煤层地质学范文篇1

关键词：临汾区块构造煤测井曲线分布特征

中图分类号：P631.84文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）009-144-02

构造煤是煤层受构造应力作用，原生结构、构造受到强烈破坏而产生破坏、粉化、增厚、减薄等变形特征的煤。根据煤体破碎程度，煤体结构通常被分为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤和糜棱煤5类。本文将煤体结构主要划分为三类，Ⅰ类原生煤、Ⅱ类碎裂煤、Ⅲ类构造煤，其中Ⅲ类构造煤主要包括碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤，由于碎裂煤对煤层气开采影响甚微，故本次重点研究构造煤的分布特征所提构造煤均指Ⅲ类构造煤。由于构造煤强度小，渗透率差，应力敏感等特性，在煤层气开采过程中，会造成孔隙度和渗透率降低，严重影响煤层气产量。构造煤与原生结构煤在物理力学性质方面的差异性会体现在测井曲线上，并可以利用测井曲线的形态变化划分钻孔的煤体结构，将多井测井曲线进行综合对比，就可以得到整个地区构造煤的基本分布特征。本文以临汾地区主采煤层5#煤层为例，利用测井曲线判识该地区的构造煤，并通过多井曲线特征对比得到其分布特征。

1研究区概况

临汾区块位于鄂尔多斯台拗东缘、紫金山断裂带西侧。煤层主要分布于二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，煤层总厚8～18m，主采煤层为山西组的5号煤层和太原组的8号煤层，本文着重研究5号煤层。5#煤层位于山西组下部，下距K7砂岩3.88-16.80m，平均距9.28m。顶板为泥岩、泥质粉砂岩及砂岩；底板为泥岩、沥青质泥岩及砂岩。该煤层厚1.09-5.65m，平均厚3.18m。5号煤层层位稳定，厚度变化不大，贯穿全区呈南厚北薄趋势。在临汾区块共搜集到28口井的钻孔资料，这些钻孔均附有视电阻率、密度、自然电位、自然伽马、声波时差、中子等测井曲线。

2构造煤测井响应特征

通常随着煤体结构遭受构造破坏程度的增加，煤体地球物理特征在物理性质、电学性质、化学性质和放射性等方面差异变大。基于各煤体结构间存在的物性差异，测井曲线的形态也发生了有规律的变化（如表1）。煤田地质勘探期间通常要进行大量的测井工作，主要有视电阻率、自然电位、自然伽玛、人工伽玛、井径和声波时差等，这为未采区煤体结构的划分提供了途径。

3利用测井曲线划分煤体结构

煤层在测井曲线上，具有“三高三低”的特征，即高的视电阻率电位、正异常的自然电位、小的自然伽玛、大的人工伽玛、大的井径和高的声波时差。为了正确划分煤体结构，收集了揭露该地区5#、8#煤层的43个钻孔的测井资料，并从测井原理、构造煤的物理力学性质以及实际对比中研究了构造煤的测井特征。表2为临汾地区测井响应特征数值统计表。对比主采煤层顶底板岩性响应特征，根据煤层内测井曲线变化特征区分出煤体结构类型（如图1）。

研究区煤层测井曲线多呈现凸状、波浪状、台阶状、手掌状等形状，5号煤层原生结构煤视电阻率曲线呈上下对称的阶梯状；出现构造煤的特征普遍较明确，对应的视电阻率、密度测井曲线多显示为低幅值锯齿状，井径有增大现象，表明煤层受构造破坏较严重，发生坍塌，致使井径扩大。

4研究区构造煤的分布特征

对研究区28口钻井进行煤体结构类型判识，构造煤发育显示以下特征（如图2）：从垂向分布上来看研究区5#煤层的构造煤主要发育在煤层的中下部，构造煤分层大体为2个小层，局部地区出现1个或3个小层；平面分布上构造煤集中分布在研究区西部古驿-窑渠背斜两翼及东部紫金山断裂带附近，中部构造空白区构造煤厚度最不发育，显示了构造煤的形成与构造的密切关系；研究区构造煤厚度主要集中在1～1.5m，东部紫金山断裂带部分地区达2m左右。

