煤层地质学十篇

煤层地质学篇1

关键词：煤矿地质学；煤矿安全；矿物；岩石；地质构造；含煤岩系

文献标识码：A中图分类号：TD17 文章编号：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.071

煤矿地质学是地质学的一个分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学，主要内容有矿物与岩石、地质构造、煤的形成和含煤岩系、煤田水文地质。煤矿安全是研究煤矿安全生产的一门学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治：矿井瓦斯防治、矿尘防治、矿井火灭防治、矿井水防治、矿井顶板灾害防治等理论知识。下文重点论述煤矿地质对矿井瓦斯、矿井水、顶板管理的影响。

1影响瓦斯含量的地质因素

影响瓦斯含量的地质因素有：（1）煤的变质程度，褐煤没有产生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；长烟煤吸附能力低，最大吸附量为20～30m2/t；无烟煤吸附能力最强，最大吸附量达50～60m2/t。（2）围岩和煤层的渗透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地质构造，断裂构造，张性断裂有利于瓦斯的排放，压性断裂不利于瓦斯的排放。褶皱构造，顶板为致密并未暴露地表时，瓦斯含量背斜顶部增大，向斜槽部瓦斯含量减小。顶板为脆性岩石且裂隙较多时，瓦斯含量背斜顶部减小，向斜槽部增大。（4）地下水活动，地下水的流动有利于瓦斯的扩散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（岩层）表面吸附水分子，减少对瓦斯的吸附。水分子占据了煤（岩层）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地层出露地表的程度越高，越利于瓦斯扩散。（6）煤层埋藏深度，瓦斯风化带以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力随深度增加。影响煤与瓦斯突出的地质因素有：（1）煤层厚度，大于20cm煤层才会突出；煤层厚度增大，突出增大。（2）煤层埋藏深度，深度增加突出次数增多，突出强度增大，突出范围扩大。（3）地质构造，地质构造带控制突出范围。（4）煤的力学性质，软分层突出可能性大。（5）围岩性质硬而且厚，突出危险性增大。（6）其他地质因素，岩浆侵入、煤的变质程度高突出易发生，涌水量大突出危险性要小等。

2矿井水文地质对矿井水的影响

煤矿开采中，地下水或地表水进入矿井的过程，称为矿井充水。充水条件是水源和通道，是煤矿地质研究的内容。

2.1矿井的充水水源

大气降水：（1）矿井涌水量随季节的变化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滞后降水一段时间。（2）矿井涌水量的大小与地区有关。南方降雨多，矿井涌水量大；北方降雨少，矿井涌水量少。（3）随着开采深度的增加，大气降水对矿井涌水量的影响减少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季节性地表水由于是地下径流，仍然对涌水量有影响。地下水按埋藏条件将地下水分为：（1）上层滞水：地表以下局部隔水层以上的水。范围小，水量小，季节性，对开采影响不大；（2）潜水：地表以下，第一个稳定隔水层以上的水，对建井和露天煤矿影响较大；（3）承压水：充满两个稳定隔水层且有压力的重力水。煤矿开采水时，如果遇到这样的水源，就会有大量水涌入，会造成矿井淹紧，如我国华北石炭二叠纪煤系的顶板奥陶系石灰岩水。按含水层性质将地下水分为：（1）孔隙水：松散岩层中的水，对建井和露天煤矿影响较大；（2）裂隙水：岩层裂缝中的水，对煤矿生产影响较大；（3）岩溶水：石灰岩、白云岩等可溶性岩石中的水，对煤矿生产带来影响。老空水是采空区和废弃巷道由于长期停止排水积存的水，其特点是：（1）来势凶猛，短时间水量很大，常伴有有毒有害气体，带来恶性事故；（2）老空水是酸性水，腐蚀金属设备；（3）如果和其他水源无水力联系，容易疏干，否则不易疏干。

2.2矿井充水的通道

孔隙：如砾石、粗砂岩松散，存在空隙。导通性好，透水性强。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙。而最严重是构造裂隙，包括节理和断层。其中断层破碎带常是水源的通道和积水区，即可以导水也可以积水。溶隙：石灰岩、白云岩等可溶性岩石被水溶解，形成溶洞，互相导通。人为的充水通道：（1）封闭不良的钻孔。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（2）采矿活动采空区冒落产生的裂隙、煤层底板底鼓产生裂隙。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（3）矿井长期排水，形成水位陷落漏斗。向外扩展，到达新的水源，使矿井涌水量增大。

3采煤工作面顶板管理

顶压是地压表现的主要形式，顶压的大小主要取决于顶板岩石的物理力学性质。顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面的顶板事故。在掘进过程中，如遇到顶板破碎和压力大，容易发生冒顶。当遇到断层，褶曲的轴部的顶板破碎易发生冒顶事故，这些都和岩石的性质和地质构造有关，岩石强度低，受压后易破碎。当临近断层由于受地应力的作用，顶板岩层破碎，出现断层带。背斜和向斜的轴部由于受地应力的作用，顶板岩层破碎。掘进工程中，由于空顶作业导致顶板冒落，破岩后未及时支护出的顶板，在顶板压力的作用下就会冒落。采煤过程中，煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶，伪顶随采随落，直接顶在回柱或支架前移后垮落，应为煤层采高的2～3倍，冒落后充满采空区。否则基本顶处于悬空状态，随着悬空面积增大，基本顶来压，发生基本顶冒落。厚层难垮落的顶板，回柱放顶或支架前移，直接顶不冒落，形成大悬顶。到了一定程度，大面积来压，造成工作面垮面。采煤过程中由于煤层倾角过大，支架会下滑、倾斜，导致冒顶。另外，影响矿尘产生量的地质因素主要有：（1）地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大；（2）煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多；（3）煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大，反之则小。影响煤炭自燃的地质因素主要有：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件。综上所述，煤矿地质对煤矿安全有极大的影响，因此必须认真细致做好煤矿地质工作，研究影响煤矿安全生产的各种地质因素，为煤矿安全生产服务。

参考文献

[1]陶昆．煤矿地质[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008．

煤层地质学篇2

关键词： 煤田；媒体结构；煤级

实地调查发现大量的构造变形煤存在于淮南煤田。淮南煤田的煤分布特征是煤的分布广泛，分布深浅不同。构造煤层是区别于其他煤层的一种特征煤层，这类煤层具有硬度较低，煤层瓦斯含量较高的特点，这一特性的煤层决定了矿井开采的过程中要特别注意降低安全隐患。论文是在井下进行实践的基础上，在对淮南浅部与深部煤层及煤体结构的发育控制因素、分布特征的基础上，通过实验验证了不同构造变形程度煤的煤岩学特征及煤大分子随构造的不同而出现的规律，并着重对构造变形在煤质、煤级方面的影响进行探究。

一、构造变形煤定义、特征及分类

构造变形煤简称构造煤，也称变形煤、软煤、突出煤，是由于构造运动对煤系地层施加外力影响，使煤层内部或煤层与顶底板间出现挤压，滑移，断裂等构造变形。不同性质构造方式会造成煤体的破裂、破碎、揉皱、摩擦镜面、糜棱化等外观形态变化，并使煤的分子结构和物理化学性质方面发生变化。构造煤宏观结构特征主要表现在三个方面，首先是煤的原生结构遭到不同程度的破坏。从外观形态来说，除碎裂煤基本上可断续见到原生条带结构外，碎粒煤及糜棱煤都失去了原生结构；其次，所有经历强烈构造作用的煤层都呈现了明显的改造结构，构造特征如碎裂状、砂糖状、鳞片状、土状等，部分煤层还不同程度上发育有摩擦镜面，揉皱镜面或定向排列构造；第三，强烈变形的煤岩松软易碎，手试强度很低，可捻撮成厘米，毫米级碎粒甚至小于 1 毫米的煤粉。

二、 构造变形煤的形成原因

构造煤的形成受到内在因素和外在的因素的影响形成的。这里指的内在因素主要是包括煤层及围岩本身的岩石学组成、岩性、厚度，岩性组合及平面变化特征以等因素，同时也包含煤层在煤系垂向剖面中的位置、含水量、瓦斯含量等不同而表现出来的力学性质差异。外在因素好比煤层所处的构造应力环境以及构造演化历史等。在一个煤组或煤系中，如果煤层的间距和岩石组合特征类似时，层间滑动易发生在厚煤层中。在同一煤层中，由于镜煤的均质性好，易破碎，所以一般光亮煤较多的部位容易发生剪切滑动形成构造煤。在一个构造层内，如果顶底板的岩性强度差异性较大，那么在界面附近常常发生滑动构造。出来层间滑动，在褶皱与断裂伴生较多的地带，也易产生构造煤。对淮南煤田来说，层间滑动是区域性质的，褶皱及断裂主要控制局部地区。

