中国煤矿多级瓦斯地质图与瓦斯治理

1、全国煤矿瓦斯地质图编制技术工作组组长 张子敏 教授 2009年6月8日中国煤矿多级瓦斯地质图与瓦斯治理（一）中国煤矿瓦斯突出灾害严重（二）中国煤矿瓦斯资源丰富（三）中国煤矿煤层透气性低，瓦斯抽采难度大（四）瓦斯抽采需要深入进行地质控制机理研究一、中国煤矿瓦斯治理背景中国矿井分布（一）中国煤矿瓦斯突出灾害严重（1）煤与瓦斯突出灾害分布中国煤与瓦斯突出矿井分布（1）煤与瓦斯突出灾害分布中国高瓦斯、突出矿井分布（1）煤与瓦斯突出灾害分布中国高瓦斯矿井分布（1）煤与瓦斯突出灾害分布（2）煤与瓦斯突出机理研究进展（一）瓦斯主导作用假说（二）地压主导作用假说（三）化学本质作用假说（四）综合作用假说（五）瓦

2、斯地质因素（2）煤与瓦斯突出机理研究进展煤与瓦斯突出瓦斯地质机理（2）煤与瓦斯突出机理研究进展高能瓦斯构造煤高能瓦斯瓦斯突出煤体瓦斯地质地质构造高突矿区、突出矿井的分布受瓦斯形成、赋存的控制煤层中的构造煤控制着瓦斯灾害的发生和治理2004年郑州大平煤矿“10.20” 特大型瓦斯突出事故判断（2）煤与瓦斯突出机理研究进展研究单位或研究者资 源 量（1012m3）计 算 范 围焦作矿业学院（1987）31.92全国所有可采煤层李明潮等31.92全国所有可采煤层张新民等（1991）3035未包括褐煤和藏、粤、闽、台地区以及C1、P1煤层国土资源部（2006）36.81全国所有可采煤层不同时期、不同部

3、门对中国煤层气资源量的估算结果（二）中国煤矿瓦斯资源丰富含煤区面积/Km2煤炭储量/108t瓦斯储量/108m31宁夏桌贺区2165.9449.474494.72鄂尔多斯盆地中、东区140115.1916966.49109670.83大同轩岗区29411252.536262.654沁水盆地区203863496.6134966.15太行山东麓区2894429.724297.26山东煤田15802.9978.784875.97河南南部煤田13007.7890.865912.58两淮煤田7010.21155.3611553.69其它9312.21744.0512674.85总计26914.04194

4、708.3华北区重要煤田（矿区）瓦斯（煤层气）储量表地质时代煤炭预测储量/108t瓦斯含量/m3/t 瓦斯总储量/108m3百分比 /%第三纪349.715以上1748.550.6晚侏罗世3130.9710以上31309.79.8早中侏罗世27175.765以上135878.842.5晚三叠世286.4910以上2864.90.9晚二叠世2051.3315以上30769.959.6石炭二叠纪11617.3910以上116173.936.4其它94.075以上470.350.244705.72319216.15100不同成煤时代煤层气资源分布状况提交单位层位储量面积(Km2)探明储量(108m3

5、)可采储量(108m3)铁法煤业J3135.4977.30-阳泉煤业P1- C394.04191.3475.06中联公司P1- C3164.20402.18218.38中石油P1- C3182.20352.26176.13合 计575.951023.08469.57全国煤层气探明储量汇总表中国煤层气资源赋存的基本特征地质条件复杂多变成煤条件的多样性：海相、陆相、海陆交替相成煤时代的多期性：P2,C-P , T, J1-2, KI, R, N煤变质作用的叠加性 : 深成变质、区域岩浆热变质、接触 变质、热液热水变质、叠加变质构造变动的多幕性 ：印支、燕山、喜马拉雅等多幕次造山运动及其叠加作用构造

6、变动的复杂性：构造样式多，以挤压构造为主，构造煤较普遍(三)中国煤矿煤层透气性差，瓦斯抽采难度大(1)煤系地层地质构造复杂(2)构造煤普遍发育，煤层透气性低(3)研发力度不够，缺少适合复杂地质条件的煤层气抽采技术我国煤层气抽采存在问题(2)中国煤矿瓦斯抽采现状矿区地质构造控气特征焦作矿区凤凰岭大断层是一个分划性断层，凤凰岭断层以北，主要发育北东和北北东向构造，燕山期以挤压作用为主，四川期演化为拉张，华北期又表现为压扭作用为主，喜马拉雅期（23.5-0.78Ma）表现为张扭作用为主，控制了该井田张裂隙延展方向总体为NE向，对瓦斯释放有利 井田地质构造控气特征演马庄井田位于焦作矿区中部三井田三角形

7、断块内。凤凰岭断层为演马庄井田南部边界断层，走向近东西，倾向南，倾角70。区内走向长大于8km，西部落差180m，向东逐渐变小约为80m，并形成数条分枝断裂焦作演马庄井田构造纲要图 演马庄井田位于焦作矿区中部三井田三角状断块内，地层走向N5070E，倾向SE，倾角414，一般9左右，为宽缓的背斜构造。区内断层发育，褶皱不发育，偶有宽缓褶曲或波状起伏现象出现。 演马庄井田靠近凤凰岭断层，井田内马坊泉断层走向N35E，NNE向展布，延展长度大于3000m，是井田中的一个分划性断层。断层以北，主要发育NE-NNE向断裂，燕山期表现的挤压作用，四川期又反转为拉张作用。在马坊泉断层以南，主要发育NEE向

