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瓦斯地质学资料整理第一章瓦斯地质学的概念、研究内容、研究的目的和意义，研究的方法：1） 瓦斯地质学是研究煤层瓦斯的形成、赋存和运移以及瓦斯地质灾害防治理论的交叉学科。2） 研究的内容包括：（课本上）瓦斯赋存机理研究；构造煤和瓦斯突出煤体基础理论研究；瓦斯抽采地质控制机理研究；煤与瓦斯突出的地质控制机理研究。（补充）煤层瓦斯的形成过程研究或者说煤层瓦斯组成与煤级的关系研究；瓦斯在煤层内的赋存与运移；煤与瓦斯突出机理研究；构造煤特征研究；地质构造控制煤与瓦斯突出理论；煤与瓦斯突出预测方法与控制措施；瓦斯资源地面开发；瓦斯地质图编制。3） 研究的意义：（课本上）瓦斯是煤矿安全的第一杀手；瓦斯（煤层气）是重要的洁净能源；开发利用煤层气（瓦斯），减少空气污染，保护大气环境；瓦斯地质理论是瓦斯治理最重要的基础。（补充）瓦斯是影响煤矿安全生产的有害气体，控制瓦斯涌出量、减少煤与瓦斯突出动力灾害，可以提高煤矿安全性；瓦斯是温室效应气体，同时是清洁能源，提高煤层瓦斯抽采率可以保护大气环境，提高资源利用率。4） 研究的方法：（课本上）瓦斯地质规律研究；瓦斯赋存构造逐级控制理论研究；编制煤矿多级瓦斯地质图研究。（补充）利用地质统计法、钻探、探掘、地球物理方法，结合煤田地质、构造地质和水文地质等理论综合研究。第二章1、 含煤盆地：是指赋存煤炭的沉积构造盆地。时间上不连续性，空间上不均匀性。2、 世界5个主要聚煤期：石炭纪聚煤期、二叠纪聚煤期、早中侏罗世聚煤期、晚侏罗早白垩世聚煤期、晚白垩始新世聚煤期，其中石炭纪和二叠纪聚煤期成煤量最多。石炭纪煤主要分布在欧洲、美国东部和我国北部；二叠纪煤主要主要分布在俄罗斯东部、我国北部和印度；三叠纪煤以澳大利亚最为丰富；侏罗纪煤大部分集中于亚洲和俄罗斯东部；白垩纪和新生代煤则以环太平洋最为丰富3、 什么是瓦斯？瓦斯的主要成份是什么？矿井瓦斯是指从煤层及煤层围岩中涌出的，以及在煤矿生产过程中产生的各种气体的统称。矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。广义：煤矿井下有毒气体的总称。狭义：甲烷4、中国含煤盆地聚煤一般规律：海相沉积系列聚煤作用与海平面的周期性升降密切相关，主要煤层多形成于沉积体系域的转换期；泥炭沼泽可作为独立的沉积体系，富集的煤层多形成于废弃的沉积体系之上，下伏沉积体系仅仅是泥炭沼泽发育的平台；聚煤盆地的基底构造决定富煤带的分布、煤层的稳定性和聚煤丰度，稳定地块基底上聚集了80%的已知煤炭资源。中国含煤盆地聚煤沉积特征：（了解）晚古生代与中、新生代两个地质历史时期，造就了两种类型的含煤盆地，即板内克拉通型含煤盆地与陆内断陷和拗陷型含煤盆地，发育了两种类型的沉积体系，即陆表海型盆地海相过渡相陆相含煤沉积体系和陆表湖型盆地湖泊相过渡相河流相含煤沉积体系。克拉通：地壳形成之后（至少自显生宙以来）保持稳定状态、极少经受强烈构造变形的构造单元。5、 按照生物地球化学营力和热力地球化学营力作用效果，可将瓦斯区分为生物成因和热成因两种基本生成类型。生物成因瓦斯是指由各类微生物的一系列复杂作用过程导致成煤物质降解而生成的瓦斯气体。分为原生和次生两类热成因瓦斯是指随着煤化作用的进行，伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化而生成的瓦斯气体。6、 煤成烃物质来源：有机成因天然气的成气母岩可分为两大类，即：高等植物在成煤过程中形成的腐植质；低等植物在成煤过程中形成的腐泥质。前者形成腐植煤类，后者形成腐泥煤类，两者都产生天然气。7、 煤的成烃演化过程包括生物地球化学作用（相当于生物煤化作用）和热力地球化学作用（相当于煤变质作用）两大阶段。