瓦斯地质课程教学第一章绪论课件

瓦斯地质学主讲1魏国营教授主讲2史广山讲师总学时：32学时，课程教学：30学时，实验：2学时第一章绪论2学时第二章含煤盆地和瓦斯生成理论4学时第三章瓦斯赋存构造逐级控制理论6学时第四章煤层瓦斯赋存与煤储层物性特征4学时第五章煤体结构与构造煤2学时第六章瓦斯地质规律和瓦斯预测6学时第七章编制煤矿三级瓦斯地质图2学时第八章中国煤层瓦斯分布特征2学时第九章瓦斯（煤层气）资源评价与抽采技术在第六章讲第十章瓦斯地质地球物理响应2学时第十一章煤矿瓦斯地质信息平台0学时教学计划张子敏，张玉贵.瓦斯地质规律与瓦斯预测[M].北京：煤炭工业出版社，2005张子敏，张玉贵，高建良，等.编制煤矿三级瓦斯地质图[M].北京：煤炭工业出版社，2007程裕淇.中国区域地质概论[M].北京：地质出版社，1994任纪舜，等.中国大地构造及其演化[M].北京：科学出版社，1980参考书目发展1978年我国召开了煤炭史上第一次“瓦斯地质学术座谈会”，首次提出“瓦斯地质”这一名称，1983年原煤炭工业部部颁发了“关于加强瓦斯地1985年原煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》中1986年中国煤炭学会成立了瓦斯地质专业委员会，2009年《煤矿瓦斯地质学》出版，国家能源局开展全国煤矿瓦斯地质编图工作，成立国家重点实验室培育基地，瓦斯地质成为一门极具特瓦斯地质研究发展第一节瓦斯地质学研究的意义第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第三节瓦斯地质学研究的方法和手段第四节瓦斯地质学的形成和发展趋势第一章绪论（2课时）第一节瓦斯地质学研究的意义第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第三节瓦斯地质学研究的方法和手段第四节瓦斯地质学的形成和发展趋势第一章绪论（2课时）煤炭在我国一次能源消费结构中的比例煤炭是我国能源的主体，在我国一次能源消费结构中，煤炭占70%左右2006年全国原煤产量23.25亿吨，增长了10.2%，对保证全国GDP10.7%的增长起到了决定性的作用，煤炭工业健康、稳定、持续地发展是关系到国家能源安全的重大问题我国煤炭生产中还存在着大量不安全因素导致煤矿灾害频发一、煤炭的安全供给直接关系到国家能源安全我国煤炭产量与GDP增长的关系第一节瓦斯地质学研究的意义突出矿井总数量647对二、中国煤矿瓦斯灾害严重第一节瓦斯地质学研究的意义高瓦斯矿井总数量2859对第一节瓦斯地质学研究的意义二、中国煤矿瓦斯灾害严重我国煤矿95%以上属井工开采，煤层地质和开采条件复杂，多种灾害共存，尤其是瓦斯灾害事故，伤亡事故多、治理难度大2005年，我国煤炭产量约占全球的37%，事故死亡人数则占近80%，煤矿百万吨死亡率约为美国的70倍、南非的17倍、波兰的10倍、俄罗斯和印度的7倍我国现有各类矿井28000处，其中，高瓦斯、突出矿井占50%左右新中国成立以来我国煤矿共发生22起一次死亡百人以上事故，其中20起为瓦斯（煤尘）事故，事故起数和死亡人数，分别占91%和93%第一节瓦斯地质学研究的意义二、中国煤矿瓦斯灾害严重煤矿事故起数及所占比例煤矿瓦斯事故起数及所占比例煤矿事故死亡人数及所占比例煤矿瓦斯事故死亡人数及所占比例仅2004年和2005年，发生了5起一次死亡百人以上的瓦斯（煤尘）爆炸事故，给人民生命财产带来了巨大损失，在国内外造成严重影响。大平10.20死148人铜川11.28死166人孙家弯2.14死214人2006年，全国煤矿事故死亡4746人，其中瓦斯事故死亡1319人。发生一次死亡10人以上的特大事故瓦斯灾害事故就达26起，死亡490人，占煤矿企业一次死亡10人以上事故总起数的57.8％，总人数的50.2％第一节瓦斯地质学研究的意义

温家宝总理承诺：“我们要以对人民高度负责的精神，切实改善煤炭生产安全状况”

