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基于基岩的煤层瓦斯富集区识别方法及其应用

作　者: 门金龙
导　师: 魏国营
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿业工程
关键词: 瓦斯富集瓦斯地质基岩厚度瓦斯含量
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

瓦斯矿井实际采掘过程中，经常出现局部区域瓦斯含量和瓦斯涌出量突然增大的瓦斯富集的现象。本文利用瓦斯地质理论，定性研究煤层瓦斯富集区的形成原因，定量分析形成煤层瓦斯富集的各地质因素与瓦斯含量的关系，并在煤层上覆基岩厚度的基础上，运用RFPA数值模拟岩层的受力情况，分析煤层上覆基岩厚度梯度对煤层瓦斯富集的影响，并确定上覆基岩成因的瓦斯富集区的判识方法。结合赵固一矿瓦斯地质资料和实际生产中测量的大量数据，研究地质构造演化对焦作矿区瓦斯赋存的控制作用、分析了赵固一矿瓦斯赋存规律和构造控制特征、分析了赵固一矿瓦斯富集的成因和赋存特征、对矿井煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量进行了预测；结合地质构造特征、煤层上覆基岩厚度和煤层上覆基岩厚度梯度变化等因素，识别矿井煤层瓦斯富集区。研究结果表明：(1)瓦斯富集是受多种地质因素综合影响的；（2）上覆基岩成因的瓦斯富集区的判识方法：煤层上覆基岩厚度h≥50m的区域，煤层上覆基岩厚度梯度grad (u)=dh/dl≥0.06或煤层上覆基岩厚度h≥150m的区域为煤层瓦斯富集区。（3）太行山隆起、太行山山前断裂控制焦作矿区构造，矿井位于NW向峪河口正断层上升盘，上部隆起使煤系地层经历了长期暴露和强烈剥蚀，煤层上覆基岩残留较薄，瓦斯逸散，煤层瓦斯含量降低；（4）发现造成矿井煤层瓦斯富集的主要原因是地质构造和煤层上覆基岩厚度梯度变化；（5）利用上述瓦斯富集区判识方法判识矿井煤层瓦斯富集区，识别结果与矿井实际生产相符。研究结果为矿井采掘工作面通风设计、瓦斯抽采利用和瓦斯灾害综合治理提供参考。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 引言  11-17
  1.1 选题依据及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状和存在的问题  12-15
  1.3 研究内容和技术路线  15-17
2 煤层瓦斯富集区形成原因  17-27
  2.1 构造演化对煤层瓦斯富集的影响  17-18
  2.2 煤的变质程度对煤层瓦斯富集的影响  18
  2.3 煤层厚度对煤层瓦斯富集的影响  18-19
  2.4 地质构造对煤层瓦斯富集的影响  19-23
    2.4.1 褶曲构造对瓦斯赋存的影响  20-21
    2.4.2 推覆构造对瓦斯保存的影响  21-22
    2.4.3 伸展构造对瓦斯保存的影响  22-23
  2.5 岩浆岩侵入对煤层瓦斯富集的影响  23
  2.6 水文地质对煤层瓦斯富集的影响  23-25
    2.6.1 水力运移逸散控气作用  24
    2.6.2 水力封堵控气作用  24
    2.6.3 水力封闭控气作用  24-25
  2.7 围岩对煤层瓦斯富集的影响  25
  2.8 埋藏深度对煤层瓦斯富集的影响  25-26
  2.9 上覆基岩对煤层瓦斯富集的影响  26
  2.10 小结  26-27
3 煤层瓦斯富集区识别方法  27-33
  3.1 煤层厚度成因的瓦斯富集区识别方法  27
  3.2 地质构造成因的瓦斯富集区识别方法  27-29
  3.3 岩浆岩侵入成因的瓦斯富集区识别方法  29-30
  3.4 围岩成因的瓦斯富集区识别方法  30-31
  3.5 埋深成因的瓦斯富集区识别方法  31
  3.6 煤层上覆基岩成因的瓦斯富集区识别方法  31-32
  3.7 小结  32-33
4 基于上覆基岩的煤层瓦斯富集区形成与识别方法  33-39
  4.1 基于基岩的 RFPA 数值模拟和瓦斯富集区形成机理  33-37
    4.1.1 基于基岩的 RFPA 二维模型的建立  34-35
    4.1.2 RFPA 模拟结果及分析  35-36
    4.1.3 基于上覆基岩的煤层瓦斯富集区的形成机理  36-37
  4.2 基于上覆基岩的煤层瓦斯富集区识别方法  37-39
5 基于上覆基岩的煤层瓦斯富集区识别方法的应用  39-83
  5.1 矿井地质特征  39-47
    5.1.1 矿井概况  39-40
    5.1.2 矿井地层  40-41
    5.1.3 矿井煤层与煤质特征  41-44
    5.1.4 矿井水文地质特征  44-47
  5.2 构造演化特征  47-56
    5.2.1 区域构造演化特征  47-52
    5.2.2 焦作矿区地质演化对瓦斯的控制特征  52-56
  5.3 瓦斯地质规律与矿井瓦斯富集区的形成  56-62
    5.3.1 构造演化对煤层瓦斯赋存的影响  56
    5.3.2 煤的变质程度对瓦斯赋存的影响  56-57
    5.3.3 水文地质对瓦斯赋存的影响  57-58
    5.3.4 煤层厚度对瓦斯赋存的影响  58
    5.3.5 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响  58-59
    5.3.6 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响  59
    5.3.7 煤层埋深对瓦斯赋存的影响  59-60
    5.3.8 上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响  60-62
  5.4 矿井瓦斯富集区识别  62-70
    5.4.1 矿井煤层瓦斯富集区识别标准的建立  62-64
    5.4.2 矿井煤层瓦斯富集区识别  64-70
  5.5 瓦斯富集区识别在矿井生产中的应用  70-83
    5.5.1 瓦斯含量分布及预测研究  70-75
    5.5.2 瓦斯涌出量预测  75-83
6 结论与展望  83-85
  6.1 结论  83-84
  6.2 展望  84-85
参考文献  85-89
作者简历  89-91
学位论文数据集  91

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