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中国煤矿瓦斯地质规律研究与应用

发布:qpzvtgbq 浏览:2605次
中国煤矿瓦斯地质规律研究与应用

  瓦斯的地质成因复杂,它的生成、保存、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质演化作用的控制,瓦斯赋存分布控制着瓦斯含量、涌出量和煤层气资源量;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。只有运用板块构造理论、区域地质构造演化理论、瓦斯赋存构造逐级控制理论才能揭示瓦斯赋存机理,才能揭示构造煤的发育规律,才能揭示煤与瓦斯突出机理,才能揭示不同尺度范围的瓦斯地质规律,才能进行准确地瓦斯预测和有的放矢的防治瓦斯灾害以及瓦斯(煤层气)资源抽采。

  学科建设期间,承担了国家“十二五”重大专项课题“全国重点煤矿区煤层气(瓦斯)赋存规律和控制因素”。

  项目取得的主要创新性成果:

  (1)提出了中国煤矿瓦斯赋存8种区域地质控制类型

  瓦斯赋存区域构造挤压隆起控制型、区域构造挤压拗陷控制型、大型逆冲推覆构造控制型、区域构造拉张裂陷控制型、区域构造隆起剥蚀控制型、造山带推挤控制型、岩浆作用控制型、水文地质作用控制型。揭示了中国煤矿瓦斯赋存区域分布和构造控制机理,揭示了中国5个时代含煤地层的瓦斯地质规律;揭示了中国瓦斯地质规律及瓦斯风化带、始突深度、瓦斯突出煤体及低渗富集区的区域分布规律。在此基础上厘清矿区、矿井瓦斯地质规律,超前预测瓦斯突出危险区,可大大减少突出灾害的发生。研究成果体现在1:250万中国煤矿瓦斯地质图(图1)。

  (2)创立瓦斯地质学科,形成了瓦斯地质理论体系

  最早将板块构造理论引入瓦斯研究领域,形成了瓦斯赋存构造逐级控制理论和瓦斯地质规律与瓦斯预测研究方法。建立了瓦斯地质统计法预测瓦斯涌出量、瓦斯地质图法计算瓦斯资源量、基于瓦斯地质规律的瓦斯抽采区块分级方法、基于瓦斯赋存构造逐级控制理论的煤与瓦斯突出危险性预测方法。为我国瓦斯治理提供了系统的理论,为煤矿安全法规和标准的修改提供了理论和技术支撑。

  (3)开创了编制煤矿各级瓦斯地质图、煤矿瓦斯地质信息化管理和瓦斯预警新领域

  形成了煤矿瓦斯地质图行业标准。对煤矿开采、勘探和测试的丰富瓦斯地质资料,运用板块构造、区域地质构造演化理论,进行矿区、矿井瓦斯赋存构造逐级控制特征、瓦斯地质规律与瓦斯预测研究,绘制煤矿各级瓦斯地质图,建立煤矿瓦斯地质信息平台,从规划、设计、瓦斯抽采到"一通三防",综合防治瓦斯灾害。研发了煤矿瓦斯地质专用GIS平台,实现了基于WEBGIS的瓦斯灾害远程监测、数据查询、决策和预警系统。制定了“煤矿矿区瓦斯地质图编制方法”及“煤矿采掘工作面瓦斯地质图编制方法”国家安全生产行业标准。

  (4)揭示了构造煤力化学作用与成烃机制,开发了测井曲线构造煤判识技术

  借助先进的科学研究方法,研究煤体在应力作用下发生裂解、聚合、异构、芳构、分子重排等多种化学—物理过程的力化学变质特性,探讨煤在力化学作用下的生烃特征,揭示了构造煤力化学作用与成烃机制,提出煤化度p作为新的煤化指标。从宏观、显微和分子级三个层次,对比分析原生结构煤和构造煤结构,分析原生结构煤和构造煤的声学、光学、电学、磁学特性的差异,较早研究构造煤测井曲线解译方法,开发了构造煤随钻判识系统,形成了构造煤测井曲线判识技术。

  上述研究成果在河南、安徽、山西、河北、四川、黑龙江等省40余个矿区应用,取得直接经济效益80余亿元,社会效益显著。 “中国煤矿瓦斯地质图和全国矿井、矿区、省区瓦斯地质图编制”获得2012年度中国煤炭工业科学技术一等奖。