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煤与瓦斯突出的原因与防治对策摘要：对近年来几项特重大瓦斯爆炸事故作了初步统计，并总计分析了瓦斯爆炸事故的特点和产生原因，进一步提出了做好煤矿瓦斯安全防护的策略。
关键词：煤矿瓦斯爆炸原因防治煤炭工业是国民经济和社会发展的基础产业，煤炭工业的可持续发展直接关系着全面建设小康社会目标的实现和国家能源安全。
我国煤矿均为有瓦斯涌出的矿井，全国煤矿的年瓦斯涌出量在100亿以上。
随着开采深度的不断增加，瓦斯涌出量不断加大，煤与瓦斯突出危险也不断增加，煤与瓦斯突出已成为我国煤矿灾害中危害最大的自然灾害之一。
统计分析显示，我国一次死亡10人以上的煤矿重特大瓦斯事故死亡人数占煤矿事故死亡人数的69.5%，一次死亡百人以上的重特大瓦斯事故死亡人数占65.4%，国外一次死亡30人以上的重特大瓦斯事故死亡人数占95.3%。
我国是世界上煤与瓦斯突出很严重的国家，因此防治煤与瓦斯突出刻不容缓。
1煤矿瓦斯事故原因分析1.1事故发生的条件1.1.1瓦斯的浓度当一定体积的空气中的瓦斯浓度达到5%~16%时，就可产生爆炸。
矿井在挖掘过程中会不断的涌出复合型的可燃性气体，除沼气之外还有一些碳氢化合物混合于其中。
碳氢化合物的分子量越高，瓦斯浓度越低，因此不能形成能量积聚而产生爆炸。
而当浓度高于5%时，瓦斯的爆炸可能性逐渐增加。
当浓度介于9.0~9.5%时，瓦斯和氧气充分混合，所以这时会产生最强的爆炸威力。
1.1.2氧气的浓度氧气的化学性质是具有助燃性，正常通风风流中氧气的浓度通常大于20%。
所以当空气中氧气的浓度一旦超过12%时，就容易发生瓦斯爆炸。
1.1.3引火温度瓦斯燃烧的最低温度称为引火温度。
在空气中瓦斯的引火温度是650~750℃。
明火、火星、电气摩擦产生的火花、炽热的金属表面、爆破等情况都能引起瓦斯爆炸。
1.2事故原因分析煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。
煤与瓦斯突出机理分析及预防对策煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体或岩体突然向采掘空间抛出的异常动力现象。
煤与瓦斯突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯和煤冲出等特点。
能摧毁井巷设施，破坏通风系统造成人员窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故，是煤矿最严重的灾害之一。
煤与瓦斯突出的机理有许多种假设，但基本公认的是综合假说：即煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者共同作用的结果。
一、煤与瓦斯突出的一般规律（1）突出危险性随采掘深度的增加而增加。
（2）突出综合性随煤层厚度的增加而增加，尤其是软分层厚度。
（3）石门揭煤工作面平均突出强度最大，煤巷掘进工作面突出次数最多，爆破作业最易引发突出，采煤工作面突出防治技术难度最大。
（4）突出多数发生在构造带，煤层遭受严重破坏的地带，煤层产状发生变化地带，煤层硬度系数小于0.5的软煤层中。
（5）突出发生前通常有地层破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻空卡钻夹钻，煤壁温度降低、散发煤油气味，煤层产状发生变化等预兆。
