瓦斯地质规律研究及煤矿瓦斯地质图编制(1)

1、河南省瓦斯地质规律研究及煤矿瓦斯地质图编制,中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会常务副主任 河南理工大学瓦斯地质研究所所长 教授（博导） 张子敏 03913987917（办）汇报内容,1 编图工作组织 2 编图实施方案 主要研究内容和成果 河南省瓦斯地质规律及河南省煤矿瓦斯地质图,1 编图工作组织,河南省煤炭工业管理局下达的“河南省煤炭工业局关于开展河南省煤矿矿区、矿井瓦斯地质图编图工作的通知”(豫煤行2006600号)： “河南省瓦斯地质规律研究及煤矿瓦斯地质图编制”,省煤炭管理局下达编图文件,平 顶 山 煤 业 集 团 焦 作 煤 业 集 团 郑州煤炭工业集团 鹤 壁

2、煤 业 集 团 义 马 煤 业 集 团 永 城 煤 电 集 团 神 火 集 团 河南省煤田地质局,河南省煤炭工业管理局 河 南 理 工 大 学,主要完成单位,项目从2006年元月开始，2007年12月结束，历时2年 举办了20余期瓦斯地质培训班和编图研究班 近1000名工程技术人员参加编图工作 整理收集了建矿以来300余万个瓦斯地质数据 测试煤层瓦斯含量和瓦斯压力数据4000余个,1 编图工作组织,汇报内容,1 编图工作组织 2 编图实施方案 主要研究内容和成果 河南省瓦斯地质规律及河南省煤矿瓦斯地质图,2 编图实施方案,煤矿矿区、矿井、采掘工作面瓦斯地质图例,煤矿三级瓦斯地质图编制统计表,编

3、图资料收集、整理,比例尺：矿井图1:2000/1:5000、矿区图1:1万/ 1:2万、省图1:30万,2.1 采掘工作面瓦斯地质图编制标准 2.1.1 编图内容及方法 2.1.2 编图资料收集、整理 2.1.3 编制采掘工作面瓦斯地质图 2.1.4 编图原理和目的,1）地理底图 选用1：2000或1：1000采、掘工作面工程平面图作为地理底图。 2）地质内容和方法 （1）断层、褶皱、陷落柱、火成岩体等。按表2-8统计，并按图例填图； （2）构造煤厚度变化规律：以采、掘工作面日常构造煤编录数据为依据，按图例绘制构造煤厚度变化和沿工作面分布的构造煤小柱状图； （3）勘探钻孔及煤层柱状图； （4）

4、顶底板砂、泥岩分界线。,2.1采掘工作面瓦斯地质图编制标准,2.1.1 编图内容和方法,3）瓦斯内容和方法 （1）瓦斯涌出量点：回采工作面绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量；掘进工作面绝对瓦斯涌出量，每月分别筛选3个数据，按表2-1和图例填绘在瓦斯地质图上； （2）掘进工作面绝对瓦斯涌出量随采掘进程的变化曲线图； （3）瓦斯含量点、瓦斯压力点按图例填绘； （4）瓦斯放散初速度P、煤的坚固性系数f值、瓦斯突出危险性综合指标K值按图例填绘； （5）煤与瓦斯突出预测预报指标：钻孔最大瓦斯涌出初速度q max、最大钻屑量Smax和钻屑瓦斯解吸指标h2随采、掘进程的变化曲线图，突出预测指标R值变化曲线图。按

5、表2-5统计，按图例填绘，参照图2-1； （6）瓦斯突出点：按表2-6、2-7填写突出点统计表，按图例填图； （7）瓦斯突出危险性区划：根据预测结果，将突出煤层划分为突出危险区、突出威胁区和无突出区，按图例填图。,2.1.2 编图资料收集、整理 1）地质资料 地质资料收集要齐全，不但要收集本工作面的资料，还要收集相邻工作面的地质资料，将收集的资料以下面表格和文档形式进行整理，清单如下： （1）矿井采掘工程平面图； （2）矿井地质精查报告、矿井生产补充勘探报告； （3）工作面地质说明书和相邻掘进、回采工作面地质说明书； （4）构造煤厚度变化资料； （5）断层、褶皱、陷落柱、火成岩体、裂隙统计等；

