中国煤矿瓦斯赋存构造逐级控制规律与分区划分_张子敏
- 格式:pdf
- 大小:2.44 MB
- 文档页数:9
1:200万中国煤层瓦斯地质图瓦斯区、带划分摘要:本文在编制1:200万中国煤层瓦斯地质图,系统地整理了中国2000余对矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出等资料的基础上,应用板块构造理论和区域地质演化理论,结合中国煤田地质的研究成果,研究了中国煤层瓦斯的生成条件、保存条件和分布特征的地质背景,探讨了中国不同含煤时代煤层的瓦斯区域分布特征。
得出中国煤层瓦斯区域分布具有分区分带特征,划分出20个大区,88个带,300余个不同瓦斯等级的矿区。
关键词:构造演化;瓦斯地质图;分区;分带;瓦斯地质规律作者简介张子敏:教授、博士生导师,河南省一类重点学科“安全技术及工程”学科带头人,河南理工大学瓦斯地质研究所副所长,中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会常务副主任,近30年来,一直从事瓦斯地质和瓦斯灾害防治研究工作。
所在单位1.河南理工大学瓦斯地质研究所2.中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会0概述八十年代初,原焦作矿业学院承担的煤炭部重大攻关项目《全国煤矿瓦斯地质编图》,编制出全国25省(区)、矿区、矿井三级瓦斯地质图。
1990年,张祖银、张子敏[1]共同负责编制、出版了《1:200万中国煤层瓦斯地质图》。
系统地展示了瓦斯地质研究成果,推动了瓦斯地质学科的建设与发展,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,是重要的安全基础,奠定了瓦斯地质学科的理论体系[2]。
本文应用板块构造理论和区域地质演化理论[3-6],结合中国煤田地质的研究成果,系统地研究了中国煤层瓦斯的生成条件、保存条件和分布规律,提出了瓦斯分区,分带。
1各大地区煤层瓦斯区、带分布中国煤层瓦斯形成和分布受着区域构造的控制[7]。
1:200万中国煤层瓦斯地质图依据矿区或煤田煤层瓦斯形成的地质背景、煤层瓦斯的生成条件和保存条件、煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出量的大小、煤与瓦斯突出发生的情况,按照中国的华北地区、华南地区、东北地区、西北地区划分为20个大区和88个带。
科技日报/2010年/3月/6日/第006版两会特刊煤矿瓦斯地质图功在当代利在千秋河南理工大学瓦斯地质研究所所长教授博导中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会常务副主任张子敏编好煤矿瓦斯地质图是搞好全国煤矿瓦斯治理的必要基础(一)编制全国煤矿瓦斯地质图是国家煤矿瓦斯防治部际协调领导小组的安排国家能源局副局长兼总工程师吴吟在全国煤矿瓦斯地质图编制工作启动暨培训会上指出:“根据国家煤矿瓦斯防治部际协调领导小组的安排,决定组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作。
这次会议的主要任务就是要按照通知要求,动员部署全国煤矿瓦斯地质图编制工作。
”瓦斯地质图是煤矿瓦斯地质资料最好的档案,既是多年来瓦斯预测、灾害防治、瓦斯抽采实践的高度集中,又是指导今后准确预测瓦斯资源量、涌出量、突出危险性的重要理论依据。
编制煤矿瓦斯地质图,高度概括多年积累的瓦斯地质信息,把地质活动对瓦斯赋存的影响搞清楚,把无形的规律形象地反应在图纸上,把瓦斯治理的难点、重点搞清楚,瓦斯预测和治理才能有的放矢。
大量的实践证明,瓦斯地质图是瓦斯治理研究、交流、决策的重要平台,是治理瓦斯、预防事故的基础。
另外,编制瓦斯地质图,有助于实现煤炭与煤层气资源的协调开发。
通过瓦斯地质图评估矿区瓦斯(煤层气)资源,有利于合理安排煤炭资源开采与煤层气资源开发之间的衔接,为实现煤炭与煤层气资源协调开发、实现煤炭企业与煤层气企业双赢提供技术支撑。
(二)编制全国煤矿瓦斯地质图得到各级政府和煤矿企业领导的高度重视和大力支持2009年4月15日,国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知、国能煤炭[2009]117号文件指出:“编制全国煤矿瓦斯地质图,旨在整理全国煤矿多年地质勘探和开采以及测试揭露的瓦斯地质资料,利用瓦斯地质和瓦斯治理研究成果,揭示全国煤矿瓦斯地质规律,为预防瓦斯灾害、利用煤层气资源提供基本依据。
