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瓦斯的分布與煤層以及地質結構演變具有緊密關聯，煤系地層在后續的地質結構改變作用下，為瓦斯的運動以及賦存創造了條件，同時地質結構改變也會對圍巖結構造成影響，這就關聯到瓦斯的滲入與溢出。因此，地質構造是影響瓦斯賦存的主要原因，并且它已經成為現階段瓦斯研究工作的重點內容之一。

1地質構造影響瓦斯賦存的研究分析

1.1國外研究現狀分析

在世界范圍內，法國、英國等國家對瓦斯地質相關內容有較長的研究歷史，而法國在2014年就創設了“瓦斯委員會”，從地質方面入手探索瓦斯分布規則。蘇聯在20世紀50年代就開始入手研究瓦斯地質的相應內容，經由長時間探索，相關工作人員提出瓦斯的分布與地質原因有著密切關聯，同時瓦斯的分布具有不規則性，與當地地質狀況、地質復雜性等密切相關。英國瓦斯研究人員皮特·大衛提出：“在煤系地質構造中，地質結構對于瓦斯的賦存情況以及分布狀況有主要引導作用”。這一研究人員還因此建議加強對地質演變規律與瓦斯規律的探索[1]。由此可知，眾多研究學者一致認為，煤層瓦斯的賦存情況以及對瓦斯產生影響作用的地質條件，是含煤地層經由若干次結構變化產生的結果。法國瓦斯研究組成員特里斯安曾經提出，煤礦區域中的地質構造改變與瓦斯的形成密切相關，同時也關系著瓦斯的保存條件。1.2國內研究現狀分析中國對于煤層瓦斯賦存以及分布地質條件的研究與探索更加深入，而中國正式全面、系統地研究瓦斯是在20世紀70年代，相關研究人員開展了大量的瓦斯與地質研究工作，都取得了一定的成果。在20世紀80年代，學者楊立生帶領的瓦斯研究小組成立，這代表全國范圍內的瓦斯地質研究工作正式開始推廣。瓦斯區域論的主要論點就是瓦斯的分布情況以及分布不規則都與地質情況有著緊密聯系，同時瓦斯的分布與賦存會受到地質條件的限制。

2井田瓦斯的地質特點概述

瓦斯一般情況下呈一種吸附狀態或者承壓游離狀態賦存在煤體中，二者保持動態平衡，當溫度以及瓦力等外界因素發生改變時，將會發生狀態的變化；當瓦力提高或者溫度降低時，一部分處于自由形態的瓦斯也將被轉變成吸附瓦斯；反之壓力降低或溫度提高，一部分吸附瓦斯也可以轉化成為自由態瓦斯。自由態瓦斯變為吸附瓦斯被稱之為吸附，反之叫解析。瓦斯的解析在物理學中被稱為吸熱反應，這一情況與煤、瓦斯突出有著一定關聯。在煤礦開采工作的進行中，工作人員一般會經由測定瓦斯含量、壓力等數據信息來探索煤與瓦斯突出的問題，并掌握與估量瓦斯抽放以及利用的可能性。

2.1煤層中瓦斯含量分析

2.1.1煤層瓦斯含量測定方式與原則

測試瓦斯含量的手段很多，常見的測試方式有直接檢測、間接檢測、經驗公式等。本文將任樓井田作為實例，對其可采煤層瓦斯含量展開了測驗模擬，并應用直接檢測法中的解析法，這一檢測方式為前煤炭工業部批準的部頒方法。除此以外還應用了間接檢測法計算含量數值，因為在樣品抽取過程中，所應用的煤樣抽取技術以及含量測試方法等得到的含量數值并不都是精確的，在利用瓦斯地質資料時，應該對初始測驗成果核對檢查，并進行精確性評價以及測驗數值校對。地勘瓦斯含量穩定性評價以及校對的原則如下：a)煤樣灰分質量分數不能超出40%，如果超出40%，表示測值不可靠；b)煤樣現場瓦斯解析測驗后，必須將其密封保存，脫氣之前不能漏氣，如果漏氣則代表數值不可靠；c)利用瓦斯帶中所抽取的煤樣測定瓦斯的體積分數，CH4的體積分數必須超出60%，如果低于60%，則代表數值不可靠；d)在同一個煤層中，如果出現了兩個或以上瓦斯含量測驗數值，并且這兩類數值都滿足上面提到的條件，工作人員應該根據最大測試數據來驗證瓦斯含量；e)對于測驗方式、測驗質量不詳的數值，依據達標值考慮，供參考。

