1、瓦斯地质图的编制瓦斯地质图的编制 主要内容主要内容1 瓦斯地质的形成和发展 2 瓦斯地质规律分析3 煤矿三级瓦斯地质图的作用4 矿区矿井采掘工作面瓦斯地质图编制方法5 河南省瓦斯地质规律研究及煤矿瓦斯地质图编制1 瓦斯地质的形成和发展 1.1 1.1 瓦斯地质的形成瓦斯地质的形成1.2 1.2 瓦斯地质研究得到各级领导的支持和重视瓦斯地质研究得到各级领导的支持和重视1.3 1.3 瓦斯地质的发展瓦斯地质的发展1.1 1.1 瓦斯地质的形成瓦斯地质的形成 河南理工大学河南理工大学已故著名安全专家杨力生教授已故著名安全专家杨力生教授19481948年从美国回国年从美国回国后，数十年如一日的致力于中
2、国煤矿通风安全研究，他发现治理瓦后，数十年如一日的致力于中国煤矿通风安全研究，他发现治理瓦斯必须走瓦斯地质研究的道路。斯必须走瓦斯地质研究的道路。19641964年，他在焦作矿务局焦西矿跟年，他在焦作矿务局焦西矿跟踪掘进巷道瓦斯变化规律时，就发现瓦斯突出与断层有密切关系。踪掘进巷道瓦斯变化规律时，就发现瓦斯突出与断层有密切关系。7070年代他就提出了编制矿井瓦斯地质图的想法。年代他就提出了编制矿井瓦斯地质图的想法。19831983年，他与张子年，他与张子敏、陈名强、张克树等一起，在煤炭部领导的大力支持下，建立了敏、陈名强、张克树等一起，在煤炭部领导的大力支持下，建立了“编制全国煤矿瓦斯地质图编
3、制全国煤矿瓦斯地质图”煤炭工业部重大项目。全国煤炭工业部重大项目。全国2525个省个省(区区)煤煤炭厅炭厅(局局)、矿务局、矿都成立了以总工程师为组长的编图领导小组，、矿务局、矿都成立了以总工程师为组长的编图领导小组，动员了动员了30003000多名工程技术和科研人员，自下而上的整理矿井、矿区多名工程技术和科研人员，自下而上的整理矿井、矿区瓦斯地质资料，编制了瓦斯地质资料，编制了500500余套矿井瓦斯地质图、余套矿井瓦斯地质图、125125套矿区瓦斯地套矿区瓦斯地质图和质图和2525套省套省(区区)瓦斯地质图。瓦斯地质图。19901990年，由张祖银、张子敏共同负年，由张祖银、张子敏共同负责
4、完成了责完成了12001200万的中国煤层瓦斯地质图和说明书的编制和出万的中国煤层瓦斯地质图和说明书的编制和出版任务。版任务。1.1 1.1 瓦斯地质的形成瓦斯地质的形成 此项工作的开展，在全国煤矿首次系统地整理了瓦斯地质资料，此项工作的开展，在全国煤矿首次系统地整理了瓦斯地质资料，最大范围地获取了全国煤矿瓦斯地质信息，广泛地宣传和普及了瓦最大范围地获取了全国煤矿瓦斯地质信息，广泛地宣传和普及了瓦斯地质知识，开创性地推动了瓦斯地质学科的发展；斯地质知识，开创性地推动了瓦斯地质学科的发展；19631963年，周世年，周世宁院士就提出了煤矿瓦斯地质的宁院士就提出了煤矿瓦斯地质的8 8项基本因素；项
5、基本因素；19771977年彭立世、袁崇年彭立世、袁崇孚在煤炭工业部建立了孚在煤炭工业部建立了“湘、赣、豫煤与瓦斯突出带地质构造特征研湘、赣、豫煤与瓦斯突出带地质构造特征研究究”课题。这些都为瓦斯地质的深入研究奠定了基础。课题。这些都为瓦斯地质的深入研究奠定了基础。19931993年，年，“瓦斯地质新学科与课程建设瓦斯地质新学科与课程建设”获优秀教学成果国家级二等奖。获优秀教学成果国家级二等奖。19851985年，中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会宣告成立，并创办了年，中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会宣告成立，并创办了瓦斯地质期刊，每年举办一次全国性的学术年会。瓦斯地质期刊，每年举办一次全国性的学术
6、年会。19941994年，年，瓦斯地质被批准为煤炭工业部重点学科。从瓦斯地质被批准为煤炭工业部重点学科。从19901990年以来，先后年以来，先后出版了瓦斯地质概论、出版了瓦斯地质概论、12001200万中国煤层地质图、万中国煤层地质图、12001200万中国煤层瓦斯地质图编制、中国煤层瓦斯分布特万中国煤层瓦斯地质图编制、中国煤层瓦斯分布特征、瓦斯突出地球物理研究、煤层瓦斯赋存与流动理论、征、瓦斯突出地球物理研究、煤层瓦斯赋存与流动理论、瓦斯地质新进展等专著和瓦斯地质统编教材。瓦斯地质新进展等专著和瓦斯地质统编教材。1.2 1.2 瓦斯地质研究得到各级领导的支持和重视瓦斯地质研究得到各级领导的