二、煤与瓦斯突出预兆在我国煤与瓦斯突出预测可分为区域性预测和工作面预测两类。
（1）区域性预测。
区域性预测的任务是确定井田、煤层和煤层区域的危险性。
在地质堪探、新井建设和新水平开拓时进行。
区域性预测主要有以下3种方法：①单项指标法。
采用煤的的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力作为预测指标，各种指标的突出危险值应根据实测资料确定。
○2根据煤的变质程度。
煤层的突出危险程度与其挥发分之间是密切相关的，在烟煤的挥发分大于35%和无烟煤的比电阻的对数值小于3.3时，没有突出危险性；而挥发分在18%～22%时，突出危险性最高。
○3地质统计法。
根据已开采区域突出点分布与地质构造的关系，然后结合未采区域的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。
（2）工作面预测。
工作面预测的任务是确定工作面附近煤体的突出危险性，即该工作面继续向前推进时有无突出危险。
煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策煤矿煤与瓦斯突出是一种常见的矿井灾害，给矿山生产和矿工安全造成了严重影响。
本文将介绍煤矿煤与瓦斯突出的现状以及防治对策。
我们来了解一下煤矿煤与瓦斯突出的概念。
煤炭是由母煤和富含瓦斯的煤层组成的，在采掘的过程中，煤与瓦斯之间的相互作用会导致瓦斯被释放出来。
当瓦斯释放量超过矿井处理能力时，就会发生煤与瓦斯的突出，造成瓦斯爆炸和煤尘爆炸等灾害。
煤矿煤与瓦斯突出的发生主要与以下几个因素有关：1.煤层的瓦斯含量：瓦斯释放量与煤层的瓦斯含量成正比，瓦斯含量高的矿井容易发生煤与瓦斯突出。
2.煤与瓦斯的相互作用：煤与瓦斯之间的相互作用会引起瓦斯释放，当作用力超过瓦斯的吸附力时，瓦斯就会释放出来。
3.矿井地质条件：地质构造和水文地质条件对瓦斯的发生和迁移有一定影响，地质条件复杂的矿井容易发生煤与瓦斯突出。
为了防治煤矿煤与瓦斯突出，需要采取以下防治措施：1.瓦斯抽放：通过安装瓦斯抽放设备，抽取矿井中的瓦斯，降低矿井瓦斯含量，减少煤与瓦斯突出的风险。
2.煤尘控制：煤尘是煤与瓦斯突出爆炸的重要因素之一，需要加强煤尘的控制措施，保持矿井的清洁度，减少煤尘爆炸的风险。
3.瓦斯检测与监测：安装瓦斯检测仪器，进行瓦斯浓度和瓦斯流量的实时监测，一旦发现异常，及时采取措施。
4.通风控制：通过合理的通风系统设计和运行，保持矿井内的气体质量，减少瓦斯的积聚和扩散，降低煤与瓦斯突出的风险。
5.安全教育与培训：加强矿工的安全教育，提高矿工的安全意识和技能，有效地预防和应对煤与瓦斯突出。
煤矿煤与瓦斯突出是一种常见的矿井灾害，对矿山生产和矿工安全造成严重影响。
要防治煤与瓦斯突出，需要采取瓦斯抽放、煤尘控制、瓦斯检测与监测、通风控制以及安全教育与培训等综合措施。
只有加强矿井管理，提高矿工的安全意识和技能，才能有效地预防和应对煤与瓦斯突出的发生。
煤与瓦斯突出的防治专业知识煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中常见的一种极度危险的现象，严重威胁着矿工的生命安全和煤矿生产的正常进行。
因此，煤与瓦斯突出的防治工作至关重要。
本文将分析煤与瓦斯突出的原因，介绍煤与瓦斯突出的危害，并探讨煤与瓦斯突出的防治措施。