8、 瓦斯中的非烃气体类型包括CO2、N2、H2S、CO等9、 瓦斯的保存条件（很重要，分值十分以上，课本36到40，好好看）第三章1、 板块构造的基本特征：海底分裂带上的现象，转换断层，俯冲带，深海沟，混杂体，火山岛弧，高压低温变质带，低压高温变质带，蛇绿岩套，地缝合线2、 中国四大构造域及其特征古亚洲构造域，主要形成于晋宁印支期，属古板块活动范畴；特提斯构造域，包括主要形成于华力西期的古特提斯和主要形成演化于燕山期与喜马拉雅期的新特提斯，为现代板块构造活动的产物古华夏构造域，主要形成于晋宁印支期，属古板块活动范畴滨太平洋构造域，生成于中、新生代，为现代板块构造活动的产物3、板块构造对中国煤与瓦斯突出区域分布的控制：板缘构造带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；板内造山带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带；深层构造陡变带，是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；深层活动断裂带是影响煤与瓦斯突出的敏感地带；推覆构造带是煤与瓦斯突出的敏感地带；中国的强变形带是控制煤与瓦斯突出的敏感地带。中国煤与瓦斯突出动力灾害特征：中国是世界上煤与瓦斯突出动力灾害最严重的国家；含有高能瓦斯的构造煤是煤与瓦斯突出发生的基础；煤与瓦斯突出发生在构造挤压剪切破坏带。第四章1、煤岩组分是煤的基本成分，是瓦斯的生气母质，它是影响瓦斯组成的首要因素。三种煤岩组分的烃气产率以壳质组最高，镜质组次之，惰质组最低。一般而言，煤变质程度越高，生成的气体量也越多2、影响瓦斯地球化学组成的地质因素：瓦斯的地球化学组成主要受煤岩组分（母质）、煤阶、生气过程、埋藏深度及相应的温压条件等因素影响。此外，水动力条件和次生作用（如混合、氧化作用）等也能够影响瓦斯的地球化学组成。3、 煤中瓦斯存在状态为吸附态和游离态；4、 概念吸附：是指气体以凝聚态或类液态被多孔介质所容纳的一种过程。大量研究表明，煤对气体的吸附以物理吸附为主体。解吸：煤层压力降低到一定程度，煤中被吸附的甲烷开始从微孔表面分离，即发生解吸，它是煤中吸附气因储层压力降低或温度升高等而转变成游离气体的过程。把损失气量与解吸气量之和与总含气量之比称为解析率，损失气量与现场两小时解吸气量之和为解吸量，即解吸率与实测含气量的乘积。实测瓦斯解吸体积累计达到总解吸气量（STP：标准温度、压力）的63.2%时所对应的时间称为解吸时间，它由罐装煤样解吸试验求得。该时间参数对给定煤样来说，与逸散气无关，即不管采用何种方法计算逸散气量，解吸时间都是相同的。解吸时间取决于煤的组成、煤基块大小、煤化程度和煤的裂隙间距。单位时间内的解吸气量称为解吸速率5、 单分子层吸附理论Langmuir方程和Henry公式，朗格缪尔方程的基本假设条件是：吸附平衡是动态平衡；固体表面是均匀的；被吸附分子间无相互作用力；吸附作用仅形成单分子层。6、 影响煤吸附性的因素（重点）煤吸附性大小主要取决于3个方面的因素，即：煤结构、煤的有机组成和煤的变质程度；被吸附物质的性质；煤体吸附所处的环境条件。煤对瓦斯的吸附是可逆的，环境条件尤为重要。煤中瓦斯吸附量的大小主要取决于煤化变质程度、煤中水分、瓦斯成分、瓦斯压力以及吸附平衡温度等。（详细看课本127-130）7、 （考不考参照瓦斯预测老师出题情况）煤层瓦斯含量：煤层瓦斯含量是指单位质量的煤中所含有的瓦斯体积（换算为标准状态下的体积），单位是cm3/g或m3/t。煤层原始瓦斯含量：煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，单位质量煤中所含有的瓦斯体积（换算成标准状态下体积），称之为煤层原始瓦斯含量，常用m3/t和cm3/g作计量单位。煤层残存瓦斯含量：煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，单位质量煤中所含有的换算成标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残存瓦斯含量，常用计量单位亦是m3/t和cm3/g作计量单位。