7、支持和重视 前国家主席江泽民观看中国煤层瓦斯地质图 国家煤矿安全监察局局长王显政到瓦斯地质研究所指导工作 19981998年年5 5月月1818日原国家煤炭工业局局长张宝明给张子敏教授写日原国家煤炭工业局局长张宝明给张子敏教授写信，指出：信，指出：“焦作工学院瓦斯地质研究所编制瓦斯地质图，并进行焦作工学院瓦斯地质研究所编制瓦斯地质图，并进行了全国煤矿瓦斯地质研究工作，既具提高控制瓦斯事故各项工作了全国煤矿瓦斯地质研究工作，既具提高控制瓦斯事故各项工作的前瞻性和计划性，又指导现场安全技术措施，是一项重要的安的前瞻性和计划性，又指导现场安全技术措施，是一项重要的安全基础。国家煤炭工业局支持你们的研
8、究工作。全基础。国家煤炭工业局支持你们的研究工作。”同年同年6 6月月1313日，日，中国煤炭报、煤炭教育信息报头版头条刊登。中国煤炭报、煤炭教育信息报头版头条刊登。张宝明局长对瓦斯地质编图十分重视 河南省副省长陈全国到瓦斯地质研究所指导工作1.3 1.3 瓦斯地质的发展瓦斯地质的发展 煤矿安全规程第一百八十一条，突出矿井必须及煤矿安全规程第一百八十一条，突出矿井必须及时编制矿井瓦斯地质图。无论是高瓦斯矿井、突出矿井时编制矿井瓦斯地质图。无论是高瓦斯矿井、突出矿井还是低瓦斯矿井，无论是瓦斯灾害防治，还是瓦斯资源还是低瓦斯矿井，无论是瓦斯灾害防治，还是瓦斯资源开发利用，都需要编制各级瓦斯地质图。
9、它是研究和反开发利用，都需要编制各级瓦斯地质图。它是研究和反映瓦斯地质规律、瓦斯变化规律，指导瓦斯预测和防灾、映瓦斯地质规律、瓦斯变化规律，指导瓦斯预测和防灾、减灾的最基础的图件。有了这种图件，才能使瓦斯地质减灾的最基础的图件。有了这种图件，才能使瓦斯地质资料和研究成果得到高度的集中，并不断地积累、补充、资料和研究成果得到高度的集中，并不断地积累、补充、深化和完善；有了这种图件就可以使各级领导和管理人深化和完善；有了这种图件就可以使各级领导和管理人员对瓦斯预测和防治有了共同的语言，综合考虑瓦斯灾员对瓦斯预测和防治有了共同的语言，综合考虑瓦斯灾害防治和资源开发利用；有了这种图件更容易使瓦斯研害防
10、治和资源开发利用；有了这种图件更容易使瓦斯研究成果纳入到生产管理，迅速转化为生产力。究成果纳入到生产管理，迅速转化为生产力。1.3.1 1.3.1 要编制煤矿各级瓦斯地质图要编制煤矿各级瓦斯地质图 无论从防治瓦斯灾害还是从瓦斯资源开发利无论从防治瓦斯灾害还是从瓦斯资源开发利用而言，都需要设置煤矿各级瓦斯地质专职人用而言，都需要设置煤矿各级瓦斯地质专职人员，更何况防治瓦斯灾害是高难度的技术和一员，更何况防治瓦斯灾害是高难度的技术和一项系统工程。瓦斯含量、瓦斯涌出量、煤与瓦项系统工程。瓦斯含量、瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出灾害都是随着开采深度和采掘工艺技术斯突出灾害都是随着开采深度和采掘工艺技术的变化
11、而不断发生变化，需要专职人员随时跟的变化而不断发生变化，需要专职人员随时跟踪瓦斯地质信息，收集、分析资料，编制各级踪瓦斯地质信息，收集、分析资料，编制各级瓦斯地质图。更需要瓦斯地质专职人员不断修瓦斯地质图。更需要瓦斯地质专职人员不断修改和补充各级瓦斯地质图资料。改和补充各级瓦斯地质图资料。1.3.2 1.3.2 设置煤矿各级瓦斯地质专职人员设置煤矿各级瓦斯地质专职人员 瓦斯地质规律是反映煤层瓦斯形成、分布和赋存的瓦斯地质规律是反映煤层瓦斯形成、分布和赋存的规律，是研究煤与瓦斯突出地质原因的理论。瓦斯地质技术是规律，是研究煤与瓦斯突出地质原因的理论。瓦斯地质技术是煤矿安全生产和瓦斯资源开发最基本
12、的技术。只要办煤矿，首煤矿安全生产和瓦斯资源开发最基本的技术。只要办煤矿，首先应该搞清瓦斯地质规律，只有如此，才能掌握瓦斯涌出和突先应该搞清瓦斯地质规律，只有如此，才能掌握瓦斯涌出和突出危险性的规律；只有如此，才能搞清把瓦斯作为资源进行开出危险性的规律；只有如此，才能搞清把瓦斯作为资源进行开发的理论和技术。在搞清矿区、井田煤层区域构造演化历史的发的理论和技术。在搞清矿区、井田煤层区域构造演化历史的基础上，揭示不同期次、不同序次和不同规模的构造对瓦斯赋基础上，揭示不同期次、不同序次和不同规模的构造对瓦斯赋存的控制规律，从而搞清瓦斯突出危险性的分区分带特征。目存的控制规律，从而搞清瓦斯突出危险性的
13、分区分带特征。目前，运用计算机技术，建立瓦斯突出危险性预测预报的可视化前，运用计算机技术，建立瓦斯突出危险性预测预报的可视化技术，首先要建立准确地瓦斯地质模型。这些都必须具有详尽技术，首先要建立准确地瓦斯地质模型。这些都必须具有详尽的第一手瓦斯地质分析资料。因此，要建立健全矿井瓦斯地的第一手瓦斯地质分析资料。因此，要建立健全矿井瓦斯地质工作规范制度。质工作规范制度。1.3.3 1.3.3 建立健全矿井瓦斯地质工作规范制度建立健全矿井瓦斯地质工作规范制度 现代化采煤技术的高速发展，生产越来现代化采煤技术的高速发展，生产越来越集中，采掘机械自动化程度越来越高，瓦斯集中越集中，采掘机械自动化程度越来
