大于其兩翼，說明在向斜軸部瓦斯更高，在本礦向斜軸部瓦斯相對富集。如：在向斜軸部的16122回風巷6#煤層瓦斯壓力達到0.66MPa，而在兩翼的南翼6#集中運輸上山6#煤層瓦斯壓力僅為0.14MPa， 北翼6#中部上山6#煤層瓦斯壓力僅為0.08MPa。
4、結語
影響煤層瓦斯含量的因素多種多樣。但是地質因素對煤層瓦斯含量的影響是至關重要的，同時也是多種多樣的。因此，研究地質因素與瓦斯含量之間的關系，發現二者規律，對礦井瓦斯防治起著重要作用。
參考文獻：
