採礦理論與技術讀書報告

2022-08-22 04:09:06 字數 4279 閱讀 2048

文獻綜述

一.研究目的與意義 2

二.地質構造與煤層瓦斯賦存 4

2.1地質構造與煤層瓦斯賦存情況概述 4

2.2斷裂構造與煤層瓦斯賦存的關係 5

2.2.1概述 5

2.2.2正斷層與煤層瓦斯賦存的關係 5

2.2.3逆斷層與煤層瓦斯賦存 6

2.3褶皺構造與瓦斯賦存 7

2.3.1基本定義 7

2.2.2概述 7

2.3.3背斜構造的瓦斯賦存 8

2.3.4 向斜構造的瓦斯賦存 8

2.4小結 9

三.地質構造與煤與瓦斯突出 10

3.1概述 10

3.2斷層對煤與瓦斯突出的影響 11

3.2.1正斷層對煤與瓦斯突出的影響 11

3.2.2壓扭性斷層(逆斷層)對煤與瓦斯突出的影響 12

3.3褶皺構造對煤與瓦斯突出的影響 13

3.3.1背斜構造對煤與瓦斯突出的影響 13

3.3.2向斜構造對煤與瓦斯突出的影響 13

3.4地質構造帶煤與瓦斯突出的根本原因--地應力 14

3.5本章小結 15

四.參考文獻 16

地質條件對瓦斯的賦存有著很大的影響作用,不同地質條件,不同構造,由於岩石特性,構造應力,煤層裂隙,煤層透氣性的不同,瓦斯賦存情況也不相同,即使是同樣的地質構造,由於構造岩石的特性不同,導致同樣構造瓦斯賦存情況也不盡相同。有的構造適於瓦斯積聚,有的構造不適於瓦斯積聚。在煤礦生產中,或者井下或者井上的瓦斯抽採過程中,利用地質構造判斷瓦斯聚集區都有著重要意義。

在井下,正確判斷巷道掘進或者採煤工作面附近遇到的地質構造,進而根據其附近地質構造的瓦斯賦存特性,進而判斷出工作面附近是不是有瓦斯積聚的區域,從而可以提前預警,及時採取相應的措施,比如對積聚區的瓦斯進行抽放,洩壓,從而使工作面附近煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力大大降低,從而避免瓦斯煤與瓦斯突出或者瓦斯**的事故發生。所以正確判斷井下地質構造對於井下安全生產有著重要的意義。另一方面,正確判斷煤田地質構造對於瓦斯抽放作業也有很大意義,因為包含煤層的地層中有不同的構造,因為其各方面特性的不同,構造內部瓦斯含量和壓力也不盡相同,有的構造中瓦斯含量大,瓦斯壓力也大,有利於瓦斯抽採,出氣量也會比較大。

有的構造瓦斯含量少,壓力小。因此,在進行瓦斯抽採作業之前,實現判斷煤田內大的地質構造帶,並根據煤層內部巖樣,煤層透氣性等等條件,判斷該地區煤田的煤層氣含量,從而選擇瓦斯含量大,利於抽採的地區鑽井進行抽放,從而提高經濟效益。

煤與瓦斯突出是一種複雜的動力現象,是地應力,煤層中的瓦斯和煤的結構力學性質綜合作用的結果。通過建立煤層不同地質構造的的物理力學模型,運用數值模擬軟體對具體煤田工作面遭遇不同構造時煤與瓦斯突出過程進行模擬,總結易突出構造煤與瓦斯突出的一些規律,從而為井下安全生產或者瓦斯抽放制定合理有效地煤與瓦斯突出防治措施提供理論依據。

瓦斯壓力,地應力,煤體物理力學性質與地質構造的關係十分緊密,而地質構造是煤與瓦斯突出的主要因素。(18)我想主要從分析不同地質構造這三方面的不同特性入手,來**究竟哪些位址構造容易賦存瓦斯,容易發生煤與瓦斯突出事故。然後分析其原因。