构造煤是地质构造作用的产物，其形成与分布受控于地质构造。区域上，推覆构造下盘或推覆体夹块部位，是构造煤相对发育部位。在断层两侧或某一侧，是构造煤的主要发育部位，断层越密集，构造煤越发育，断层规模越大，构造煤发育带越宽。本文利用测井曲线形态反映，对临汾研究区内煤体结构的系统划分结果，也正显示出了煤体结构的分布与地质构造密切相关。由此可见，利用地球物理测井曲线判识煤体结构的方法是行之有效的，据此对煤体结构的区域分布预测，不仅可为煤层气勘探目标区和目的煤层优选，而且也可为生产矿井中煤与瓦斯突出的预测、预报提供科学依据。

参考文献：

[1]王定武.利用模拟测井曲线判识构造煤的研究[J].中国煤田地质，1997（4）.

[2]彭立世.煤与瓦斯突出区域预测的认识基础[J].煤矿安全，1996（2）.

[3]郭德勇，韩德馨，张建国.平顶山矿区构造煤分布规律及成因研究[J]，煤炭学报，2002（3）.

[4]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

[5]陆国桢，傅雪海.测井解释煤层甲烷含量与煤层结构的研究[J].煤田地质与勘探，1997（3）.

[6]龙王寅，朱文伟，徐静，等.利用测井曲线判识煤体结构探讨[J].中国煤田地质，1999（3）.

[7]黄作华.煤田测井方法与数字处理[M].北京：煤炭工业出版社，1982.

[8]曹嘉猷，刘士安，高敏.测井资料综合解释[M].北京：石油工业出版社，2002.

[9]傅雪海.测井曲线解释煤层气含量评价煤体结构及在预测煤与瓦斯突出中的作用[D].徐州：中国矿业大学，1997.

煤层地质学范文

关键词：潘三；瓦斯；赋存规律

引言

潘三煤矿位于淮南煤田西北部，是一座特大型现代化矿井。潘三井田定名煤层32层，均属二叠系，煤层总厚33.74m，含煤系数4.5%，可采煤层12层，平均总厚24.24m，其中13-1煤层为稳定煤层。煤层上硬下软，呈粉末状或破碎状结构；构造裂隙发育，层面滑动现象较为普遍；煤层强度较低，其普氏硬度一般在0.3～0.7之间，局部更小。本区第四纪覆盖巨厚，一般达300～400m，砂岩层的孔隙度与渗透率比较小。井田自三迭纪开始一直遭受剥蚀，历经三迭、侏罗、白垩、第三纪漫长的暴露时期，含煤地层被剥蚀严重，煤层瓦斯风化作用强。

1矿井地质条件对矿井瓦斯赋存的影响

1.1断层、褶皱构造

1.1.1断层的开放与封闭性对瓦斯赋存影响显著。

1.1.2地质构造及组合对瓦斯赋存影响明显。褶曲类型和褶皱复杂程度对瓦斯赋存均有影响。封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造或称圈闭构造。简单的向斜盆地构造，其瓦斯排放条件往往是比较困难的。

1.1.3重力滑动构造有利于瓦斯释放。逆冲推覆构造增加了煤层上覆岩层的厚度，且挤压作用降低了岩层的透气性，有利于瓦斯的保存。受区域构造应力作用影响，11-2煤层形成与矿井其他煤层不同的构造发育规律。大构造形态控制小构造的发育形式，即董岗郢向斜控制小断层的发育形式，断层走向基本与向斜轴平行，董岗郢向斜北翼以正断层为主，且断层成组出现，向斜南翼以逆断层为主，离向斜轴部越近，断层落差越小；11-2煤层中小型正断层多以层滑构造形式显现；煤层赋存正常段瓦斯含量很小，但小断层附近往往出现瓦斯涌出异常，小断层是瓦斯涌出异常和动力现象最显著的地质标志。