同时可以纳入教学和培训,普及瓦斯地质知识,提高广大煤炭企业防治瓦斯的技术水平。
中国煤矿瓦斯赋存构造逐级控制规律与分区划分张子敏1 吴 吟2(1.河南理工大学 安全科学与工程学院 河南 焦作 454000;2.国家能源局 北京 100824)摘 要:在编制了全国2792对矿井、173个矿区、22个省(区市)煤矿瓦斯地质图的基础上,进一步深化了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制理论与技术路线,提出了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制规律10种类型,从而将中国煤矿瓦斯赋存分布划分为29个区,其中有16个高突瓦斯区,有13个瓦斯区。
编制了1:250万中国煤矿瓦斯地质图。
有望为更加深入地揭示中国煤矿瓦斯赋存分布机理,揭示煤与瓦斯突出机理,奠定可靠的基础和依据。
关健词:瓦斯地质图,瓦斯赋存,区域地质构造,构造演化,构造逐级控制,高突瓦斯区中图分类号: TD712. 2 文献标识码:AGas Occurrence Tectonic Level Controlled Law and Zoning inChina's Coal MiningZHANG Zi-min 1 WU Yin 2(1. College of Safety and Engineering , Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, Henan, China; 2. National Energy Administration, Beijing 100824)Abstract: Based on the mine gas-geological map including 2792 mines, 173 mining areas and 22 provinces (area city), the Chinese coal mine gas occurrence geologic tectonic level controlled theory and technology route were further deepened, also putting forward 10 types about the theory. Therefore, China coal mine gas occurrence distribution was divided into 29 areas which contained 16 high process gas areas and 13 gas zones. In addition, 1:2500000 China coal mine gas geological map was compiled. What has done is to deeply reveal the mechanism of China's coal mining gas occurrence distribution, coal and gas outburst and to lay a reliable foundation and basis.Key words: gas geological map; gas occurrence tectonic level control;regional geological tectonic evolution; high-process gas area1、中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制理论与技术路线1.1 区域地质构造演化现今煤矿瓦斯分布和赋存状态是含煤盆地经历了印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动和现今地球构造应力场演化作用的结果,都可归结为挤压剪切构造活动或拉张裂陷构造活动作用的结果,图1所示。
河南省矿井瓦斯地质图编制规定前言编好矿井瓦斯地质图和矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测研究报告是编好矿区瓦斯地质图、省瓦斯地质图和瓦斯地质图集的基础,也是搞好河南省瓦斯地质、瓦斯预测和瓦斯治理工作、煤层气资源开发的基础。