14、越高，瓦斯集中涌出和矿山压力的急剧变化，使得原来的低瓦斯矿涌出和矿山压力的急剧变化，使得原来的低瓦斯矿井也变成了高瓦斯矿井，使得影响煤与瓦斯突出的井也变成了高瓦斯矿井，使得影响煤与瓦斯突出的因素越来越复杂。这就需要瓦斯地质技术和采矿技因素越来越复杂。这就需要瓦斯地质技术和采矿技术密切结合起来。术密切结合起来。1.3.4 1.3.4 把瓦斯地质技术和采矿技术密切结合起来把瓦斯地质技术和采矿技术密切结合起来 主要内容主要内容1 瓦斯地质的形成和发展 2 瓦斯地质规律分析3 煤矿三级瓦斯地质图的作用4 矿区矿井采掘工作面瓦斯地质图编制方法5 河南省瓦斯地质规律研究及煤矿瓦斯地质图编制2 2 瓦斯地质
15、规律分析瓦斯地质规律分析2.1 2.1 瓦斯是特殊的地质体瓦斯是特殊的地质体 2.2 2.2 瓦斯生成理论瓦斯生成理论 2.3 2.3 瓦斯运移、赋存和分布瓦斯运移、赋存和分布 2.4 2.4 瓦斯地质规律的意义瓦斯地质规律的意义2.5 2.5 瓦斯地质规律与中国的煤与瓦斯突出瓦斯地质规律与中国的煤与瓦斯突出2.6 2.6 中国不同地质时代的煤层瓦斯区域分布特征中国不同地质时代的煤层瓦斯区域分布特征2.7 2.7 中国煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出量区域分布规律中国煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出量区域分布规律 2.8 2.8 中国煤层低瓦斯赋存、低瓦斯涌出量区域分布规律中国煤层低瓦斯赋存、低瓦斯涌出量
16、区域分布规律 2.1 2.1 瓦斯是特殊的地质体瓦斯是特殊的地质体 2.1.1 2.1.1 瓦斯是气体地质体瓦斯是气体地质体 瓦斯生于煤层，储存于煤层，只要开采煤炭就会有瓦斯瓦斯生于煤层，储存于煤层，只要开采煤炭就会有瓦斯涌出来。瓦斯是地质成因的，它是在数千万年至数亿年前由涌出来。瓦斯是地质成因的，它是在数千万年至数亿年前由煤的变质作用形成的，它是生于煤层、储存于煤层或围岩中煤的变质作用形成的，它是生于煤层、储存于煤层或围岩中的气体地质体，它的生成条件、运移规律、赋存和分布规律的气体地质体，它的生成条件、运移规律、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质作用控制，它在煤层中的赋存状态与都受着极其复杂
17、的地质作用控制，它在煤层中的赋存状态与煤颗粒、煤分子之间的关系经历过极其复杂的地质历史演化煤颗粒、煤分子之间的关系经历过极其复杂的地质历史演化过程，涉及到复杂的区域地质学、煤田地质学、煤化学等知过程，涉及到复杂的区域地质学、煤田地质学、煤化学等知识；它的运移、流动规律涉及到流体力学等知识；它在煤炭识；它的运移、流动规律涉及到流体力学等知识；它在煤炭开采过程中的涌出和突出规律又涉及到地球动力学、构造地开采过程中的涌出和突出规律又涉及到地球动力学、构造地质学、岩体力学、采矿学等知识，所以我们称瓦斯是气体地质学、岩体力学、采矿学等知识，所以我们称瓦斯是气体地质体。质体。2.1.2 2.1.2 瓦斯受
18、控于地质作用瓦斯受控于地质作用 瓦斯是地质作用的产物，现今煤层瓦斯的赋存状态是瓦斯是地质作用的产物，现今煤层瓦斯的赋存状态是含煤地层经受复杂地质历史演化作用的结果，受着瓦斯生成、含煤地层经受复杂地质历史演化作用的结果，受着瓦斯生成、运移、保存条件综合地质作用的控制。瓦斯的生成、运移、运移、保存条件综合地质作用的控制。瓦斯的生成、运移、保存条件和赋存以及煤与瓦斯突出动力现象都是地质作用的保存条件和赋存以及煤与瓦斯突出动力现象都是地质作用的结果，存在着瓦斯地质规律。瓦斯抽放的难易程度与煤层结结果，存在着瓦斯地质规律。瓦斯抽放的难易程度与煤层结构破坏程度密切相关，尤其是煤层气开发工艺技术与煤层结构破
19、坏程度密切相关，尤其是煤层气开发工艺技术与煤层结构受强构造挤压、剪切形成构造煤的发育程度构受强构造挤压、剪切形成构造煤的发育程度(软煤分层厚软煤分层厚度度)密切相关。瓦斯地质研究从宏观上涉及到板块构造运动；密切相关。瓦斯地质研究从宏观上涉及到板块构造运动；从微观上涉及到煤的化学结构。无论从赋存、分布的地质原从微观上涉及到煤的化学结构。无论从赋存、分布的地质原因和规律，还是从瓦斯涌出、瓦斯突出的原因和规律，都涉因和规律，还是从瓦斯涌出、瓦斯突出的原因和规律，都涉及到极其复杂的地质条件、地质理论、地质测试手段。及到极其复杂的地质条件、地质理论、地质测试手段。2.1.3 2.1.3 瓦斯灾害预测和防
