控制煤与瓦斯突出的地质因素

【摘 要】控制煤与瓦斯突出的地质因素主要有：突出煤系和突出煤层的基本特征；煤层瓦斯含量和瓦斯压力；地应力；煤体结构；地质构造类型.本文主要阐述了地应力、煤体结构、突出危险地带的地质构造类型等控制煤与瓦斯突出的地质因素.

【关键字】煤体结构；突出危险地带；地质因素

控制煤与瓦斯突出的地质因素主要有：突出煤系和突出煤层的基本特征；煤层瓦斯含量和瓦斯压力；地应力；煤体结构；地质构造类型.本文主要阐述地应力、煤体结构和有突出危险地带的地质.

1.地应力

1.1地层重力

地层重力指地层铅直向下的力.通常每百米厚的岩层约使每平方厘米面积增加25kg重力.地层重力作用于瓦斯体,可使瓦斯压力增加,并起一定的封闭作用.

地层重力随埋藏深度的加大而增加,突出煤层也随开采深度的加大而增加突出的次数和强度,显然重力作用促进着突出的发生.

1.2采矿应力

由采掘活动所产生的矿山压力形成采矿应力.采掘活动造成新的空间,其原来的煤岩体所承受的地层重力由平均分配改为由四周岩石承担,其压力比原来增加2～3倍,甚至6倍,这就改变了原来的地应力分布状态.原来岩石的应力平衡遭到破坏,导致采掘前方应力集中,从而对突出起着诱导作用.

据现场资料可知,掘进巷道突出后的瓦斯空洞往往分布在上隅角,巷道相向对掘时,突出的危险性更大.采煤工作面的绝大多数突出是发生在落煤过程中,特别是在爆破的瞬间.显然采动引起的应力集中常随煤体震动而出现突出的可能性.

1.3构造应力

地质构造应力作用对于煤与瓦斯突出影响往往被认为是极为明显的.褶曲的轴部、转折端与断层的交会点、煤层产状骤然变化处、断层破碎带等常是突出点的密集地区,也是大型突出最易发生的地段.

2.煤体结构的地质因素

2.1煤体结构破坏程度的分类

煤体结构是煤的组成成分的形态、表现的特征反映了成煤原始物质的性质、成分及其变化过程.在构造应力的作用下,煤体结构按光泽、构造与构造特征、节理、断口等性质、强度等划分为5类破坏类型：其顺序为：非破坏煤、破坏煤、强烈破坏煤、粉碎煤、全粉煤.《防突规定》将煤的破坏类型作为预测煤层突出危险性的重要指标,一、二类无突出危险,三、四、五类有突出危险.

2.2构造煤的特点

（1）煤的原生结构遭到不同程度的破坏.除碎裂煤可断续见到原生条带状结构外,大部分均失去了原生结构.

（2）表现出明显的构造结构特征.如碎裂状、砂糖状、鳞片状、土状等,还有不同程度发育的镜面、揉皱镜面或定向排列构造.

（3）手试强度低.这种煤松软易碎,用手捻搓可成厘米、毫米级碎粒或煤粉.

构造煤在微观上多表现出形态方向不同、长短疏密不等的各种裂隙,或者有各种显微褶皱、显微断裂等构造标志.破坏严重的在镜下表现为显微角砾岩化.据构造煤光片统计,随破坏程度增高,裂隙条数明显增多.

构造煤各种瓦斯地质参数的变化表明,与原生结构煤相比,构造煤具有坚固性系数小、瓦斯放散初速度大、弹性波传播速度慢和瓦斯含量大等特点.这对认识构造煤易于发生突出的原因提供了依据.

3.突出危险地带的地质构造类型

3.1地质构造和突出的关系

大量调查资料表明,地质构造和突出关系密切.地质构造和突出的关系有以下几点：（1）从区域构造看,新构造运动对突出的分布有一定影响；（2）从地质力学观点看,下列部位突出的危险性较大；（3）从褶曲构造看,可能出现突出的部位和情况有：摺皱强烈地带或紧密褶曲部位,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、背斜倾伏端、背斜构造中和面以下部位,牵引褶曲部位等.断层对突出的影响比较复杂,从煤岩层变形到断裂产生,是地应力由不断积聚到部分释放的过程,可能减小了突出的力量,但有时,断层又可作为煤与瓦斯突出的初始通道.要具体矿区作具体的分析.

压性或扭性断裂为封闭性的,瓦斯含量高,压力大,突出的危险性也大；而张性断裂属开放性的,突出较少或不突出.

在封闭的边界条件下,断层容易突出部位有：小断层发育、分布密集的地带,两条压性或压扭性结构面所夹的块断,地堑式构造的中间块段,低级别小于5m的压扭性断裂发育地带等.

各种类型的断层带附近,瓦斯涌出量通常比较小,随着距断层距离的改变.瓦斯涌出量有一定的峰值变化.在断层两侧一定范围内,有低值区、高值区和正常区之分.突出点主要分布在瓦斯升高区范围内,此特点对预测突出点的分布有一定意义.

3.2瓦斯突出危险带的地质构造类型

（1）压扭性逆断层带.它的特点是可采煤层夹在一组断距较大的逆断层之间,块段内的煤厚和产状变化较大,小型构造（褶曲和断裂）和牵引褶曲比较发育,在一些具体部位,煤体结构可能受到破坏.

（2）紧密褶皱发育地带.它的特点是在区域上受到构造应力强烈挤压,井田内形成许多近于平行的紧密摺皱,煤层变形较大,产状和煤厚变化也较大,煤体结构受到严重破坏.

（3）不协调褶皱发育地带.它表现为煤层底板岩层的不协调,煤、岩层产状和煤厚变化较大,煤体结构在强烈褶皱的煤分层中受到较为严重的破坏.

（4）封闭断层间的地堑式构造.具体特征是：在两条封闭性断层构成的地堑式构造相对下降的断块内,因断层的相对扭动而出现牵引褶曲,并导致不同分层之间的相对滑动和不协调褶皱,形成特定厚度的构造分层.

（5）扭曲的直立煤层.它的特点是：陡立的急倾斜煤层沿走向和倾向有起伏,或有不少的小断层,煤体结构受到破坏,形成构造煤分层,或整个煤层都为构造煤.

（6）波状起伏的单斜构造.它的特点是：煤层总的走向稳定,而有其波状起伏、小褶曲频繁,并导致煤厚变化.因层间滑动,煤层揉褶发育异常,煤体结构受到较大的破坏.