煤与瓦斯突出的原因主要有以下几点：1. 煤体属性因素：煤体的物理力学性质是导致煤与瓦斯突出的主要原因之一。
煤体的强度、厚度、岩性等因素直接影响突出的发生。
2. 瓦斯因素：煤与瓦斯突出是由于煤层中的瓦斯瞬间释放所导致的。
当煤层中的瓦斯压力超过了煤层的顶板压力时，瓦斯即会迅速释放，导致突出事故的发生。
3. 工作面开采因素：工作面的开采方式、进度等因素也会影响煤与瓦斯突出。
如果工作面开采过快、过猛，就容易引发突出事故。
煤与瓦斯突出的危害主要有以下几个方面：1. 生命安全威胁：煤与瓦斯突出是一种突发的、剧烈的现象，矿工在突出事故中很难逃生，往往导致多人伤亡。
2. 矿井设备破坏：突出事故会导致矿井内的设备破坏，影响到煤矿正常生产的进行。
3. 矿井通风系统受阻：突出事故会导致矿井通风系统的受阻，使瓦斯积聚在地下，进一步加剧了煤与瓦斯突出的危险性。
为了防止煤与瓦斯突出事故的发生，需要采取一系列的防治措施：1. 加强瓦斯治理：瓦斯治理是防治煤与瓦斯突出的关键措施之一。
通过安装抽放瓦斯管网，及时抽出瓦斯，减少瓦斯的积聚，降低突出事故的发生概率。
2. 合理布置通风系统：合理布置通风系统，保证煤层中的瓦斯能够及时排出，使瓦斯浓度控制在安全范围内。
3. 严格管理开采进度：合理安排开采进度，控制工作面开采速度，避免过快、过猛的开采导致突出事故的发生。
4. 加强安全培训和监控：加强矿工的安全培训，提高他们的安全意识和应对突出事故的能力。
同时，加强对矿井的监控，及时发现异常情况并采取相应措施。
5. 加强钻孔防突技术研究：钻孔防突是一种有效控制煤与瓦斯突出的技术手段。
通过在煤层中钻孔释放瓦斯，降低瓦斯压力，减少突出事故的发生。
煤与瓦斯突出事故隐患及应急处理技术措施近年来，煤矿和煤层气开采等领域的煤与瓦斯突出事故频频发生，严重威胁了矿工的生命安全和矿山的稳定运行。
该文章将从煤与瓦斯突出算法、突出原因、突出预测、突出监测、应急处理等方面进行探讨。
煤与瓦斯突出是指在煤矿开采过程中，煤层和围岩中大量的瓦斯难以有效排出，堆积在煤体中，在煤体压力升高后突然猛烈地喷发出来，与飞出的煤炭一起冲击作用于采掘工作面的设备和人员，造成严重的事故。
煤与瓦斯突出事故的主要原因是煤饱和压力超过煤体内部抗力，导致煤体破裂，形成突出现象。
此外，采掘方法的不合理和矿井管理的不到位，也是突出事故的重要原因。
为了防止煤与瓦斯突出事故的发生，预测突出事故的发生趋势非常重要。
目前，国内和国外已开发出了一系列的突出预测方法，包括数学模型、岩石力学试验、现场观察等。
其中，最普遍的方法是使用突出算法。
突出算法是根据煤层中的物理、力学、化学等参数进行突出倾向性和程度的综合判断，并给出警报和处理建议。
突出算法已广泛应用于煤矿和煤层气开采领域，大大提高了事故预测能力。
除了突出预测，突出监测也是预防突出事故的重要手段。
突出监测是指对煤层中的气体和压力进行实时监测，及时掌握煤层变化情况，预测可能发生的突出事故。
目前，突出监测方法有多种，如超声波、电阻率、磁性测量等技术。
然而，即使做好了预测和监测工作，突出事故还是有可能发生。
因此，应急处理措施是至关重要的。
应急处理包括现场人员的疏散、事故现场的处理和善后工作。
在事故发生后，矿井应立即启动应急预案，采取措施救援被困人员，停止采煤作业，并对现场进行封闭和清理工作。
同时，还要尽快向亲属、政府和公众发布事故情况，并启动善后工作。