三、构造煤的煤岩学特征

煤层的厚度和煤质特征是构造煤的形成重要因素。不同的煤岩成分，宏观煤岩性质导致了不同的力学性质。一般构造煤分层中，镜煤成分含量较高，这一点已为前人所证实。煤层较厚，光亮煤多，顶底板偏软的煤层力学强度较高，顶底板比较坚硬且薄层的暗淡煤层易发育构造煤分层。煤层在深部地层受到的压力增加，煤层一般变得比较致密，力学性质呈刚性发展趋势，层间的流动性减少。经调查，潘一矿和望峰岗矿深部煤层的稳定性有增加的趋势，这是由于深部和浅部煤岩层的力学性质不同所导致的。

1、煤岩变形对显微组分的影响

由于强烈的构造变形作用，构造煤的层理结构已难以分辨。从煤体结构破坏程度由轻到重，碎裂煤到碎粒煤出现密集而近似平行排列的外生裂隙。这些裂隙为剪切成因，大多与层面斜交，间隔一厘米至数厘米不等，多数裂隙中充填细微煤粉。从碎粒煤到糜棱煤，原生结构已完全辨识不清，褶皱类型不一，有 Z 形，S 形，以及直立和不同程度倾斜状。大多形成光滑构造面和摩擦镜面。本文经过对淮南构造煤进行显微镜下观察，发现了碎粒煤及糜棱煤中出现了沿破碎边或破碎周边区域，均质镜质体出现反射率增高现象。说明了应力作用过程中，各组分能够出现不同的应变现象，均质镜质体能清晰的显示应力集中的特征。构造动力变质在显微尺度上的演化与热变质具有显著的不同。由于应力主要集中在破坏边缘部分，所以该部分呈现出与原组成不同的颜色和反射率，但结构和突起现象不明显，说明是一种半镜半丝质过渡体。热变质煤中有比较显著的气孔结构、镶嵌结构以及受热作用的镜质组向丝质体转变的形态。本次所采集的潘一矿接触变质煤中同时出现大量小孢子体、沥青质体和受热的气孔及镶嵌结构，证实了该区煤受岩浆作用影响较小。

2、煤岩变形特征与煤级关系

构造动力对煤岩的外观以及煤岩的显微组分组成、结构形态以及光性特征都产生了重要的影响。前人通过对煤岩受外力影响的机理进行了分析，认为剪切应力作用能使煤芳环结构上的大分子支链断裂，小分子剥离，芳环层片间距减小。这表明了构造煤对于煤级的增加具有一定的贡献。通过对淮南 C13-1 煤在全区的结构发育特征，我们发现粉煤在不同区域具有不同程度发育。在对研究区同层煤的反射率测试中发现，构造变形最剧烈的糜棱煤反射率比原生结构煤的反射率高出约 0.1%～0.2%，这与前人研究成果类似。因此，构造煤分层的煤级略高于同层原生结构煤的煤级。考虑到构造煤的分布特征及其发育和受控机制，推测构造变形煤的存在相对于煤层正常深成变质的煤级增加程度略有促进作用。

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煤层地质学篇3

关键字：煤层气；构造；地层；水文地质；控气因素

中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

煤层气是一种新型的洁净能源，开发利用这一新型能源对我国经济与社会的可持续发展具有十分重要的现实意义。淮南矿区含煤面积大，煤层层数多、厚度大、煤层连续性好，现己探明和预测煤炭储量近800亿t，其中1000m深度以浅为200亿t，煤层气资源十分丰富，开发前景广阔。从上个世纪90年代初至今，我国煤层气勘探开发取得了实质性的进展，这期间进行的勘探试验过程进一步加深了对煤层气地质特征认识，而且逐渐形成了对煤层气藏的系统化认识。煤层气地质的相关领域的研究不断成熟，并且取得了一定的研究成果。

本文以淮南煤田谢家集矿区(谢一矿、新庄孜矿)为研究区，研究区隶属于淮南矿区，煤层埋藏深度深，上覆岩层透气性低，第四系松散层厚度大，是我国典型的高瓦斯、高地压、高地温以及高瓦斯突出危险的矿区。目前，对于此类高瓦斯低渗煤体的煤层气幵采仍是一大难题，还需进一步的研究。

研究区地质背景

淮南谢家集煤矿研究区地处八公山东北麓，淮河自北向南斜穿而过，地势平坦，全区地貌呈现西高东低之势。矿区为由震旦、寒武、奥陶系岩石出露而成的丘陵地貌，走向与本区地层走向相同。煤系上覆为厚为15~35m的第四纪堆积物。

地层

研究区属华北地层大区，区内发育的地层自下而上包括上太古界的五河群、霍丘群，古元古界凤阳群，新元古界的青白口系、震旦系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系和白堅系，新生界古近系、新近系和第四系。受地壳运动及古地理沉积作用的影响，本区缺失新元古界长城系、莉县系、古生界上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统以及中生界中一上三叠统，新生界的古近系、新近系和第四系发育不全。

区域地质构造

淮南矿区为一近东向展布并向东倾伏的复向斜构造(图2-1)。横切复向斜的NNE、NE方向的鄰庐断裂带和阜阳深断裂分别控制了煤田的东、西边界;中部的武店断层将煤ffl明显划分为东、西两部分，西半部分为主要生产矿区。西半部分在中生代为剥烛区，除东西两端有下古近系分布外、其余较大部分古生界煤系分布地区均直接被总厚小于500m的新近系和第四系覆盖。

图 2 1淮南煤田逆冲推覆构造剖面示意图(摘自《淮南矿区瓦斯地质报告》)

褶皱构造主要有陈桥一潘集背斜，朱集一唐集背斜，陆塘背斜，谢桥一古沟向斜，尚塘一耿村集向斜。沿矿区南部、北部边缘的复向斜两翼，发育一系列叠瓦式走向逆冲断层。南缘主要有舜耕山断层和阜阳断层;其北缘主要有明龙山断层。西部有颖上陈桥断层切割构造，丁集一潘集北部的F66断层，近似平行潘集背斜走向。

构造演化史

从淮南矿区区域地质构造发展史来看，煤系之上连续沉积了很厚的石千峰组地层。此外，煤田尚有侏罗一白坚系地层发育，煤系被第四系沉积层所覆盖，形成了隐伏煤田。煤系形成之后，地壳运动继续下沉，沉积了 1200m以上的石千峰组地层。从中生代三叠纪幵始，地壳一直缓慢的抬升，遭受剥蚀，但强度不大，石千峰组地层保存完好。直至强烈的燕山运动发生，使煤系褶曲，形成复式向斜构造，使八公山、舜耕山、上奋山和内部背斜轴部煤系被暴露，遭受风化剥烛，但大部分区段石千峰地层完好，起盖层作用，使煤系中的瓦斯只能从露头部分逸散。总之，本区构造发展的特点是:煤系被抬升的高度有限，暴露的范围也有限，但风化过程的延续时间较长，经历侏罗、白堅、第三纪的漫长时间，第四纪为松散的沉积物，不起盖层的作用。

构造特征

区内小型构造比较发育，主要类型有派生断裂、牵引褶曲、层间构造、层滑构造、裂隙构造等。小断层往往发育于大于中型断层的终端，大中型扭性断层之间或数条断层的交汇带附近。小型褶曲常分布大中型断层的终端，主要压扭性断层的上盘以及压扭性断块中。小型构造对煤岩层的厚度、结构、透气性、局部性应力集中等影响较大，也是煤层气赋存和运移的主要影响因素。

水文地质特征

淮南煤田位于华北平原南缘，水文地质条件受区域构造及新构造运动控制作用显著，深、浅层地下水差异明显。地表水系发育，对浅层地下水起补给作用。矿区煤系地层内的水文地质条件简单，地下水较闭塞，含水层水动力较弱，地下径流流动缓慢。主要含水层由新生界松散孔隙含水层、煤系地层砂岩裂隙含水层、奥陶系和石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层;隔水层主要由第四系粘土和亚粘土隔水层、山西组Ai煤层至太原群第一层灰岩之间的砂岩隔水层组成。