1.2顶底板岩性

在煤系中除煤层内赋存瓦斯外，煤层围岩孔隙、孔洞和裂隙之中也可能赋存一定量的瓦斯。在潘三矿区内砂岩与砂页岩互层厚度占煤系总厚的38%。根据主要煤层中砂岩样品测试结果，砂岩砂页岩孔隙率与渗透率均比较小，一般孔隙度小于5.0%，渗透率小于1.0md。根据TN捷奥多维奇对岩层按渗透性分级标准，属于非透气性的岩层，所以有利于瓦斯的封闭和赋存。

1.3岩浆岩分布

岩浆侵入含煤岩系、煤层，使煤、岩层产生胀裂及压缩。岩浆的高温烘烤可使煤的变质程度升高。另外，岩浆岩体有时使煤层局部被覆盖或封闭，有时因岩脉蚀变带裂隙增加，造成风化作用加强，逐渐形成裂隙通道。结合地质背景作具体分析，本矿井内大部分区域瓦斯散逸可能性较大，瓦斯含量一般较小。

1.4煤层埋深及上覆基岩厚度

潘三矿区煤层向深部的延展较深较远，由于深部瓦斯压力大，煤层中的瓦斯缓慢地由深部向浅部移动，浅部瓦斯从煤层露头逸散后，可以得到来自深部瓦斯的补充，始终保持相当的瓦斯量。本矿区-1000m水平以上瓦斯含量随埋藏深度的增加而增大，但深部的梯度比中部的梯度大。

1.5岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响

本矿于2007年10月在西一8煤首采面的12318工作面揭露，大小为75m×25m的近椭圆形陷落柱。根据揭露资料分析，陷落柱内岩性破碎，且有泥岩煤线等充填物，未出现导气通道，而避免引发瓦斯涌出现象。

2瓦斯含量及其分布规律研究

本次利用各可采煤层合格瓦斯样点877个，瓦斯含量小于5的点有391个，大于5的点486个，高点与低点相间分布，规律性不强，但董岗郢向斜轴附近瓦斯含量一般较高，在向斜轴南翼也有分布有少量高点。这是因为煤层瓦斯含量的分布主要受地质构造、煤层埋藏深度（即距基岩面深度）以及煤层顶板盖层所控制。向斜轴部围岩压力大，瓦斯不易散出，向斜轴南翼煤层埋藏较深，地层平缓，上覆基岩厚度大，无大断层发育，瓦斯缺少运移通道，因此瓦斯含量也较高。

本区各主要可采煤层瓦斯含量平均值均大于5m3/t・燃，其中1、3煤层瓦斯含量高于其它煤层，各主要可采煤层的瓦斯最大含量均在15m3/t・燃以上，说明局部瓦斯含量较高。

本区瓦斯分布以董岗郢次级向斜轴为界可分为南、北两个瓦斯地质单元。其中向斜轴两侧瓦斯含量较高，在远离向斜轴的两翼，南翼瓦斯含量高于北翼。

南翼瓦斯地质单元：地层平缓，煤岩层走向东部变化小，靠近向斜轴部变化较大，构造中等，特别是浅部靠近向斜轴部及F39断层附近，中小断层发育。

北翼瓦斯地质单元：地层倾角比南翼稍陡，大中型断层多，密度大，孤立的小断层发育。

根据实测资料分析发现，北翼瓦斯地质单元瓦斯含量与煤层埋深呈线性关系，随煤层埋深增加瓦斯含量增大；南翼瓦斯分布无规律，但从测试资料看，南翼瓦斯含量比北翼偏高。

潘三矿煤层较松软，呈粉末状或破碎状结构，煤层内构造裂隙较发育，层面滑动现象亦很明显，因此，煤层强度比较低，其坚固性系数一般在0.3～0.7之间，孔隙度与渗透率均比较小，煤层透气性较低。

本区瓦斯含量高点与低点相间分布，董岗郢向斜轴附近瓦斯含量一般较高，在向斜轴南翼也有分布有少量高点。这是因为煤层瓦斯含量的分布主要受地质构造、煤层埋藏深度以及煤层顶板盖层所控制。向斜轴部围岩压力大，瓦斯不易散出，向斜轴南翼煤层埋藏较深，地层平缓，上覆基岩厚度大，无大断层发育，瓦斯缺少运移通道，因此瓦斯含量也较高。

