馮琳娜地質(zhì)構(gòu)造特征在煤和瓦斯突出控制中應(yīng)用

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1、馮琳娜地質(zhì)構(gòu)造特征在煤和瓦斯突出控制中應(yīng)用　　摘要:地質(zhì)構(gòu)造特征為煤田性質(zhì)最重要的決定因素，筆者通過分析煤田地質(zhì)構(gòu)造特征，能較準(zhǔn)確預(yù)測煤與瓦斯突出的分布規(guī)律，綜合各種手段，盡可能避免煤與瓦斯的突出或降低突出的幾率，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性和高效性。關(guān)鍵詞:地質(zhì)構(gòu)造瓦斯壓力地應(yīng)力控制中圖分類號：F470.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：當(dāng)前，我國煤礦多屬沼氣礦井，隨著礦井的不斷延深，煤與瓦斯突出礦井比例正逐步加大，煤礦生產(chǎn)的高效、安全已愈來愈受到煤與瓦斯突出的影響和制約。因此，探索消除和控制煤與瓦斯突出問題的有效方法已顯得十分必要和迫切。一、煤與瓦斯突出的機(jī)制煤與瓦斯突出是在礦井采掘過程中，在很短的

2、時(shí)間內(nèi)，由煤體向巷道或采面噴出大量的煤〈巖〉和瓦斯的現(xiàn)象，是含瓦斯的煤〈巖〉體劇烈的能量釋放過程，是煤礦中一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象。6煤與瓦斯的突出機(jī)理是指煤與瓦斯突出發(fā)生的原因、條件及其發(fā)生、發(fā)展的過程。目前學(xué)術(shù)界對煤與瓦斯突出的機(jī)制意見不一，假說眾多，但國內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)同綜合假說，即認(rèn)為突出是瓦斯壓力、地應(yīng)力和煤體物理力學(xué)性質(zhì)等因素綜合作用的結(jié)果。綜合假說較全面的考慮了突出動力和阻力兩方面的主要因素,動力主要為地應(yīng)力和瓦斯壓力，阻力主要為煤的強(qiáng)度.二、地質(zhì)構(gòu)造對煤與瓦斯突出的控制2.1地質(zhì)構(gòu)造對地應(yīng)力的控制地應(yīng)力為控制煤與瓦斯突出的重要因素，地應(yīng)力的作用能夠使煤體發(fā)生運(yùn)動和突然破碎，從

3、而引起煤與瓦斯突出。地殼運(yùn)動在巖層內(nèi)積聚了大量的構(gòu)造應(yīng)力，構(gòu)造應(yīng)力為地應(yīng)力的重要形式，地質(zhì)構(gòu)造的分布范圍和形變程度決定了地應(yīng)力的大小與分布。一般情況下，構(gòu)造應(yīng)力分布不均衡，常伴隨存在著局部應(yīng)力集中區(qū)，這有利于提升煤體的彈性，煤與瓦斯突出就易于發(fā)生，往往是采掘工作進(jìn)入應(yīng)力分布不均衡區(qū)，原始壓力平衡被打破，突出就會發(fā)生。而地質(zhì)構(gòu)造區(qū)常常就是構(gòu)造應(yīng)力分布不均衡的區(qū)域，根據(jù)理論和實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料，突出集中地帶多數(shù)受地質(zhì)構(gòu)造的控制。褶曲構(gòu)造的褶扭部位，扭性斷層兩側(cè)，斷裂交匯帶，火成巖侵入帶、旋轉(zhuǎn)構(gòu)造的收斂端和構(gòu)造體系的復(fù)合部位等都是突出的密集高發(fā)帶。在煤礦的生產(chǎn)過程中應(yīng)注重分析這些區(qū)域發(fā)生突出的可能性

