《瓦斯地质学重点》doc版

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1、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：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。研究的内容包括：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。研究的意义：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。研究的方法：利用地质统计法、钻探

2、、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。1，成煤母质——植物（低等、高等）2，成煤环境——泥炭沼泽3，地质构造条件——缓慢下沉4，成煤作用阶段——第一阶段：泥炭化作用阶段,植物残体经生物-地球化学作用演化成泥炭;第二阶段：煤化作用阶段,泥炭经地球化学作用演化成煤.煤是自然界成分最复杂的一类岩石，属沉积岩中的生物化学岩类。煤是三相物质的复合物，又是有机质和无机质的复合物。有机显微组分被划分为三组：镜质组、惰质组、壳质组。其中镜质组是主要组分，通常占70％以上。通常认为，煤的基本结构是由芳香族为核心及其周围的官能团和侧链组成。芳香族核心由苯环组成。按成因，煤型（成）

3、气包括“生物成因气”和“热成因气”。生物成因气——在泥炭化作用阶段，沼泽里的植物残体主要受生物化学作用转化为泥炭，同时产出的气称“生物成因气”。现今煤层里不可能保存有这种气。热成因气——在煤化作用阶段，固相煤物质主要因受热发生复杂的物理化学变化，同时产出的气称“热成因气”。现今煤层里的气应该属这种气。在天然气地质界所称的干气，指各种烃类总体积中CH4>95%，重烃<5%；湿气中CH4<95%，重烃>5%。煤矿瓦斯一般都是干气。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：CO2—N2带、N2带、N2—CH4带和CH4带；采煤界习惯将前三个带统称为“瓦斯风化带”。确定“瓦斯风化带”的下

4、部边界应该用甲烷及重烃浓度之和≥80%（按体积）为指标。煤矿实测瓦斯成分的资料往往不足，难以勾画出“瓦斯风化带”下界。采煤人员用相对瓦斯涌出量（＜2m3/t.d），或瓦斯压力（＜0.15MPa），或瓦斯含量(烟煤2～3m3/t，无烟煤5～7m3/t)等指标划定“瓦斯风化带”下界。煤层内存在有孔隙和裂隙两个系统，即双孔隙系统（dualporesystem）。被裂隙分割成的煤块体称煤岩基块（coalmatrix，又翻译为“煤基质”）。由于双孔隙系统的存在，煤中气体的运移有两种机制，即在基块中的扩散，以及在裂隙系统中的渗透。煤孔隙结构指煤层所含孔隙的大小、形态、发育程度及其相互组合关系。表征煤孔隙

5、结构的基本参数是：孔径、比孔容、比表面积、孔隙度和中值孔径等。①煤比孔容（specificporevolumeofcoal）——单位质量煤中孔的容积，常以厘米3/克或毫升/克为单位。在煤变质过程中，大孔和中孔的比孔容在总比孔容中所占比例有减少趋势，而微孔的比孔容所占比例有增加趋势。②煤比表面积（specificsurfaceareaofcoal）——单位质量煤中孔隙的表面积，常以米2/克为单位。煤中孔径小于10纳米的微孔的比表面积在总比表面积中占有的比例最大。按传统概念，煤裂隙可分为内生裂隙和外生裂隙两种成因类型。气体在煤层内有三种基本赋存状态，吸附气、游离气和溶解气；煤层气总量中以吸附气占

6、绝大部分，游离气占少部分，溶解气占极少部分。吸附等温曲线（adsorptionisothermcurve）——在温度恒定的条件下，煤吸附甲烷的量与甲烷平衡压力的函数曲线。煤对甲烷的吸附等温线通常可用兰格缪尔方程表示。吸附质（气体）在单位质量吸附剂（固体）表面的吸附量取决于四方面因素：①吸附质（气体）的性质；②吸附剂（固体）的性质；③吸附平衡的温度——我国采煤界用30℃，煤层气探查部门用取样点的地温。④吸附质（气体）的平衡压力——一般加压到6Mpa左右。①煤层含气饱和度——煤层孔隙被气体充满的程度。通常从吸附等温曲线上求得，即含气饱和度等于实测含气量与原始储层压力在吸附等温曲线上所对应的理论含

7、气量的比值。②临界解吸压力——在煤层降压过程中，气体开始从煤基质表面解吸时所对应的压力值。③吸附时间——累计解吸出的气量占总吸附气量（包括残余气）的63.2%所需的时间，单位是小时或天数。④煤储层压力——煤储层孔隙内流体所承受的压力，常以兆帕〔斯卡〕MPa为单位。⑤煤储层压力梯度——在单位垂直深度内，煤储层压力的增量。⑥煤储层压力系数——实测储层压力与同深度静水压力之比。按有关规程规定，煤层的瓦斯压力≥0.7