2.1.2瓦斯風化帶確定

賦存在煤層之中的瓦斯經由不同的途徑由地下深處向地表涌動，而地表上方的空氣以及其他生物作用所形成的氣體順著煤層以及地質縫隙向下方運動，這就使得地表與地下進行反方向交互運動，從而形成了煤層之中的瓦斯由淺到深、有規則、有體系地運動，也就是經常可見的煤層瓦斯帶狀分布。阻礙瓦斯風化帶的地理因素很多，除了掩埋深度之外，還包括煤地層傾角、風化作用、地質環境構造、地下水流運動等。瓦斯風化帶的形成都將會被這些因素所影響，因此，井田不同位置的瓦斯風化帶下界深度也將會產生波動。在實際工作過程中，清晰精確掌握風化帶所處部位，可以對估算瓦斯賦存情況等發揮積極、有效的作用。在實際的開采工作中，風化帶內部屬于較為安全的場所，但是如果風停止流動，不僅會出現CO2和N2，引發窒息危險，還會發生瓦斯爆炸事故。

2.2煤層瓦斯產生的壓力分析

所謂“煤層壓力”，是指煤孔隙中產生的移動瓦斯壓力，簡單來說就是氣體運動作用下，在煤孔中出現的壓力。煤層壓力可以作為瓦斯涌出的參考數值，也是瓦斯涌動的主要推力，通過分析煤層瓦斯壓力，可以有效估算煤層瓦斯的含量，并且對于煤與瓦斯突出危險性預測以及科學設計防突舉措等都有十分重要的作用。測試煤層初始瓦斯壓力時，應用注水泥砂漿或者黃泥封洞，注漿封孔情況如圖1所示。打孔工作完畢以后，工作人員可以將壓力測試管安裝在鉆孔預留的封孔深度，在孔洞口部位用木塞子堵住固定測壓管，再用注漿泵持續將水泥砂漿灌注進孔洞中。48h后安裝壓力表，工作人員觀察、記錄壓力數據的變化情況，直到穩定。這里需要特別注意的是，鉆孔在鉆過巖層時，煤層底部巖層含有水分，鉆孔封閉后，孔內常聚積水，這將導致所檢測的壓力變為水壓，從而阻礙壓力測試工作的精確程度。通常情況下，應該等到測壓管沒有水流出以后再安裝壓力測試表。

2.3煤層中瓦斯涌出量分析

瓦斯的涌出量是指在實際生產工作中，煤礦以及巖石之中涌出的瓦斯量。瓦斯涌出量的實際表現形式有2種，一種是絕對瓦斯涌出量，一種是相對瓦斯涌出量。絕對瓦斯涌出量以m3/min計，通過它可以得到絕對瓦斯涌出量的含義為單位時間瓦斯的涌出量；相對瓦斯涌出量以m3/t計，通過它可以看出，相對瓦斯涌出量為噸煤同期瓦斯涌出量。因為絕對瓦斯涌出量除以區塊產煤量等于相對瓦斯涌出量，所以當區塊產煤量一定時，二者之間是正比例關系。

2.4瓦斯涌出量預測方式

瓦斯涌出量的估量工作就是預先計算出區域范圍內瓦斯涌出量，其估量方式多種多樣，當前時期，瓦斯預估方式主要有礦山統計法以及分源計算法兩種。前者是依據煤層之中瓦斯的存有量以及礦井中瓦斯涌出量的源匯關系，估量出瓦斯涌出量，這一方式需要十分細致、全面的煤層瓦斯參數作為參考，并且計算方式十分繁雜，大多被應用在新礦井中。礦山統計法相對來說較為簡單、易操作，但是誤差較大，在實際工作中可被用來測量生產礦井瓦斯涌出量。如果有較為豐富的瓦斯涌出量資源，采用這一方式依然可以較為精密、準確地估算出瓦斯涌出量。

3地質構造對煤層瓦斯的控制作用研究分析

3.1地質構造與瓦斯賦存之間的關系研究

地質時代含煤建造形成之后，歷經了十分久遠的地質歷史階段，后續的構造活動對其展開了不同程度的改造，因為成煤的時間不一致，地質結構運動也有差異，所以，瓦斯在煤田中的分布不統一，形態以及特性、賦存條件等方面都顯現出了較大的差異。3.2地質構造對瓦斯賦存的影響分析從規模角度著眼分析地質構造，它主要代表煤田以及井田劃分的主體構造，不同類型的地質構造在不同位置以及不同力學特點下，可以形成便于瓦斯聚集的不同條件，具體來說，密閉性地質便于瓦斯聚集，開放性有利于瓦斯排出。

3.2.1褶皺構造與瓦斯賦存

圖2所示的地質結構具有背部斜軸條件，通常來說此種構造的地質瓦斯含量會比與它相同埋藏深度的兩側瓦斯含量高。如果頂部因為外力作用等原因出現斷裂，將會導致瓦斯大范圍流失，從而比翼部含量低。一般來說，向斜構造頂部的含量比兩端要高，這是因為頂部承受的地質運動壓力強，所以周邊巖石具有的透氣能力將會降低。但是，在高透氣性煤層開采中，向斜軸部瓦斯的涌出量會比兩翼低，這是因為開采工作越接近軸部，瓦斯存有區域越狹窄，所補給的瓦斯量也就越少。