煤矿瓦斯地质编图是瓦斯地质理论与应用的重大系统工程,专业性、技术性较强,要求有严格的编图细则、图例和比例尺。
瓦斯地质分析、研究和编图的基础是依托建矿以来生产实践、科学研究中积累的丰富瓦斯地质与瓦斯治理资料。
此次编制了“煤矿瓦斯地质编图统计表”26个表格,需要各煤矿认真填写。
同时,制定了“矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测研究报告”编制提纲,供编写“矿井瓦斯地质图”研究报告参考。
张子敏2007年10月一、河南省矿井瓦斯地质图编制细则1 编图原理和目的矿井瓦斯地质图是以矿井煤层底板等高线图和采掘工程平面图作为地理底图。
在系统收集、整理建矿以来采掘工程揭露和测试的全部瓦斯资料和地质资料,如采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和瓦斯抽采量;煤与瓦斯突出危险性预测指标及煤与瓦斯突出点资料等,在搞清矿井瓦斯地质规律,进行瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯(煤层气)资源量评价和构造煤厚度分布等基础上绘制而成。
矿井瓦斯地质图能高度集中反映煤层采、掘揭露和地质勘探等手段测试的瓦斯地质信息。
它可准确的反映矿井瓦斯涌出规律和赋存规律;准确的预测瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险性,准确地评价瓦斯(煤层气)资源量及开发技术条件。
2 编图内容和方法2.1 地理底图选用1:5000矿井采掘工程平面图和煤层底板等高线图作为地理底图。
要求地理底图的选取应能反应最新的瓦斯地质信息。
2.2 地质内容和方法(1)煤层底板等高线:一般是标高差50m一条,但在褶皱和断层影响引起煤层倾角变化大的部位,等高线密度增加;(2)全部地质勘探钻孔,煤层露头,向斜,背斜,断层,煤层厚度,陷落柱,火成岩,煤层顶底板砂,泥岩分界线,构造煤的类型、厚度分布等。
1:200万中国煤层瓦斯地质图瓦斯区、带划分摘要:本文在编制1:200万中国煤层瓦斯地质图,系统地整理了中国2000余对矿井瓦斯涌出和煤与瓦斯突出等资料的基础上,应用板块构造理论和区域地质演化理论,结合中国煤田地质的研究成果,研究了中国煤层瓦斯的生成条件、保存条件和分布特征的地质背景,探讨了中国不同含煤时代煤层的瓦斯区域分布特征。
得出中国煤层瓦斯区域分布具有分区分带特征,划分出20个大区,88个带,300余个不同瓦斯等级的矿区。
关键词:构造演化;瓦斯地质图;分区;分带;瓦斯地质规律作者简介张子敏:教授、博士生导师,河南省一类重点学科“安全技术及工程”学科带头人,河南理工大学瓦斯地质研究所副所长,中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会常务副主任,近30年来,一直从事瓦斯地质和瓦斯灾害防治研究工作。
所在单位1.河南理工大学瓦斯地质研究所2.中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会0概述八十年代初,原焦作矿业学院承担的煤炭部重大攻关项目《全国煤矿瓦斯地质编图》,编制出全国25省(区)、矿区、矿井三级瓦斯地质图。
1990年,张祖银、张子敏[1]共同负责编制、出版了《1:200万中国煤层瓦斯地质图》。
系统地展示了瓦斯地质研究成果,推动了瓦斯地质学科的建设与发展,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,是重要的安全基础,奠定了瓦斯地质学科的理论体系[2]。
本文应用板块构造理论和区域地质演化理论[3-6],结合中国煤田地质的研究成果,系统地研究了中国煤层瓦斯的生成条件、保存条件和分布规律,提出了瓦斯分区,分带。
1各大地区煤层瓦斯区、带分布中国煤层瓦斯形成和分布受着区域构造的控制[7]。
1:200万中国煤层瓦斯地质图依据矿区或煤田煤层瓦斯形成的地质背景、煤层瓦斯的生成条件和保存条件、煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出量的大小、煤与瓦斯突出发生的情况,按照中国的华北地区、华南地区、东北地区、西北地区划分为20个大区和88个带。