8、断层，主要是受控于印支期作用，相比之下，构造比较简单。马坊泉断层以南煤层气含量普遍较高，最高达31.8m3t，因此该区块煤层气含量相对较高。是该井田煤层气开发最有利区块。井田地质构造控气特征井田煤层气区块划分马坊泉断层以东区域煤层气资源量较小，且水文地质条件非常复杂，而马坊泉断层以西区域煤层气资源量较为丰富，水文条件相对简单，故为本井田的煤层气开采有利区块，作为本研究煤层气开采设计的区域。根据演马庄断层分布情况、水文地质条件，把演马庄井田按开发难易程度分为甲、乙、丙三个等级（见左图），其中甲、乙为可开采区块，甲级区块比乙级区块的开采地质条件更为有利。甲级区块又分为甲1、甲2、甲3三个块断。 演

9、马庄井田煤层气开采区块划分区块煤层气资源量计算演马庄井田煤层气开采有利区块的资源量计算图 区块煤层气资源量计算演马庄矿二1煤煤层气资源量计算成果表 块段编号面积/km2含量/m3/t煤厚/m密度/t/m3埋藏深度/m地质储量/Mm3储量丰度/108m3/km211.4920.030.026.07.01.45300460389.602.6120.3722.024.023.06.41.4535039078.2852.1130.2726.028.027.06.11.4539045062.972.3640.730.030.030.06.01.45460570180.102.5850.6424.028.

10、026.06.01.45390460143.772.2361.7018.026.024.06.01.45270340349.622.0671.5626.030.030.06.51.45340570435.142.7980.5726.030.028.06.01.45390570136.642.41合计7.301776.132.61 区块与九里山井田紧邻，根据九里山井田的煤层气含量测定，该区块煤层气含量在2431 m3/t，资源量丰富，且达到可控的程度。而区块、区块根据演马庄浅部煤层气含量梯度预测含量在1834 m3/t，资源量丰富，但缺少实测数据，属预测区块，区块是由两条断层围陷的断块，且面积较

11、小，不容易形成井网，资源量也为预测的程度。根据以上分析，可先开采区块 ，同时在区块、区块、区块还需布置取芯井，为进一步开发奠定基础。煤层气综合评价（一）中国煤矿地质构造复杂（二）中国煤矿构造煤普遍发育（三）运用瓦斯赋存构造逐级控制理论划定瓦斯地 质复杂区二、中国煤矿瓦斯地质背景（1）中国大陆是小板块（一）中国煤矿地质构造复杂1、上黑龙江冒地槽褶皱带2、那丹哈达优地槽褶皱带3、延边褶皱带 4、东南沿海褶皱带准噶尔褶皱系天 山 褶 皱 系阿尔泰褶皱系东昆仑褶皱系松潘甘孜褶皱系喀喇昆仑唐古拉褶皱系冈底斯念青唐唐古拉褶皱系喜马拉雅褶皱系西昆仑褶皱系三江褶皱系秦岭褶皱系华 南 褶 皱 系祁连山褶皱系内蒙

12、大兴安岭褶皱系额尔吉纳褶皱系吉黑褶皱系塔里木地台中 朝 准 地 台扬 子 地 台1234中国大地构造分区略图 0 180 360 540 720 km2、滨太平洋构造域海南地台台湾褶皱系台湾海峡6570757580859095100105110115120125130135504540353025204540353025209095100105110115120125图 例一、地台以中条褶皱及更老为基底的以扬子褶皱及更老为基底的以兴凯褶皱及更老为基底的二、地槽褶皱带1、古亚洲构造域3、特提斯 喜马拉雅构造域兴凯褶皱加里东褶皱华力西褶皱加里东褶皱华力西褶皱印支褶皱燕山褶皱喜马拉雅褶皱燕山褶皱喜马

13、拉雅褶皱南海诸岛广州香港东沙群岛海口西沙群岛中沙群岛南沙群岛中国煤矿地质构造特征-华北地区自石炭一二叠系含煤地层形成以来，印支期主要受西伯利亚板块由北向南和扬子地块由南向北推挤作用，形成近东西向的宽缓褶皱和断裂，但不剧烈。燕山早、中期受太平洋库拉板块俯冲碰撞作用，活动剧烈，形成一系列北北东、北东向的大规模隆起和拗陷，伴随剧烈的岩浆活动。如太行山隆起、贺兰山隆起，鄂尔多斯盆地拗陷、沁水盆地拗陷等。因此华北地区煤层主要发育近东西向、北北东向、北东向的褶皱和断裂及其叠加和复合构造。 （2）中国煤矿地质构造与瓦斯突出区域分布特征北面受华北板块的碰撞挤压；西面受藏滇板块的推挤；南面受印支板块的作用，东面

14、受太平洋菲律宾板块长时期的碰撞挤压作用。既发育有近东西向构造，又发育有北西向构造，又发育有北北东向、北东、北东东向构造，使那里煤层构造破坏严重，构造极为复杂，煤层厚度变化大，构造煤发育。以北北东向至北东东向构造作用影响最剧烈，形成规模最大。如贯穿中国大陆东部的贺兰山龙门山、大兴安岭太行山武陵山2条近南北向构造带；另有沿福建浙江沿海分布的北东向北北东向展布的岩浆岩带，使那里煤层岩浆热变质作用为高阶无烟煤，主要受控于中、新生代以来太平洋菲律宾板块对中国大陆东部的俯冲碰撞作用。 中国煤矿地质构造特征-华南地区-扬子地块区：1-川中地块；2-川东地块；3-鄂湘黔地块；4-川滇地块；5-雪峰山地块；6-