综上所述，煤与瓦斯突出事故的预防和应对需要多个方面的工作，不仅要进行科学的突出预测和监测，更需要加强工作人员的安全意识和相应技能的培训，加强矿井管理和作业安全控制，以及健全应急预案和救援体系等多方面的措施。
只有充分做好上述方面的工作，才能有效预防和应对煤与瓦斯突出事故，保护矿工生命安全和矿山稳定运行。
煤与瓦斯突出的防治专业知识煤与瓦斯突出是矿井开采过程中常见的安全隐患之一，对于矿工的生命财产安全造成严重威胁。
为了预防和控制煤与瓦斯突出事故的发生，需要掌握一定的防治专业知识。
接下来，我将详细介绍煤与瓦斯突出的防治方法。
一、煤与瓦斯突出的原因煤与瓦斯突出是由于矿井内部地应力与煤岩的物理力学性质的相互作用，使煤层内部的瓦斯及其他可溶性气体随着煤体失去约束而释放，从而形成突出现象。
主要原因包括矿井地应力的改变、煤层构造断裂的变形、煤与瓦斯突出危险区域的变化等。
二、煤与瓦斯突出的预测与预防1.地质勘探：通过对煤层地质情况的详细勘探，了解矿井煤层的结构、裂隙、含气性以及厚度等参数，进而预测煤与瓦斯突出的危险性。
2.瓦斯涌出预测：瓦斯涌出是煤与瓦斯突出的前兆，通过监测矿井瓦斯涌出量的变化，可以提前判断煤与瓦斯突出的可能性。
3.煤与瓦斯突出危险区域划定：根据地质勘探和监测数据，划定煤与瓦斯突出危险区域，制定相应的防治措施。
4.支护与采掘方式选择：采用合适的支护和采掘方式，增强煤层的稳定性，减少煤与瓦斯突出的风险。
常用的支护方式包括木材支护、钢筋混凝土支护、锚杆支护等。
5.瓦斯抽采与通风：通过瓦斯抽采和通风系统的建设和运行，及时清除煤层内积聚的瓦斯，保持矿井通风畅通，减少煤与瓦斯突出的发生。
三、常见的煤与瓦斯突出事故防治措施1.固定煤层的措施：（1）使用锚杆支护等固定煤层的方式，增强煤层的稳定性。
（2）通过矿压观测与煤层应力分析，及时调整支护参数，保持煤层的稳定。
（3）在地质构造破碎带、断层附近更加注重煤层的固定，避免煤与瓦斯突出的发生。
2.提高通风效果：（1）增加井口风量，提高矿井的通风效果，保持矿井内的瓦斯浓度在安全范围内。
（2）合理设置风门、瓦斯抽采设备等瓦斯控制装置，及时清除矿井内积聚的瓦斯，减少煤与瓦斯突出的风险。
3.瓦斯抽采：（1）开展瓦斯抽采工程，通过利用瓦斯抽采设备，将煤层内积聚的瓦斯抽采到地面，减少瓦斯对煤层稳定性的影响。
煤与瓦斯突出的预防范文煤与瓦斯突出是煤矿井下常见的一种危险现象，也是导致矿难事故的主要原因之一。
为了保障矿工的安全，预防煤与瓦斯突出成为煤矿工作中一项极为重要的任务。
本文将从煤与瓦斯突出的定义、危害及预防措施等方面进行详细介绍。
一、煤与瓦斯突出的定义煤与瓦斯突出是指在煤矿工作面、采空区或矸石堆放区等地下空腔中，煤与瓦斯突然从倾倒的煤柱或岩层裂隙中迸发出来的现象。
煤与瓦斯突出的主要特征是突然、剧烈和瞬时的释放煤与瓦斯，往往伴随着巨大的声响、烟雾和冲击波，对矿工的生命安全造成严重威胁。
二、煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出不仅对矿工的生命安全造成直接威胁，还会导致生产设备的损坏，对煤矿的正常生产秩序造成严重影响。
具体而言，煤与瓦斯突出可能导致以下几个方面的危害：1. 矿山事故的发生：煤与瓦斯突出往往伴随着巨大的能量释放，因此容易引发爆炸、坍塌等事故，对矿工的生命安全造成严重威胁。
2. 生产设备的损坏：煤与瓦斯突出释放的能量很大，会对矿山的生产设备造成损坏甚至破坏，影响正常生产。