1煤的可解吸瓦斯含量：煤的原始瓦斯含量与煤层残存瓦斯含量之差称为煤的可解吸瓦斯含量，其物理单位为m3/t或cm3/g影响煤层瓦斯含量的主要因素1煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大2围岩条件：当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油页岩和泥岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯容易逸散。3地质构造的影响：褶皱构造：当煤层顶板岩石透气性差，且未遭受构造破坏时，背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造，背斜轴部的瓦斯会相对聚集，瓦斯含量增大。在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比较困难，大部分瓦斯仅能沿两翼流向地表，在盆地的边缘部分，若含煤地层暴露面积大，则便于瓦斯排放断裂构造：断裂构造破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯运移条件发生变化。开放型断层有利于瓦斯排放，封闭型断层对抑制瓦斯排放而成为逸散的屏障。断层的空间方位对瓦斯的保存或逸散也有影响。一般而言，走向断层能够阻隔瓦斯沿煤层倾斜方向的逸散，而倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体构造组合：逆断层边界封闭型，压性、压扭性逆断层常为矿井或区域的两翼边界，断层面一般相背倾斜，使整个区段处于封闭的条件之下；构造盖层封闭型；断层块段封闭型4煤层的埋藏深度的影响:一般而言，煤层中的瓦斯压力随着埋藏深度的增加而增大。随着瓦斯压力增加，煤与岩石中游离瓦斯量所占的比例增大，同时，煤中的吸附瓦斯逐渐趋于饱和。煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加；当埋藏深度继续增大时，瓦斯含量增加的幅度将会减缓。5煤田暴露程度的影响:暴露式煤田煤系地层出露于地表，煤层瓦斯易于沿煤层露头排放。而隐伏式煤田如果盖层厚度较大，透气性又差，则煤层瓦斯保存条件好；反之，若覆盖层透气性好，容易使煤层中的瓦斯缓慢逸散，煤层瓦斯含量一般不大。6地下水活动的影响:地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯一起流动。同时，水吸附在裂隙和孔隙的表面，还减弱了煤对瓦斯的吸附能力。因此，地下水的活动有利于瓦斯的逸散。7岩浆活动的影响:岩浆活动对瓦斯赋存影响比较复杂。岩浆侵入含煤岩系或煤层，在岩浆热变质和接触变质的影响下，煤的变质程度升高，瓦斯的生成量和吸附能力增大。在缺少隔气盖层或封闭条件不好时，岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。总的来看，岩浆侵入煤层有利于瓦斯生成和保存的现象比较普遍8、 瓦斯的成分有垂向分带现象，自浅部向深部一般可分四个带：CO2N2带、N2带、N2CH4带和CH4带；采煤界习惯将前三个带统称为“瓦斯风化带”9、 瓦斯风化带下界确定指标瓦斯压力P=0.10.15MPa（11.5kg/cm2）；瓦斯组分CH480%（体积百分数）；相对瓦斯涌出量大于2m3/t。煤层瓦斯含量（x）：气煤x=1.52.0m3/t（燃）、肥煤与焦煤x=2.02.5m3/t（燃）、瘦煤x=2.53.0m3/t（燃）、贫煤x=3.04.0m3/t（燃）、无烟煤x=5.07.0m3/t（燃）10、 煤的孔隙分四大类：原生孔、变质孔、外生孔、矿物质孔11、 割理被分为两组，即面割理和端割理，它们相互大致垂直，并都与煤层层面正交或陡角相交。面割理是延伸较长的主要割理，端割理延伸受面割理的制约，割理渗透性具有明显的各向异性。