平煤天安四矿瓦斯地质图说明书
煤层小断层玫瑰花图 煤层小断层玫瑰花图
（3）断层落差
己15煤层：己一采区小断层平均落差1.19m，H＜1m的119条，占该煤层小断层总数的57.21％，1m＜H≤2m的63条，占30.29%，2m＜H≤3m为16条，占7.69%，3m＜H≤5m的8条，占3.84％，>5m的2条，占0.96%，见表2-2。
己
16-17
煤层：己一采区小断层平均落差1.52m，H≤1m的109条，占该煤层小
断层总数的50.93％，1m＜H≤2m为68条，占31.78%，2m＜H≤3m为23条，占10.75%，3m＜H≤5m的8条，占3.74％，>5m的6条，占2.80％；
表2-2己组煤层小断层落差统计一览表
落差 煤层 己15煤层 己16-17煤层 ≤1m 119 109 1m＜H≤2m 63 68 2m＜H≤3m 3m＜H≤5m 16 23 8 8 >5m 2 6 共计 （条） 208 214 （4）断层密度
根据对已一采区小断层条数的统计，己15煤层中，小断层平均密度74条/km2，最大密度336条/km2；己工作面和与其对应的己
16-17
煤层中，小断层平均密度为55条/km2，最大密度为
260条/ km2。小断层分布具有不均一性，在己一采区己15煤层21130、21150和21170
16-17
煤层21111、21112工作面附近，小断层密度较大，且
上下煤层间小断层发育具有一定的对应性。 （5）断层面特征
断层面多呈舒缓波状，部分小断层面光滑平直。断裂带较发育，可见岩石和煤层破碎及两侧煤层牵引、揉皱现象。 （6）断层组合特征
平面上，同组断层在走向上大致互相平行，一般不相交，而北东向和北西向两组断层组合成X型。剖面上，走向平行，相向倾斜或倾向一致的小断层，常形成小型地垒、地堑或阶梯状构造，见图2－3、2－4。
.0∠H=3掘进方向2°45°H=5.0∠
图2－3 戊8煤层戊七东翼运输巷小断层地堑构造素描图
55°45° 35
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71°∠53°H＝2.0m71°∠53°H＝1.0m............................
图2－4 己16-17-21111机巷上帮阶梯状构造素描图
2.2构造煤发育及分布特征
构造煤是指煤层中分布的软弱分层,是煤层在构造应力作用下发生破碎或强烈的韧塑性变形及流变迁移的产物。构造煤在区域变质的基础上又叠加了动力变质作用。向斜轴部瓦斯赋存大，两翼瓦斯赋存小；背斜两翼瓦斯赋存大，轴部瓦斯赋存小。研究表明,一定厚度构造煤的存在是发生的必要条件,因此加强构造煤的研究是突出区域预测的关键因素之一。 2.3.1己组煤层
本煤层位于上古生界、二迭系山西组，主采煤层为己15、己16、己17三层煤。 己16.17煤层：为主要矿井可采煤层之一，全区发育，位于己煤段下部，层位稳定，距己15煤层间距平均11m。己1617煤为肥煤，挥发份30.70，属稳定煤层，在己三采区内绝大部分为合层，己16和己17煤层间夹矸由东部的0.7 m向西逐渐变薄为西部的0.05 m左右，煤层结构较为复杂，煤层产状：走向76~125°，倾向346~35°，倾角4.4~11.1°,平均8.5°，玻璃光泽，较硬，总体观测煤的破坏类型为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。己
16
煤层煤黑色，块状，亮煤为主，煤厚1.1 m~2.0 m，平均1.8 m，己
16
煤层为肥煤，挥发份29.98％，玻璃光泽，较硬总体观测煤的破坏类型为Ⅲ、Ⅳ类，煤层节理比较发育。己17煤层为构造煤,黑色，块状，亮煤及半暗煤，煤厚1.1 m~1.8 m，平均1.4 m，己17煤层为肥煤，挥发份30.21％，较软，煤总体观测煤的破坏类型为Ⅳ、Ⅴ类，煤层节理比较发育,f值0.10~0.85,总体为由西向东逐渐变薄,遇见断层构造有增厚趋势。 2.3.2丁组煤层:
丁
56
煤层位于下石盒子组丁煤段中部，丁九采区分东西两翼开采，西翼丁
5
与丁6煤合层，现已回采结束，东翼丁5与丁6局部合层，大部分区域为分层，现仅剩余3个阶段未回采。煤层走向77°-104°，倾向347°-14°，倾角6°-12°，平均8°，丁56煤以粉状、碎粒状为主，部分为鳞片或片状，煤层结构简单，平均3.64m，变异系数8.2%，可采系数为?100%，煤层厚度为3.0~4.4m，属稳定厚煤层，丁56煤层结构较复杂，含1～3层夹矸，夹矸的厚度由西向东变厚，以至分叉为丁
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5
和丁6煤层。其中丁5煤层为黑色、块状，以亮煤为主，中硬，厚0.8~1.3m，平均
1.1m；丁6煤层为构造煤,黑色，Ⅲ、Ⅳ级构造煤，多为沫状，少为鳞片状，硬度低，局部含夹矸，厚度1.9~3.4m，平均2.6 m,f值0.10~0.76,总体为西薄东厚,遇见地质构造有增厚趋势。 2.3 地质构造对瓦斯赋存的控制
瓦斯是煤层生成过程中的伴生物，并且是以吸附和游离的方式赋存在煤体中，而煤层瓦斯含量则包含了吸附瓦斯和游离瓦斯。由于地壳的不断运动，地应力在煤层中的分布是不均衡的，煤层的透气性分布也是不均衡的；在完整的煤体内，吸附瓦斯和游离瓦斯处于动态平衡状态。当煤层中或煤层附近进行采掘作业时，煤岩的完整性受到破坏，地应力的分布发生了变化，一部分煤岩的透气性增加，游离瓦斯从煤层的暴露面渗透涌出，破坏了原有的瓦斯动态平衡，部分吸附瓦斯又转化为游离瓦斯而涌出，造成了煤层瓦斯分布出现不均衡的现象，低瓦斯煤层出现高瓦斯带，高瓦斯煤层中有时也出现低瓦斯带。因此，一般情况下，煤层瓦斯含量的多少主要取决于保存瓦斯的条件，而不是生成瓦斯量的多少；也就是说不仅取决于煤质牌号，而更主要的是取决于储存瓦斯的地质条件。我们认为，影响煤层瓦斯赋存的主要因素有：煤层储气条件、区域地质构造和采矿工作。
1、煤层储气条件
煤层储气条件对于煤层瓦斯赋存和含量具有重要的作用，其主要包括煤层的埋藏深度、煤层和围岩的透气性、煤层露头以及煤化作用程度等。
1）煤层的埋藏深度
随着煤层埋藏深度的增加，不仅因地应力的增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且增长了瓦斯向地表的运移距离，有利于封存瓦斯。根据甲烷带内瓦斯压力随埋藏深度的增加基本成线性增高的统计规律和己三采区煤层瓦斯含量测定结果，其煤层中的瓦斯含量随煤层埋藏深度的增加亦会有所增大。
2) 煤层和围岩的透气性
煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有重大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，瓦斯含量小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量大。煤层与岩层的透气性在非常宽的范围内变化。煤层顶底板透气性低的岩层越厚，它们在煤系地层中占的比例越大，煤层的瓦斯含量越高。己15煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，直接顶为泥岩、砂质泥岩层，己
1617
煤层底板岩性为砂质泥岩，透气
性较好，造成了目前开采的一、二水平有些煤层瓦斯含量较低；但是，进入三水
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平范围后，地应力增大、透气性降低，煤层瓦斯含量会有所提高。 3) 煤层倾角
在同一埋深下，煤层倾角越小，煤层瓦斯含量越高。因为煤层倾角越小，在顶板岩性密封好的条件下，瓦斯不易通过煤层排放，煤体中的瓦斯容易得到储存，故而煤层的瓦斯含量高。己三采区煤层倾角一般都小于10?，为煤层瓦斯的赋存提供了良好的条件。 4) 煤层露头
