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1、,第二章第六节 瓦斯的保存条件,瓦斯地质学,6 瓦斯的保存条件,一、构造运动演化对煤层瓦斯保存的影响,每次构造运动的规模、涉及范围、构造应力场等均不尽相同。煤层瓦斯的生成、保存条件控制着瓦斯的赋存和分布。瓦斯作为储存在煤层及围岩中的气体极易逸散。煤层形成后历经构造运动中拉张陷裂活动会使煤层瓦斯大量逸散。不同级别的构造活动和构造应力场控制着构造作用的范围和强度，亦控制着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存与分布，同时还控制着煤层赋存条件、煤体结构的破坏条件和范围。板块构造控制区域构造的作用范围和强度，区域构造控制矿区构造作用的范围和强度，矿区构造控制井田和采区和工作面构造，因此地质构造控制着不同级别
2、范围煤层瓦斯的形成和分布。,6 瓦斯的保存条件,二、不同地质构造类型对瓦斯保存的影响,(1) 褶曲构造对瓦斯保存的影响,1.向斜构造 向斜盆地构造的矿区，顶板封闭条件良好时，瓦斯沿垂直地层方向运移是比较困难的，大部分瓦斯仅能沿两翼流向地表。因此，通常向斜构造比背斜构造对瓦斯保存有利。,2.背斜构造 根据影响瓦斯保存的特点可将背斜构造划分为对称背斜、不对称背斜和次级背斜3种基本类型。因背斜顶部裂隙密集发育，形成气体逸散通道封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，或者称圈气构造。,6 瓦斯的保存条件,(2)推覆构造及伸展构造对瓦斯保存的影响,推覆构造和伸展构造都是分别在挤压应力和拉张应力下产
3、生的。其中推覆构造包括褶皱推覆和逆冲推覆；伸展构造包括单斜断块、断陷盆地和滑动构造。在不同的构造应力作用下形成各种断层，从而影响着瓦斯的保存。有的断层有利于瓦斯排放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为逸散的屏障。前者称开放型断层，后者称封闭型断层。断层的开放与封闭性决定于下列条件：,a.断层的性质和力学性质。,b.断层与地表或与冲积层的连通情况。,c.断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩层性,质。,d.断层带的特征(充填、紧密、裂隙发育)。,6 瓦斯的保存条件,走向断层：阻隔瓦斯沿煤层倾向的逸散 倾向断层：切割煤层成相互独立的块体（单斜断块）,6 瓦斯的保存条件 煤层倾角反映应力大小
4、一般情况下，倾角陡有利于瓦斯排放，缓倾斜 煤层瓦斯含量高于急倾斜煤层。,煤层倾角() 60 45 30 20 10 据苏联黎金(1962),瓦斯脱放深度(m) 8090 70 50 3040 1520,6 瓦斯的保存条件 一系列斜交正断层切割煤系地层，形成若干地 堑、地垒构造。 羊渠河 Q C-P,1,2,O 峰峰煤田地质剖面略图 1瓦斯风化带；2沼气带,6 瓦斯的保存条件 压性断层矿井边界封闭型 压性断层作为矿井的边界，断层面相背倾斜。矿井处于封闭 条件、瓦斯大。,大青山煤田,京包铁路,黄河,Ar,r2,Ar,J2 J1-2,+O,Ar,J2-K1,Q,Ar,大青山煤田剖面图,Ar,Ar,6
5、 瓦斯的保存条件,构造盖层封闭型,构造盖层指构造成因的盖层。,如：,吉林通化矿区铁厂二井，井田发育NNE张性断层， 煤层上覆地层被一逆断层上盘覆盖，煤层瓦斯高。 淮南矿区部分由于逆冲推覆使煤层上覆地层被老地,层(寒武、奥陶地层）覆盖，煤层瓦斯减小。,6 瓦斯的保存条件,正断层断块封闭型,由二组不同方向的压扭性正断层在平面上组成三角,形或多边型块体，井田边界为正断层圈闭。,如：,焦作煤田浅部煤层与透气性岩层接触外，其余均受,正断层挤压封闭而有利于瓦斯储集。,6 瓦斯的保存条件,三、沉积作用对瓦斯保存的影响,1.聚煤特征、含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合均受控于沉积环境。很大程度上决定了瓦斯生
6、成的物质基础以及煤储层、盖层的几何和物性特征，并通过煤层与围岩之间的组合关系而影响瓦斯的保存条件。,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,l 三角洲环境89对矿井中，高沼和突出矿井87对； l 滨海环境115对矿井中，高沼和突出矿井87对； l 冲积平原矿井，低沼矿井。,6 瓦斯的保存条件,三、沉积作用对瓦斯保存的影响,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,沉积组碎屑岩、
7、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-湖泊相旋回不利于瓦斯赋存。,6 瓦斯的保存条件 三、沉积作用对瓦斯保存的影响 3.沉积相组合对瓦斯赋存影响,深水湖泊相,洪积、冲积平原相,滨海(内湖)相 三角洲(滨海平原)相 滨海相,扇三角洲相 河流、河漫相 山间河流、洪积相,山前冲积平原相 滨海冲积平原相 滨海平原相,有利于瓦斯保存,不利于瓦斯保存,6 瓦斯的保存条件,四、煤层厚度对瓦斯保存的影响,煤储层的几何特征，如煤层厚度、煤层结构等，对煤层含气性和物性有一定影响，特别是煤层厚度对瓦斯的保存具有重要影
8、响。 瓦斯的逸散以扩散方式为主，空间两点之间的浓度差是其扩散的主要动力。在其他初始条件相似的情况下，煤储层厚度越大，达到中值浓度或者扩散终止所需要的时间就越长。煤储层本身是一种高度致密的低渗透性岩层，上部分层和下部分层对中部分层有强烈封盖作用，煤储层厚度越大，中部分层中煤层气向顶底板扩散的路径就越长，扩散阻力就越大，对瓦斯保存就越有利。,6 瓦斯的保存条件,五、水文地质对瓦斯保存的影响,水文地质是影响瓦斯赋存的一个重要因素，主要可概括为,以下3种作用：水力运移、逸散作用；水力封闭作用；水力封堵作用。 1.水力运移、逸散作用 水力运移、逸散作用常见于断层发育地区。其断层具导水性质，通过导水断层或
9、裂隙而沟通煤层与含水层，使水文地质单元的补、径、排系统完整，含水层富水性、水动力强、含水层与煤层水力联系较好。在地下水的运动过程中，地下水携带煤层气体运移而使之逸散。 2.水力封闭作用 煤层气因受水力封闭作用而富集，煤层含气量较高。水力封闭作用发生于构造简单的宽缓向斜，断裂不甚发育且断裂构造多为不导水断裂，特别是一些边界断层多具挤压性、逆掩性质而成为隔水边界。水力封闭作用一般发生在深部，地下水通过压力传递作用，是瓦斯吸附于煤中，瓦斯相对富集而不发生运移，煤层含气量较高。,6 瓦斯的保存条件,3.水力封堵作用 水力封堵作用常见于不对称向斜或单斜中。在一定压力条件下，瓦斯从高压力区向低压力区渗流，或者说由深部向浅部渗流。压力降低使瓦斯解吸，因此在煤层露头及浅部是瓦斯逸散带。如果含水层或煤层从露头接受补给，地下水顺层由浅部向深部运动，则煤层中向上扩散的气体将被封堵，致使瓦斯聚集。,五、水文地质对瓦斯保存的影响,