4、，精準(zhǔn)預(yù)測，減少安全事故的發(fā)生。2.2地質(zhì)構(gòu)造對煤層瓦斯壓力的影響6煤層中瓦斯的賦存狀態(tài)主要有游離和吸附兩種，煤內(nèi)瓦斯以吸附狀態(tài)為主，游離狀態(tài)為輔，而且兩種狀態(tài)的瓦斯是處于一種動力平衡狀態(tài)的。在煤體內(nèi)，瓦斯僅以游離瓦斯顯示壓力，是煤與瓦斯突出的主要動力來源。煤內(nèi)的瓦斯在突出動力和阻力相互作用下處于平衡狀態(tài)，當(dāng)煤體所受外界壓力突然減小，煤內(nèi)原有游離瓦斯和由吸附瓦斯轉(zhuǎn)化而來的游離瓦斯共同作用，產(chǎn)生高壓，加之突出阻力減小，煤與瓦斯的突出就會爆發(fā)。高壓瓦斯為煤與瓦斯突出的必要條件。地質(zhì)構(gòu)造的作用會影響煤內(nèi)瓦斯的分布和聚集，控制著瓦斯的高壓，并且使瓦斯分布不均衡，影響瓦斯的突出。構(gòu)造分布的不均造成了瓦

5、斯分布的不均衡，同時(shí)形成了有利于瓦斯賦存或有利于瓦斯排放的條件。應(yīng)力場和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用的復(fù)雜性，使同一構(gòu)造區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了應(yīng)力集中程度不同的塊段，造成了相對低壓和相對高壓區(qū)，使瓦斯隨壓力變化而發(fā)生運(yùn)移，造成局部高壓的產(chǎn)生，使突出易于發(fā)生。通常，壓性或壓扭性斷層為封閉性構(gòu)造，瓦斯易于聚集，瓦斯含量較高，瓦斯壓力大，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性較大；而張性斷層屬開放性構(gòu)造，瓦斯不易聚集，突出危險(xiǎn)性小甚至不突出。在褶皺構(gòu)造中，復(fù)式褶皺中的次級褶皺之兩翼以扭性及壓性斷裂為主，瓦斯賦存條件比較好，若圍巖透氣性6差時(shí)，向斜部及次級褶皺兩翼就容易發(fā)生煤與瓦斯突出；隔檔式褶皺中的轉(zhuǎn)折端是發(fā)生層間錯動強(qiáng)烈的部位，壓應(yīng)力比

6、較集中，瓦斯易于賦存，瓦斯含量高，壓力大，突出條件好，突出也易發(fā)生。而且，在地質(zhì)構(gòu)造變化不大的條件下，原始瓦斯壓力一般會隨深度增加而線性增加，即煤層越深瓦斯壓力越大，突出的危險(xiǎn)性越高。2.3地質(zhì)構(gòu)造對煤體結(jié)構(gòu)破壞的影響在煤與瓦斯突出的機(jī)制中，煤的物理力學(xué)性質(zhì)主要受煤的機(jī)械強(qiáng)度制約，煤的機(jī)械強(qiáng)度越小突出阻力就越小，突出發(fā)生的可能性就越大。煤的機(jī)械強(qiáng)度受煤體結(jié)構(gòu)的制約，因此，煤體結(jié)構(gòu)一定程度上反映了煤與瓦斯突出的難易度，控制著突出的發(fā)生。煤體結(jié)構(gòu)是指煤的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。從地質(zhì)意義上來說，煤體結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一種構(gòu)造形跡特征，它反映了煤層應(yīng)變歷史和應(yīng)變特征。原生結(jié)構(gòu)的煤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、層理好、強(qiáng)度高；而原生結(jié)構(gòu)遭

7、受破壞后，煤層層理紊亂，破碎嚴(yán)重，煤質(zhì)松軟破碎，強(qiáng)度低。構(gòu)造煤就是煤層受密集構(gòu)造嚴(yán)重破壞的結(jié)果，其特殊的結(jié)構(gòu)成為瓦斯集中區(qū)和應(yīng)力弱面區(qū)，構(gòu)造煤區(qū)常成為煤與瓦斯突出的高發(fā)帶。6構(gòu)造應(yīng)力的作用，一方面使煤體產(chǎn)生密集的裂隙，煤體結(jié)構(gòu)遭到破壞，煤體的機(jī)械強(qiáng)度減弱，抵御外力的能力變小，突出阻力和突出所需的能量降低；另一方面煤體結(jié)構(gòu)遭到破壞，煤的孔隙間距和內(nèi)表面積變大，煤層空隙率大，可以保存更多的游離瓦斯，透氣性差，一般