1、研究区地下水主要补给源为大气降水，历年地下水动态资料表明，灰岩水动态变化主要受大气降水控制，同时也受矿井排水影响。灰岩补给方式主要有四种:①沿灰岩区直接补给;②沿灰岩露头区通过灰岩上部第四系粘土层渗透补给;③通过第四系中部砂层含水层露头区补给;④通过导水断层补给。

煤系砂岩:在浅部风化带与第四系粘土之间的不整合接触面延至山坡，可受降雨的少量入渗补给和受到邻区同一层位的走向弱渗透补给，补给方式主要是孔隙、裂隙、渗透，补给量微弱。

2、迳流:灰岩含水层在强导水断层附近，地下水的流向主要平行于断层走向;在断层不发育或有局部阻水断层地段，地下水沿着岩层走向流动，断层在煤系地层中一般不导水。

3、排泄:研究区地形标高较低，并且采煤深度低于本地侵烛基准面，有利于地下水的渗入和汇集，排泄方式主要为井下疏排。

岩浆活动

成煤后的岩楽侵入活动，作用于含煤岩系，其高温供烤、高压挤压，改变了煤层气的原始地质因素，直接影响煤层气的生成、运移和赋存，成煤后的岩衆侵入活动对煤层气主要产生成气作用、储运作用和圈闭作用，对煤层气的成藏起到了重要的影响。

淮南煤田岩衆岩活动不甚发育，岩体分布较少，淮南煤田岩楽岩活动不甚发育，岩体分布较少，局限于上窖、潘集背斜和丁集井田的细晶岩、煌斑岩、正长斑岩、正长煌斑岩、辉石正长岩等。谢家集矿区目前尚未发现有岩楽岩侵入煤层，因此，岩楽对谢家集区煤层气的成藏作用的影响甚微。

影响煤层气含量的地质因素

煤层气的富集成藏及其开发潜力，受一系列地质因素的控制。影响煤层气含气性的地质条件包括:煤层埋藏深度、煤层特征(煤厚、倾角)、盖层、构造以及水文地质条件等多种因素。所以，在评价某一地区煤层气控气地质因素的时候，应当综合考虑各影响因素。

盖层

从研究区域地质构造发展史来看，含煤地层被抬升的高度有限，暴露的范围也有限，风化过程的延续时间较长，经历侏罗、白垩、第三纪的漫长时间，煤系之上连续沉积了很厚的石千峰组地层，对煤系地层而言起盖层作用，第四纪为松散的沉积物，不起盖层的作用，即本区主要煤系上覆岩层的盖层为石千峰组地层。

淮南煤田煤系地层形成以后继续沉积了致密的粉砂岩和砂页岩，即石千峰组，其厚度在1200m以上，一般孔隙度较低，透气性差，对煤系地层中的瓦斯起封闭保护作用。本区煤系地层中砂岩的厚度分布不均，局部围岩具有一定的储气能力，断层切割阻挡瓦斯水平方向的运移，导致瓦斯分布的具有明显的局部变化和差异，局部地区瓦斯聚集现象明显。

研究区各煤层顶、底板岩性分布情况统计(表3-1)。矿区内煤层顶、底板砂岩与砂页岩互层厚度占煤系(A、B、C煤组)总厚的38.51%，煤层直接顶板岩性以致密的泥岩和砂质泥岩为主(约占78%)，部分地区为粉、细砂岩，而中粗砂岩分布范围较小，煤层顶板的整体透气性低，对瓦斯逸散的阻碍作用明显，利于瓦斯的赋存与封闭。根据五个主要砂岩层中的126个样品测试结果，砂岩、砂页岩互层的孔隙率与渗透率均比较小，一般而言孔隙度小于5.0%，渗透率小于1.0 md (表3-2)。根据T.N.捷奧多维奇对岩层按渗透性分级标准，属于非渗透性(V级K

表 3 1 矿区各煤层顶底板岩性特征表

注：摘自《淮南矿区瓦斯地质报告》

表 3 2 矿区主要砂岩层的孔隙度与渗透率

注：摘自《淮南矿区瓦斯地质报告》

构造

断裂构造对本区煤层气(瓦斯)分布控制作用明显。研究区内展布一些大中型断层，由这些断裂构造切割形成的各块段内，其构造特征与应力状态存在差异性，煤层气(瓦斯)分布具有分带性和不均衡性。完整的煤系断裂之后，煤层排放瓦斯的条件发生了变化。它可以是煤层与地表联系的通道，有利于煤层中瓦斯的自然运移与逸散，也可以割断煤层与地表的联系，成为瓦斯向地表流动的屏障。如F4-5断层，上盘为露头盘，瓦斯顺层由露头排出，得不到深部的补充，形成低瓦斯区和瓦斯风化区，瓦斯相对涌出量在10m(t·d)以下;而下盘煤层中的瓦斯受到断层的阻挡，有利于瓦斯的保存，瓦斯相对涌出量达23 m(t·d) (图3-1)。

图 3 1F4.5断层上下盘瓦斯涌出量(据《淮南矿区瓦斯地质报告》)

一般而言，瓦斯在煤层中通常以单向顺层流动为主，封闭性断层对瓦斯的运移的阻挡作用，使得断层的两盘瓦斯涌出量差异十分明显，而且表现为断层(指反倾向断层)的下盘瓦斯涌出量比上盘大。在同一构造块段内接近断层时瓦斯涌出量增大，靠近断层时涌出量又有减小的趋势，这种现象也是封闭性断层的特征。

水文地质作用

煤层气赋存于煤的孔隙表面或游离于孔隙中，由煤层裂隙网络中的地下水将其封存;因此一般情况下，煤层气与地下水之间是处于动态平衡，只有在一定的压力差下，气体才能流动。

谢家集矿区二叠系煤系的富水性低，单位涌水量一般小于0.1L·（s·m）渗透系数小于1. 13 m·d，吨煤排水量一般在lm· t左右，煤层含水量1.5%左右，矿化度750mg·L以上(表3-3)。本区单斜构造浅部覆盖第四系粘土层及逆断层封闭渗透性弱，接受地表补给条件差;部分地区发育反向TH断层(如谢一矿F13-4、F13-5阶梯断裂构造带附近)地下水径流方向为顺层向深部径流，与瓦斯由深部向浅部逸散方向相反，利于瓦斯的保存。整体来看，研究区内水文地质条件利于瓦斯的赋存与聚集。

表 3 3 二叠系煤系含水性参数简表

注：摘自《淮南矿区瓦斯地质报告》

讨论

本文综合应用煤层气地质领域相关研究理论和方法，利用矿井地勘与生产期间地质资料，结合谢家集矿区的区域地质背景，研究该区的煤储层的地质特征，以及影响煤层气赋存的地质因素。通过对研究区煤层气地质特征的研究，得出以下认识：

研究区具有良好的煤层气储气条件。研究区主采煤层厚，分布稳定，煤储层内部割理发育，部分煤层的构造煤发育，煤层孔隙以微孔为主。区内无大型背向斜发育，主要发育断裂构造。区内断裂构造主要为正断层，断层上下盘含气量差别较大，断层发育密度及断层性质对瓦斯分布控制作用明显。本区水文地质条件简单，地下水流动缓慢，对煤层气起封堵作用，利于煤层气的保存。另外，从区域构造发展史来看，部分地区煤系抬升的高度较大，暴露范围较广，自侏罗纪到第三纪一直受风化剥蚀，延续时间比较长，第四系又一般为松散的透气性良好的沉积物，部分地区煤层气逸散条件较好。

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煤层地质学篇4

【关键词】煤储层 渗透率 发育 动态因素

煤储层是一套由天然裂隙和基质孔隙组成的双重结构模型，裂隙系统为煤层气渗流运移的通道，煤储层渗透率，作为衡量煤层气在煤层中渗流能力的参数，除受自身裂隙发育特征控制外，地质构造、应力状态、煤基质的收缩作用、煤层埋深、煤的演化程度、煤岩煤质特征、煤体结构及电场等都不同程度地影响煤层渗透率，诸多因素相互作用、相互关联，常常混淆了对于渗透率发育的主控因素的把握，虽然对于各项影响因素的作用机理基本都达成了共识，但大多数学者只对影响煤储层渗透率的静态因素进行了定性分析，而往往忽略了煤层气储层埋藏史、烃源岩热演化史以及煤储层古应力等动态地质因素对于煤层渗透率的控制作用，特别这些动态地质条件相互作用分析，使得煤储层渗透率的分析存在较大的局限性。据此，笔者在综合研究煤储层构造史、埋藏史、烃源岩热演化史以及古应力等动态地质因素及其相互作用关系基础上，建立渗透率的发育模型，将为现今煤层气的富集规律提供理论基础。