瓦斯灾害直接妨碍了煤矿安全生产，阻滞了煤炭工业的持续、健康、稳定发展煤矿瓦斯灾害危害了社会稳定，使党和国家“以人为本、关爱生命”以及“建立和谐社会”的方针不能全面落实加强瓦斯灾害的防治，才能确保煤炭能源稳定、可靠地供应，促进国民经济的全面、健康发展第一节瓦斯地质学研究的意义三、瓦斯（煤层气）是重要的洁净能源

煤层气（瓦斯）是一种洁净、热效率高、污染低的优质能源，可作为民用及工业燃料，以及汽车燃料，或用于发电，还可用于生产炭黑、甲醛、化肥及其他工业品；煤层气热值在36~40MJ/m3之间（《地球科学大辞典》应用科学卷）。煤层气属于天然气的一种，其主要成分（90%以上）是甲烷（CH4），俗称“瓦斯”。它的燃烧热量在33.5MJ/m3（8000大卡/立方米）以上，每1000m3煤层气相当于381.8kg石油和1.4t标准煤。第一节瓦斯地质学研究的意义三、瓦斯（煤层气）是重要的洁净能源中国煤层气资源量丰富，占世界第3位。目前，世界上发现74个国家蕴藏着煤炭，同时也赋存着煤层气（瓦斯）资源。根据国际能源机构（IEA）估计，全世界煤层气资源总量可达2.6×1014m3。俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚均超过1.0×1013m3，（表1）。第一节瓦斯地质学研究的意义表1世界主要产煤国家煤层气资源国家煤层气资源1012m3国家煤层气资源1012m3俄罗斯17～113波兰3加拿大6～76英国2中国30～35乌克兰2美国13～19哈萨克斯坦2澳大利亚8～14印度0.18德国3南非0.18