15、江汉地块；7-下扬子地块；-赣湘桂构造带：1-湘桂构造带；2-赣中南构造带；3-桂西南构造带；4-钦州构造带；-华夏地块区：1-云开地块；2-浙闽粤地块；3-闽东地块；4-海南岛地块；-东海陆架构造区：1-东海陆架盆地；2-钓鱼岛隆起带；3-冲绳海槽；4-琉球岛弧带；-南海陆架构造区：1-台西南盆地；2-珠江口盆地；3-琼东南盆地；4-北部湾盆地；5-莺歌海盆地；6-南海中央海盆地；7-菲律宾岛弧带；8-台湾地块；-华北地块：1-秦岭-大别构造带；-松潘-甘孜地块；-印支地块；-菲律宾海板块；1-台东地体。栾川-确山断裂带；商南-丹凤古碰撞缝合带；玛沁-略阳古碰撞缝合带；襄广断裂带；大巴山逆冲

16、断裂带；北川-九顶山断裂带；鲜水河走滑逆冲断裂带；小金河逆冲断裂带；金河断裂带；安宁河断裂带；11小江断裂带；12哀牢山走滑断裂带；13红河走滑断裂带；14澜沧江古碰撞缝合带；15江油-灌县断裂带；16巴中-龙泉山断裂带；17华蓥山断裂带；18七曜山断裂带；19六枝-水城断裂带；20慈利-花垣断裂带；21兴山-都镇湾断裂带；22湘中隐伏北西向断裂带；23光州断裂带；24江山-绍兴断裂带；25广丰-宜春古碰撞缝合带；26叙浦-黔阳断裂带；27河池-柳城断裂带；28南盘江断裂带；29玉屏-三都断裂带；30河池-都安断裂带；31百色断裂带；32那坡-龙州断裂带；33文山-麻柳坡断裂带；34墨江-马江

17、断裂带；35凭祥断裂带；36藤县-石南断裂带；37合浦-苍悟断裂带；38粤北断裂带；39武夷山断裂带；40茶陵-郴州断裂带；41赣州-兴国断裂带；42吴川-四会断裂带；43海丰-莲花山断裂带；44丽水断裂带；45长乐-南澳断裂带；46嘉山-响水断裂带；47东引-苏岩断裂带；48琼北断裂带；49基隆-西湖断裂带；50高雄-南投断裂带；51冲绳海槽西缘断裂带；52冲绳海槽东缘断裂带；53台湾纵谷古碰撞缝合带；54双峰海山断裂带（南海中央海盆北缘断裂带）；55琼东南盆地北缘断裂带；56马尼拉俯冲带；57菲律宾海俯冲带；58菲律宾走滑断裂带；59冲绳俯冲带；60七星岩断裂带；61彭佳屿断裂带；62冲绳

18、北西向断裂带；63杭州湾-冲绳断裂带；64青岛-恶石断裂带；65郯庐走滑断裂带 中国大陆西部受印度板块由南向北挤压、西伯利亚板块相对阻挡，地壳大幅度隆起。从新疆天山山脉到内蒙古中部的阴山山脉，山体表现为东西向延展。盆地表现为压陷盆地，煤田地质构造主要表现为压性、压扭性断裂和褶皱，多为逆冲推覆构造。塔里木盆地、准噶中国煤矿地质构造特征-西北地区尔盆地的早中侏罗统煤层抬起，大面积煤层距地表很浅，而处于风氧化带 。主要包括黑龙江、吉林和辽宁省一部分，构造演化归属于天山兴安活动带。该活动带是古生代西伯利亚、塔里木华北两大陆缘带及其间的古亚洲洋封闭后的遗迹。位于东段的东北黑、吉、辽三省地区，自印支运动以

19、来受西伯利亚板块自北而南和太平洋板块自南东向北西的双向挤压，呈现着东西向构造与北东、北北东向构造相互复合的格局。燕山期以来，主要表现为大兴安岭隆起、松辽盆地拗陷，大范围的岩浆喷发等活动，晚侏罗早白垩统煤系地层以火山碎屑岩沉积为主。中国煤矿地质构造特征-东北地区1-现代海洋俯冲-碰撞带；2-大陆碰撞-逆冲断裂带；3-大型走滑断裂带；4-大型断裂带；5-推测及隐伏断裂带；6-大洋中脊；7-大洋伸展裂谷；8-大洋海岭；9-边缘海伸展盆地；10-陆内伸展裂谷；11-中生代以来块体相对运移方向 构造挤压、剪切带的分布中国大陆及邻区构造分区简图 1 断块 2 断褶 3 断裂 4 运动方向 在北缘，受西伯利