1 煤储层渗透率发育主控因素分析

煤储层渗透率的发育受到诸多因素的影响，但大量研究表明渗透率发育的主要控制因素为地应力、热演化程度、储层埋深等因素的控制。地应力通过改变煤储层的孔隙结构而使其渗透率发生变化，其决定了现今煤层中裂隙的频度和方向，以及裂隙的闭合、开启程度。随着热演化程度的不断增强，煤层烃源岩大量生烃，煤岩的物理化学性质发生突变，收缩应力和孔隙压力增大，渗透率降低。理想状况下煤层气在储层裂缝中的流动符合达西定律，即随着储层压力的增加，其渗流能力明显增高，而储层压力的大小往往与埋深呈正相关性。

2 煤储层渗透率发育地质条件模拟分析

煤储层渗透率的发育是地应力、热演化程度、储层埋深联合控制的结果，在漫长的地质历史过程中，各种地质条件不断演化，其相互之间的配置关系决定着某一特定地质时期的渗透率发育情况，为此，以鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层为例，对煤储层构造史、埋藏史、烃源岩热演化史以及地应力等动态地质因素及其相互作用关系等煤储层渗透率发育的地质条件进行综合分析。

2.1 鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层埋藏史

依据Athy提出的地层压实校正模型对鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层的埋藏史进行了恢复。研究区石炭二叠系煤储层埋藏历史总体上经历了原始沉积、快速沉降、抬升剥蚀3个埋藏演化阶段。

2.2 鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤层烃源岩热史

采用国际上常用的沉积有机质热演化历史数值模拟方法-EASY%Ro法对鄂尔多斯盆地东部石炭-二叠系煤储层的热演化史进行了反演模拟。结果表明，鄂尔多斯盆地东部煤层烃源岩的演化共经历两个主要演化阶段：

（1）三叠世-早白垩世末地质构造作用较弱，上覆地层持续沉积，埋藏深度逐渐加深，演化程度逐渐增强，至早白垩世末基本达到烃源岩的最高演化程度；

（2）早白垩末以来，由于燕山运动的作用，剥蚀厚度较大，整体处于抬升剥蚀阶段，使煤储层烃源岩在早白垩世末抬升剥蚀期热演化得到抑制甚至停止，新近纪以来剥蚀运动逐渐减退，使得煤层再次接受沉积，但补偿厚度较小，烃源岩并没有发生二次生烃过程，因此新近纪以来基本继承了早白垩时期的热演化程度。

3 煤储层渗透率发育特征及成因分析

研究表明，渗透率主要取决于上覆地应力，随着埋藏深度的不断加深，垂向作用力和孔隙压力不断增强，渗透率呈现较为缓慢的下降；三叠纪至白垩早期，渗透率变化最大，此时煤岩热演化进入中煤阶，但由于上覆地层的快速沉积以及喜山运动的强烈挤压作用，渗透率呈现快速降低的趋势；新生代以后为渗透率缓慢回升的阶段，白垩系末期地层抬升遭受了严重的剥蚀作用，煤层的孔隙压力降低，同时由于构造运动的减弱为喜山运动，此时煤岩热演化进入中煤阶，可塑性的煤岩渗透率出现了回升的趋势。

从渗透率发育模型中可以看出，虽然渗透率的发育受到地应力、煤岩热演化程度、埋深等三方面动态因素的综合作用，但整体上埋深对渗透率起到了控制作用，为主控因素；而地应力在不同地质时期内对渗透率的发育起到了调节作用，为次要因素；相对于煤层埋深与地应力的作用效果而言，煤层烃源岩的热演化程度在渗透率的发育历史过程中，影响作用较弱，为相关因素。

4 讨论

在煤储层埋藏史、烃源岩热史以及煤层应力发育史的综合分析基础上，利用渗透率发育机理，对鄂尔多斯盆地石炭-二叠系煤储层渗透性发育史进行了恢复，研究表明鄂尔多斯盆地石炭-二叠系煤储层渗透率的发育整体上呈现下降的趋势，在煤储层热演化程度、地应力条件、储层埋深等动态因素联合控制下，渗透率的发育呈现明显的“波浪式”。其中，三叠纪至早白垩世末期为渗透率发育的快速降低阶段、早白垩世末期以来为渗透率缓慢回升的阶段。

参考文献

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[4] 连承波，李汉林.地应力对煤储层渗透率影响的机理研究[J]煤田地质与勘探，2005，33（2）：30-31

[5] 孙立东，赵永军.沁水盆地煤储层渗透率研究[J].煤炭科学技术，2006，33（10）：74-78

煤层地质学篇5

【关键词】煤田地质；勘探；发展

1 发展现状与研究成果

1.1 成煤系统分析

随着国际能源需求的增长，世界主要产煤国家都在致力于不同地质时段、不同聚煤区和不同沉积盆地的聚煤规律研究。在煤田地质基础理论研究方面，我国学者提出了聚煤作用系统； 美国学者提出了成煤系统的概念，成煤系统是指形成史相同或相近的几个煤层或煤层群。划分或定义成煤系统的标志主要有：（1）古泥炭堆积的原始特征；（2）煤系的地层格架；（3）主要地层组的煤层丰度；（4）与古泥炭堆积的地质和古气候条件相关的煤中硫含量及其差异性；（5）煤的变质程度或煤级。

成煤系统分析与建立成煤系统模型不仅将煤的形成、煤质及其环境效应和煤作为烃源岩的认识水平提高到一个新的境界，也为煤炭资源和煤层气资源评价提供了系统理论基础，相关学术思想与研究思路已经引起国内煤田地质界的关注。

1.2 深层煤矿床赋存规律与探测体系

经过多年的大规模开发，我国一些大型煤矿区的浅部煤炭资源已经日趋枯竭。如何解决未来的煤炭供应缺口、保证国家能源安全是煤炭工业面临的一个严重挑战，为此，国家科学技术部组织相关专家详细论证，实施了国家重点基础研究发展计划项目：深部煤炭资源赋存规律、开采技术条件与精细探测基础研究。

这项研究主要围绕深部煤矿床形成演化与赋存规律，深部高应力场、高地温场、高承压水体和瓦斯渗流场特征及其多场综合效应或成灾机制与评价，深部煤岩体的流体来源、运移赋存规律和多相介质的耦合作用，深层煤矿床关键地质体和多相介质的地球物理响应与综合勘查理论等关键科学问题，对华北东部深层煤矿床的赋存与分布、开采地质条件（应力、地温、岩溶水、瓦斯）和快速、探测体系进行综合研究。

1.3 煤层气（煤矿瓦斯）赋存与富集机理

中国煤盆地的地质背景复杂。基于成煤条件的多样性，成煤时代的多期性，构造的复杂性和改造的多幕性和不均一性，使得我国已勘探的主要煤储层具有低压、低渗、不饱和、构造煤发育和高煤级煤产气的特点。

目前我国在此领域主要进展有： 通过典型盆地或煤田的煤层气成藏动力学系统及其成藏机制的研究，深化了对煤层气富集规律及其控制因素复杂性的理解，指导了煤层气开发有利区块优选；提出了煤层气富集单元概念，建立了富集单元序列，在完善资源分类系统的基础上，提出了煤层气可采资源量计算方法；经估算，全国煤层气技术可采资源量为139Tm3。

近年来，由于对洁净能源的需求以及煤层气地质和瓦斯地质的协同研究，人们对煤矿瓦斯的认识已经发生了由灾害到资源的转化；有关建立煤层气地面与煤矿井下一体化抽采系统、煤矿井下煤气共采体系等问题，已引起我国相关部门和学者的高度重视。