地质构造对赵庄矿3#煤层瓦斯赋存规律的影响梁波涛;郭明涛;张子敏;张玉贵【摘要】运用地质构造控制理论,结合区域构造演化特征,通过对赵庄煤矿瓦斯地质资料的统计,分析了构造、煤层埋深、上覆基岩厚度、顶底板岩性、煤层厚度等地质因素对瓦斯赋存的影响,得出煤层埋深和上覆基岩厚度是影响赵庄煤矿3#煤层瓦斯含量分布的主控因素,其它地质因素影响煤层瓦斯的局部变化.为瓦斯防治工作提供了依据,对安全生产具有重要指导意义.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】2页(P38-39)【关键词】瓦斯含量;区域构造演化;地质构造;埋藏深度;上覆基岩【作者】梁波涛;郭明涛;张子敏;张玉贵【作者单位】河南理工大学,瓦斯地质研究所,河南,焦作,454003;河南理工大学,瓦斯地质研究所,河南,焦作,454003;河南理工大学,瓦斯地质研究所,河南,焦作,454003;中国煤炭学会,瓦斯地质专业委员会,河南,焦作,454003;河南理工大学,瓦斯地质研究所,河南,焦作,454003;中国煤炭学会,瓦斯地质专业委员会,河南,焦作,454003【正文语种】中文【中图分类】TD712+.2赵庄矿井位于沁水煤田东南部,井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s),矿井采用长壁大采高综采一次采全厚,全部跨落法管理顶板,各工作面均依次逐段后退式不分层一次性回采,长壁工作面均采用双向回采。
设计生产能力6Mt/a,目前主采3#煤层位于山西组下部,服务年限为52.2年。
3#煤层上距K8砂岩24.08~48.53m,平均32.35m;下距K7砂岩0~12.80m,平均7.20m,层位稳定,煤厚0~6.35m,平均4.55m,变异系数25%,可采性指数0.98,煤层结构简单,含夹矸0~4层,一般为1层,位于煤层下部,厚0.20m左右。
煤层顶板主要为泥岩、砂质泥岩,次为粉砂岩,局部为中、细粒砂岩,底板主要为泥岩、砂质泥岩,个别为中、细粒砂岩或粉砂岩。
第20卷第2期2013年3月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Earth Science Frontiers(China University of Geosciences(Beijing);Peking University)Vol.20No.2Mar.2013收稿日期:2012-10-23;修回日期:2012-11-18基金项目:国家“十二五”科技重大专项(2011ZX05040-005)作者简介:张子敏(1946—),男,教授,博士生导师,河南理工大学一级特聘教授,瓦斯地质研究所所长,主要从事瓦斯地质与瓦斯治理方向研究。
E-mail:zhangzm@hpu.edu.cn中国煤矿瓦斯赋存构造逐级控制规律与分区划分张子敏1, 吴 吟21.河南理工大学,河南焦作4540002.国家能源局,北京100824ZHANG Zimin1, WU Yin21.College of Safety and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China2.National Energy Administration,Beijing100824,ChinaZHANG Zimin,WU Yin.Tectonic-level-control rule and area-dividing of coalmine gas occurrence in China.Earth ScienceFrontiers,2013,20(2):237-245Abstract:Based on 2792mines,173mining areas and 22provinces maps of mine gas-geology,the 1:2500000coalmine gas-geological map of China was finished.It was further developed the theory and technology route ofcoalmine gas occurrence tectonic level control,and the 10types of geologic tectonic control