20、亚板块碰撞对接的影响存在着东西向的阴山、燕辽挤压、剪切带（天山-兴安活动带），控制着阴山燕辽高突矿井、矿区的分布。在南缘，受扬子板块俯冲碰撞对接的影响，存在着秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系挤压、剪切带，控制着华北板块南缘淮南、平顶山、宜洛、义马到甘肃靖远高突矿井、矿区的分布。在中部，因燕山期受太平洋库拉板块碰撞挤压作用，形成北北东至北东向展布的太行山挤压剪切构造带，控制着焦作、鹤壁、安阳、邯郸等高突矿区、矿井的分布。构造挤压、剪切带的分布-华北地区1侏罗、白垩纪盆地；2上侏罗统火山岩；3变质岩；4走滑断层、冲断层；5古生代地层褶皱轴；6变质岩中倒转褶皱 轴；7地体运动方向；8古地磁样品取样位置大

21、别山造山带；张八岭群之韧性冲 断岩席；徐淮潜造山带；泰山；苏北胶南造山带在沿郯庐断裂带西侧受扬子板块向华北板块俯冲碰撞作用，形成徐淮前陆褶皱冲断带，在弧顶南北两翼挤压剪切带分别控制着皖北宿县、临涣和淮北高突矿区、矿井的分布。作为华南板块的主体扬子准地台，北面受华北板块碰撞挤压；西面受藏滇块体推挤；南面受印支板块推挤；东面受太平洋菲律宾板块由南东向北西方向长时期的碰撞推挤作用，使得华南板块四周都受到强挤压剪切作用，但以北西南东向挤压剪切作用时间最长，规模最大，形成一系列北北东北东向展布的逆冲推覆构造。华南地区石炭系测水组，二叠系龙潭组、宣威组，三叠系安源组、须家河组等煤层普遍为高瓦斯和煤与瓦斯突

22、出煤层 。陆块；褶皱带；盆地；烈陷带；逆冲推覆带；断裂带；板块或块体相对运动方向构造挤压、剪切带的分布-华南地区中国西北地区，主要受印度板块与欧亚板块作用影响，含煤盆地主要发育逆冲推覆构造。但由于煤层埋藏浅，瓦斯风化带深，瓦斯含量低，目前主要为低瓦斯矿井。但是深部高瓦斯矿井将逐渐增加，局部地带也将会有煤与瓦斯突出危险。构造挤压、剪切带的分布-西北地区受滨太平洋构造域控制，燕山期太平洋库拉板块俯冲碰撞作用，形成一系列以北北东向为主的挤压剪切构造带。在松辽盆地以东，黑龙江鸡西、双鸭山、鹤岗，吉林辽源、通化，辽宁阜新等矿区的晚侏罗早白垩世的煤层主要为高瓦斯突出煤层；抚顺矿区早第三系抚顺组煤层也为高瓦

23、斯突出煤层。构造挤压、剪切带的分布-华南地区中国煤层瓦斯突出区域分布特征主要受华北地区构造演化的控制。中国大陆以中朝准地台形成的最早、范围最大，普遍沉积了中国较老的石炭二叠系含煤地层，2000m以浅煤炭资源量1.8万余亿吨，以中高变质烟煤、无烟煤为主，煤层瓦斯生成条件比较优越，是我国高瓦斯矿井、矿区主要分布区。但在华北地区的东部，印支期开始受太平洋库拉板块俯冲碰撞较早，如鲁西断隆缺失三叠系地层沉积，使得二叠系的煤层瓦斯保存条件变差。煤层瓦斯风化带垂深普遍在600m以上，目前90%以上的矿井仍为低瓦斯矿井。中国煤层瓦斯突出区域分布特征-华北地区主要受扬子准地台和南华活动带构造演化的控制。扬子准地

24、台比中朝准地台形成的晚，范围小，稳定性也不如中朝准地台。扬子准地台和南华活动带（华南褶皱系）构成了华南板块，普遍发育了石炭系测水组、二叠系龙潭组和上三叠统安源组、须家河组含煤地层。华南地区四周受到板块挤压作用，尤其是中、新生代以来长时期受到太平洋菲律宾板块由南东向北西方向的推挤作用，构造表现为大规模的逆冲推覆和岩浆作用，地质构造极其复杂，煤层不稳定，煤层结构破坏严重，构造煤极为发育。华南地区煤炭地质储量相当于华北板块的1/6约为3300余亿吨。华南地区煤层煤化程度高，多为无烟煤和高变质烟煤，在闽、浙、粤东沿海一带，主要为高阶无烟煤。华南地区除高阶无烟煤矿井之外，80%以上的矿井为高瓦斯和煤与瓦

25、斯突出矿井。中国煤层瓦斯突出区域分布特征-华南地区主要受塔里木准地台和天山、准噶尔活动带构造演化的控制，尤其是塔里木盆地，准噶尔盆地向东到内蒙中部，都沉积了中国煤炭资源量最大的早、中侏罗世的煤层。由于受印度板块由南向北推挤和西伯利亚板块阻挡南北挤压作用，盆地大范围的抬升，煤层距地表浅，并受到风化剥蚀作用，目前80%以上的矿井为低瓦斯矿井。中国煤层瓦斯突出区域分布特征-西北地区主要受天山兴安活动带和滨太平洋构造域构造演化的控制，沉积于大兴安岭东侧的早、中侏罗世的煤层，煤化程度低，以褐煤为主，并遭受风化剥蚀作用，90%以上的矿井为低瓦斯。沉积于松辽盆地的晚侏罗-早白垩世的煤层，由于受大范围岩浆活动