12、 煤层裂隙系统：是指不包括断层在内的，在自然条件下肉眼可以识别的裂隙系统，它由内生裂隙系统、气胀裂隙系统和外生裂隙系统三部分组成，大小通常为几毫米到几米。13、 渗透性：是流体通过多孔介质的能力。绝对渗透率：若孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用，则多孔介质允许流体通过的能力称为绝对渗透率。有效（相）渗透率：若孔隙中存在多相流体，则多孔介质允许每一相流体通过的能力称为每相流体的相渗透率，也称为有效渗透率。相对渗透率：有效(相)渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率。14、 煤层是多孔介质，煤层气穿过煤层孔隙介质的流动机制可以描述为三个过程，即：由于压力降低使气体从煤基质孔隙的内表面上发生解吸；穿过基质和微孔扩散到裂隙中，扩散作用是由于在基质与裂隙间存在的浓度差引起的；在压力差作用下以达西流的方式在裂隙中渗流。这三种作用是一个互为前提并且连续进行的统一过程，不能割裂开来单独进行第五章1、 概念煤体结构：指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征。原生结构煤：指保留了原生沉积结构、构造特征的煤层，原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。其构造分层状和块状两种构造煤：煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造的变化，引起煤层破坏、粉化、增厚、减薄等变形作用和煤的降解、缩聚等变质作用的产物。2、 构造煤的常见宏观结构：碎裂结构、碎粒结构、粉粒结构、糜棱结构 对应的构造煤命名：碎裂煤、 碎粒煤、粉粒煤、糜棱煤3、4、 煤体变形的影响因素（比较重要，好好看，课本182-187）5、 构造煤分布（一)顺煤层剪切带对构造煤分布的控制顺煤层剪切带是指沿煤层发育的剪切面与煤层以小角度相交或者近于平行的剪切带。顺层剪切带也叫逆掩断层、顺层断层、缓倾角断层、层滑构造等2. 波状起伏的顺煤层剪切带一些影响带较窄但范围较大的顺煤层剪切带在剖面上波状起伏，剪切面产状变化较大3顺煤层剪切带选层性顺煤层剪切带的发生具有选层性。这一特性决定于煤层的岩石力学强度差异及其煤层所在构造剖面中的位置。根据其选层的级别可以分为三种：煤层、煤系和构造层。（二）切层断层对构造煤分布的控制断层使构造煤呈现带状分布，构造煤厚度的增加和分布的范围，与断层性质、断层落差有关。6、 温度、压力及其作用持续的时间是引起煤发生变质作用的三个主要因素，而其中起主导作用的是温度。因此，根据热量的来源和作用方式的不同，可将煤的变质作用划分为不同的类型。最常见的即深成变质作用和岩浆变质作用。7、 煤的深成变质作用是指沉降到地下深处的煤层，受到地热及上覆岩系产生的静压力的作用，发生了变质程度随深度增加而增加的变质作用又称为区域变质作用。也称热变质作用。在深成变质作用中，煤的变质程度随煤系及上覆岩系厚度的增大而增高。当地层厚度相等时，同一煤层的变质程度随着在现代构造中赋存深度的加大而增高。煤的接触变质作用是指岩浆直接接触或侵入煤层，由其所带来的高温、气体、液体和压力，促使煤发生变质的作用8、 垂直分带性和水平分带性理解9、 岩浆变质作用：分区域和接触。煤的区域岩浆热变质作用：指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高，形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。煤的接触变质作用：指岩浆直接接触或侵入煤层，由其所带来的高温、气体、液体和压力，促使煤发生变质的作用。对于动力变质作用及其类型，知道就可以10、 吸附过程看一下11、 煤的瓦斯放散初速度（P）：表示充有瓦斯的煤样放散瓦斯快慢的程度，它是预测煤与瓦斯突出的一个指标第六章1、 瓦斯地质规律是指瓦斯与地质因素之间内在的本质的联系。2、 .