20、治是国际性的技术难题瓦斯灾害预测和防治是国际性的技术难题 瓦斯是无色、无味的气体，在矿井空间几乎无处不有，瓦斯是无色、无味的气体，在矿井空间几乎无处不有，所有的采矿活动，每时每刻都能扰动它，涉及到它。瓦斯所有的采矿活动，每时每刻都能扰动它，涉及到它。瓦斯涌出聚集、瓦斯突出、瓦斯灾害的预测和防治，瓦斯灾害涌出聚集、瓦斯突出、瓦斯灾害的预测和防治，瓦斯灾害的发生，都涉及到复杂的地质因素、开采因素和人为因素。的发生，都涉及到复杂的地质因素、开采因素和人为因素。这些因素往往具有模糊性和随机性，既有静态特征，更具这些因素往往具有模糊性和随机性，既有静态特征，更具有千钧一发的动态特征。从管理上讲，人们的认
21、识能力和有千钧一发的动态特征。从管理上讲，人们的认识能力和快速反应能力往往处于被动状态。瓦斯事故发生的规律不快速反应能力往往处于被动状态。瓦斯事故发生的规律不同于水、火、顶板冒落等事故那样直观，而显得很抽象，同于水、火、顶板冒落等事故那样直观，而显得很抽象，容易引起作业时的疏忽。据统计，我国煤矿事故每年伤亡容易引起作业时的疏忽。据统计，我国煤矿事故每年伤亡60006000人以上，瓦斯伤亡人数占总数的人以上，瓦斯伤亡人数占总数的40%40%以上。防治瓦以上。防治瓦斯灾害是煤矿安全生产的首要任务。斯灾害是煤矿安全生产的首要任务。2.2 2.2 瓦斯生成理论瓦斯生成理论 煤的变质作用可分为深成变质作
22、用和岩浆热变质作用。瓦斯煤的变质作用可分为深成变质作用和岩浆热变质作用。瓦斯生成量随着煤的埋藏深度的增加而增加。生成量随着煤的埋藏深度的增加而增加。表表 2-1 2-1 每形成一吨煤的产气量每形成一吨煤的产气量 褐褐 煤煤 肥肥 煤煤 瘦瘦 煤煤 无烟煤无烟煤 68m68m3 3 230 m230 m3 3 330 m330 m3 3 400 m400 m3 3以上以上 表表 2-2 2-2 各煤化阶段生气量各煤化阶段生气量 煤煤 化化 气气 体体 阶阶 段段 每个煤化阶段最终残留每个煤化阶段最终残留-吨煤的生气量，吨煤的生气量，m m3 3 泥炭褐煤泥炭褐煤褐煤烟煤褐煤烟煤烟煤无烟煤烟煤无烟
23、煤甲甲 烷烷 68.368.3161.6161.6192.9192.9 二氧化碳二氧化碳 167.3167.3 124.9124.9 23.423.4 2.3 2.3 瓦斯运移、赋存和分布瓦斯运移、赋存和分布 煤化作用生成瓦斯经历数千万年至数亿年的地壳构造运动煤化作用生成瓦斯经历数千万年至数亿年的地壳构造运动的作用，的作用，80%80%左右的气体都逸散掉了，因此瓦斯的运移和赋存规左右的气体都逸散掉了，因此瓦斯的运移和赋存规律极其复杂。只有搞清煤田、矿区地质构造演化历史，在历次构律极其复杂。只有搞清煤田、矿区地质构造演化历史，在历次构造运动中含煤地层隆起、剥蚀和沉积、拗陷的特征，才能搞清煤造运动
24、中含煤地层隆起、剥蚀和沉积、拗陷的特征，才能搞清煤层瓦斯的保存条件，同样是石炭二叠系煤层，在山东省鲁西断隆层瓦斯的保存条件，同样是石炭二叠系煤层，在山东省鲁西断隆控制的石炭二叠纪煤田，由于隆起较早，上覆普遍缺失三叠系地控制的石炭二叠纪煤田，由于隆起较早，上覆普遍缺失三叠系地层，煤层长期遭受风化剥蚀作用，大量瓦斯逸散，埋深层，煤层长期遭受风化剥蚀作用，大量瓦斯逸散，埋深600-600-700m700m仍属瓦斯风化带，目前山东省范围内仍属瓦斯风化带，目前山东省范围内90%90%的矿井都属于低的矿井都属于低瓦斯矿井；而河南豫西煤田石炭二叠系煤层，上覆沉积了数千米瓦斯矿井；而河南豫西煤田石炭二叠系煤层
25、，上覆沉积了数千米厚的三叠系的地层，因此瓦斯保存条件较好，焦作、鹤壁、郑州、厚的三叠系的地层，因此瓦斯保存条件较好，焦作、鹤壁、郑州、平顶山矿区都属于高瓦斯、突出矿区。只有搞清矿区、矿井地质平顶山矿区都属于高瓦斯、突出矿区。只有搞清矿区、矿井地质构造及其构造应力场在历次构造运动中经受挤压、拉张和剪切作构造及其构造应力场在历次构造运动中经受挤压、拉张和剪切作用的演化历史，才能搞清矿井、采区、采面煤层瓦斯的保存和赋用的演化历史，才能搞清矿井、采区、采面煤层瓦斯的保存和赋存特征；只有如此，也才能搞清矿区、井田的构造挤压、剪切带存特征；只有如此，也才能搞清矿区、井田的构造挤压、剪切带的分布和构造煤的发