26、的作用，煤化程度增高，多为中高变质烟煤，加上煤系地层普遍沉积厚层火山凝灰岩和火山碎屑岩，透气性低，对煤层瓦斯保存具有封盖作用，因此多为高瓦斯突出矿井、矿区分布。中国煤层瓦斯突出区域分布特征-东北地区板缘构造带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带。板内造山带控制着煤与瓦斯突出的敏感地带。深层构造陡变带是影响煤与瓦斯突出的敏感地带。深层活动断裂带是影响煤与瓦斯突出的敏感地带。推覆构造带是煤与瓦斯突出的敏感地带。强变形带是控制煤与瓦斯突出的敏感地带。 中国煤层瓦斯突出区域分布特征十三大4563120400800km120110100乌鲁木齐哈尔滨呼和浩特北京太原天津石家庄上海郑州A沈阳西安B银川兰州西宁B成

27、都贵阳拉萨昆明南京合肥武汉长沙南昌台北福州广州香港澳门2A21南宁海口长春杭州济南1西部南区幔拗区；2西部北区幔拗区；中部深层构造过渡带；东部薄壳带；陆缘海域幔隆带；A.天山-赤峰陡变带；B.昆仑-秦岭陡变带；贺兰山-龙门山陡变带；大兴安岭-武陵山陡变带；中国东部陆缘陡变带；菲律宾海板块西缘陡变带；粗黑线为走滑断裂带；带齿断线为深海沟 中国主要深层构造区带略图在四川盆地的西侧发育的龙门山菁河推覆构造带，逆冲推覆指向盆地中心。沿推覆构造带上分布着龙门山、雅荣高瓦斯突出矿区，有7对突出矿井；在盆地的东侧发育的武陵山、华蓥山推覆构造，逆冲推覆指向盆地中心，分布着松藻、南桐、天府、华蓥山、中梁山高瓦斯

28、突出矿区，有高突矿井26对。 （二）中国构造煤普遍发育（三）运用瓦斯赋存构造逐级控制理论划定瓦斯地质复 杂区 中国的含煤地层较早的石炭二叠纪含煤地层形成以来主要经历了印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动，其中又可分为早、中、晚。每次构造运动的构造规模，涉及的范围，构造应力场等都不尽相同。煤层瓦斯的生成、瓦斯的保存条件控制着瓦斯的赋存和分布。瓦斯作为储存在煤层中的气体极易逸散，现今煤层中储存的瓦斯仅为瓦斯生成量的20%以下，80%以上都逸散掉了。主要原因是煤层形成以来，在历经构造运动中，拉张裂陷活动会使得煤层瓦斯大量逸散。同时构造运动引起的煤层深成变质和岩浆热变质作用会引起生烃作用。构造挤压、剪切作

29、用会使煤体结构发生不同程度的韧塑性破坏，形成构造煤。 不同级别的构造活动和构造应力场控制着构造作用的范围和强度，也就控制着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存和分布，同时控制着煤层赋存条件、煤体结构破坏条件。板块构造控制着区域构造的作用范围和强度；区域构造控制着矿区（煤田）构造作用的范围和强度；矿区构造控制井田和采区、采面构造的范围和强度，构造逐级控制特征控制着不同级别范围煤层瓦斯的赋存和分布。只有厘清板块构造才能厘清区域构造控制，也才能厘清矿区构造控制；矿区构造控制矿井构造，矿井构造控制着采区、采面构造的分布。瓦斯赋存、构造煤和煤与瓦斯突出危险区的分布都是受构造控制的。因此，只有厘清瓦斯赋存构造

30、逐级控制理论才能划定瓦斯地质复杂区，厘清不同级别的瓦斯地质规律，才能准确预测瓦斯。平顶山平顶山矿区位于华北板块南缘平顶山秦岭造山带基本构造单元划分 （据张国伟，2001） 平顶山矿区位于秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带十矿平顶山矿区？瓦斯地质图平顶山十矿？瓦斯地质图（一）河南省煤矿瓦斯地质图 （二）平顶山矿区瓦斯地质图 （三）平顶山八矿瓦斯地质图三、中国煤矿多级瓦斯地质图（一）河南省煤矿瓦斯地质图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”（1）概述（一）河南省煤矿瓦斯

31、地质图省煤炭管理局下达编图文件主要完成单位 河南省煤炭工业管理局河南理工大学平顶山煤业集团焦作煤业集团郑州煤炭工业集团鹤壁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7大煤业集团公司等单位共投入资金2000余万元近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余个编图工作进展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图资料收集、整理编制矿井瓦斯地质图编制矿区瓦斯地质图编制河南省煤矿瓦

32、斯地质图编制采掘工作面瓦斯地质图矿区瓦斯地质图编制标准矿井瓦斯地质图编制标准采、掘工作面瓦斯地质图编制标准瓦斯地质图编制标准比例尺：矿井图1:2000/1:5000、矿区图1:1万/ 1:2万、省图1:30万中国大地构造板块构造归属（2）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 印度板块和菲律宾海板块的一部分 第一次拼接于晚元古代中期，塔里木陆块与华北陆块拼接， 并与扬子陆块和华夏陆块汇合形成原始中国古陆； 第二次拼接于晚古生代后期，西伯利亚板块南缘与塔里木华北板块北缘连为一体，形成了天山兴安活动带中国大地构