6、 （6）地质勘探钻孔及测井资料； （7）顶、底板砂泥岩厚度变化资料； （8）火成岩侵入资料； （9）三维地震勘探和物探资料等。,2）瓦斯资料 （1）采、掘工作面瓦斯日报表、风量报表、产量报表、采掘月进尺； （2）瓦斯含量测试数据：包括本工作面瓦斯含量测试数据和临近工作面瓦斯含量测试数据； （3）工作面瓦斯突出预测指标：瓦斯压力P，瓦斯放散初速度P，煤的坚固性系数f值，瓦斯突出危险性综合指标K值；钻屑瓦斯解吸指标h2，钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax和钻孔最大钻屑量Smax；按表2-3、2-4、2-5统计，按图例填图。 （4）瓦斯抽采资料：工作面预抽和随采掘抽采的瓦斯资料，瓦斯抽采设计资料和瓦斯抽

7、采台帐； （5）煤与瓦斯突出点资料：按照表2-6、表2-7填写，同时收集突出点位置断层、褶皱要素及构造煤厚度、火成岩、陷落柱等地质资料。按表2-6、2-7填写，按图例填图。 根据以上收集的瓦斯地质资料清单，按下列表格，表2-1至表2-8整理瓦斯涌出量、瓦斯含量、瓦斯突出危险性预测参数和煤与瓦斯突出点资料。要求统计数据真实、可靠。,表2-1 煤矿采（掘）工作面瓦斯涌出量统计表,表2-2 煤矿采（掘）工作面瓦斯含量统计表,表2-3 煤矿煤层瓦斯压力统计表,表2-4 煤矿采（掘）工作面瓦斯突出预测参数统计表（一）,表2-5 煤矿采（掘）工作面瓦斯突出预测参数统计表（二）,表2-6 煤矿采（掘）工作面

8、煤与瓦斯突出统计表,表2-7 煤矿采（掘）工作面 煤与瓦斯突出位置断层、煤层结构、顶底板岩性记录表,表2-8 煤矿采（掘）工作面断层统计表,（1）比例尺：1：1000或1：2000； （2）绘制要求：采、掘工作面瓦斯地质图，线型宽度、颜色、字体大小，瓦斯地质内容的表示方法等要求，按图例填绘。,2.1.3编制采掘工作面瓦斯地质图,图2-1 采掘工作面瓦斯地质图示例,采、掘工作面瓦斯地质图是直接服务于瓦斯灾害预防措施和瓦斯抽采措施、工作面煤与瓦斯突出预测、瓦斯实时监测监控、瓦斯综合治理等。是以采掘工作面工程平面图为地理底图，在准确预测瓦斯致灾参数指标的基础上编绘而成的。采掘工作面瓦斯地质图要随着采

9、、掘进程，随时收集、整理、填绘瓦斯和地质资料，尤其要对小断层和构造煤的厚度变化随时编录，及时编绘煤巷瓦斯涌出量随不同地质因素变化曲线图和煤与瓦斯突出预测指标值变化剖面图等。,2.1.4 编图原理和目的,2.2 矿井瓦斯地质图编制标准 2.2.1 编图内容和方法 2.2.2 编图资料收集、整理要求 2.2.3 编制矿井瓦斯地质图 2.2.4 编图原理与目的,1）地理底图 选用1：5000矿井采掘工程平面图和煤层底板等高线图作为地理底图。要求地理底图的选取应能反应最新的瓦斯地质信息。 2）地质内容和方法 （1）煤层底板等高线：一般是标高差50m一条，但在褶皱和断层影响引起煤层倾角变化大的部位，等高

10、线密度增加； （2）全部地质勘探钻孔，煤层露头，向斜，背斜，断层，煤层厚度，陷落柱、火成岩、煤层顶底板砂、泥岩分界线，构造煤的类型、厚度分布等。,2.2.1 编图内容和方法,3）瓦斯内容和方法 （1）瓦斯涌出量点：掘进工作面绝对瓦斯涌出量点，回采工作面绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量点，每月筛选一个数据，按表2-1和图例填绘； （2）瓦斯涌出量等值线：绝对瓦斯涌出量等值线又分实测线与预测线，按表2-1和图例填绘； （3）瓦斯涌出量区划：根据矿井瓦斯涌出特征，一般是级差5m3/min，按图例填绘不同的面色，表示瓦斯涌出量区划级别； （4）瓦斯含量点和瓦斯含量等值线，按表2-2和图例填绘； （5）瓦