26、育特征。在此基础上，搞清煤与瓦斯突出危的分布和构造煤的发育特征。在此基础上，搞清煤与瓦斯突出危险性的分区、分带特征，同时，也才能搞清煤层瓦斯抽放的难易险性的分区、分带特征，同时，也才能搞清煤层瓦斯抽放的难易程度和应采取的对策和技术。程度和应采取的对策和技术。2.4 2.4 瓦斯地质规律的意义瓦斯地质规律的意义 瓦斯地质规律包括瓦斯生成的地质条件，瓦斯瓦斯地质规律包括瓦斯生成的地质条件，瓦斯保存的地质条件，瓦斯赋存特征，矿区、井田构保存的地质条件，瓦斯赋存特征，矿区、井田构造变形特征及复杂程度，不同方向的断裂、褶皱造变形特征及复杂程度，不同方向的断裂、褶皱类型及发育特征，构造挤压、拉张、剪切应力
27、场类型及发育特征，构造挤压、拉张、剪切应力场的演化历史，煤层结构破坏及构造煤的发育程度的演化历史，煤层结构破坏及构造煤的发育程度等。这些都是影响煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出等。这些都是影响煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性、煤与瓦斯突出强度和量和煤与瓦斯突出危险性、煤与瓦斯突出强度和瓦斯抽放利用条件的主要地质因素。搞清它们之瓦斯抽放利用条件的主要地质因素。搞清它们之间的关系就搞清了瓦斯地质规律。间的关系就搞清了瓦斯地质规律。2.5 2.5 瓦斯地质规律与中国的煤与瓦斯突出瓦斯地质规律与中国的煤与瓦斯突出 2.5.12.5.1中国发生煤与瓦斯突出的基本情况中国发生煤与瓦斯突出的基本情
28、况 自自18341834年年3 3月月2222日法国鲁尔煤田伊萨克矿井在急倾日法国鲁尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载的瓦斯突出至今的一个半多世纪中，世界各主要产煤的瓦斯突出至今的一个半多世纪中，世界各主要产煤国如俄罗斯、波兰、澳大利亚、德国、英国、日本等国如俄罗斯、波兰、澳大利亚、德国、英国、日本等都发生过程度不同的瓦斯突出。瓦斯突出一直是世界都发生过程度不同的瓦斯突出。瓦斯突出一直是世界各产煤国突出矿井安全和减灾防灾工作的主体。我国各产煤国突出矿井安全和减灾防灾工作的主体。我国是世界上发生瓦斯突出最为严重的国家
29、之一，据不完是世界上发生瓦斯突出最为严重的国家之一，据不完全统计，目前我国有瓦斯突出矿井全统计，目前我国有瓦斯突出矿井270270余对，已发生煤余对，已发生煤与瓦斯突出与瓦斯突出1200012000余次。近年来，随着煤炭工业的迅猛余次。近年来，随着煤炭工业的迅猛发展，瓦斯突出对煤矿安全生产的威胁与日俱增。发展，瓦斯突出对煤矿安全生产的威胁与日俱增。2.5.12.5.1我国发生煤与瓦斯突出的基本情况我国发生煤与瓦斯突出的基本情况 中国煤矿发生瓦斯突出中国煤矿发生瓦斯突出97%97%以上都发生在高瓦斯矿井，仅开以上都发生在高瓦斯矿井，仅开滦的赵各庄、张家口的前山矿、鹤岗的南山矿和新一矿、抚顺滦的赵
30、各庄、张家口的前山矿、鹤岗的南山矿和新一矿、抚顺的南昌井、盘江的火铺井和云南的蚂蝗庆矿为低瓦斯矿井。瓦的南昌井、盘江的火铺井和云南的蚂蝗庆矿为低瓦斯矿井。瓦斯突出矿井的分布以华南地区最多，为斯突出矿井的分布以华南地区最多，为181181余对，占全国瓦斯突余对，占全国瓦斯突出矿井总数的出矿井总数的66.3%66.3%；其次为华北地区和东北地区各为；其次为华北地区和东北地区各为6060余对余对和和2020余对，分别占全国瓦斯突出矿井总数的余对，分别占全国瓦斯突出矿井总数的24.1%24.1%和和7.6%7.6%；西北地区为西北地区为5 5对，占全国瓦斯突出矿井总数的对，占全国瓦斯突出矿井总数的2%
31、2%。从含煤地层。从含煤地层时代来看，开采石炭、二叠纪煤层的突出矿井最多为时代来看，开采石炭、二叠纪煤层的突出矿井最多为230230余对，余对，占全国瓦斯突出矿井总数的占全国瓦斯突出矿井总数的83.7%83.7%；其次是开采早、中侏罗世；其次是开采早、中侏罗世和晚三叠世煤层的矿井为和晚三叠世煤层的矿井为2020余对，占余对，占8.5%8.5%；开采晚侏罗世；开采晚侏罗世早白垩世煤层的矿井为早白垩世煤层的矿井为2020余对，占余对，占6.3%6.3%；开采第三纪煤层的；开采第三纪煤层的矿井为矿井为4 4对，仅占对，仅占1.2%1.2%。2.5.1 2.5.1 我国发生煤与瓦斯突出的基本情况我国发