33、造板块构造归属第三次拼接于中生代早期，塔里木华北板块南缘与华南板块北缘、西缘，以及华南板块西缘与藏滇板块北缘连为一体同时形成了横贯中国东、西部的昆仑秦岭活动带第四次拼接于新生代早期，印度板块北缘与藏滇板块南缘连为一体，形成了川滇青藏活动带。至此，作为统一的中国大陆形成中国大地构造略图中国大陆基本构造单元中国大陆的基本构造单元，主要为以陆块（地台）为代表的稳定区和以陆缘（地槽）为代表的活动带。主要稳定区有：华北陆块和塔里木陆块，扬子陆块。主要活动带有：天山兴安活动带，昆仑秦岭活动带，川滇青藏活动带，南华活动带，台湾活动带。 华北陆块与塔里木陆块共同组成了塔里木华北板块的主体，北与天山兴安活动带（

34、褶皱区）相邻，南与昆仑秦岭活动带（褶皱区）接壤，自西向东，跨越甘肃、陕西、宁夏、内蒙、山西、河南、河北、辽宁、山东、安徽，江苏等十一个省（区），在中国构造格架中起着中枢作用。形成于吕梁运动，基底为太古宙和早元古代的各种变质岩；盖层包括中、晚元古代，寒武纪中奥陶世浅海碎屑岩和广海碳酸盐岩，晚石炭世二叠纪沉积了我国最重要的海陆交替相含煤地层；中新生代为陆内裂陷盆地沉积。 华北陆块构造单元划分 华北陆块进一步划分为十个三级构造单元 阿拉善隆起地块(11)华北边缘隆起带（内蒙地轴）(12)燕辽中元古裂谷带(13)鄂尔多斯中生代拗陷(14)鄂尔多斯边缘新生代地堑(15)山西隆起(16)华北南缘中元古裂谷

35、带(17) 胶辽隆起（18）鲁淮断隆(19) 华北新生代裂陷盆地(110)。 华北陆块构造单元划分 塔里木-华北地区构造分区略图1乌恰断裂；2库尔勒断裂；3辛格尔断裂；4布伦口断裂；5克孜勒陶库斯拉普断裂；6塞拉加兹断裂；7柯岗断裂；8阿尔金断裂；9红柳沟断裂；10矛头山断裂；11捷山子断裂；12巴楚断裂；13华北陆块北缘断裂；14吉兰泰断裂；15太行山断裂；16沧州断裂；17郯城庐江断裂；18五莲荣成断裂；19哈尔滨锦州断裂；20汾渭地堑；21华北陆块南缘断裂 河南省地处中原,大地构造位置总体位于华北板块的中南部。河南省煤炭资源丰富，全省含煤面积约有18710平方公里，共计有19个煤田，目前

36、主要开采石炭一二叠系煤层，其次是侏罗系中下统义马组。目前全省煤炭开发主要集中在平顶山、新密、禹县、汝州、登封、荥巩、偃龙、宜洛、陕渑义马新安、焦作、鹤壁、安阳、永夏矿区，分布于全省的东、南、西、北四周和中部，也就是说几乎河南各地区都赋存有可采煤层。 河南省煤炭资源分布太行山造山带东缘-主要包括焦作矿区、鹤壁矿区、安阳矿区，主要受北北东向展布的太行山造山带的控制。北北东向构造燕山早中期受到强烈地挤压、剪切作用，燕山末期至喜山早期拉张断陷，现代构造应力场又表现为压扭作用。河南省煤田区域地质构造归属华北地区活动构造与块体运动学模型 秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系-地处豫南地区的平顶山矿区、确山矿区和周

37、口含煤预测区，位于华北板块的南缘，中生代以来受秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系的控制，较长时期受到由南西向东北方向的挤压、剪切作用，地质构造比较复杂，构造煤发育。河南省煤田区域地质构造归属秦岭北缘逆冲推覆构造系渑池-舞阳区段地质简图 （据张国伟，2001）1.中新生界；2.上古生界-三叠系；3.下古生界；4.中上元古界；5.中元古界熊耳群；6.下元古界和太古界；7.侵入岩；8.新生代基性火山岩；9.逆冲推覆断层；10.断层河南东秦岭山脉及北部邻区地貌分区图 豫西强变形带-主要包括新密、禹县、登封、汝州、荥巩、偃龙、宜洛、陕渑义马、新安等矿区，较长时期受到秦岭造山带对华北板块南缘的推挤作用，并在燕山

38、早、中期叠加北北东向褶皱断裂构造，先期挤压、剪切，燕山末期至早第三纪又表现为拉张断陷，发生大规模地滑动构造作用，为豫西“三软”煤层发育区，煤层厚度变化大，构造煤全层发育，其中义马矿区赋存的下侏罗统义马组煤层，主要储存低变质烟煤。 河南省煤田区域地质构造归属渑池宜阳逆冲推覆构造鲁山舞阳周口逆冲推覆构造东秦岭构造强变形示意图嵩箕煤田中重力滑动构造分布图1Q；2R；3Pz2+T；4Pz1；5Ar+Pz2；6高角度正断层；7平移断层；8滑动构造；9岩体；芦店滑动构造；米河贾峪滑动构造；暴马滑动构造；龙门滑动构造；龙泉寺滑动构造；夹沟滑动构造；庇山滑动构造；白坪滑动构造；朝川滑动构造；平陌滑动构造；11