3.2.2斷裂構造與瓦斯賦存

斷層對于瓦斯含量的影響較為繁雜，不僅需要考量斷層或者斷帶，還需要考量與煤層接觸過程中盤巖層的透氣性。開放性的斷層通常具有張性或者扭曲性，這樣一種斷層構造形式與地表之間不論是否有直接關聯，都必然會導致周邊煤層中瓦斯含量降低。當與煤層發生接觸的對盤巖層所具有的透氣能力較強時，瓦斯含量將會迅速減少。封閉性斷層一般不具備導水能力，如果斷層規模較大，并且斷裂距離較長，通常與煤層接觸的對盤巖層密閉不透氣的概率將會降低，因此大斷層通常會產生一定寬度的瓦斯排放帶。在此帶之中，瓦斯含量會減少。

3.3井田斷裂構造對瓦斯的影響

關系瓦斯賦存的因素很多，從瓦斯的形成以及賦存這兩方面來看，可以分成兩種類型。a)煤系方面的原因，其中具有煤層物質結構、埋藏條件等，這在一定程度上決定了原始瓦斯的成分，同時也顯現出瓦斯的形成條件。b)瓦斯形成后期的外部因素包含煤層邊界條件、人為原因等，這反映出了瓦斯的保存、運動以及動態改變。這兩種原因整體影響的結果將會決定瓦斯在煤系之中的賦存情況以及整體分布規則[2]。

3.4小斷層對瓦斯涌出的影響

3.4.1一般原理

因為煤礦的分布具有一定的不勻稱性，所以必將會導致煤層應力與瓦斯含量分布不勻稱的情況發生。在巷道掘進工作開展過程中，瓦斯涌出量產生了顯著差別，從而在斷層周邊形成了瓦斯涌出量的駝峰曲線。實驗表明，斷層并不會影響瓦斯分布狀況，但在斷裂進程中會形成兩個應力分布帶，也就是釋放帶和集中帶。而瓦斯的分布狀況也產生了一定的分帶情況。在斷層部位，應力被逸出，壓力減小，瓦斯涌出，產生谷值；由內向外，應力聚集，壓力提高，瓦斯集中，在開采工作中涌出量提升，產生峰值；再向外，壓力以及涌出量都逐漸恢復正常。斷層周圍瓦斯分布關系為：地應力：原壓帶—升壓帶（應力集中帶）—減壓帶（應力釋放帶）—升壓帶（應力集中帶）—原壓帶。煤體構造：原生結構—碎粒結構—糜棱結構（含斷層泥）—碎粒結構—原生結構。

3.4.2構造煤的判斷研究

經由大量的實際場地研究分析以及實驗測試，煤與瓦斯突出總是出現在煤體構造損壞嚴重的軟煤分層中[3]。將這一事實作為基礎，一些研究學者提出，地應力以及瓦斯的作用是可以統一到煤體構造的內涵之中的，實際如下。a)構造煤發育時，因為煤體中的孔隙較大，滲透能力較低，成為了很好的瓦斯聚集帶。b)構造煤具備瓦斯解析速率較快的特性。c)構造煤發育區本身就是地下一定深度部位容易引發應力聚集的弱面。d)煤體構造力學特點表明，構造煤抵御外部環境破壞的能力最差，阻力最小。由此可得，在煤層以及瓦斯所構成的力學體系中，構造煤發揮出了十分關鍵的作用。這代表著煤與瓦斯的突出必然產生在構造煤的深處，判斷識別構造煤的特點是瓦斯災害防治無法或缺的流程。

4結語

綜上所述，從地質結構入手，先探索了瓦斯研究工作，國外與國內的進展，之后重點探討了煤層中瓦斯含量的相應內容，闡明了瓦斯計量方式，得出地質結構與瓦斯賦存之間有緊密聯系的結論。希望所述內容可以為相應工作提供有效的建議與思路，也希望可以為相應研究工作的進行添磚加瓦。

參考文獻：

［1］王耀強，李文.阿艾礦區地質構造及其演化對煤層瓦斯生成及賦存的控制［J］.煤炭技術，2021，40(10)：76-79.

［2］崔洪慶，王永周，汪高舉.華鎣山礦區地質構造對煤層瓦斯的控制規律研究［C］//中國煤炭學會第三屆瓦斯地質專業委員會第九次全國學術年會論文集.北京：中國煤炭學會，2009：17-25.

［3］王來斌，沈金山.基于構造復雜程度定量評價地質構造對煤層瓦斯的控制作用［J］.中國煤炭地質，2015，27(10)：19-23.

作者:戚晟德 單位:甘肅煤田地質研究所