煤与瓦斯突出的地质构造影响因素研究_图文.doc

煤炭工程 2007年第10期 煤与瓦斯突出的地质构造影响因素研究 王道成 四川省煤炭设计研究院,四川成都610000 摘要论文通过在我国某矿进行地质动力区划方法,查明了矿井构造应力的分布情况,确 定了矿井的高应力区和应力梯度区。研究表明地质构造对煤与瓦斯突出的发生具有重要影响,褶 皱、断层等不同的构造是地应力分布、瓦斯分布、构造煤形成的主要因素。研究结果为进行煤与 瓦斯突出区域预测和防治工作具有指导意义。 关键词煤与瓦斯突出;地质构造;影响因素 中图分类号’ID713.1文献标识码B 文章编号167l一0959200710明78旬2 煤与瓦斯突出是发生在煤矿生产中的一种极其复杂的 地质动力现象,它是在煤矿地下采掘过程中,在很短的时 间内数分钟,从煤岩壁内部向采掘工作空间突然喷出 煤岩和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能效应 的动力现象,可以摧毁井巷设施,破坏矿井通风系统,使 井巷充满瓦斯和煤岩抛出物,造成人员窒息,煤流埋人甚 至引起瓦斯爆炸与火灾事故,导致生产中断等。因此,煤 与瓦斯突出是煤矿生产中最严重的灾害之一。 l地质构造与煤与瓦斯突出的关系 国外关于煤与瓦斯突出的观点可归纳为四类悼J①力 作用假说;②瓦斯作用假说;③化学作用假说;④综合作 用假说。大量的研究成果表明突出与构造有直接的关系, 如山西阳泉80以上的突出发生在构造区HJ,开滦矿区 60的突出发生在以断层为主的构造附近,四川芙蓉矿47次的突出都发生在断层和褶皱构造附近呤1,安徽淮南矿区 85以上的突出与以断层为主的构造有关,河南平顶山矿 区、江苏省含煤矿区的突出也与构造有关伸1。 突出不仅需要良好的瓦斯形成和保存的地质条件,还 需要具备瓦斯突出的地质条件。瓦斯的形成和保存奠定了 突出发生的物质基础,地质构造因素则是发生瓦斯突出的 必要条件。由于地质构造的影响,有些矿区不但高瓦斯矿 井发生突出事故,就是低瓦斯矿井也会因瓦斯局部积聚而 频繁的发生突出事故。研究表明,构造煤容易发生突出, 因为构造煤是在构造应力作用下原生结构遭到破坏的煤。 有些突出点虽然其附近的地质条件无明显差异,但却处于 某些封闭性构造圈的范围内,或受某些特殊的构造边界的 控制。一般大的地质构造控制突出的分区分带性,中小型 构造是应力相对集中的部位,容易诱发突出。 综合分析各方面的研究成果,从地质力学的角度来看, 78 构造区内突出危险性相对较大的部位是构造体系的复合 部位、弧形构造的弧顶部位、褶曲构造的褶扭部位、多种 构造体系的交汇部位、压扭性断裂所夹的断块,以及旋转 构造的收敛端和断层的尖灭端等。 1大量研究成果说明,对褶曲构造来说,褶皱强烈或 紧密褶曲部位,不协调褶皱、层间滑动或层间揉皱发育地 带、煤层产状变化大的块段、中小型向斜轴部、背斜倾伏 段以及背斜中和面以下部位,牵引褶曲部位等,均是突出 多发部位。 2断层对突出的影响比较复杂,大量研究实测资料和 研究成果表明,突出具有明显的分区分带性,地质构造尤 其是断层构造控制突出的分区分带性H’90。断层的产生是地 应力释放的过程,因而断层的产生在一定程度上减少了突 出的危险性,但是在很多时候断层又作为煤与瓦斯突出的 初始通道或突破口,因而需对其进行具体分析与研究。断 层的性质对突出的作用及影响截然不同,一般情况下,压 性或压扭性断层为封闭性构造,瓦斯含量较高、瓦斯压力 大,突出危险性也大;张性断层属开放性构造,突出危险 性小或者不突出。在封闭的边界条件下,小断层密集发育 的地带特别是低级别压扭性断裂发育地段、压性或压扭性 结构面间所夹的块段、地堑式构造的中间块断等,均易发 生突出。 