3结束语

3.1断层、褶皱构造影响符合一般规律，重力滑动构造有利于瓦斯释放，小断层附近瓦斯富集；研究区煤系地层岩性组合有利于瓦斯的封闭和赋存；矿井内大部分岩浆侵入煤层区域瓦斯散逸可能性较大；瓦斯含量随埋藏深度的增加而增大，深部的梯度比中部的梯度大。

3.2本区瓦斯分布以董岗郢次级向斜轴为界可分为南、北两个瓦斯地质单元。北翼瓦斯地质单元瓦斯含量与煤层埋深呈线性关系，随煤层埋深增加瓦斯含量增大；南翼瓦斯分布无特别规律，但南翼瓦斯含量普遍比北翼偏高。

参考文献

[1]石庆礼，杨胜强.化乐一矿6煤组瓦斯压力特征及分布规律[J].煤炭科学技术，2010（08）.

[2]孟中泽，刘明举，孟磊，等.淮南矿区C13-1煤层构造软煤分布特征及其主控因素分析[J].中国煤炭，2010（02）.

[3]陈良立，刘庆献，李惠杰，等.禹州煤田梁北二井山西组二1煤瓦斯地质特征[J].河南理工大学学报（自然科学版），2008（02）.

[4]岳殿召.瓦斯地质研究在平顶山一矿生产中的应用[J].煤炭科学技术，2008（01）.

[5]鲁玉芬，陈萍，唐修义.淮南煤田潘一井田13-1煤层瓦斯含量特征[J].煤田地质与勘探，2006（02）.

煤层地质学范文

[关键词]煤矿；地质环境；防治

中图分类号：TD167文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）36-0557-02

环境地质学是地质学与环境学交叉构成的新兴边缘学科，而煤矿环境地质是环境地质学的重要组成部分。煤矿环境地质以环境地质学的理论和方法为基础，分析地质环境、生态环境与煤炭开发利用活动之间的相互作用和影响，研究矿区环境地质特征和现代地质过程（如滑坡、泥石流、地震、矿山岩移等）引起的环境问题和地质灾害及其预测和防治方法，探讨采矿活动产生的地质作用对地质环境的影响及引发的环境地质问题，揭示矿区地质环境中的化学元素与人体健康的关系，提出改善和控制矿区环境质量的地质原理和方法，研究煤矿环境地质监测和分析评价技术。

一、煤矿地质环境问题及灾害

1.煤矿地质环境问题

①煤炭资源开发（如建井、开采）和利用过程所产生的地质作用及其对地质环境的影响。②煤矿生产活动引起的环境地质条件和环境污染地质因素的变化及其特征。③煤矿生产产生的废石、废水、废气等污染物的性质、成分及其含量和污染类型。④煤矿生产导致煤层、煤矸石、地下水等地质体中有害物质迁移、聚集、扩散等的途径和地质因素。⑤煤矿生产活动造成的煤矿空气污染、水土污染、辐射污染（热、光、放射性污染）、振动污染等的形成、特点及其与地质因素的关系。

2.煤矿环境地质灾害

①煤矿环境地质灾害的类型、成因、分布和灾害程度。②煤矿环境地质灾害的诱发因素。③煤矿环境地质灾害的预测及其方法。④煤矿环境地质灾害对环境的影响等。

二、煤矿地质环境问题的防治措施

1.矿井设计合理规划，减少矸石排放量

（1）采用全煤巷开拓方式

巷道尽量布置在煤巷中，减少岩巷掘进量，从而控制排矸总量。我国世界一流的现代化煤矿的矿井，基本上按全煤巷开拓设计，大大减少了排矸量。

（2）利用自然边界划分井田和采区

开拓巷道沿自然边界（断层带、煤层变薄带、火成岩侵入带、高硫高灰煤层带）掘进，采区内尽量避免出现地质构造，减少破岩，降低煤中矸石的混入量。控制高硫高灰煤的开采比例，减少原煤总灰分和总排矸量。