were found.Ac-cording to these,coalmine gas occurrence and distribution in China was divided into 29areas,including 16highand outburst gas areas and 13low gas areas.These achievements have been providing the base for deeply re-searching on mechanism of coal mine gas occurrence distribution,and coal and gas outburst in China.Key words:gas-geologic map;gas occurrence;regional geological structure;tectonic evolution;tectonic levelcontrol;high and outburst gas area摘 要:在编制全国2792对矿井、173个矿区、22个省(区市)煤矿瓦斯地质图的基础上,编制了1∶250万中国煤矿瓦斯地质图,进一步深化了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制理论与技术路线,提出了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制规律的10种类型,从而将中国煤矿瓦斯赋存分布划分为29个区,其中16个为高突瓦斯区,13个为瓦斯区。
研究为更深入揭示中国煤矿瓦斯赋存分布机理和煤与瓦斯突出机理奠定了可靠基础并提供了必要依据。
关键词:瓦斯地质图;瓦斯赋存;区域地质构造;构造演化;构造逐级控制;高突瓦斯区中图分类号:TD712 文献标志码:A 文章编号:1005-2321(2013)02-0237-091 中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制理论与技术路线(1)区域地质构造演化:现今煤矿瓦斯分布和赋存是含煤盆地经历印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动和现代地球构造应力场演化的结果,都可归结为挤压剪切构造活动或拉张裂陷构造活动作用的结果[1-6],如图1所示。
图1 区域地质构造演化路线Fig.1 Regional geological tectonic evolution图2 瓦斯赋存构造逐级控制理论路线Fig.2 Gas occurrence tectonic level control route(2)瓦斯赋存地质构造逐级控制理论研究路线:运用板块构造理论[4,7],区域地质构造演化理论深入地研究区域地质构造,从而深入地研究瓦斯赋存地质构造逐级控制规律,逐级缩小范围,揭示不同级别范围的瓦斯地质规律,有的放矢地预测与防治瓦斯灾害,如图2所示。
(3)瓦斯赋存地质构造逐级控制规律:瓦斯分布、赋存状态具有地质构造逐级控制特征,板块构造控制区域地质构造,区域地质构造控制矿区,矿区构造控制矿井、采掘工作面。
通过构造逐级控制,可以逐级缩小范围,最后圈定瓦斯(煤层气)富集区以及煤与瓦斯突出危险区[7-11],如图3所示。
(4)瓦斯赋存地质构造逐级控制机理:只有运用区域地质构造演化理论和瓦斯赋存地质构造逐级控制理论,才能厘清不同级别的挤压剪切构造和拉张裂陷构造,才能厘清瓦斯富集区、突出煤层、突出矿井、煤与瓦斯突出危险区的分布[3,7-8,12-14],如图4所示。
2 中国煤矿瓦斯赋存区域地质构造控制规律10种类型中国煤矿瓦斯赋存区域地质构造控制规律10种类型:区域地质构造挤压隆起控制型,区域地质构造挤压拗陷控制型,大型逆冲推覆构造控制型,造山带推挤作用控制型,区域岩浆作用控制型,板块中部构造简单区控制型,区域地质构造隆起剥蚀控制型,区域地质构造拉张裂陷控制型,区域水文地质作用控制型和低变质煤控制型。
(1)区域地质构造挤压隆起控制型:我国新疆等图3 瓦斯赋存地质构造逐级控制规律路线图Fig.3 Gas occurrence tectonic level control route图4 瓦斯赋存地质构造逐级控制机理Fig.4 Mechanism of gas occurrence tectonic control地含煤地层受印度板块等强烈推挤作用[12],含煤地层隆起,构造挤压强烈,主要发育逆断层。