影响瓦斯含量大小的主控因素（1） 地质演化历史、（2）区域构造背景，低瓦斯拉张活动、风化剥蚀（华北东部、西北大部）；高瓦斯挤压作用、连续拗陷沉积（华南）、（3）煤化程度，中高变质低变质Ro,max6低瓦斯、（4）沉积环境，中国石炭二叠系的煤层，以浅海碳酸盐环境形成的煤层，受地下水的径流作用，使得瓦斯含量降低。3、 瓦斯涌出量主要影响因素（1）瓦斯地质条件本煤层、邻近煤层及围岩中的瓦斯含量（2）开采技术条件开采顺序开采方法4、煤与瓦斯突出及其主控因素（1）基础：高瓦斯含量；（2）必要条件：一定厚度的构造煤；（3）有利地带：压性、压扭性构造带；（4）主要位置：构造应力相对集中地带5、煤层瓦斯含量测定方法分直接和间接6、瓦斯涌出量预测方法：矿山统计法，瓦斯地质统计法，分源预测法瓦斯地质统计法：根据本矿井或邻近矿井实际瓦斯地质资料，在搞清矿井瓦斯地质规律的基础上，划分瓦斯地质单元，分析响瓦斯涌出量大小的主控因素，建立瓦斯涌出量与主控因素的数学模型，预测新水平或新建矿井瓦斯涌出量的方法。瓦斯地质统计法的基本原理：通过研究瓦斯地质规律，分析瓦斯涌出量的变化规律，筛选影响瓦斯涌出量变化的主要地质因素。在此基础上，根据矿井已采工作面的瓦斯涌出量实测资料和相关的地质资料，综合考虑包括开采深度在内的多种影响因素，采用一定的数学方法，建立预测瓦斯涌出量的多变量数学模型(预测方程)；利用所建立的数学模型，对矿井未采区域的瓦斯涌出量进行预测。低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。7、 煤与瓦斯突出按突出机理分类：压出、倾出和喷出（突出）8、 压出是指在采掘煤层时，由于出现倾空面，使得煤体在围压和煤体内部弹性应力的作用下产生的失稳现象煤与瓦斯压出基本特征1压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出但位移和抛出的距离都较小2压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量裂隙3压出的煤呈块状、无分选现象4巷道瓦斯涌出量增大5压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞9、倾出是针对急倾斜煤层来讲的，在采掘煤层时，由于出现倾空面，使得煤体在自重应力的作用下垮落。煤与瓦斯倾出基本特征1倾出的煤按自然安息角堆积，无分选现象2倾出的孔洞呈孔大腔小形状3无明显动力现象4倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层中5巷道瓦斯涌出量明显增大 10、 煤与瓦斯突出：煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出是含瓦斯的煤、岩体，在压力(地层应力、重力、瓦斯压力等)作用下，破碎的煤和解吸的瓦斯从煤体内部突然向采掘空间大量喷出的一种动力现象煤与瓦斯突出基本特征1、 出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象/2、抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角/3抛出的煤破碎程度较高.4、含有大量的煤块和手捻无碎感的煤粉/5有明显的动力效应，破坏支架、推到矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设备有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时使风流逆转5突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形等11、12、综合假说：其主要论点是：煤和瓦斯突出是地压、高压瓦斯、煤的结构性能等三个因素综合作用的结果；软煤层、破碎煤体是造成突出的重要原因。第七章三级瓦斯地质图是指矿区、矿井、采掘工作面三级