3. 煤矿环境的恶化：煤与瓦斯突出会释放大量的烟雾和有害气体，对矿山环境造成污染，影响矿山的生态环境。
4. 经济损失的增加：煤与瓦斯突出不仅会造成矿山设备的损坏，还会导致煤矿生产中断，增加矿山的维护和修复成本，给煤矿经济带来巨大损失。
三、煤与瓦斯突出的预防措施为了有效预防煤与瓦斯突出，保障矿工的生命安全和煤矿的正常生产秩序，采取科学合理的预防措施至关重要。
以下是几个常用的煤与瓦斯突出预防措施：1. 严格实施安全管理制度：建立完善的安全管理体系，确保各项安全制度、操作规程得到有效执行。
加强对矿工的安全教育和培训，提高矿工的安全意识和自我保护能力。
2. 加强瓦斯抽放和通风系统的建设：瓦斯抽放是防止瓦斯积聚的重要手段，要加强对瓦斯抽放设备的检修和维护。
通风系统的合理设计和运行至关重要，要确保矿井的通风系统能够及时有效地疏导瓦斯和烟雾。
3. 合理布置支护设备：支护设备是预防煤与瓦斯突出的核心措施之一。
煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策煤矿煤与瓦斯突出是指在煤矿开采过程中由于地质构造、煤层岩性、煤体变形等原因，导致煤与岩层间的应力失衡，从而引发煤与瓦斯的快速释放和排出现象。
煤与瓦斯突出是煤矿安全事故的主要形式之一，其危害性很大，给矿工的生命和财产带来了严重威胁。
煤矿煤与瓦斯突出的现状及防治对策是当前煤矿安全工作亟需关注和解决的问题。
煤矿煤与瓦斯突出的现状随着煤矿开采深度的不断增加和采煤压力的增大，煤与瓦斯突出事故频发。
煤矿煤与瓦斯突出主要存在以下几个方面的问题：一是地质构造的复杂性。
煤矿地质构造复杂，存在断层、褶皱、岩层滑移等现象，这些地质因素对于煤与瓦斯的释放和聚集具有很大的影响，容易引发煤与瓦斯突出。
二是采煤技术的落后。
一些煤矿采用传统的采煤手段，未能采用现代化的措施，对煤与瓦斯的控制不力，导致煤与瓦斯的释放不受控制。
三是管理水平的不足。
一些煤矿对于煤与瓦斯的治理措施不力，管理水平较低，导致煤与瓦斯突出的危险性增加。
四是矿工安全意识不强。
一些矿工对于煤与瓦斯突出的危害性认识不足，工作中存在安全意识淡漠的现象，增加了煤与瓦斯突出的风险。
为了有效防治煤矿煤与瓦斯突出事故，必须从多个方面进行综合治理，在技术、管理、人员等各个方面加强防治工作。
一是采用先进的采煤技术。
煤矿应采用先进的采煤技术，采取合理的采煤方法，通过减小采煤压力、减少煤与瓦斯的释放，降低煤与瓦斯突出的风险。
二是加强地质预测。
煤矿应通过地质勘探和预测，对煤与瓦斯的释放和聚集进行全面的跟踪和监测，提前预警，减少煤与瓦斯突出的危险。
三是加强瓦斯抽采。
通过对瓦斯的有效抽采和利用，可以减少瓦斯在煤矿中的积聚，降低煤与瓦斯突出的风险。
四是加强安全管理。
煤矿应建立健全的安全管理制度，明确监管责任，加强对煤与瓦斯突出的风险防范和处置工作，提高煤矿安全管理水平。
六是加强科研攻关。
煤矿应加大对煤与瓦斯突出防治技术的研究和开发，推广应用新技术、新工艺，提高煤与瓦斯突出防治的技术水平。