煤田內部有很多的大大小小的地質構造,比如斷層,向斜,背斜,陷落柱等等。由於各種地質構造結構,特性,煤層滲透性不同,所以構造內部瓦斯的賦存情況也不盡相同.(1)

一般說來,斷層構造在某些條件下斷層構造在某些情況下有利於瓦斯的排放,有時則相反,又能促進瓦斯在煤層中的積聚。通常情況下張性斷裂利於排放,壓性斷裂利於積聚。褶曲構造對瓦斯分布影響很大。

當頂板為緻密岩層且未揭露時,一般在背斜,瓦斯含量由兩翼向軸部增大,在向斜軸部瓦斯含量減小.當頂板為

脆性岩層裂隙較多,瓦斯含量在背斜軸部減小,在向斜軸部增加(2)

故,煤層中不同構造內部瓦斯賦存量是不同的,研究不同構造內瓦斯含量對於井下瓦斯治理,瓦斯抽放具有重要意義

斷層是煤田常見構造,斷層儲存瓦斯的能力則隨斷裂性質的不同而具顯著的差異。一般說來。逆斷層受到較大的壓應力,導致岩層結構緻密,透氣性差,因此壓性斷層煤層中的瓦斯儲存比較好。

正斷層岩層結構鬆散,透氣性好易於瓦斯釋放。(3)

正斷層定義:地質構造中斷層的一種。是根據斷層的兩盤相對位移劃分的。

斷層形成後,上盤相對下降,下盤相對上公升的斷層稱正斷層。 它主要是受到拉張力和重力作用形成的。斷層面傾角較陡,通常在45°以上。

(4)正斷層在地形上表現顯著,多形成河谷、沖溝和湖泊等。正斷層與平移斷層多出現於張裂性版塊邊界。

一般說來,由於正斷層上盤上公升,下盤下降,呈現拉伸趨勢。通常正斷層的上盤瓦斯賦存量大,瓦斯壓力大. 導致這一結果的主要原因是突出煤體主要分布於正斷層的下降盤.

斷層構造、構造煤分布及其與瓦斯賦存的這種相互控制作用是地史上和現今構造應力場長期作用的結果.(5)再者,如果斷層由結構鬆散的碎裂隙巖組成、斷層泥發育,透氣性好的話易於瓦斯釋放,不利於瓦斯的賦存.

逆斷層定義:逆斷層是**構造中斷層的一種,為上盤上公升,下盤相對下降的斷層,主要由水平擠壓而形成。

逆斷層因其受到較大壓應力作用,如果構成的岩石時緻密的斷層泥、糜稜岩較發育,透氣性差,沿斷層和垂直斷層面方向上的瓦斯運移都相對困難,因此,逆斷層對煤層中瓦斯的儲存和賦存最為有力。(6)

褶皺構造的定義:在地殼運動的影響下,岩層受到水平方向擠壓力的長期作用發生塑性形變,而形成波狀彎曲,這種構造形態成為褶皺構造。

褶曲的形態千姿百態,但基本形態只有兩種,背斜和向斜

背斜:背斜是岩層向上凸起的彎曲;兩翼岩層相背傾斜;中心部分為老岩層,兩側依次對稱分布較新岩層.

向斜:向斜是岩層下凹的彎曲;兩翼岩層相向傾斜;中心部分為新岩層,兩側依次對稱分布較老岩層。

褶曲使煤層在背斜、向斜軸部增厚,翼部變薄,褶曲發育部位多為厚煤層區段,同時也呈小斷裂發育。煤厚發生變化使瓦斯釋放運移、積聚條件相應改變,褶曲軸部煤層瓦斯含量成倍增長,瓦斯壓力增大,瓦斯湧出量增高。(7)無論是背斜還是向斜,一般軸部及軸部兩側最利於瓦斯積聚。