中国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约为36×1012m3，主要分布在华北和西北地区（占资源总量的84.8%）。1000m以浅、1000～1500m和1500～2000m煤层气地质资源量分别占全国煤层气资源总量的38.8%、28.8%和32.4%。第一节瓦斯地质学研究的意义开发利用煤层气（瓦斯），减少空气污染，保护大气环境。甲烷是造成环境温室效应3种主要气体（甲烷、二氧化碳和氟利昂）之一，以原子为基准，甲烷的加热效应是二氧化碳（CO2）的25至30倍，甲烷排入大气层，它对臭氧层破坏能力是二氧化碳的7倍。据统计，我国因煤炭开采向大气排放的瓦斯（甲烷）约150×108m3。目前，全国煤矿瓦斯对空气排放量占全部工业生产排放甲烷的1/3左右。第一节瓦斯地质学研究的意义国家主席胡锦涛强调：“我们的发展不能以牺牲精神文明为代价，不能以牺牲生态环境为代价，更不能以牺牲人的生命为代价”。国家安全生产监督管理总局下发了安监总煤装（2007）188号“关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见”，指出：煤矿瓦斯先抽后采是治理瓦斯的根本性措施，要对煤层瓦斯尽最大能力抽采，努力实现煤炭开采前瓦斯抽采的最大化。第一节瓦斯地质学研究的意义煤矿地质学(1)矿物学、岩石学(2)构造地质学(3)古生物学、地史学(4)煤田地质与勘探(5)水文地质学(6)瓦斯地质学(7)矿井地质学第一节瓦斯地质学研究的意义地质学矿物学、岩石学；动力地质学、构造地质学、大地构造学和地质力学古生物学和地史学矿床学、煤田地质学找矿勘探地质学、煤田普查勘探方法、地球物理勘探水文地质学工程地质学数学地质、遥感地质、海洋地质学和天体地质学等新兴学科。瓦斯煤与瓦斯突出地质构造变动地质构造地质构造分类第一节瓦斯地质学研究的意义中国大陆是小个板块四、中国煤矿瓦斯灾害严重的原因——地质构造复杂萨彦-额尔古纳断褶系吉黑断褶带断褶带塔里木地块区天山-兴安岭断褶系中朝地块区昆仑-祁连-秦岭断褶系华南断褶带青藏印支块褶区印度地块西伯利亚地块滨太平洋扬子地块第一节瓦斯地质学研究的意义3040长春沈阳哈尔滨呼和浩特北京天津乌鲁木齐拉萨上海广州福州南昌西安合肥武汉郑州银川济南太平洋板块菲律宾海板块印度板块西伯利亚板块0400800Km80901001101201301401508090100110120130板块运动方向-4--6-2--40--20-22-55-10>1020203040四、中国煤矿瓦斯灾害严重的原因—地质构造复杂第一节瓦斯地质学研究的意义四、中国煤矿瓦斯灾害严重的原因—构造煤发育、透气性低第一节瓦斯地质学研究的意义五、瓦斯地质理论是瓦斯防治的必要基础－－瓦斯是地质成因的瓦斯的根扎在地质上（1）瓦斯是生于煤层、存储于煤层或围岩中的气体地质体（2）瓦斯的生成条件、保存条件、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质演化作用的控制（3）地质构造复杂程度控制着煤与瓦斯突出危险性；构造煤的发育特征控制着瓦斯（煤层气）抽采和瓦斯防治的难度（4）开煤矿就会瓦斯，瓦斯灾害的发生，涉及到复杂的地质因素、开采因素和人为因素。第一节瓦斯地质学研究的意义第一节瓦斯地质学研究的意义第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第三节瓦斯地质学研究的方法和手段第四节瓦斯地质学的形成和发展趋势第一章绪论一、瓦斯地质学的研究对象瓦斯地质学是研究瓦斯的形成、运移、赋存和发生瓦斯灾害的地质控制理论的一门交叉学科。二、瓦斯地质学的研究内容1瓦斯赋存机理研究研究不同级别范围内的瓦斯赋存分布规律及控制因素。第二节瓦斯地质学研究的对象和内容二、瓦斯地质学的研究内容2构造煤和瓦斯突出煤体基础理论研究（1）定义：构造煤是煤层受地质构造挤压剪切破坏作用的产物。瓦斯突出煤体是指含高能瓦斯的构造煤体。（2）研究意义：构造煤控制着瓦斯灾害的发生，影响着瓦斯的治理，亦控制着煤层气的地面开发。（3）构造煤和瓦斯突出煤体基础理论，主要是指运用构造地质学、地球物理学、流体力学、量子化学、力化学等相关学科知识，研究构造煤力化学成烃作用、构造煤瓦斯多场多相耦合作用、构造煤探测理论和技术等，为瓦斯突出煤体预测、瓦斯治理和煤层气开发提供理论基础。第二节瓦斯地质学研究的对象和内容二、瓦斯地质学的研究内容3瓦斯（煤层气）抽采地质控制机理研究核心：煤矿瓦斯（煤层气）抽采地质控制机理，科学问题：瓦斯富集和渗透性理论依据：板块构造、区域地质演化和瓦斯赋存构造逐级控制研究内容：瓦斯赋存构造逐级控制理论、瓦斯低渗富集区的成因和分布、瓦斯高渗富集区的成因和分布、瓦斯高富集低渗煤层甲烷解吸和流动的特性、煤矿瓦斯（煤层气）高效抽采地质控制机理。第二节瓦斯地质学研究的对象和内容二、瓦斯地质学的研究内容4煤与瓦斯突出的地质控制机理研究运用板块构造理论、区域地质演化和瓦斯赋存构造逐级控制理论，重点研究我国58个高瓦斯突出矿区构造演化特征，研究煤与瓦斯突出矿井发生突出的地质机制，研究煤与瓦斯突出危险区的分布规律，研究瓦斯突出煤体的分布规律。第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第一节瓦斯地质学研究的意义第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第三节瓦斯地质学研究的方法和手段第四节瓦斯地质学的形成和发展趋势第一章绪论（2课时）一、瓦斯地质学的学科属性瓦斯地质学是一门地球科学与安全工程等学科相互交叉的学科，主要服务于煤炭开采的安全工作和瓦斯（煤层气）资源的开发利用。瓦斯地质学涉及地球科学的复杂理论和瓦斯煤岩气固耦合微观粒子基础理论及其交叉学科。二、瓦斯地质学的研究方法1瓦斯地质规律研究2瓦斯赋存构造逐级控制理论研究3煤矿多级瓦斯地质图编制第二节瓦斯地质学研究方法和手段二、瓦斯地质学的研究方法1瓦斯地质规律研究（1）定义:瓦斯地质规律是瓦斯与地质因素的内在的、本质的联系。（2）瓦斯地质的研究对象（3）瓦斯地质规律研究内容