1.4 煤基材料利用中的基础地质研究

在国家社会经济高速发展和能源需求不断攀升的大背景下，也促进了煤的工艺学和地球化学的迅猛发展，煤液化和气化已成为煤化学和煤的工艺学的研究重点。我国学者针对不同种类煤的特性，分析了煤对各种转化利用的适应性，阐明了煤性质与分类对焦化、燃烧、气化、液化及环境效应，进而论述了煤分类学在煤利用工程中的应用。我国目前已在油煤浆化学、物理变化机理及多峰值流变特性的变化规律，低变质煤初始热解脱氧化学反应机理和定向反应调控，煤分级控制加氢液化的反应基础-多相复杂反应网络集总反应动力学，高压多相体系的反应工程学，煤液化残渣及其高沸点重质有机物的物理化学及反应特性等关键科学问题的研究方面取得了进展。

1.5 煤田综合勘查体系与煤矿开采地质保障系统

目前，为了快速、准确地查明煤炭资源和煤矿开采地质条件，改变以钻探为主的勘查模式，充分发挥各类勘探手段的技术特长，优化综合勘探方法，建立多手段立体交叉式勘探技术体系，已经成为煤田地质界的共识。煤矿三维地震勘探发展迅速，除常规的构造及解释外，煤田地震地层学、煤层的精细描述技术也取得了积极进展，三维三分量地震勘探技术在裂隙、应力和瓦斯地质评价和预测方面提供了更多的信息。

由于井下开采的环境复杂性和危险性，建立煤矿地质保障系统，已经成为煤炭高产、高效、安全生产的关键环节。我国煤矿水文地质条件复杂，受水威胁的煤田和严重程度都属世界之最。近年来，在煤矿突水机理和陷落柱发育规律以及保水采煤技术、华北型煤田岩溶水防治技术体系、煤层底板含水层注浆改造可靠性保障技术和水情自动监测等方面都取得了重要进展，解放了一批受水害威胁的煤炭资源。矿井直流电法、矿井音频电穿透、矿井无线电波透视、槽波地震、瑞雷波地震、矿井下二维和三维地震、矿井地质雷达为煤矿地质体的精细探测方面作出了积极贡献，并成为煤矿地质保障系统中综合探测技术的有机部分。

2 煤田地质勘探技术发展趋势

用发展眼光看， 近年来钻探仍将成为获取“第一性”地质资料的重要手段。物探仪器性能改进与更新迅速，向高灵敏度、高分辨率、高精确度、遥控、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示方向发展；物探方法向多维、多参数测量、多方法组合发展；计算机和信息技术将普及到地质勘探的各个专业、各个作业单元，乃至管理整个勘探系统。经分析，未来煤田地质勘探工作的发展趋势有以下几方面。

（1）开发井下勘探技术。根据国内外资料，落差小于5 m、长度小于150m的小断层及小型褶曲，很难用地面勘探方法查明。因此，国内外普遍认为，应在采区开采前，在井下开展采区勘探或工作面勘探，其方法包括矿井物探和沿煤层钻进。显然，煤矿井下物探技术将大有作为，是一重要发展方向；

（2）发展水平钻进技术。20世纪80 年代以来，技术先进的采煤国家愈来愈重视采用水平钻进方法沿煤层钻进，并采用与之相配合的随钻测斜技术。水平钻进技术是由受控定向钻进发展而来的。近年来，这种钻进技术发展迅速，不仅能在井下沿煤层钻进，还能在地面沿垂直一圆弧一水平线轨迹进入煤层钻进。

（3）研究动态地质勘探技术。如前所述，危害矿井安全的动力地质现象由采掘活动诱发而形成。它们具有动态特性。因此，预测动力地质现象的形成及其强度，不能简单地只凭反映原始地质条件的静止数据，而应主要分析基于岩煤层应力或其物性随时间变化的动态特征资料。高产高效采煤推进速度快， 进行动态勘探， 即在采掘期间连续多次勘探采区的应力或物性随时间变化很有必要；

（4）加快发展信息技术。计算机和信息技术现已在煤田地质勘探各个专业推广应用，发展较快。由于引入了许多高新技术，如并行分布式处理、大容量存储、工作站、多媒体、人工智能和神经网络技术等，目前已能用人机对话方式处理、分析、解释和显示地质勘探数据，一些物探仪器自动化程度高， 能在现场作预处理，控制各项操作和质量，选择有关参数。

3 结语

从煤炭现代化生产要求角度看，中国煤田地质勘探技术与世界先进技术相比尚存在较大差距，因此，必须把握时机，加快中国煤田地质勘探技术的发展，才能满足中国高产高效采煤的需求，才能有效的支撑我国工业经济的快速发展。

参考文献：

[1]张泓，等.中国煤田地质学的现状与发展战略地球科学进展[J].2010（4）.

[2]袁春.煤田地质勘探前沿发展趋势初探 能源与节能[J].2011（10）.

煤层地质学篇6

【关键词】煤层；标志层；砾岩；凝灰岩

目的：鹤矿集团南山煤矿是一个年产300万吨以上的大型矿井，其资源已处于严重危机中，鹤矿集团选中峻德-兴安煤矿深部区做为其接替区。这一新区（南矿区）现以达到详查勘探地步，因而煤层对比准确程度对矿区今后的开采有着非常重要的意义。

煤层对比的正确与否关系到煤层层数和层位的确定，直接影响正确地判断构造，精确地计算储量和煤矿的合理开发。因此在煤田勘查过程中，煤层对比也是对煤炭资源评价的一项根本性工作。

由于同一煤层、标志层和煤组在煤岩特征和煤层结构、岩性、岩性的垂向组合以及成因上具有一定的相似性，他们测井响应曲线也具有一定的特殊性，是煤岩层对比的良好标志，完全可以作为对比依据。依此煤层对比大致可归为两大类：（1）根据含煤岩系的特点进行对比，如利用标志层、顶底板特征、古生物、岩性、岩相、旋回结构、重矿物电测曲线等特点；（2）根据煤层本身特点进行对比，如利用煤层厚度、夹矸、煤层结构、煤质、煤层群、煤层间距离的煤岩特征等。

1.标志层对比法

标志层的意义其实相当广泛，任何一种岩层或煤层，甚至夹矸都有可能成为某些对比的标志层。针对不同类型的标志层，进行相应的特征研究，掌握其自身显著特征才能有利于正确对比。

2.煤层物性―测井曲线对比方法

由于气候变化的周期性、区域性，所产生的沉积岩层在一定区域具有较好的等时性和侧向连续性，所以用测井曲线进行地层对比成为可能。

测井曲线是地下各种地质信息的综合反映，利用测井曲线进行地层对比，通常的方法是按照曲线在同一岩层或同一层段上的最大相似性原则进行的。采用的信息主要包括岩性特征、厚度特征、位置特征、曲线形态特征和邻层特征。煤系（煤层及其围岩）在电性、密度、自然放射性强度等物性参数及曲线形态上可能会存在差异，根据这些差异中的明显部分进行煤层对比是可靠的。

3.岩相旋回结构对比法

岩相旋回结构对比是根据含煤层建造本身的物理特征。分为粒度旋回和岩相旋回结构。这一方法需从研究煤层区域内的沉积规律和沉积相（体系）入手进行深入研究。旋回结构划分难度大，工作量大。

4.煤层间距对比法

煤层间距对比是利用各煤层间的大约间距进行对比的方法。这种方法研究使用的关键条件是所在研究区地质构造简单，地层（主要是煤层）比较稳定，层间距变化不大。较理想的地质环境较少，适用的条件难以达到，故而其对比精度低。

5.煤质煤岩特征对比方法

煤质煤岩特征对比是利用各煤层煤样化验资料，以煤质煤岩等相关参数为基础进行煤层对比的方法。常用的有灰分、全硫，其他如砷等微量元素参与煤层对比也有。这种方法对比可靠程度高，但取样多，测试多，通常情况下，对于区域内对比困难，模糊性强的少量煤层，与数学地质方法结合使用。

6.数学地质对比方法

是将部分比较适合地质特点的数学方法引入煤层对比中来，解决一些常规对比方法难以明确对比的方法。目前为止主要有四种方法，分别是判别分析法，灰色系统，模糊数学，神经网络。