39、石坡滑动构造；12杨家洼滑动构造；13曲梁滑动构造；14梁北滑动构造；15任岗滑动构造；16蔡寺白沙滑动构造；17五佛山滑动构造；18林台山滑动构造 鲁西南豫东断隆-地处豫东地区的永夏矿区，位于鲁西断隆的西南部，主要受鲁西断隆和燕山期北北东向构造的控制。鲁西断隆隆起较早，二叠系上覆缺失三叠系地层覆盖，瓦斯保存条件较差，瓦斯风化带较深，见下图河南省煤田区域地质构造归属华北地区三叠系分布情况（据杨起等）河南省是全国产煤大省-2007年全省原煤产量1.8亿t，煤炭和煤层气资源丰富。河南省7大煤业集团，15个生产矿区，平顶山、郑州、义马、焦作、鹤壁、安阳、永夏等，除义马矿区部分矿井开采的是下侏罗统义马

40、组煤层外，其余的矿区全部开采的是石炭一二叠系煤层，主要为中高变质烟煤和无烟煤，煤化程度较高。瓦斯地质条件复杂-形成时代早，经历多次构造运动作用，地质构造复杂，构造煤发育，瓦斯地质条件复杂。全省15大矿区中，仅永夏为低瓦斯矿区。全省95对国有重点煤矿，煤与瓦斯突出矿井35对，高瓦斯矿井11对，高突矿井占生产矿井总数的48.4。 （3）河南省瓦斯赋存分布特征全省划分为三个高突瓦斯带和一个低瓦斯带：太行山造山带东缘高突瓦斯带秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系高突瓦斯带豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带鲁西南豫东断隆低瓦斯带 其中义马侏罗系义马组煤层为低瓦斯。（3）河南省瓦斯赋存分布特征太行山造山带东缘高突瓦

41、斯带太行山南段构造应力场 太行山造山带东缘高突瓦斯带豫西强变形“三软”煤层高突瓦斯带豫西强变形“三软”煤层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主要煤田煤层气资源量统计表 各主要煤田煤层气资源情况见下表，根据各主要煤田煤层气资源情况划分为11个重点勘探区，9个较为有利开发区，6个有利目标区见表。河南省瓦斯分布特征 全省共有各类矿井807对，其中国有重点矿井95对（不含基建矿井），地方矿井712对，全省共有煤与瓦斯突出矿井55对，高瓦斯矿井22对，共发生煤与瓦斯突出779次，最大突出强度2397t，发生在焦作九里山矿井；最大突出瓦斯

42、量440000 m3，发生在焦作演马庄矿井；最小始突深度120m，发生在荥巩煤田徐庄矿，表4-3、表4-4。全省瓦斯分布特征见表4-5-1表4-5-15。 表4-3 河南省瓦斯地质汇总表表4-4 河南省矿区瓦斯地质资料统计表续表4-4 河南省矿区瓦斯地质资料统计表表4-5-1 平顶山矿区瓦斯地质汇总表 表4-5-2 焦作矿区瓦斯地质汇总表表4-5-3 新密矿区瓦斯地质汇总表表4-5-4 鹤壁矿区瓦斯地质汇总表表4-5-5安阳矿区瓦斯地质汇总表表4-5-6 陕渑-义马矿区瓦斯地质汇总表表4-5-7 偃龙矿区瓦斯地质汇总表表4-5-8禹州矿区地质汇总表表4-5-9荥巩矿区地质汇总表表4-5-10

43、永夏矿区瓦斯地质汇总表表4-5-11 临汝矿区地质汇总表表4-5-12 济源矿区瓦斯地质汇总表表4-5-13 登封矿区瓦斯地质汇总表表4-5-14 宜洛矿区瓦斯地质汇总表表4-5-15 新安矿区瓦斯地质汇总表（4）1：30万河南省瓦斯地质图河南省瓦斯地质图在中国煤层瓦斯地质图的归属 1：30万河南省煤矿瓦斯地质略图研究成果全省编制了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余个瓦斯涌出

44、、瓦斯抽采、瓦斯地质参数，工作量浩大。（5）研究成果与主要创新点全省编制了平顶山、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。编制了1：30万河南省煤矿瓦斯地质图和相应的研究报告。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幅。计算了河南省2000 m以浅煤层气资源量为8795.7108 m3。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。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

45、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。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。主要创新点制定了煤矿瓦斯地质图编制标准制定了矿区、矿井、采区采掘工作面三级瓦斯地质图编制标准、42个图例和26个瓦斯地质信息统计表。编制了多级煤矿瓦斯地质图1：30万河南省煤矿瓦斯地质图1：1万或1：2万共8套矿区瓦斯地质图159对矿井瓦斯地质图河南全省煤矿瓦斯地质图图集全省划分出4个不同瓦斯地质类型的

46、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。形成豫西“三软”煤层瓦斯突出危险性预测临界值指标研究了不同矿区、矿井，不同地质条件，不同煤层煤与瓦斯突出危险性临界值指标，豫西“三软”煤层发育区，煤与瓦斯区域突出危险性单项临界指标煤层瓦斯压力低于0.74MPa，煤巷掘进工作面突出危险性临界指标R值小于6；研究了全省构造煤的形成、分布规律。如豫西强变形“三软”煤层发育区，先期以挤压、剪切为主，后期以滑动剪切为主，全层发育构造煤。 提出河南省煤层气开发总体思路 2000m以浅资源总量约8795.71亿m3，