32、生煤与瓦斯突出的基本情况 中国煤与瓦斯突出的始突深度在不同矿区、不中国煤与瓦斯突出的始突深度在不同矿区、不同矿井相差甚大。始突深度最小的不到同矿井相差甚大。始突深度最小的不到40m40m，如，如湖南红卫里王庙矿为湖南红卫里王庙矿为35m35m；最大的达到；最大的达到600m600m以上，以上，如抚顺老虎台矿为如抚顺老虎台矿为640m640m，郑煤集团大平矿为，郑煤集团大平矿为612m612m。华南地区东部的湘、赣、粤始突深度最小，。华南地区东部的湘、赣、粤始突深度最小，一般为数十米到一般为数十米到200m200m；华南地区西部的川、黔、；华南地区西部的川、黔、滇始突深度一般为滇始突深度一般为1
33、00m100m400m400m；华北地区的始；华北地区的始突深度约为突深度约为200m200m650m650m；东北地区的始突深度；东北地区的始突深度在在100m100m650m650m。2.5.22.5.2煤层瓦斯含量高是瓦斯突出发生的基础煤层瓦斯含量高是瓦斯突出发生的基础 瓦斯突出集中分布在煤层瓦斯含量相对富集的地带，瓦斯突出集中分布在煤层瓦斯含量相对富集的地带，全国全国3030对特大型瓦斯突出矿井中煤层瓦斯含量一般都对特大型瓦斯突出矿井中煤层瓦斯含量一般都在在20m20m3 3/t/t左右，从而不少矿区把煤层瓦斯含量作为评左右，从而不少矿区把煤层瓦斯含量作为评价瓦斯突出的标准。如湖南的涟
34、邵矿区煤层瓦斯含量价瓦斯突出的标准。如湖南的涟邵矿区煤层瓦斯含量大于大于15m15m3 3/t/t为严重突出煤层；瓦斯含量为严重突出煤层；瓦斯含量9 915m15m3 3/t/t为一为一般突出煤层；煤层瓦斯含量小于般突出煤层；煤层瓦斯含量小于9m9m3 3/t/t不发生瓦斯突出。不发生瓦斯突出。四川南桐矿区、天府矿区和焦作矿区发生瓦斯突出煤四川南桐矿区、天府矿区和焦作矿区发生瓦斯突出煤层的瓦斯含量临界值分别为层的瓦斯含量临界值分别为6m6m3 3/t/t、8m8m3 3/t/t和和10m10m3 3/t/t。煤层瓦斯含量不仅决定着发生瓦斯突出的难易程度，煤层瓦斯含量不仅决定着发生瓦斯突出的难易
35、程度，而且还影响瓦斯突出的强度，如江西乐平矿区的涌山而且还影响瓦斯突出的强度，如江西乐平矿区的涌山煤矿煤层瓦斯含量为煤矿煤层瓦斯含量为17.01m17.01m3 3/t/t，最大突出强度为，最大突出强度为2200t2200t；而该矿区的仙槎矿煤层瓦斯含量相对较小，瓦斯突出而该矿区的仙槎矿煤层瓦斯含量相对较小，瓦斯突出的最大强度的最大强度100t100t左右。左右。2.5.3 2.5.3 煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件 国内外不少研究者都把煤体结构的破坏程度作为国内外不少研究者都把煤体结构的破坏程度作为预测瓦斯突出危险性的指标。煤体结构破坏是煤层预测
36、瓦斯突出危险性的指标。煤体结构破坏是煤层受到构造强烈挤压和剪切破坏作用的产物。由于受受到构造强烈挤压和剪切破坏作用的产物。由于受力大小、作用范围和受力状态的非均衡性，煤层中力大小、作用范围和受力状态的非均衡性，煤层中范围和厚度大小不同的自然分层发生变形，丧失了范围和厚度大小不同的自然分层发生变形，丧失了原来的均质、层理清晰的条带状结构，而形成破碎原来的均质、层理清晰的条带状结构，而形成破碎的颗粒或粉状的构造破坏煤。焦作工学院称其为构的颗粒或粉状的构造破坏煤。焦作工学院称其为构造煤，并根据煤体宏观和微观结构特征，把构造煤造煤，并根据煤体宏观和微观结构特征，把构造煤划分成碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜
37、棱煤划分成碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤4 4种类型。种类型。2.5.3 2.5.3 煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件构造破坏煤常常发育在压性、压扭性或剪切构造发育构造破坏煤常常发育在压性、压扭性或剪切构造发育区域内构造应力比较集中的地带，由于煤层物质组成和区域内构造应力比较集中的地带，由于煤层物质组成和受力状态的不同，构造破坏煤往往呈夹层状或透镜体状受力状态的不同，构造破坏煤往往呈夹层状或透镜体状分布于煤层中的不同部位。国内外大量观测表明，在瓦分布于煤层中的不同部位。国内外大量观测表明，在瓦斯突出地点的煤层中都存在有煤质松软、层理紊乱、原斯突出地点