李子垭北井煤与瓦斯突出特征及主控因素分析李 普1,张子敏1,2,崔洪庆1,2(1.河南理工大学瓦斯地质研究所,河南焦作454003;2.中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会,河南焦作454003)摘 要:李子垭北井是严重的煤与瓦斯突出矿井,该矿共发生过76次突出,依据实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域、矿区和井田构造控制特征,对突出资料进行统计分析,总结出了李子垭北井煤与瓦斯突出的特征,并分析了褶皱、断层、顶底板岩性和构造煤等地质因素对煤与瓦斯突出的影响与控制,认为褶皱构造对煤与瓦斯突出有重要影响,而断层构造和构造煤控制着突出的发生和分布规律,为主控因素,为有的放矢地防治煤与瓦斯突出提供了方向。
关键词:煤与瓦斯突出;瓦斯地质;构造控制;主控因素中图分类号:T D713 文献标识码:B 文章编号:1003-496X (2009)07-0069-04基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50534070) 煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中发生的一种地质灾害,是威胁煤矿井下安全生产的一个严重问题。
多数人认为,突出是瓦斯、地应力和煤体结构3个因素综合作用的结果〔1〕,而这3个因素又受地质构造所控制。
因此,研究李子垭北井的瓦斯地质特征,结合李子垭北井的煤与瓦斯突出实例,分析该矿煤与瓦斯突出的一般规律及其影响因素,找出影响和控制该矿煤与瓦斯突出的主要控制因素,对煤与瓦斯突出防治和安全生产管理都有着重要的指导意义。
1 构造控制特征1.1 区域构造演化特征李子垭北井所在的华蓥山矿区位于川东弧形褶皱带西缘,华蓥山复式背斜中段和中山背斜南段。
川东弧形褶皱带西起华蓥山大断裂,东止七曜山背斜。
为一系列向斜开阔,背斜狭窄的梳状褶皱,构造线都呈北东一南西展布,排列整齐。
其向北延伸因受北西向的大巴山弧形构造限制逐渐转为东西向,向西南则呈帚状撒开,过渡为短轴背斜,于东南部因受川黔南北向构造的归并,构造线逐渐转为南北向。
这一构造带孕育于燕山期,定型于喜山早期。
华蓥山矿区位于该弧形褶皱带的西侧中部,主体构造为NNE 、NE 向断裂褶皱,其次为NW -SE 向,矿区总体为近南北向长条状展布,以断裂构造为主,见图1。
1.2 井田构造控制特征图1 华蓥山矿区构造纲举目张示意图 李子垭井田地处华蓥山复式背斜南段,是该区最为复杂的地段,受燕山早、中期强烈构造挤压剪切作用,煤层发生强烈地变形破坏,井田被两个紧闭褶皱构造控制,并在多个高角度断层的影响下,形成了西翼构造复杂,东翼构造相对简单的总体构造形态。
李子垭北井位于李子垭井田东北部,属于严重的煤与瓦斯突出矿井。
2 煤与瓦斯突出特征2.1 突出一般特征李子垭北井煤与瓦斯突出比较频繁,1983年3月至今,井田共发生煤与瓦斯突出76次。
李子垭北井平均突出强度16.9t/次,平均突出瓦斯量1600 m3。
1996年3月4日在北四回风石门2#回风上山放炮揭煤过程中发生一次次大型煤与瓦斯突出,突出煤量220t,突出瓦斯量1468m3。
依据该矿发生的多次突出记录卡片及相关的瓦斯地质资料,整理分析,得出了李子垭北井煤与瓦斯突出的一般特征。
(1)突出以小型突出居多(占94.8%),大、中型突出少。
按突出煤量将突出分为5种强度类型〔3〕:①小型突出,突出煤量<50t/次;②中型突出,突出煤量50～<100t/次;③次大型突出,突出煤量100～<500t/次;④大型突出,突出煤量500～<1000t/次;⑤特大型突出,突出煤量≥1000t/次。
按上述划分标准,李子垭北井发生小型突出72次,占突出总数的94.8%;中型突出2次,占2.6%;次大型突出2次,占2.6%。