2煤层厚度对煤与瓦斯突出的影响 研究表明,突出点常分布在煤层厚度大和煤层厚度变 化大的部位,见表l、2,突出危险程度的差异与煤厚及其 变化的关系有以下几种【6J 1煤层厚度较稳定的多煤层矿井各煤层的突出危险 性决定于煤层的厚度。随着煤层厚度的增加,突出危险程 度增加。 收稿日期2007一0726 作者简介王道成1955一,男,四川内江人,1982年毕业于重庆大学采矿工程系,现任四川省煤炭设计研究院综合 设计三所项目负责人。 2007年第10期 煤炭工程 2煤层厚度变化大的矿井突出多发生在厚煤地段和 煤厚变化带。透镜状煤包和被薄煤带包围的厚煤带的突出 危险性大。 煤厚变化大的地段比煤厚变化小的地段突出危险性大。 煤层厚度变化造成了瓦斯分布上的差异性,煤厚变化 的梯度在一定程度上反映了瓦斯变化的梯度,造成了瓦斯 3煤层厚度变化大的多煤层矿井不同煤层相比较, 突出点分布的不均衡性。 表l部分矿井煤与瓦斯突出与煤层厚度变化关系统计 裹2江西涌山矿煤与瓦斯突出与煤厚的关系统计 3煤体结构对煤与瓦斯突出的影响 4结语 地应力、瓦斯、煤体结构性能这三者与地质构造有直 接的联系,断裂等地质构造的形成又和构造应力不可分割, 活动断裂构造又制约着构造应力场的分布,因此,矿区应 力的分布情况对瓦斯含量、瓦斯压力、煤体的破坏等都有 一定控制作用。准确的查明矿区的活动断裂、确定矿区构 造应力的分布是进行煤与瓦斯突出区域预测研究的重要 内容。 参考文献 煤体结构的最初定义是从煤与瓦斯突出的直观认识开 【1]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州中国矿业大学出版社, 始的。具原生结构的煤不发生突出,属非突出煤;而原生 1993128130・ 结构遭受破坏后的构造煤在煤层中层理紊乱、煤质松软, [2]于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M]・ 则属于突出煤。为区分这两种不同的结构,引入了煤体结 北京煤炭工业出版社,2000422423・ 构的概念用以指代突出煤层的煤结构,现在多代表煤结构 [3]李四光・地质力学概论[M]・武汉科学出版社,1973・ 破坏类型。从地质意义上来说,煤体结构实际上是一种构 [41竺掣影・阳泉煤矿瓦斯治理技术[M]・北京煤炭工业出 警凳璧譬誓,.皇墨苎j警曼粤搴孕墨竺詈享苎,。旱壁苎 [,]篆菖素,黄长辉,等.荚蓉矿地质构造特征及其对矿井瓦斯 中的构造煤由于其特殊的结构成为瓦斯集中区和应力弱面 。。 美苫品乏磊‘[Jj磊炭技某,20品2‘5I 区。构造煤类型有破裂煤、破粒煤、糜棱煤等。试验测 [6]周克友.江苏省矿井瓦斯与地质构造关系分析[J].焦作 试表明,煤的坚固性系数,随着煤体破坏程度的增高而降 工学院学报,1998,174269.270. 低;煤的瓦斯放散指数△P与煤体破坏程度成正比关系,煤 [7]徐学锋.地质构造对煤与瓦斯突出的影响[M].辽宁辽 体弹性波传播速度随煤体的破坏程度的增高而减慢;煤层 宁工程技术大学,2003. 瓦斯含量亦有随煤体破坏程度增高而增大的趋势,这都是 [8]焦作矿业学院地质教研室.瓦斯地质概论[M].北京煤 突出的有利条件。 炭工业出版社,1990. 责任编辑崔永丰 ※信息资讯・建设信息※ 晋城煤业“高硫煤洁净化利用10万∥a合成油示范工程“明年投产 据报道,晋城煤业集团利用高硫、高灰的劣质煤为原料,采用中科院山西煤化研究所自主研发的“灰熔聚流化床粉煤 气化技术”和美国埃克森美孚公司的“固定床甲醇制汽油技术”,开工建设的“高硫煤洁净化利用10万∥8合成油示范工 程”,预计2008年底竣工投产。在此基础匕。还将筹建300万∥a的煤制油项目。 [本刊通讯员】 79