38、的煤层中都存在有煤质松软、层理紊乱、原生结构遭到严重破坏、呈层状或透镜状分布的软分层，生结构遭到严重破坏、呈层状或透镜状分布的软分层，所有的瓦斯突出都发生在构造破坏煤发育的地带。焦作所有的瓦斯突出都发生在构造破坏煤发育的地带。焦作工学院把受构造破坏严重的煤层，并具有发生瓦斯突出工学院把受构造破坏严重的煤层，并具有发生瓦斯突出的瓦斯能（即高压瓦斯）介质条件的煤体称作瓦斯突出的瓦斯能（即高压瓦斯）介质条件的煤体称作瓦斯突出煤体，把原生结构煤称作非突出煤体。瓦斯突出煤体从煤体，把原生结构煤称作非突出煤体。瓦斯突出煤体从理论上是瓦斯突出各项参数的综合反映，反过来瓦斯突理论上是瓦斯突出各项参数的综合反映
39、，反过来瓦斯突出参数也从本质上确定了瓦斯突出煤体的易突性。出参数也从本质上确定了瓦斯突出煤体的易突性。2.5.3 2.5.3 煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件煤体结构的破坏是发生瓦斯突出的必要条件 构造破坏煤的厚度也是影响瓦斯突出的重要地质因素。构造破坏煤的厚度也是影响瓦斯突出的重要地质因素。如果厚度较薄，在如果厚度较薄，在0.1m0.1m或或0.15m0.15m以下时，一般情况下不管其它以下时，一般情况下不管其它条件如何变化都不会发生瓦斯突出。因此，不少矿区都提出条件如何变化都不会发生瓦斯突出。因此，不少矿区都提出了以构造破坏煤的厚度作为预测瓦斯突出危险性的指标。如了以构造破坏煤的厚度
40、作为预测瓦斯突出危险性的指标。如阳泉阳泉3 3号煤层发生瓦斯突出的构造煤厚度为号煤层发生瓦斯突出的构造煤厚度为0.45m0.45m，安阳龙山，安阳龙山矿为矿为0.1m0.1m。南桐矿区。南桐矿区4 4号煤层的构造煤厚度号煤层的构造煤厚度1.6m1.6m2.0m2.0m发生发生瓦斯突出次数占全矿区瓦斯突出总数的瓦斯突出次数占全矿区瓦斯突出总数的48.3%48.3%，平均突出强，平均突出强度为度为110t110t；5 5号煤层的构造煤厚度号煤层的构造煤厚度0.04m0.04m0.3m0.3m发生瓦斯突出发生瓦斯突出次数占全矿区瓦斯突出总数的次数占全矿区瓦斯突出总数的23.6%23.6%，平均突出强
41、度为，平均突出强度为31.6t31.6t；6 6号煤层的构造煤厚度号煤层的构造煤厚度0.1m0.1m0.40m0.40m发生瓦斯突出次数占全矿发生瓦斯突出次数占全矿区瓦斯突出总数的区瓦斯突出总数的24.8%24.8%，平均突出强度为，平均突出强度为37.1t37.1t。2.5.4 2.5.4 构造应力相对集中的地带是瓦斯突出发生的主要位置构造应力相对集中的地带是瓦斯突出发生的主要位置瓦斯地质研究表明，瓦斯突出分布是不均衡的，在平面和瓦斯地质研究表明，瓦斯突出分布是不均衡的，在平面和空间上具有分区分带的特征，地质条件对瓦斯突出的分区分空间上具有分区分带的特征，地质条件对瓦斯突出的分区分带具有明显
42、的控制作用。特别是压性、压扭性构造与瓦斯突带具有明显的控制作用。特别是压性、压扭性构造与瓦斯突出息息相连。究其原因，一方面是这些构造有利于造成构造出息息相连。究其原因，一方面是这些构造有利于造成构造煤形成和发育；另一方面是在这些构造发育的地带构造应力煤形成和发育；另一方面是在这些构造发育的地带构造应力比较集中，使煤层处于强挤压状态，从而有利于在煤层中赋比较集中，使煤层处于强挤压状态，从而有利于在煤层中赋存高压瓦斯。我国华南地区在地质历史演变过程中压性和压存高压瓦斯。我国华南地区在地质历史演变过程中压性和压扭性构造作用时间较长，这无疑是瓦斯突出的频率和强度都扭性构造作用时间较长，这无疑是瓦斯突出
43、的频率和强度都比其它地区严重的重要原因。况且从现今的构造应力场来看，比其它地区严重的重要原因。况且从现今的构造应力场来看，华南地区的地应力作用仍然比华北地区高。国家地震局地壳华南地区的地应力作用仍然比华北地区高。国家地震局地壳应力所测定的中国东部大陆地表应力所测定的中国东部大陆地表100m100m以上的构造应力状态表以上的构造应力状态表明，华北地区平均水平主应力为明，华北地区平均水平主应力为3.3MPa3.3MPa，平均水平应力差为，平均水平应力差为1.8MPa1.8MPa；而华南地区平均水平主应力为；而华南地区平均水平主应力为8MPa8MPa，平均水平应力，平均水平应力差为差为4.8MPa4
44、.8MPa。2.5.5 2.5.5 压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带瓦斯突出主要与压性、压扭性断裂有关，有时断距只瓦斯突出主要与压性、压扭性断裂有关，有时断距只有几有几mm甚至几甚至几dmdm的小型逆断层或平移断层就会导致强烈的小型逆断层或平移断层就会导致强烈的瓦斯突出。这在我国华南地区的一些突出矿井中是很的瓦斯突出。这在我国华南地区的一些突出矿井中是很常见的。如天府矿区的刘家沟矿和磨心坡矿的瓦斯突出常见的。如天府矿区的刘家沟矿和磨心坡矿的瓦斯突出主要发生在小型逆断层附近，如图主要发生在小型逆断层附近，如图2 23333所示。广东的所示。