(2)以倾出、压出为主(占97.4%),突出为辅。
在李子垭北井所发生的76次突出中,倾出48次,占63.2%;压出26次,占34.2%;典型突出2次,占突出总数的2.6%。
(3)绝大部分突出发生在煤层上山掘进(约占55.3%)。
通过对李子垭北井突出地点的统计,绝大部分突出发生在煤层上山掘进,突出42次,占突出总数的55.3%;平巷掘进21次,占27.6%;回采10次,占13.2%;石门3次,占3.9%。
(4)突出强度随煤层埋深增加而增大。
李子垭北井始突深度370m,在采深300～450m区域,由于埋藏深度相对较浅,发生2次突出,突出强度不大,8t/次;在采深500～550m区域,突出74次,平均突出强度17.1t/次,最大突出强度220t/次。
(5)掘进过程中,在断层影响带易发生突出(占48.7%)。
统计资料结果显示,掘进过程中在断层附近及揭露断层时突出37次,占突出总数48.7%。
断层附近地应力集中带极易发生突出,如F190和F35断层,在其两侧突出多次。
(6)大多数突出前有作业方式诱导。
从李子垭北井76次有明确作业方式记录的突出实例中,由放炮、支护、落煤、打钻、装矸出渣等作业方式诱导的突出占总突出次数的98%,其中落煤与放炮作业诱导的突出分别为32次和23次,计55次突出,占总突出次数的72.4%,无作业突出仅占2%。
因此,煤与瓦斯突出除应力、瓦斯、煤质3个本质要素外,采掘作业是一种诱导因素。
在各种作业方式中,放炮突出强度最大为220t,其次为风镐作业,为60t;在各种作业方式中,放炮最易诱导煤与瓦斯突出。
2.2 突出显著特征(1)突出具有明显的分区分带特征(参见表1)表1 李子垭北井突出分区性统计表突出分区煤层倾角/(°)突出次数/次突出强度最大煤量/t平均煤量/t・次-1南北翼突出/次占突出总数百分比/%急倾斜南翼35～500北翼70～904860144863.2缓倾斜南翼0～13182210.7北翼0～131022045.62836.8合计22016.976100 煤与瓦斯突出点的分布是不均匀的,集中分布在某些地质构造区、应力集中带和断层带附近,呈区域性、带状分布。
李子垭北井的突出很大程度上受地质构造的控制,突出点均分布在地质构造区,在褶皱和高角度正断层的影响下,形成地应力集中和煤体强破碎带,突出点多分布在这些区带,具有明显的分区分带特征。
在急倾斜或急倾斜与缓倾斜结合部附近,突出点密度较大,共突出48次,占全矿总突出次数的63.2%,但突出强度不大,一般为3～30t左右,最大强度60t。
K21煤层缓斜地带(锅底带)范围内,突出次数较少,共发生28次,占全矿总突出次数36.8%,最大突出强度220t(石门揭煤),一般突出强度4～22t,平均10.7t,其突出点多位于急缓结合部、断层、煤层倾角产状赋存急剧变化带附近及K11和K21煤层合层等地带。
(2)局部地段突出频度高。
局部地段掘进过程中,突出时间间隔短、发生频度高。
如1986年10月16日-30日5205区二段煤上山期间共发生突出7次,平均2d发生一次突出;在1983年4月10日-30日急斜5202采区煤上山期间发生突出5次。
这些突出都具有突出点间距近、时间间隔短和突出强度小等特点。
(3)突出主要发生在正的斜交断层中,其次是倾向断层。
李子垭北井的突出分布在正断层部位多(占突出总数的61.54%);从突出点在断层的上下盘分布看,上盘占突出总数的42.68%,下盘占突出总数的41.46%。