第二节瓦斯地质学研究方法和手段中国煤矿瓦斯地质规律研究华北地区煤矿瓦斯地质规律研究石炭|二叠系煤层瓦斯地质规律研究全国26省（区、市）煤矿瓦斯地质规律研究上三叠统煤层瓦斯地质规律研究中下侏罗统煤层瓦斯地质规律研究上侏罗|下白垩统煤层瓦斯地质规律研究第三系煤层瓦斯地质规律研究华南地区煤矿瓦斯地质规律研究臧滇地区煤矿瓦斯地质规律研究西北地区煤矿瓦斯地质规律研究东北地区煤矿瓦斯地质规律研究瓦斯地质规律研究对象中国煤矿瓦斯地质规律研究中国不同含煤地层瓦斯地质规律研究（2）研究对象省（区、市）煤矿瓦斯地质规律研究矿区（煤田）瓦斯地质规律研究矿井瓦斯地质规律研究采区、采面瓦斯地质规律研究（3）研究内容中国煤矿瓦斯地质规律研究内容华北地区煤矿瓦斯地质规律研究石炭|二叠系煤层瓦斯地质规律研究全国26省（区、市）煤矿瓦斯地质规律研究上三叠统煤层瓦斯地质规律研究中下侏罗统煤层瓦斯地质规律研究上侏罗|下白垩统煤层瓦斯地质规律研究第三系煤层瓦斯地质规律研究矿区煤矿瓦斯地质规律研究矿井煤矿瓦斯地质规律研究采区采面瓦斯地质规律研究华南地区煤矿瓦斯地质规律研究滇藏地区煤矿瓦斯地质规律研究西北地区煤矿瓦斯地质规律研究东北地区煤矿瓦斯地质规律研究区域构造挤压剪切对瓦斯赋存分布的控制区域构造挤压剪切对构造煤形成分布的控制区域构造拉张裂陷对瓦斯保存与分布的控制区域构造拗陷沉积对瓦斯赋存和分布的控制区域构造隆起对瓦斯保存和瓦斯风化带的控制区域岩浆活动对瓦斯形成和赋存的控制区域水文地质对瓦斯保存和分布的控制构造拉张裂陷带背斜不同部位岩浆岩影响瓦斯含量分布规律瓦斯涌出规律区域瓦斯地质规律研究内容矿区、矿井、采区采面瓦斯地质规律研究内容瓦斯风化带向斜不同部位构造挤压减切带煤层上覆基岩厚度水文地质影响煤与瓦斯突出危险性研究板块构造理论区域地质构造演化理论区域大地构造特征和位置区域构造及构造应力场演化其他区域影响板缘活动带造山带深层构造陡变带深断裂活动带大型逆冲推覆构造带区域构造隆起带区域构造拗陷带印支运动燕山运动喜山运动现代地球动力学特征区域岩浆活动区域水文地质矿区大地构造位置、构造应力场、构造分布及控制特征2瓦斯赋存构造逐级控制理论研究

矿井瓦斯赋存构造逐级控制特征压扭断裂带背斜构造张扭断裂带向斜构造滑动构造构造煤分布岩浆活动水文地质影响顶底板岩性影响瓦斯风化带变化特征采区、采面瓦斯地质规律、瓦斯突出危险性瓦斯赋存构造逐级控制理论瓦斯（煤层气）抽采区块分级3煤矿多级瓦斯地质图编制在瓦斯地质理论指导下，运用瓦斯赋存构造逐级控制理论，可以通过不同级别的地质构造与瓦斯赋存地质条件的控制关系揭示不同级别范围的瓦斯地质规律，如矿区、矿井、采区、采面等瓦斯地质规律。通过整理建矿后揭露的大量瓦斯地质资料，可建立瓦斯含量、资源量、瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出危险性预测模型，从而进行瓦斯预测和编制不同级别的彩色瓦斯地质图。多级瓦斯地质图为宝塔式的系列图，从编制采面、采区、矿井瓦斯地质图，然后汇总编制矿区、省（区、市）瓦斯地质图，最后编制“中国煤层瓦斯地质图”。第三节瓦斯地质学研究的方法和手段三、瓦斯地质学的研究手段1、瓦斯地质学来源于实践

瓦斯地质学来自于生产实践的第一线，理论与实践相结合，它又指导生产实践。瓦斯地质学需要不断地整理总结煤田地质勘探、煤矿开采、瓦斯（煤层气）抽采等大量的瓦斯地质与瓦斯治理实践资料，上升到理论，进一步推动瓦斯地质学的发展。2、瓦斯地质学需要其他基础学科理论和技术的支撑

瓦斯地质学属于多学科交叉学科，需要建立大量的数学、物理模型，进行大量地科学实验，需要大量地实验测试数据和数值模拟试验，从而不断地发展瓦斯地质理论和技术。第一节瓦斯地质学研究的意义第二节瓦斯地质学研究的对象和内容第三节瓦斯地质学研究的方法和手