47、平均资源丰度2.06108m3/km2，其中:含甲烷级资源量为548.2亿m3，富甲烷级资源量为8247.51亿m3，占94%。山西组二1煤层气资源为8548亿m3，占全省煤层气资源量的95%，煤层埋深小于1500m的煤层气资源量为6359亿m3。结合平顶山矿区保护层开采进行煤层气开发。焦作矿区煤层稳定，瓦斯（煤层气）资源量丰富，构造煤厚度占煤层全厚的1/7或1/10，且仅在煤层顶部或底部分布，具备地面瓦斯抽采条件，通过地面煤层气开发研究，可以有效地治理瓦斯，等等。 针对煤层气资源和构造煤发育条件，提出了河南省煤层气开发总体思路；（1）区域大地构造位置平顶山平顶山矿区位于华北板块南缘（二）平顶

48、山矿区瓦斯地质图平顶山秦岭造山带基本构造单元划分 （据张国伟，2001） （1）区域大地构造位置位于秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带秦岭北缘逆冲推覆构造系渑池-舞阳区段地质简图 （据张国伟，2001）1.中新生界；2.上古生界-三叠系；3.下古生界；4.中上元古界；5.中元古界熊耳群；6.下元古界和太古界；7.侵入岩；8.新生代基性火山岩；9.逆冲推覆断层；10.断层（1）区域大地构造位置平顶山平顶山矿区位于华北地块南缘带，中生代之前属于华北型的地壳结构，如同华北板块一样，缺失O2C1地层。晚海西至早印支期扬子板块与华北板块碰撞拼接，华北板块南缘带卷入秦岭大别造山带。中新生代以来受着秦岭大别造山带

49、构造的控制和改造，同时在一些方面与华北板块有相似之处。（2）矿区构造演化平顶山主要表现为中生代中期（J2K1）秦岭区各主干断裂发生强烈地逆冲推覆构造，位于后陆区的秦岭造山带北缘边界断裂发生由南向北指向造山带外侧的逆冲推覆，平顶山矿区形成了一系列北西北西西向逆冲推覆和褶皱构造。同时，华北地块南部自北向南向秦岭的巨型陆内俯冲，鲁山断裂是华北地块向秦岭方向的俯冲断裂。 （2）矿区构造演化燕山早期受太平洋库拉板块北北西向俯冲，北北东向断裂主要表现为左行压扭性活动。北西北西西向构造表现为差异升降活动，一系列断层反转为正断层。晚白垩世至早第三纪时期，太平洋库拉板块俯冲方向，由原来的北北西转为北西西向，同时

50、随着印度板块挤压应力的增强，影响到华北板块不断向东蠕散，华北板块处于引张、裂陷、伸展的地球动力学背景，北北东、北东向断裂表现为右旋拉张的受力状态，并形成一系列北北东北东向展布的裂陷带。 （2）矿区构造演化平顶山矿区北北东向的正断层郏县断裂、洛岗断裂是此时形成的。此时，北西西北西向构造表现为逆冲推覆等压扭性活动。平顶山矿区地质构造简图（2）矿区构造演化印支期以来，平顶山矿区受秦岭造山带隆起推挤的作用，尤其是燕山中期（J2-K1），秦岭造山带发生了主造山期后的陆内造山的逆冲推覆和花岗岩浆活动，来自南西侧的推挤力，使平顶山矿区发生了逆冲推覆断裂褶皱作用，形成了九里山断裂、锅底山断裂、李口向斜、白石沟

51、霍堰断裂、襄郏断裂等一系列NWWNW向构造。 平顶山矿区戊9-10煤层底板等高线简图（3）矿区构造控制特征AA地质剖面图中生代以来，平顶山矿区受秦岭造山带隆起推挤作用，构造应力场以南西至北东向挤压作用为主，形成了以NWW向展布为主的构造，同时也形成了与NNE向的复合构造，控制着平顶山矿区复杂构造区和构造煤的发育区。（3）矿区构造控制特征 另一方面，平顶山矿区也受控于太行山武陵山NNE向的重力梯级带横跨秦岭造山带对该区NNE、NE向构造的控制；先期表现为左旋挤压活动；后期表现为右旋张扭性活动。在平顶山矿区的表现，主要有NNENE向为主展布的郏县断裂、洛岗断裂等一系列构造。 NWW-NW向的构造较

52、长时期表现为近南北向的挤压，大规模地逆冲推覆活动。NNE、NE向构造在燕山早中期表现为压扭性活动。相比之下，NWWNW向构造作用时间长、活动剧烈，遍及整个矿区。（3）矿区构造控制特征十、十二、八矿构造纲要图（3）矿区构造控制特征（4） 矿区瓦斯地质规律 平顶山矿区以一矿井田为界，可以分为矿区西半部和东半部。西半部主要包括十一矿、五矿、七矿、六矿、三矿、二矿、四矿井田和一矿井田的西半部；东半部可包括八矿、十矿、十二矿井田和一矿井田的东半部。该矿区西半部NWW向的锅底山断裂是一个控制性断裂，断裂上盘为五矿、七矿、十一矿井田，由于锅底山断裂上盘先期受逆冲推覆作用，后又反转为下降运动，煤层破坏强烈，是造成五矿和七矿发生煤与瓦斯突出的主要原因。（4） 矿区瓦斯地质规律平顶山矿区构造和矿井分布图位于锅底山断裂下盘一侧的六矿、二矿、三矿、四矿井田和一矿井田的西半部，是平顶山矿区构造简单区，煤层破坏轻微，目前这些矿井除四矿深部为突出煤层外，其余都属于低瓦斯矿井。该矿区东半部的八矿、十矿、十二矿井田以及一矿井田东半部，