7.其他对比法

比如煤层厚度，煤层群、顶底板岩性等对比方法。

本次对比主要以测井曲线、标志层、特殊岩段为基础，结合煤层本身特点（如厚度、结构）、层间距、煤层群和顶底板岩性综合对比。

下面以17号、23号煤在走向剖面来说明煤层在横向方向上的特点（如图1）：

从图上看17号煤层属特厚煤层（这是判断17号煤层的第一个标志），其底板普遍发育一层厚约2-4米左右的灰褐色凝灰质砂岩（JX09-4孔实见），从图上可以看出凝灰岩在HGG曲线呈明显的低幅值，HG呈高幅值，DLW呈明显的低异常 （这是判断17号煤层的第二个标志）。从13线JX09-9可以看出煤层结构较简单，往南，北均出现5-7个夹层，煤层结构复杂，在兴安14线以南分为17-1，17-2两分层，总厚度2.16-15.45米，平均为9.06米。17煤在HGG呈明显的高异常，HG呈明显低异常，曲线基部较清楚，界面清晰，幅值高，峰值分叉明显、参差不齐半幅值基本与煤层的顶底界面一致。从这可看出17煤成煤时期较长，在成煤过程中存在多次地壳振荡，导致成煤作用短暂终止，形成多层夹矸或炭质页岩（这是判断17号煤层的第三个标志）。

23号煤层属中厚-厚煤层，厚0.37-6.06米，一般3.18米，煤层结构单一。从13线可看出23煤层结构简单，往南、北两侧煤层逐渐加厚，变复杂，出现夹石和炭页。这与17煤基本相似。从曲线上可看出HGG呈明显的高异常，HG呈明显低异常，曲线基部清楚，界面清晰，幅值高，半幅值基本与煤层的顶底界面一致。

在纵向上看，结合鹤岗煤田沉积特点有以下规律（如图2）：本区可采和局部可采19个煤层，其中全区普遍发育的有2个煤层（17、23），大部可采3个（21、22-1、22-2）局部可采14个煤层（3、9、11、12、18、24、25、26、27-1、27-2、28、30、33）不可采6个煤层（7、13、15、34、35、36）。

本区第一层煤3号煤层顶部55米处有一层南岭砾岩；11号煤层顶板为厚层河床相含砾粗砂岩，32号煤下30-40米处有一层含砾或含砾粗砂岩，砾径3-5cm，由花岗岩、粗面岩和石英岩组成，磨圆度3-4级，这一标准的河床相堆积（称北大岭岩段）是对比下部煤层的重要标志；36号层下部发育一层20-40米砾岩，不整合在古老片麻岩、片岩、花岗岩之上。

本区9号煤顶板或底板普遍发育一层1.0m左右浅褐色或暗灰色凝灰岩；12号与13号煤之间普遍发育一层1.5-2.4m左右浅绿色或棕色凝灰岩；17号煤底板普遍发育一层4.0m左右灰白色凝灰角砾岩；24号煤底板普遍发育一层1.0m左右灰褐色凝灰岩或凝灰质砂岩；27号层之间夹有一层3.0-4.0m凝灰岩或凝灰质粉砂岩；30号煤下部有一夹层0.15-0.36m左右浅褐色凝灰岩。

总而言之，通过分析南矿区煤层和与峻德、兴安煤层对比可得如下结论：

（1）下部煤层34、35在峻德、兴安大部可采或局部可采，在南矿区为全区不可采，中部煤层7、13、15、31在南矿区为全区不可采。

（2）南矿区煤层在横向上煤层以13线为基点，向两侧渐变复杂，出现增厚现象，说明成煤时期长，成煤过程中存在多次地壳振荡，造成多层夹矸或炭质页岩，甚至多个煤分层； 在纵向上有四层砾岩或含砾砂岩，六层凝灰岩或凝灰质粉砂岩，这些标志层对分析这一地区的煤层对比起到了关键性的作用。我们可以以这些为切入点，分孔进行对比，在由孔到线，由线到面，由面到立体组合，形成空间网络，这样在地下较大范围内控制了煤层的走向、倾向、倾角，对矿区的开采提供了详实的、准确的地质资料，这也是我们广大科技人员不解努力的方向。

【参考文献】

[1]峻德矿，兴安矿地质报告.

煤层地质学篇7

关键词：地质构造；煤炭资源褶皱；挖掘工作；断层；岩浆侵入；煤层厚度

前言

为了有效提升煤炭开采工作的质量，必须要落实好煤层的勘察工作，在这个模块中，煤层厚度计算环节扮演着重要的角色，通过对这个环节的优化，可以获得良好的煤层厚度计算结果，从而做好煤层厚度测算的相关工作，满足现阶段煤炭工作的要求，实现对煤层厚度变化规律的深入分析，进行煤层厚度变化规律的有效预测。

1 关于褶皱构造影响状况的分析

（1）受到地壳运动的影响，地表以下的岩层会产生一系列的塑性变化状况，我们把这种构造形态称之为波状弯曲状态，这种褶皱构造对于煤层厚度的影响比较大。煤层自身也比较松软，受到构造应力的影响，很容易出现塑性流动状况，从而出现局部煤层的厚度变化状况。

在地表的垂直压力影响下，褶皱构造的变动导致褶曲轴部的压力增大，导致其两翼煤层的加厚，在这种状况下，背斜的轴部煤层厚度变薄。受到水平挤压力的影响，褶曲的两翼受力比较大。煤层形成褶皱的过程中，煤层内部会产生较大的压力差异，这种压力差异会产生一系列的塑性流动状况，从而导致两翼煤层的稀薄。一般来说，一些剧烈褶皱的煤田会出现较大的煤层厚度构造变化状况，出现一系列的不协调、不对称等褶皱状况，从而不利于煤层工作的有效开展。

受到纵弯褶皱应力的影响，向斜内部的煤层厚度不断增加，其两翼的煤层会逐渐的稀薄。受到横弯褶皱应力的影响，向斜槽部的煤层厚度不断增加，背斜顶部的煤层厚度不断降低。

（2）受到地质构造褶皱的影响，煤层会出现一系列的塑性流动状况，比如镜面滑动状况、搓碎状况等，这些情况都导致煤层厚度的分布不均匀，在其剖面图上会出现弯曲状况，其走向上也存在一系列的不规则变化，构造轴部的煤层厚度增加，其两翼煤层厚度变小，不利于煤层开采工作的有效开展。

2 关于断裂构造影响状况的分析

（1）一般来说，断裂构造对煤层厚度的影响比较小，褶皱构造对于煤层厚度的影响比较大。断裂构造的影响主要存在于以下几个方面，断层的形态状况、分布规模、特点性质等都会影响到煤层的厚度变化状况。

断裂构造状况的出现会导致煤层出现断层状况，这就导致煤层开采难度的提升，这就需要花费更多的工程成本进行开采工作的开展，难以实现工程造价成本的控制。

客观上来说，断裂构造对于煤层厚度的影响比较小，断裂构造对于煤层厚度的影响主要体现在断层状态、断层性质、断层分布等方面，这些方面的变化会影响到煤层深度的变化状况、煤层内部的空间分布状况。断裂构造让煤层的分布更具复杂性，不能实现煤炭开采工作的有效开展。在工程开采过程中，煤层的断裂区域存在诸多面积的煤炭资源，存在不同形式的煤层，这些煤层厚度不一、规模各异。如果存在较多的薄煤层，必然不利于煤炭开采工作的开展，褶曲构造的煤炭断层，不利于煤层开采工作的有效开展。

（2）如果其构造状况为背斜，那么扩张性裂缝是其主要的表现形式，这些裂缝的存在不利于煤层开采工作的开展，这些较大裂隙的破碎带，内部含水率比较高，受到拉应力状况的影响，煤层容易出现顶部破坏情况。如果其构造状况为向斜，就存在闭合性的裂缝，这些闭合性的裂缝面积比较小，具备良好的胶结性，含水量也比较小，对于煤层顶板的影响比较小。逆断层构造比较容易识别，在应力作用下，相对应的煤层区域的厚度会逐渐变薄。

（3）煤层厚度与层间滑动之间存在非常密切的关系。煤层受到不同方向的挤压力后，它的软岩层会产生流动状况，我们把这种状况称之为层间滑动。这种形态会导致煤层发生不断的变化，煤层的滑动过程中，其完整性会受到破坏，煤层内部的断裂性得到提升。