45、广东的梅田矿区有梅田矿区有7070余次瓦斯突出与小型的压性和扭性断层有余次瓦斯突出与小型的压性和扭性断层有关。关。图图 233 天府背斜刘、磨两矿煤与瓦斯突出点与断层的关系天府背斜刘、磨两矿煤与瓦斯突出点与断层的关系2.5.5 2.5.5 压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带湖南的洪山殿蛇形山井有湖南的洪山殿蛇形山井有5656次瓦斯突出发生在断距小于次瓦斯突出发生在断距小于5m5m的压性和压扭性断层附近。马田桐子山井南大巷有的压性和压扭性断层附近。马田桐子山井南大巷有4 4条条小型逆断层的小型逆断层的70m70m距离内掘进中发生了距离内掘进中
46、发生了5 5次瓦斯突出。六枝次瓦斯突出。六枝矿区矿区NENE向展布的梅子关背斜上发育的一系列向展布的梅子关背斜上发育的一系列NNENNE向的压扭向的压扭性小断层控制着该矿区的瓦斯突出分布。天府矿区三汇一性小断层控制着该矿区的瓦斯突出分布。天府矿区三汇一矿突出煤量达矿突出煤量达12780t12780t和和2807t2807t的两次特大型瓦斯突出分别发的两次特大型瓦斯突出分别发生在华蓥山深断裂的低级断裂生在华蓥山深断裂的低级断裂F F14-414-4逆断层的下盘和上盘；逆断层的下盘和上盘；2.5.5 2.5.5 压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地
47、带抚顺矿区的瓦斯突出也主要发生在抚顺抚顺矿区的瓦斯突出也主要发生在抚顺密山断裂的次级密山断裂的次级断裂逆掩断层的下盘。在一些正断层部位发生的煤与瓦斯突断裂逆掩断层的下盘。在一些正断层部位发生的煤与瓦斯突出，多数是由于这些断层开始时是逆断层，后来构造应力场出，多数是由于这些断层开始时是逆断层，后来构造应力场改变，逆冲推覆变为重力滑脱而成为正断层。如太行山东麓改变，逆冲推覆变为重力滑脱而成为正断层。如太行山东麓的焦作、安阳、鹤壁等矿区的的焦作、安阳、鹤壁等矿区的NNENNE向的正断层；平顶山矿区向的正断层；平顶山矿区北西西向的正断层，在这些断层附近，常常分布有发育的构北西西向的正断层，在这些断层附
48、近，常常分布有发育的构造煤，也是造成这些断层附近发生突出的原因。造煤，也是造成这些断层附近发生突出的原因。2.5.5 2.5.5 压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带瓦斯突出与褶皱构造的关系也是极其密切的。煤层在褶皱瓦斯突出与褶皱构造的关系也是极其密切的。煤层在褶皱形成过程中由于韧性剪切、塑性流动而形成构造煤的形成过程中由于韧性剪切、塑性流动而形成构造煤的“煤包煤包”通常是发生严重瓦斯突出的部位，这种情况在中国华南地区通常是发生严重瓦斯突出的部位，这种情况在中国华南地区的矿井中比较常见。如江西的新华煤矿为一褶皱构造，在向的矿井中比较常见。如江
49、西的新华煤矿为一褶皱构造，在向斜轴部形成的厚度较大的斜轴部形成的厚度较大的4 4个个“煤包煤包”，自，自1961196119811981短短的短短的2020年间仅一号矿井就发生瓦斯突出年间仅一号矿井就发生瓦斯突出103103次，其中位于矿井东部的次，其中位于矿井东部的第二个第二个“煤包煤包”，由于厚度比较大，突出次数最多，占该矿井，由于厚度比较大，突出次数最多，占该矿井总突出次数的总突出次数的75%75%以上。此外在褶皱构造中由于在背斜构造以上。此外在褶皱构造中由于在背斜构造的轴部及其附近，有利于瓦斯的积聚，易于发生瓦斯突出，的轴部及其附近，有利于瓦斯的积聚，易于发生瓦斯突出，如图如图2 23
50、434所示。所示。图图234 某矿南五采区煤与瓦斯突出点的分布与某矿南五采区煤与瓦斯突出点的分布与断层牵引形成的背斜和构造煤煤包的关系断层牵引形成的背斜和构造煤煤包的关系2.5.5 压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带压性、压扭性构造是发生煤与瓦斯突出的有利地带当背斜的轴部及其附近张性断裂比较发育，或者当背当背斜的轴部及其附近张性断裂比较发育，或者当背斜的轴部受到侵蚀时，则成为煤层瓦斯排放的通道。这斜的轴部受到侵蚀时，则成为煤层瓦斯排放的通道。这时在褶皱构造的翼部和向斜的轴部煤层的瓦斯含量就比时在褶皱构造的翼部和向斜的轴部煤层的瓦斯含量就比较高，易于发生瓦斯突出。由于平行煤层及围岩层面