（3）合理选择采煤方法及生产工艺

采煤方法和生产工艺直接影响着矿井生产的原煤质量和地面环境保护。应根据煤层赋存条件和生产技术条件，在安全、高效的原则下，选择合理的采煤方法和生产工艺。

①加大采高。实现煤层全厚开采。采用煤层全厚开采，不仅可以减少巷道准备工作量，简化煤层开采程序，提高工作面的产量和效率，也减少了分层开采时矸石和其他杂物混入煤中的几率，降低了原煤含矸率和灰分。采用放顶煤开采厚煤层，可以有效地提高工作面回收率，降低原煤含矸率。

②合理分层。厚煤层分层开采，应根据煤层柱状及开采条件，按夹石层的位置、各分层的煤质情况以及顶底板条件，综合研究确定分层界限以及分层厚度。合理分层能减少煤中的矸石混入量，提高原煤生产质量。

③留顶（或底）煤开采。当煤层有较厚的破碎伪顶或直接顶而难以维护时.工作面可实行留顶煤回采，避免了伪顶或破碎顶板冒落混入煤中使煤质恶化。在底板松软的情况下，为了防止支柱钻底或采煤机啃底降低煤质，工作面应采用留底板方法回采，以保证煤炭生产质量，降低含矸率。该法可能降低回采率.应综合考虑选择。

④利用矸石充填井下巷道。矸石不出井，实际上就是通过各种手段，将巷道掘进过程中的矸石就地处理于井下。通常采用的方法是宽巷掘进、沿空留巷、矸石充填等。宽巷掘进技术就是在掘进半煤岩巷时.开挖煤层宽度大于巷道宽度，掘进的矸石充填于巷道一侧或两侧被挖空煤层空间中和支架臂后。沿空留巷技术的推广应用，大大降低了巷道掘进率，减少了巷道工程量，同时也相应地减少了矿井的矸量和煤中混入的矸石量，能实现煤炭的清洁开采。矸石充填技术就是把矸石送到井下集中破碎站，破碎后的矸石，可作为建筑材料和充填材料，供井下铺轨、混凝土骨料、巷道壁后充填、工作面充填等使用。

2.采取措施减少矿井废气与粉尘污染

（1）井下瓦斯抽放与利用

煤矿向大气排放的废气量和有害物成分的多少，主要取决于矿井煤层瓦斯含量和生产时的瓦斯涌出量。如在煤矿生产过程中预先抽出煤层中的瓦斯加以利用，可以有效地甚至是大幅度地减少生产中的瓦斯涌出量。这不仅是确保安全生产的重要技术措施，也是减轻矿井排放废气对环境污染的重要途径。从通风安全的角度可以不考虑抽放出来的瓦斯利用，只要排至矿井以外便达到预期目标；而从减轻污染的角度，则必须强调对抽放出来的瓦斯加以充分利用，变害为利。山西省阳泉煤矿是较早利用瓦斯的范例。

（2）矿井粉尘防治

世界各主要产煤国家都先后采用高压喷雾或高压水辅助切割降尘技术，有效地控制采煤机切割时产生的粉尘，同时减少了截齿摩擦产生火花引燃瓦斯、煤尘爆炸的危险性。在掘进工作面，主要采用内外喷雾相结合的方法降低掘进机切割部的产尘量和蔓延到巷道的悬浮粉尘。同时，通过粉尘净化，通风除尘，泡沫除尘，声波雾化等综合措施，降低粉尘的产生和飞扬。

结论

煤矿实现可持续发展，必须解决环境经济学难题；解决煤矿开采引发的环境问题，如采煤对土地资源的损害、对村庄的损害、对水资源的影响，以及煤炭开发和利用对大气环境生态平衡的影响，使煤矿区环境得到持续性改善；在煤炭资源开采利用方面，要合理开采，科学利用，降低资源耗竭速度，延长资源的服务期限，在相当长的时期内可以持续有效地为社会提供充足的能源供应，保证需求，并且煤炭生产要向高效、洁净、环保方向发展。维护和促进社会经济的可持续发展。

参考文献

[1]丁亚恒，李向阳，王传永.对煤矿地质环境综合治理的研究[J].科技创新导报，2011（08）：121-122.

[2]游燕龙，刘江伟.绿色开采是煤矿实现可持续发展的重要途径[J].山西焦煤科技，2009（07）：67-68.