（4）在实践过程中，煤层厚度主要分为以下几个状况。剪切压薄型根源于煤层顶板的滑动状况，从而出现一系列的剪切应力，这会出现一系列的剪裂面状况，这些剪裂面与滑面相互交错，导致煤层结构形态的变化，导致其煤层厚度发生变化。断层内部的层间滑动状况，也会导致切蚀煤层的出现，导致其逐渐的变薄。滑动切蚀型存在于煤层的顺层状态中，受到层间滑动状况，其构造面发生了一系列的变化，煤层不断的变薄。

3 关于岩浆侵入影响状况的分析

（1）目前来说，我国的一些含煤层都出现了岩浆侵入状况，这种状况不利于煤层的连续性及其完整性的保持，导致其出现煤炭开采量的降低。这些岩浆接触到煤层后，会导致煤层出现燃烧状况，煤层就被破坏，它的粘性就被降低，这就难以保持器经济价值。岩浆的侵入不利于煤层工作的有效开展，特别是不利于煤层资源的保持，容易让煤炭质量变劣，从而不利于煤炭开采工作的正常开展。

岩浆侵入是影响煤矿建设生产工作正常开展的重要因素之一。煤层受到岩浆的侵入作用影响，煤炭在热变质作用的影响下，会出现煤层内部结构、煤层形态、煤层厚度等的变化状况。也可能增加煤炭的品种，有些煤炭成为了炼焦煤，这些煤种具备良好的经济价值。如果岩浆侵入过于强烈，就会导致较大的煤质破坏状况，甚至导致整个煤层成为天然煤炭，严重影响到煤炭开采工作的开展。根据岩浆入侵煤层的部位，我们可以将其分为不同的表现类型。

（2）岩浆侵入的状况与煤层的破坏状况密切相关，受到岩浆侵入的状况不同，它的煤层破坏程度也不同，如果岩浆存在过分侵入状况，煤层内部就会被岩浆过分侵入，就会导致煤层厚度的变小。受到不同岩浆侵入的影响，煤炭区域会出现不同的煤层状况，如果侵入严重，就不利于煤层结构的控制，很容易出现一些复杂性的煤层，这些煤层具备不规律性。煤层焦化现象主要存在于岩浆侵入与煤层的交接处，交接处的煤炭质量较差，质地坚硬。总的来说，相比于断裂构造、褶皱构造，岩浆侵入对于煤层厚度的影响最大，我们需要认真进行岩浆侵入影响的分析，满足现阶段煤层勘探工作的要求。

4 结束语

通过对不同地质构造对煤层厚度影响状况的分析，有助于我们进行煤炭工程勘探工作的开展，这需要我们针对具体的影响状况，展开具体分析，做好地质构造与煤层厚度影响关系的分析。

参考文献

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[3]刘程，李向东，杨守国.地质构造对煤层厚度的影响研究[J].煤矿安全，2008（5）.

煤层地质学篇8

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：

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煤层地质学篇9

关键词：地质勘查；煤炭质量；搭配开采

中图分类号：TQ53 文献标识码：A

1 煤田地质勘探中煤质工作的作用

1.1 煤田地质勘探部门需提供的有关地质资料

煤田勘查活动要获取细致深入的地质资料，这样才能便于在后期的勘探工作中根据实际情况选择提高煤炭品质的手段。在矿场设计阶段，要根据勘察人员提交的报告书讨论下述问题。（1）含煤地层的结构和厚度，地层之间含煤量的变化趋势，含煤地层各层之间的距离变化趋势。（2）含煤地层的倾斜角度改变趋势。（3）所在地区地质结构特性、岩溶、火成岩及其分布与变化趋势。（4）煤矿物理特性。（5）围岩及夹矸层的物理特性。（6）所在地层含水情况。地下水所在地层深度及位置，透水层所在位置、厚度以及渗透系数等。

1.2 地层勘查活动对煤质鉴定的作用

1.2.1 煤矿开采评价

煤炭质量特征分析会在勘探报告中体现，能够对勘探区的煤炭资源开发和合理利用作出评价。要求所提供的煤质资料必须准确。

1.2.2 在煤矿设计中为保证煤质提供依据

煤矿设计中考虑井田划分、水平和盘区的划分、回采工作面设计、排矸设施和排矸方式的选择时，主要依据煤田地质勘探中提供的地质资料。在划分水平和盘区时，需要对煤矿种类进行鉴别，分析各个含煤地层厚度和厚度变动趋势，分析其世纪构造。在设计回采工作面的时候要研究工作面的多方面也正，选择基本的参数，之后依照煤田地质报告的资料确定正确的工作面的地方，对其进行地层分析，提出符合地质条件的施工方法。

1.2.3 矿井煤质技术管理基础工作的依据

（1）分析煤层储量以及实际质量，确定不同质量煤层的合理开采计划，确保煤炭质量状况。（2）分析每层质量特点，掌握采取的实际状况，确定和实际状况相符合的煤炭质量安排掌握煤层质量分布规律，了解采区。（3）分析不同原因对煤质的具体影响，确定煤质的变化发展，在第一时间确定提高煤质的具体方法。（4）根据煤矿的实际特点，分析客户需求，结合适合的操作工艺，确定产品的种类和层次，保证其在合理利用资源能源的同时，可以为企业带来最大的利益。首先，煤炭企业想要强化自身的市场竞争力，就要保证优秀的质量品质，优化经营模式。依照煤层的实际储量和具体质量，确定不同质量煤层的开采计划，确保其质量的稳定性。

煤矿生产经营计划当中煤质计划是比较重要的一项内容，对于企业的经济效益来说会产生重要的作用。要对所有的勘探数据进行详细的分析，之后确定有效的方法深入实施。要根据煤田地质的勘测内容的实际数字记录进行参考确定合理的煤质计划安排。煤质计划的标准就是煤炭企业在生产挖掘煤炭过程中所要实现的具体目标，企业所开展的对应的多项管理工作的最终目的都是为了实现煤炭的质量管理。所以说，煤质计划的确定的科学性、合理性、精确性都是影响煤炭产品质量的关键，会对煤炭企业所占的市场地位产生重要影响。能不能提高煤田地质勘探工作的水平，这是关系到是否能够强化并提高企业的经济收益，这是所有企业发展的最终目标，更是所有企业健康发展的关键目的和基本保证。根据这些内容分析，在地质勘探的时候勘探数据会对勘探结果产生重要的影响，它的准确性对目标质量有重要效果。

2 加强煤田地质勘探中煤质工作措施

（1）钻芯样本收集时，采取率要控制80%～90%左右，这个范围内的采取率能够保证煤的代表性，可以保证检验结果的准确定和稳定性。（2）在开始钻取的时候，如果钻头受到摩擦而使其本身产生热量导致起火，就要依照样本分析得到的数据来研究煤种变化，这样的分析实际上是没有任何意义的。（3）如果在采集样本室不慎掺入了泥垢或碎石等异物，会提升样本的灰分，为了规避异物对灰分测量的干扰，如果用水对样本进行冲洗，会使可溶性的含K、Na元素的碱性化合物溶解从而导致样本灰分下降，还会使样本中煤渣被水溶解带走导致煤矿质量指标测量受到干扰。因此，要避免其接触水分，不能用湿布擦拭，可以用干燥擦掉样本表层的泥垢。如果样本碎裂，可以小心去除可视的杂质。（4）煤矿中的铁渣、钢渣等含磁性的物质必须去除，要不然将会干扰灰分测定，甚至干扰煤灰成分和灰熔融性。（5）浅层地层煤矿的风化带或氧化带取得的煤矿样本，化学检测分析仅可以作为确定风化带、氧化带和计算其腐殖酸含量的依据，不可以当成煤矿样本的计算基础。（6）在勘探区内的小煤窑中采取半工业性或工业性的生产煤样时，必须通过风化带、氧化带，同时不能采取煤层对比不清楚的煤层煤样。（7）形成年度较晚的煤种，采集样本是要密封存放，尽量与空气隔绝，防止样本与空气或水分发生化学反应。煤样化学性质不稳定，容易发生氧化反应，因此技术水准高的勘查人员可以使用惰性气体对存放样本的容器进行填充，以有效防止或减缓氧化速度。（8）动力用煤的勘探区，如果保留含水样本的物理特性，就要防止水分的减少，所以要快速的制作全水份样，及时密闭包装并尽快送检，关键的时候可以让技术人员用专业设备运输样本。不能代表总体煤质的样本作为基本的参考还可以，但是在具体计算的时候尽量不要使用，它基本不会起到任何参考作用，很有可能会因此得出错误的结果。