11、斯突出危险性预测参数：瓦斯压力P、瓦斯放散初速度P，煤的坚固性系数f值，瓦斯突出危险性综合指标K值，钻屑瓦斯解吸指标h2，钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax、钻孔最大钻屑量Smax等。按表2-3、2-4、2-5和图例填绘； （6）瓦斯突出危险性区划：根据预测结果，将井田范围划分为突出危险区、突出威胁区和无突出区，按图例表示。 （7）矿井瓦斯资源量：根据瓦斯含量、煤炭储量，分块段计算矿井瓦斯资源量，按图例填图。,1）地质资料 （1）矿井地质勘探精查或详查报告，矿井生产修编地质报告（地质说明书）； （2）矿井采掘工程平面图，煤层底板等高线图，构造纲要图，井上下对照图，地层综合柱状图； （3）采掘工作面

12、地质说明书和相关图件； （4）煤巷编录的“构造煤”厚度，测井曲线解释、物理方法探测构造煤厚度； （5）断层、褶皱、陷落柱、火成岩和顶底板砂泥岩分界线等；按表2-8和图例填绘； （6）所有的钻孔柱状图和勘探线剖面图，按图例填绘； （7）三维地震勘探资料。,2.2.2 编图资料收集、整理要求,2）瓦斯资料 （1）收集整理建矿以来掘进、回采工作面瓦斯日报表、瓦斯抽采台帐、风量报表、产量报表、采掘月进尺等资料。按照表2-1进行统计，由此计算出各个工作面的瓦斯绝对涌出量和相对涌出量； （2）瓦斯含量资料：地质勘探钻孔取样测定的瓦斯含量和生产阶段取样测定的瓦斯含量，按照表2-2进行统计； （3）瓦斯抽采资

13、料：详细收集煤层预抽瓦斯和采掘过程中抽采的瓦斯量、所有的瓦斯抽采设计方案和瓦斯抽采台帐； （4）瓦斯压力测试数据：按表2-3进行统计；,（5）煤巷掘进测试的瓦斯突出预测参数，钻屑瓦斯解吸指标h2，钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax、钻孔最大钻屑量Smax等。瓦斯放散初速度P，煤的坚固性系数f值，瓦斯突出危险综合指标K值，按照表2-4、2-5进行统计； （6）煤与瓦斯突出点资料。 统计建矿以来的所有煤与瓦斯突出点资料，并描述其发生过程和突出位置详细地质资料、作业工序等详细资料，按照表2-6、2-7统计。,（1）比例尺：1：5000 （2）绘制要求：矿井瓦斯地质图，不同符号和颜色表示不同的内容和含义。

14、瓦斯地质图内容的表示方法和绘图要求，依据图例填绘。,2.2.3 编制矿井瓦斯地质图,图2-2 平顶山十矿己15煤层瓦斯地质图,矿井瓦斯地质图是以矿井煤层底板等高线图和采掘工程平面图作为地理底图。在系统收集、整理建矿以来采掘工程揭露和测试的全部瓦斯资料和地质资料，如采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和瓦斯抽采量；煤与瓦斯突出危险性预测指标及煤与瓦斯突出点资料等，在搞清矿井瓦斯地质规律，进行瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出危险性预测、瓦斯（煤层气）资源量评价和构造煤的发育特征等基础上绘制而成。 矿井瓦斯地质图能高度集中反映煤层采掘揭露和地质勘探等手段测试的瓦斯地质信息。它可准确的反映矿井瓦斯涌出规律和赋存

15、规律；准确的预测瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险性，准确地评价瓦斯（煤层气）资源量及开发技术条件。,2.2.4 编图原理和目的,2.3 矿区瓦斯地质图编制标准 2.3.1 编图内容及方法 2.3.2 矿区瓦斯地质图及计算机辅助 系统 2.3.2 编图原理和目的,1）地理底图 选用1：10000或相应比例尺的矿区煤层底板等高线图、煤田地质图、构造纲.要图、地形地质图和各矿井1：5000采掘工程平面图和相应的煤层底板等高线图为地理底图。 2）地质内容及方法 （1）1：10000或相应比例尺的矿区井田分布图、煤层底板等高线图、煤田地质图、勘探线剖面图、构造纲要图、地形地质图； （2）矿区及所属

