断层对掘进工作面煤与瓦斯突出影响研究
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断层对煤矿生产的影响与处理分析摘要:煤炭作为我国的重要能源,其分布和形成受多方面地质作用的影响。
只有正确分析和掌握了煤矿生产区域的煤层厚度、地质构造以及岩浆侵入体等情况,才能更好的对煤矿进行开采,也才能使煤矿开采工作更加安全、有效的进行。
在煤炭开采过程中,无疑地质构造对矿井的安全生产有着重要影响。
尤其是断层,更是煤矿生产工作面临的难题和挑战。
下面,我们就断层对煤矿生产的影响和处理进行分析。
关键字:煤矿生产;地质构造;断层Abstract: coal is an important energy in China, the distribution and formation of various geological processes. Only the correct analysis and grasp of the coal mine production area of the coal seam thickness, geological tectonic and magmatic intrusion and so on, in order to better exploit the coal mine, also can make the coal mining work is more safe, effective. In the coal mining process, has an important influence to the safety production of mine geological structure undoubtedly. Especially the fault, are facing more difficulties and challenges to coal mine production. Below, we will influence on coal production and processing analysis.Keywords: coal mine; geological structure; fault中图分类号:TD792文献标识码: A地质构造是由于地壳运动,在自然力的作用下,所引起的岩石褶皱或断裂。
煤矿掘进过断层技术的问题分析及策略摘要:在煤炭开采的过程中,要确保煤炭开采时的安全,这是保证煤炭开采正常进行的基础。
遇到断层煤矿的时候,传统煤炭开采技术无法达到预期效果。
对煤矿掘进过断层技术的研究及应用,解决了煤矿出现断层的大部分问题,但是,在使用这项技术时还是经常会出现各种问题,给煤炭开采带来困扰。
因此,要找出针对这些问题的措施,只有这样煤矿掘进过断层技术才能得到更好的实施,煤炭开采也才能顺利进行。
本文重点对煤矿掘进过断层技术在使用的时候出现的问题以及问题的解决方法开展了分析。
在开展煤矿开采工作的时候,出现断层这种情况会很危险,所以需要对煤矿掘进过断层技术应用,保证施工的安全。
通过对上述内容分析,以期将煤矿掘进过断层的技术水平不断提高。
关键词:煤矿掘进;过断层技术;问题与对策1煤矿掘进过断层技术的有关概述煤炭推动了社会的发展和进步,在很多领域都发挥了很大的作用。
但是目前,我国的煤炭资源越来越少,为了将更多的煤炭开采出来,将当前社会发展的需求满足,就需要将煤炭开采效率不断提高,将各种困难以及问题解决,主要研究的对象就是出现断面的煤矿。
对出现断面的煤矿开采,需要对煤矿掘进过断层技术应用,对这项技术应用,可以将煤矿开采的效率以及质量不断提高。
1.1断层煤矿掘进过断层的原因在开展煤矿开采工程的时候,有一些岩石的受力已经超出了自身所能够承受的范围,所以就会将断裂的情况引发,这样就会导致一系列的裂缝出现,经过长时间的发展,就形成了断裂面。
那么断裂面之间相互错动,就将断层形成,传统的开采技术很难在断层这种地质应用。
目前,我国具有越来越大的煤炭需求量,需要对各种煤矿开采,但是,在煤矿里经常会出现断层,所以需要将这些困难克服,对煤矿掘进过断层技术应用,对断层地质开采。
对这项技术应用,将煤炭的开采效率以及煤炭开采数量在很大的程度上提高。
1.2煤矿掘进中过断层技术的重要意义煤矿掘进过断层技术的广泛应用,在煤矿挖掘工作中体现了及其重要的意义。
山西煤炭管理干部学院学报2016年5月May.,2016断层对煤与瓦斯突出的影响及控制措施闫宽亮(山西焦煤西山煤电集团公司杜儿坪矿地质科,山西太原030022)【摘要】断层是煤炭地下开采中常见的地质构造,断层的上下盘的相对运动破坏了煤岩结构的受力平衡和材料性能,形成易于聚集瓦斯的褶皱等构造。
本文通过对矿井实际检测数据的分析验证了断层处存在着瓦斯聚集和应力集中现象是导致煤与瓦斯灾害的发生的重要原因;通过对常见的过断层施工控制方法的比较,认为超前钻孔是一种成本低效率高的施工方法,值得应用推广。
【关键词】断层;瓦斯【中图分类号】TD713【文献标识码】A【文章编号】1008-8881(2016)02-0059-02收稿日期:2016-02-13作者简介:闫宽亮(1987-),男,河南鹤壁人,山西焦煤西山煤电集团公司助理工程师。
断层是煤层地下开采中常见的地质构造,也是煤与瓦斯突出的多发地带。
由于断层上下盘相对运动时的剪切作用,使断层的产状产生剧烈的变化,形成大量易于积聚瓦斯的地质构造,如褶皱等,引起断层附近的煤层瓦斯重新分布。
瓦斯在断层面内渗流扩散,在断层面内瓦斯压力较高,受采掘工作的影响大量喷发,易造成煤与瓦斯突出事故。