结语

社会发展水平不断加强，构建节约型社会是现在社会各界都在努力追求的目标，全社会都重视节能减排的发展，降低单位耗能的数量，减少污染物的排放。煤层勘查过程中煤质的质量除了能够客观准确的代表煤炭资源开发以及利用的实际水平，还能够展现煤炭质量管理的具体效果，对于煤炭质量的提升效果也有重要影响，甚至对煤炭企业的长远发展也有重要意义。所以，要认真落实并完善煤田地质的勘探工作，保证煤质的质量，进一步提升市场竞争水平，强化企业经济收益，帮助企业落实科学发展。

参考文献

煤层地质学篇10

关键词：萍乡市；煤田；地球物理特征

中图分类号：P641.4+61 文献标识码：A 文章编号：

我队多年来对萍乡市地区煤炭资源进行钻探施工与物探测井工作，先后施工磨盘山、麻山、大岭上、芭蕉岭等多个矿区，我们对每一个完工的钻孔均开展了地球物理测井工作。通过物探测井工作，使我们对于该区煤岩层的地球物理特征有了基本了解。我们认为，适时地对该区的地球物理测井工作成果进行一下较系统的总结与研究是有意义的，这将对于我们在以后的物探测井，工作方法与技术条件的“优化”选择研究提供有益的参考资料。

1 地层

工作区内表层主要出露为第四纪砂粒土，该层一般厚为5~10米；穿过该层便可见三迭系紫家冲段地层，该层厚为50~300米，它是本区的含煤岩系，一般含煤1~10层，全区含煤系数平均约为2%左右，它由细粉砂岩、细砂岩、砾岩、石英砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤质层所组成；穿过煤系地层后为由茅口灰岩所组成的含煤基底岩系。此外，在含煤岩地层中部分地段出现玄武岩呈顺层侵入现象，并“吞蚀”煤层。从总体情况来看，从北东方向至南西方向各矿区的煤质均有逐渐变好的趋势；煤质结构基本上为粉煤，煤质介于烟煤与无烟煤之间，煤层中常夹杂有大量的炭质泥岩。

2 煤岩层地球物理特征

2.1煤层

由于煤层中灰份含量较高且在全区变化范围较大，在其视电阻率参数的数值变化范围亦在全区各钻孔间变化较大，介于0~20（Ω·M）间；造成煤层的电视阻率参数数值较高的另一个原因是煤层结构的松散性。

当煤层中灰份含量甚低且其顶、底板岩层为砂岩时，此时在视电阻率电位曲线（DZW）上对应煤层位置可呈现出一较之于围岩为低的“负异常”；但这种“负异常”对于划分煤层的深度位置、确定煤层层厚与煤层结构是困难的。仅当以特殊的记录比例尺记录曲线时，在曲线上这种差异才较明显以致于可用以进行资料的准确解译。但为了照顾全孔曲线时各有关岩层均有合适的曲线反映和曲线的美观，这样的曲线记录是无法实现且无什么实际意义的。当煤层中的灰份含量较高时，此时在曲线上，煤层与围岩的视电阻率参数反映则差别甚微。当煤层的顶、底板岩为泥岩类岩为时，则常呈现出——低阻带。

从理论上讲，由于煤质结构为粉状，应与钻孔界面井液有较大的接触面并发生较强的氧化——还原反应，因而含在自然电位曲线上出现相对于围岩明显且幅值较大的“正负常”。但在事实上，本区的物探测井成果并非如此，在全区，各钻孔的全孔自然电位曲线多为平缓的“直线型”显示，仅在砾岩层上灰岩层出现例外。对于这一结果，我们认为，就煤层来讲，一方面由于其灰份含量较高且其泥质组份较多而阻碍了煤层中有机组份与其界面井液发生了近乎均等程度的氧化反应与还原反应，使其整体效应基本趋于平衡。就围岩来讲，泥浆中化学药剂的使用也是个重要问题，由于其结构致密和泥质含量较高。阻碍了其组份与界面井液的氧化——还原反应和扩散——吸附作用的进行，以致在曲线上出现“直线型”显示。但在砾岩段与钻井界面井液发生较强的渗透与扩散——吸附效应，而在对应的曲线段上呈现较大幅度的正的异常显示。

一般地，由于煤层中的有机质组份对放射性元素的吸附与赋存能力较其围岩为弱，放在天然伽玛曲线（FG）上，在对应煤层位置相对于围岩段，其曲线反映为低值。但是，由于在萍乡煤田的各矿区内，煤层中所含灰份普遍较高，放在天然伽玛曲线上这种差异不是太明显，其理想状态仅出现在少数煤层中灰份含量较低时（参见图）。甚至在某些煤层中由于混杂了大量的炭质泥岩（本区的芭蕉岭矿区的煤的发热量的要求仅为3000大卡/公斤），反而使曲线上呈现出较围岩段为高的曲线反映。

此外，在麻山矿区，其Ⅱ12煤层及其层位中普遍富含放射性元素，此层在该区的天然伽玛测井曲线点的显示普遍偏高，为“正异常”显示，估计这与麻山镇煤矿区在沉积，变质成煤的模式所处的特殊地质——地球化学环境有关。

由于煤质结构松散而非致密，故煤层的密度明显地低于围岩地段，因而在伽玛——伽玛曲线（FGG）上，对应煤层位置相对于围岩地段而呈现出较明显的“正异常”显示。随煤层中灰份含量的增加而使异常的幅值有所降低，利用密度参数的差异性是本区进行煤层判层的重要手段之一。

2.2砾岩

砾岩在本区的分布不是十分广泛，它虽不构成煤层的直接顶底板岩层。但其曲线特征极明显。其物性特征是在视电阻率电位曲线上呈现明显的高值异常——岩为颗粒度较大，在自然电位曲线上呈现明显的正异常——岩石的孔隙度较大而易与钻孔井液发生强烈的扩散——吸附效应与渗透效应。天然伽玛曲线上的明显“负异常”——岩石的总表面积不大而对放射性元素的吸附与赋存能力较弱。伽玛——伽玛曲线上的低数值显示——岩为的“视密度”较大。砾岩是本区用以进行地层对比的重要标志之一。

2.3、灰岩

它是本区煤系地层的直接基底岩层。其物性特征与砾岩相似，这是因为其颗粒度亦较大且其颗粒结构相似。

2.4、玄武岩

它顺层侵入紫家冲段会煤岩系中，其地球物理特征表现为：较低的视电阻率参数（因岩石中含有一定量的金属矿物组份）、低的自然电位数值（岩石结构较密）、低的天然伽玛数值（岩石结构致密而无法实现后生对放射性元素的赋存与富集）、低的伽玛——伽玛参数数值（岩石密度较大）。

2.5、砂岩类

就其视电阻率参数特征来讲，其参数的数值随其岩石颗粒的大小，结构的致密程度，从细粉砂岩、粗粉砂岩、细砂岩而逐渐增大。就其自然电位参数来讲，由于该类岩石大多结构致密，其内所含金属矿物甚少，故与其钻界井面井液物质发生的物理化学效应甚弱，使自然电位参数数值较小，且基本上为——“直线型”显示。从天然放射性参数的特征显示来看，由于其表面积较大，而在天然伽玛曲线上显示为中高型；这其中有细砂岩因其结构致密而使其放射性元素的富集，赋存能力较弱而在曲线上为中低数值显示。伽玛——伽玛参数，则由于该类岩石的密度较高且相近，放而在伽玛——伽玛曲线上为较低数值的曲线显示（当细砂岩与粉砂岩石层时则在细砂岩地段呈现出“负异常”显示）。

2.6、泥岩类

泥岩类岩石（含泥岩、含炭泥岩、炭质泥岩）由于其内云母薄层含量不少且富含水份，故其视电阻率参数数值较低，与煤层相近；在自然电位曲线上则近似为零值显示；在天然伽玛曲线上，由于其外表面积较大，而在曲线上呈现高值反映；在伽玛——伽玛曲线上，其显示与煤层地段相似。

3 结论

通过以上总结，笔者认为在砾岩、砂岩类、泥岩类中反映了较好的的伽玛曲线，可在该类岩层中进行地球物理测量工作，以求取得煤找矿的突破。

参考文献：

[1] 陈名学.官寨井田沉积环境与聚煤规律[J].中国煤炭地质，2008,20（4）:24-26