浅部瓦斯受风化剥蚀而逸散,下部受挤压封闭,瓦斯保存较好。
瓦斯含量10m3/t以上,深部煤与瓦斯突出危险性越来越大。
(2)区域地质构造挤压拗陷控制型:我国黔西、滇东、川南等地区含煤地层四周受区域构造挤压拗陷,地层连续沉积,瓦斯风化带深50m左右,瓦斯含量普遍在15~35m3/t以上,构造煤普遍发育,煤与瓦斯突出灾害严重,始突深度不足百米,渗透性极低,瓦斯抽采难度大。
(3)大型逆冲推覆构造控制型:我国湖南、江西等地区含煤地层,长期受菲律宾等板块推挤作用,含煤地层逆冲推覆,构造煤全层发育,瓦斯含量普遍在15~30m3/t以上,瓦斯始突深度最浅为30m,突出灾害严重,仅湖南省就有近300对突出矿井,瓦斯渗透性极低,抽采难度大。
(4)造山带推挤作用控制型:我国的板沿、板内造山带形成了一系列挤压剪切带[12]。
如沿华北板块南缘平顶山—宜洛—新密—义马等矿区,受秦岭造山带推挤作用,形成了秦岭造山带北沿逆冲推覆构造系高突瓦斯带,构造煤发育,瓦斯突出灾害严重,煤层透气性低,瓦斯抽采难度大。
(5)区域岩浆作用控制型:我国东北地区的下白垩统含煤地层,受燕山期以来大规模的岩浆作用,形成了中高变质煤层,目前高瓦斯突出矿井居多;但在福建等地区的煤田,受岩浆作用强烈,二叠系、三叠系煤层变质为石墨化的高阶无烟煤,不吸附瓦斯,目前全为瓦斯矿井。
(6)板块中部构造简单区控制型:我国华北板块中部沁水盆地的含煤地层、鄂尔多斯盆地的含煤地层,受周围板块碰撞推挤作用小,地质构造简单,构造煤不发育,如潞安、晋城矿区,每平方千米不足5条断层;与之形成强烈对比的华北板块南缘平顶山等矿区,每平方千米断层200~300条以上。
沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘是我国“十一五”、“十二五”地面煤层气开发基地。
(7)区域地质构造隆起剥蚀控制型:我国山东等地区,受鲁西断隆的控制,鲁西南、苏北、淮北、永夏地区的石炭—二叠系含煤地层,印支期就开始受太平洋板块推挤作用隆起,缺失三叠系盖层,瓦斯风化带深800m以浅,目前以瓦斯矿井为主;而在大兴安岭隆起带的上侏罗统煤层和下白垩统煤层,受大兴安岭隆起带的控制,边隆起边剥蚀,上部缺失盖层,多为低瓦斯的褐煤。
(8)区域构造拉张裂陷控制型:古近纪以来,华北、东北地区,NNE—NE向构造发生大规模的拉张、裂陷,逆断层反转为正断层,裂陷带内的煤层瓦斯大量逸散,瓦斯风化带深500~800m,以瓦斯矿井为主。
(9)区域水文地质作用控制型:浅海碳酸盐岩环境形成的含煤地层,受岩溶水的浸蚀作用,多为瓦斯煤层。
如广西的合山组煤层、黔东吴家坪组煤层以及华北焦作等矿区的太原组煤层,多为瓦斯煤层。
(10)低变质煤控制型:我国的古近纪—新近纪聚煤盆地,成煤时代晚,煤的变质程度低,以褐煤为主,局部为长焰煤,瓦斯生成量少,煤层埋藏浅,普遍为瓦斯煤层、瓦斯矿井分布。
3 中国煤矿瓦斯赋存区域分布29个分区(1)天山中段北麓高突瓦斯区:该区位于我国西北地区北部,大地构造单元为天山褶皱系,包括吐鲁番—哈密、焉营、巴音布台克和伊宁等含煤盆地,含煤地层为下中侏罗统。
该区为瓦斯赋存区域地质构造挤压隆起控制型。
主要矿区和煤田:艾维尔沟、准南、准西北、准东、哈密、大南湖、三塘湖、什托洛盖等。
其中,准南(含阜康)、艾维尔沟为高瓦斯突出矿区。
现有4对突出矿井,7对高瓦斯矿井,已发生煤与瓦斯突出4次;最浅始突深度172.3m,发生在准南矿区黄山七号井;最大突出在准南矿区焦煤2310矿井,突出强度为970.7t/次;艾维尔沟矿区2130矿井瓦斯压力最大,为2MPa;准南煤田南山煤矿红沟二号平硐瓦斯含量最大,为16.51m3/t。
瓦斯风化带深200m左右。
(2)天山中段南麓高突瓦斯区:该区位于我国西北地区天山南侧,构造单元包括:天山褶皱系南侧塔里木陆块北缘的库车山前坳陷和昆仑褶皱系东北侧,包括了塔里木盆地北缘和西缘的各煤田。
该区为瓦斯赋存区域地质构造挤压隆起控制型。
主要矿区和煤田:库拜、伊宁、昭苏、尼勒克、尤尔都斯、焉耆、康米什等。
含煤地层为中下侏罗统。
其中,2对突出矿井,6对高瓦斯矿井,突出矿井分布于库拜矿区,已发生煤与瓦斯突出2次;始突深度205m,发生在明矾沟煤矿;突出强度为700t/次;大宛其煤矿瓦斯压力最大,为1.7MPa;梅斯布拉克煤矿瓦斯含量最大,为9.36m3/t。