16、矿井煤田地质勘探报告， （3）所有勘探钻孔及测井曲线资料 （4）三维地震勘探资料及有关物探资料； （5）动力地质作用资料等。 （6）所属矿井瓦斯地质图及其说明书，瓦斯地质和瓦斯预测科研成果报告。 （7）临近矿区、矿井相关瓦斯地质资料 （8）上述内容按图例绘制,2.3.1 编图内容及方法,3）瓦斯内容及方法 矿区瓦斯地质图是反映矿区瓦斯地质规律、瓦斯预测、瓦斯致灾、瓦斯（煤层气）资源评价及抽采技术条件等真实情况的技术图件。 （1）矿区瓦斯地质图必须对全矿区进行煤与瓦斯区域突出危险性预测；按图例标注煤与瓦斯突出预测参数，如瓦斯压力测点等；按图例标注所有瓦斯突出点及突出强度大小；按图例标明突出危险区

17、、威胁区界线； （2）矿区瓦斯地质图必须对全矿区瓦斯涌出规律进行研究，按图例标注全部回采工作面绝对瓦斯涌出量点，编绘瓦斯涌出量实测、预测等值线。,（3）矿区瓦斯地质图必须对全矿区瓦斯（煤层气）资源量进行评价，标注全部瓦斯含量测试点，编绘瓦斯含量等值线，划分瓦斯资源量计算区块，按图例计算煤层气资源量。 （4）矿区瓦斯地质图必须研究构造煤的发育特征和分布规律，对所有煤巷标注构造煤厚度变化小柱状，编绘测井曲线解释构造煤厚度小柱状，明确表示出构造煤厚度分布规律。 （5）上述内容按图例绘制。,应用先进的计算机科学编绘及可视化技术，将矿井采掘工程揭露出来的瓦斯地质数据转化为图形、图像等方式的直观属性信息，

18、并提供基础的数据处理、分析及图形对象的编辑的功能。应用专业理论对大量瓦斯地质基础数据进行相关分析研究，通过计算机辅助技术建立瓦斯地质预测模型并进行预测，最后把预测成果绘制在矿区瓦斯地质图上，从而实现瓦斯地质编图可视化。为现场管理及工程技术人员提供一套全面的瓦斯地质信息查询工具，而且也为信息系统管理、瓦斯地质信息图的数字化编绘开发了新的手段。,2.3.2 矿区瓦斯地质图及计算机辅助系统,图2-3 平顶山矿区己组煤层瓦斯地质图,矿区瓦斯地质图是在搞清矿井、矿区瓦斯地质规律，编制所有矿井瓦斯地质图的基础上编制的，主要反映区域地质演化、矿区构造演化及其断裂、褶皱构造分布等地质因素对煤层瓦斯生成、保存和

19、赋存的控制；不同方向的断裂受构造应力场的演化作用对煤与瓦斯突出危险性的控制；各个井田在矿区构造中所处的构造位置；压扭性构造带挤压、剪切作用以及形成构造煤造成构造复杂区的分布；煤与瓦斯突出危险区的分布；瓦斯含量、瓦斯压力、煤层瓦斯透气性测试数据；瓦斯涌出量等值线、瓦斯含量等值线和瓦斯（煤层气）资源量评价等等。矿区瓦斯地质图为矿区瓦斯综合治理和瓦斯（煤层气）开发、利用提供重要的依据；为矿区制定开发规划提供重要的参考。,2.3.3 编图原理和目的,汇报内容,1 编图工作组织 2 编图实施方案 主要研究内容和成果 河南省瓦斯地质规律及河南省煤矿瓦斯地质图,3 主要研究内容和成果,（1）制定了煤矿瓦斯地

20、质图例和瓦斯地质资料统计方法 制定了40个煤矿瓦斯地质图例； 制定了26个煤矿三级瓦斯地质图编制统计表。,3.1 主要研究内容, 制定了40个煤矿瓦斯地质图例, 制定了26个煤矿三级瓦斯地质图编制统计表,表3-1 煤矿回采工作面瓦斯涌出量统计表,表3-3 煤矿采（掘）工作面瓦斯含量统计表,表3-2 煤矿煤层瓦斯压力统计表,表3-4 煤矿煤与瓦斯区域突出危险性预测参数统计表,表3-5 煤矿采（掘）工作面断层统计表,表3-6 煤矿采（掘）工作面瓦斯抽放量统计表,表3-8 矿井历年瓦斯涌出量鉴定等级汇总表,表3-7 煤矿各煤层钻孔瓦斯资料表,（3）编制全省煤矿多级瓦斯地质图 由下而上地先编采掘工作面