褶皺的型別、封閉情況及複雜程度對瓦斯的賦存均有重要影響.當煤層頂板岩石封閉條件較好,且未遭受構造破壞時,背斜有利於瓦斯的儲存,是良好的儲氣構造,背斜軸部瓦斯往往相對較高;當圍岩透氣性較好時,背斜軸部節理以張性為主,其內部的瓦斯會沿裂隙逸散,瓦斯含量往往較低。對於含簡單向斜盆地構造的礦區,頂板封閉條件良好時,向斜軸部節理以扭性和壓扭性為主,瓦斯沿地層垂直方向運移比較困難,大部分瓦斯僅能沿平行煤層方向由兩翼流向地表,在盆地邊緣部分,若煤層暴露面積較大,則有利於瓦斯排放。

總體上講,封閉型地質構造有利於瓦斯儲存,開放型和單一型地質構造有利於瓦斯逸散。

一般來講在大多數情況下背斜軸部以張節理為主,岩層結構不緊密,透氣性較好,一般不利於瓦斯的賦存。(8)但也不是絕對的,如果在瓦斯帶內煤層頂板為緻密岩層又未遭破壞時,瓦斯能在背斜的軸部很好地儲存下來.(9)

向斜構造部位瓦斯生成量相對較高, 同時中性層以上煤(巖) 體中的裂隙和孔隙被壓密、壓實而閉合, 阻止了下部瓦斯的向上逸散, 中性層以下的張性作用下的斷裂或折裂面、煤體中的割理、節理等降低了解吸壓力, 形成良好的瓦斯聚集空間, 也有助於煤層中吸附瓦斯的解吸, 使得向斜軸部瓦斯含量較高. 向斜構造同時具備的高地應力、高瓦斯壓力。(10)

向斜以中性層為界的兩側的應力狀態非均勻性決定了瓦斯賦存的分割槽特徵. 向斜上部壓縮增厚使得煤體中的裂隙和孔隙被壓密、壓實而閉合, 阻止了下部瓦斯的向上逸散, 減少瓦斯的滲流和擴散; 向斜下層在引張作用下產生張性斷裂或折裂面, 煤體中的割理、節理、微孔隙得以擴張, 空間的擴大降低了解吸壓力, 形成良好的瓦斯聚集空間, 也有助於煤層中吸附瓦斯的解吸.(11)

再者, 向斜部位上覆地層厚度較大, 形成相對較好的蓋層條件, 也有利於瓦斯賦存.

以上粗略概述了不同地質構造瓦斯賦存的特徵,總結的不太完整,也不太詳細,有待於進一步研究。總的來說,正斷層的上盤容易積聚瓦斯,瓦斯壓力也比較大。而正斷層由於其兩盤的拉伸作用,兩盤之間應力作用不是十分強烈,故岩層裂隙也較疏鬆,透氣性較好,一般不易積聚瓦斯。

特殊情況除外,比如某些正斷層構造煤裂隙較少,透氣性較差,或者,煤層頂底板岩層結構較為緻密等。這樣的正斷層就容易賦存瓦斯。逆斷層由於兩盤相向運動,導致壓應力比較大,由於岩層受壓,所以煤層裂隙不是很多,導致瓦斯不易疏散,易於瓦斯積聚。

當然特殊情況除外。褶皺構造,不管是向斜還是背斜,軸部都比較容易賦存瓦斯。背斜頂部中性層下側,向斜頂部中性層上冊受到擠壓所用比較明顯,壓應力比較大,岩層受壓比較明顯,不易透氣,瓦斯容易積聚。

地質構造與煤與瓦斯突出的關係十分密切. 地質構造帶為煤與瓦斯突出的易發點,是突出強度決定性因素。對礦區或礦井總體上起控制作用的斷層及褶皺,往往對煤與瓦斯突出條件及突出點的分布起著顯著的作用與影響。

(12).綜合分析各方面的資料,以地質力學觀點看,構造區內突出危險性相對較大的部位是:構造體系的復合部位、弧形構造的弧頂部位,褶曲構造的扭褶部位,各種構造體系的交匯部位,壓扭性斷裂所夾的斷塊,以及旋轉扭構造的收斂端等。

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