煤层露头是瓦斯向地面排放的出口。因此，露头存在时间越长，瓦斯排放就越多，煤层中瓦斯含量就越小。平四矿含煤地层上部有200m以上的盖层，增加了煤层瓦斯释放的难度。
5) 煤化作用程度
煤是天然的吸附体，煤的煤化作用程度越高，其储存瓦斯的能力越强。一般情况下，在瓦斯带内，倘若其他因素相同、煤化作用程度不同的煤，其瓦斯含量不仅有所不同，而且随深度增加其瓦斯含量增加的量也有所不同。
2、区域地质构造
地质构造是影响煤层瓦斯的重要条件之一。封闭型地质构造有利于瓦斯封存，开放型地质构造有利于瓦斯排放。
1)断裂构造对瓦斯赋存的影响
断层对煤层瓦斯含量的影响比较复杂，一方面要看断层的封闭性；另一方面还要看与煤层接触的透气性。开放性断层不论其与地表是否直接相通，都会引起断层附近的煤层瓦斯含量降低，当与煤层接触的对盘岩层透气性大时，瓦斯含量降低的幅度更大。封闭性断层（一般是压性、压扭性、不导水、现在仍受挤压处于封闭状态的断层）而且与煤层接触的对盘岩层透气性低时，可以阻止煤层瓦斯的排放，在这种条件下，煤层具有较高的瓦斯含量。如果断层规模很大，断距很长时，一般与煤层接触的对盘岩层属致密不透气的概率会减少，所以大断层往往会出现一定宽度的瓦斯排放带，在这个带内瓦斯含量降低。由于断层集中应力带的影响，距断层一定距离的岩层与煤层的透气性因受挤压而降低，故出现瓦斯含量增高区；根据初步分析，四矿煤层采掘过程中出现的几处瓦斯涌出异常情况，多数是在断层附近一定距离内。因此，在采掘工作面经过断层时，应当加强预测预报工作，以防瓦斯异常涌出。
2)构造复合、联合对瓦斯赋存的影响
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构造复合、联合部位多属于地应力集中，容易造成封闭瓦斯的条件，故而有利于煤层瓦斯的储存，也是容易出现瓦斯局部积极的地方。因此，在出现构造复合和联合的部位，应当引起重视。
3) 构造组合对瓦斯赋存的影响
构造组合是指控制瓦斯分布的构造形迹的组合方式，一般有以下几种情况： (1) 矿井边界为压性断层的封闭型：这一类型目前是指压性断层作为矿井的对边边界，断层面一般为相背倾斜，导致整个矿井处于封闭的条件下，其产生的结果是煤层瓦斯含量高。
(2) 构造盖层封闭型：煤层的盖层条件是指沉积盖层。 当某一较大的逆掩断层，将大面积透气性差的岩层推覆到煤层或煤层的附近上方时，这时会改变原有煤层的盖层条件，同样对煤层瓦斯会起到封闭作用，使该地区的瓦斯含量增大。
(3) 正断层断块封闭型：一般由两组不同方向的压扭性正断层在平面上组成三角形或多边形块体，而井田边界则为正断层所圈闭，其特点是除接近正断层露头的浅部或因煤层与断层另一盘接触岩性为透气性好的岩性时，煤层瓦斯含量较低外，其它皆因断层的挤压封闭而有利于瓦斯的储存，使煤层的瓦斯含量增高。 3、采矿工作
煤矿井下采矿工作会使煤层所受应力重新分布，造成次生透气性结构；同时，矿山压力可以使煤体透气性增高或降低，其表现形式为在卸压区内透气性增高，在集中应力带内透气性降低。这种情况会引起煤层瓦斯赋存状态发生变化，具体表现在采掘空间中瓦斯涌出量的忽大忽小。工作面回采时，由于暴露面积和围岩移动大为增加，近工作面的透气性较掘进巷道时大得更多；这种增大往往会导致瓦斯涌出量的增大；然而，回采时又必然形成具有最大值不断变化的应力集中带，且其最大应力值沿工作面长度分布，因而又会造成透气性降低，而集中应力最大值的增加是因局部集中应力引起的。因此，回采时，煤体透气性变化的特点更为复杂，并常常取决于大量的不经常明显表现出来的因素。这种情况给煤层瓦斯赋存状态带来的变化也是十分复杂的，往往表现出来的是工作面瓦斯涌出量的变化不定，个别情况下还会引起煤与瓦斯突出
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