21、瓦斯地图，然后编制矿井瓦斯地质图，矿区瓦斯地质图和1：30万河南省煤矿瓦斯地质图。各级瓦斯地质图有着不同级别的瓦斯预测和瓦斯治理功能。采掘工作面瓦斯地质图主要是跟踪采掘工作面的瓦斯突出危险性预测和瓦斯灾害防治和抽采。矿井瓦斯地质图准确预测瓦斯涌出量、瓦斯含量和资源量，准确划分煤与瓦斯突出危险区等。,（2）制定煤矿三级瓦斯地质编图标准 制定矿区、矿井、采掘工作面瓦斯地质图编制标准，矿井、矿区瓦斯地质图编制提纲。为制定国家三级瓦斯地质图行业标准奠定了基础。,（4）研究了河南省瓦斯地质规律和瓦斯赋存分布规律 运用板块构造理论、区域地质演化理论和瓦斯赋存构造逐级控制理论，研究矿井、矿区瓦斯地质规律，在

22、此基础上研究河南省瓦斯地质规律和瓦斯赋存分布规律。 研究了河南省煤田相关的区域构造，构造应力场演化及其对矿区、矿井构造的控制特征，研究了不同矿区、矿井瓦斯赋存构造逐级控制特征，从而得出了不同矿区、矿井瓦斯地质规律和瓦斯地质特征。,（5）研究了全省构造煤的发育规律 运用瓦斯赋存构造逐级控制理论和煤结构破坏理论，研究了全省范围矿井、矿区构造煤的发育规律，并绘制了构造煤厚度分布柱状图。 （6）煤层气资源评价 研究了河南省煤层气资源和抽采地质条件，为河南省煤矿瓦斯（煤层气）有效抽采奠定基础。,3.2 研究成果,（1）全省编制了159对1：2000或1：5000矿井瓦斯地质图和相应的研究报告，并对瓦斯涌

23、出量和煤与瓦斯突出危险性进行了预测，划分了煤与瓦斯突出危险区、威胁区和无突出区，编制了瓦斯涌出量、瓦斯含量和瓦斯压力等值线。测试了4000余个瓦斯含量和瓦斯压力数据，整理了300余万个瓦斯涌出、瓦斯抽采、瓦斯地质参数，工作量浩大。,（2）全省编制了平顶山、焦作、鹤壁、安阳、郑州、陕渑义马、新安、永夏8幅1：1万或1：2万矿区瓦斯地质图和相应的研究报告。 （3）编制了1：30万河南省煤矿瓦斯地质图和相应的研究报告。 （4）编制了河南省煤矿瓦斯地质图图集，其中包括全省29对突出矿井、11对高瓦斯矿井、17对低瓦斯矿井瓦斯地质图缩图、8个矿区瓦斯地质图缩图和1：30万河南省煤矿瓦斯地质图缩图，共66

24、幅。,（5）计算了河南省2000 m以浅煤层气资源量为8795.7108 m3。 （6）研究了全省范围构造煤的发育规律，并绘制了构造煤厚度分布小柱状图。 （7）研究了河南省煤田相关的区域构造，构造应力场演化及其对矿区、矿井构造的控制特征，研究了不同矿区、矿井瓦斯赋存构造逐级控制特征，从而得出了不同矿区、矿井瓦斯地质规律和瓦斯地质特征。,（8）全省划分出4个不同瓦斯地质类型的瓦斯带，分别是： 太行山造山带东缘高突瓦斯带； 豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带； 秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突瓦斯带； 鲁西南豫东断隆低瓦斯带。,汇报内容,1 编图工作组织 2 编图实施方案 主要研究内容和成果 河南省瓦斯地质规律及河南省煤矿瓦斯地质图,汇报内容,4 河南省瓦斯地质规律及河南省煤矿瓦 斯地质图 4.1 河南省区域构造分布特征研究 4.2 河南省瓦斯赋存分布特征 4.3 1:30万河南省煤矿瓦斯地质图 4.4 主要创新点,中国大地构造板块构造归属,4.1 河南省区域构造分布特征研究,中国大陆系由六大板块在不同时期拼结而成 塔里木华北板块 华南板块和藏滇板块为主体，并包括西伯利亚板块 印度板块和菲律宾