煤田地质与勘探

作者：肖鹏, 吴铭川, 双海清, 韩凯, 高振, 程玥颖,

关键词：正断层, 瓦斯地质, 煤层瓦斯, 数值模拟, 瓦斯赋存,

渭北煤田多变形运动期和多组构造叠加孕育出的煤系断层带对煤层瓦斯赋存产生重要影响。采用地质分析、COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟和现场数据监测相结合的方法，分析煤系正断层带的应力分布特征及断层之间相互作用关系，研究煤系正断层带影响下的煤层渗透率变化特征，模拟正断层带形成后的瓦斯运移状态和浓度分布情况，基于瓦斯含量和瓦斯涌出量监测结果进一步分析得到煤层瓦斯赋存规律。研究结果表明：煤系断层带的应力集中主要分布在煤层断层面上，应力降产生在岩层、煤层及各断层面交汇点处；煤系断层带影响区域的煤层渗透率由大到小依次为：断层面、区域平均值、断层上盘、断层下盘；随模拟时间增加，煤层瓦斯浓度逐渐减小，煤系正断层带内部地堑、地垒、阶梯状断层瓦斯浓度降低速率略大于两侧边界断块，瓦斯在断层断块内部及正断层带外侧边界表现出明显的积聚特性；煤系正断层带内部瓦斯含量和回采期间回风流瓦斯体积分数平均值分别为2.592 1 m3/t、0.224 0%，断层带外部边界两侧平均值分别为4.480 2 m3/t、0.454 9%，表明煤系正断层带两侧形成新的瓦斯富集区域。

来源：2022年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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