就断层的走向而言,突出主要发生在斜交断层中,其次是倾向断层。
一方面,井田所处的地质构造中是复式背斜的倾没端,次生的小断层以斜交或倾向断层为多;另一方面,掘进巷道的走向一般是与煤层的走向一致,巷道揭露走向断层时,先与断层的两端(尾部)的尖端接触,一般来讲,这些部位煤(岩)层受破坏的程度低;而巷道与斜交或倾向断层接触时,则多数是与断层直交或斜交,相交点就会是断层的中部,这些部位的煤(岩)遭受的破坏程度较大,故发生突出的可能性就大。
3 煤与瓦斯突出因素分析3.1 突出影响因素3.1.1 褶皱对煤与瓦斯突出的影响李子垭北井田内发育有李子垭向斜和龙王洞背斜,附属于华蓥山复向斜的次级构造。
其中,李子垭向斜为紧闭型褶皱构造,龙王洞背斜为一不对称背斜,浅部东缓西陡,深部东陡西缓,轴部狭窄。
井田中部的李子垭向斜西翼急倾、东翼宽缓,核部宽缓上凸形成一个次级背斜,向斜两翼与背斜过渡的转折端为两个次级向斜。
影响到井田一半以上范围。
在长期地质演化过程中,李子垭向斜西翼区域地应力相对集中,加之局部小断层的影响,使得煤体强烈破坏,瓦斯不易释放,煤与瓦斯突出主要发生在该向斜的西翼和向斜轴线附近端的复合部位。
由于东翼构造相对简单,煤层倾角小,且受次级背、向斜和NE 向伴生小断层的影响,释放了部分瓦斯,使得煤与瓦斯突出没有西翼严重。
3.1.2 断层对煤与瓦斯突出的控制李子垭北井田内的断层对煤与瓦斯突出起控制作用,突出点分布特征与断层分布和断层带应力状态相对应。
断层带及其影响区域应力值相对较高,应力状态也会发生显著变化,不但应力值显著增加,而且主应力的作用方向也有明显的变化〔6〕。
井田内断层主要以高角度、斜交正断层为主,有NE-NNE、NW-NNW和近E W向3组,其中NE-NNE 向为主。
井田内NNE向构造现代构造应力场表现为压扭作用,挤压应力产生的压扭性使断裂与裂隙一般闭合程度高,围岩及煤层变的更加致密,地应力相对更加集中,煤体挤压剪切破坏严重,煤层瓦斯不易释放,常常导致在断层附近极易发生煤与瓦斯突出。
采掘过程中,工作面前方煤(岩)体接近断层时,正断层附近煤(岩)体在支承压力作用下被压碎,煤(岩)体中裂隙的发育程度随距断层面距离的变小而增强,越靠近断层煤(岩)体力学强度越低,裂隙的力学性质向断层面方向由张性向张扭、压扭性再到张性转化〔7〕。
李子垭北井突出多发生在正断层附近,占突出总数的89%。
井田内落差<10m 的小型断层附近及其尖灭端易发生突出,对煤与瓦斯突出有着控制作用,但突出频率不大,如F190、F35、F195、F170等断层,落差虽小,但在其两侧均发生过几次突出。
说明断层,尤其是压扭性正断层对李子垭北井煤与瓦斯突出起着重要控制作用。
3.1.3 顶底板岩性对煤与瓦斯突出的控制李子垭北井K1煤层位于龙潭组下部,直接顶板一般为深灰色砂质泥岩,少数为泥岩或粉砂岩;直接底板一般为深灰色泥岩,间夹薄层炭质泥岩及煤线。
煤层顶底板都覆有泥岩,透气性差,煤层瓦斯不易逸散,能够为煤与瓦斯突出创造基础条件。
3.1.4 构造煤对煤与瓦斯突出的影响构造煤具有低强度、低透气性、高吸附性和高解吸性,是煤层在构造应力作用下发生破碎甚至强烈的韧塑性变形和流变迁移的产物,是煤层经受挤压、剪切作用的结果〔8〕。
研究表明,所有发生煤与瓦斯突出的煤层都发育有一定厚度的构造煤。
李子垭北井地质构造复杂,煤层受到强烈的挤压和剪切变形,煤体破坏严重,Ⅲ、Ⅳ类构造煤普遍发育,厚度0.1～0.5m,局部成层发育。