1工程地质概况某矿的设计生产能力为5.8Mt/a ,瓦斯绝对涌出量为119.27m 3/min ,相对瓦斯涌出量为34m 3/t ,属于高瓦斯矿井。
3号主采煤层的原始瓦斯压力为0.49MPa ,瓦斯含量8.3m3/t ,煤层平均厚度4.7m ,主要分布于石炭系太原组和二叠系山西组。
煤层中瓦斯探测储量约为10660Mm 3,平均煤层气资源丰度1.28×108m 3/km 2,储量丰度为中等。
矿区位于太原盆地东南部,大部分分布于华北古板块,是板内构造的一种。
区域内的断层走向多为北北东方向,次一级断层多为北东和北东东走向,为走向断层,当两者交叉时,地层在挤压作用下形成了大量的褶皱构造,易于积聚瓦斯。
关于断层对矿井瓦斯的影响及治理建议摘要:断层是对煤矿井下生产的主要影响因素之一,其不仅会破坏煤质,同时还会影响煤层局部瓦斯的聚集异常。
本文针对断层的产生机理和断层的分类及其对瓦斯赋存的影响进行了探讨,并提出治理建议,确保煤矿生产安全进行。
关键词:断层构造;煤与瓦斯突出;瓦斯;我国是发展中国家,对一次能源的需求量极大。
2009年我国一次能源的消耗总量中,煤炭占70.1%。
预计2030年我国一次能源消耗总量中煤炭占52%左右,2050年占43%左右。
由此可见,未来一个世纪之内,我国对煤炭的需求量仍然巨大。
然而我国的煤矿地质条件复杂,在煤矿生产过程中煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、透水、矿井火灾、冒顶等灾害的影响[9],其中多数灾害的发生与地质条件有着直接或间接的关系,其中断层是对煤矿生产影响最为显著的地质条件之一。
断层不仅破坏了煤层的连续性和完整性,还会造成断层带岩石破碎,岩石强度降底,容易聚集瓦斯引发瓦斯突出。
大量的研究表明,断层构造使地应力的分布、瓦斯的赋存和煤层的结构发生变化,直接控制着煤与瓦斯突出的发生[3~8]。
1 断层的产生及其分类1.1 断层的产生机理断层是在地壳中广泛发育的地质构造之一,是岩层或岩体沿破裂面发生明显位移的构造。
断层的形成是一个复杂的过程,在岩石受到的力超过其强度时,岩体出现微裂隙,开始发生破裂,之后微裂隙继续发展、相互结合,形成破裂面。
如果此时岩体受力超过岩体在破裂面上形成的摩擦力阻力时,两盘就开始出现移动,形成断层。
断层的几何要素主要包括断层面、断层带、断盘和位移。
1.2 断层的分类构造地质学中断层的分类方法有多种,较常用的是按照断层两盘的相对运动划分为正断层、逆断层、平移断层这些基本类型的断层,此外还有这些断层的组合,例如:正平移断层、逆平移断层等。
图1-1 断层基本分类示意图a-正断层;b-逆断层;c-平移断层如图1-1断层基本分类示意图所示,正断层是断层上盘沿断层面相对向下滑动的断层,逆断层的上盘沿断层面相对向上滑动,而平移断层的两盘顺断层面走向相对移动。
开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响摘要:本文旨在研究开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响。
首先,我们分析了开放性断层的形成,然后对水位、岩石物理性质、气体井下赋存及流动等进行了论述,以此来说明开放性断层,它们对瓦斯赋存有重要的影响。
最后,根据矿井条件,提出有效利用开放性断层进行煤层瓦斯赋存的管理。
关键词:开放性断层;煤层瓦斯赋存;煤层瓦斯管理正文:开放性断层是地质构造系统中的一个重要构造。
它们既影响岩石结构,也可能耦合断裂与其它构造,形成复合构造。
在煤层的开采中,开放性断层影响着瓦斯赋存、流动及采出。
本文简要介绍了开放性断层的形成以及与煤层瓦斯赋存相关的水位、岩石物理性质、气体井下赋存及流动。
另外,将在瓦斯井的使用上提出有效的煤层瓦斯赋存管理方法。
结果表明,开放性断层不仅会影响煤层的瓦斯赋存,而且会影响瓦斯的正常采收。
为此,建议矿井工作人员了解煤层构造,充分且清晰地分析开放性断层的影响,并采取有效的控制措施,以有效降低矿井可能出现的危害,保护矿工的安全。
本文还探讨了开放性断层及其影响煤层瓦斯赋存的研究方法。
在建筑过程中,有必要采用一定的规律进行定量的分析,以正确评价开放性断层的影响程度,采用合理的技术措施对其进行控制。
根据现有研究,煤层瓦斯赋存与开放性断层的形成、耦合以及矿井的排水情况存在明显的关系。
工作人员需要重视开放性断层的岩石特性,有效评价开放性断层的影响,并在采矿过程中采取一定的控制措施。
此外,工作人员也需要定期对开放性断层进行监测,了解瓦斯赋存和采出情况,以便采取及时的管理措施。
同时,也应根据现有条件研究利用开放性断层来降低煤层瓦斯赋存及其危害。
因此,本文研究了开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响,并提出了有效的管理措施,是一项有意义的研究。
经过深入的研究,将会取得更多的成果,从而更好地保护矿井的安全。
在未来的研究中,应该更全面地探讨煤层瓦斯赋存的影响因素,如构造活动、水位变化、条件变化等。
同时,根据现有的实际情况,可进一步提出相应的技术措施,从而更好地控制开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响。
地质构造对煤矿开采影响探究地质构造是指地壳中岩石体系具有的各种现象、现象组合或特殊结构,如断层、褶皱、岩层倾角、岩体岩性等特征。
地质构造对煤矿开采有着重要的影响,本文将从以下几个方面进行探究。
一、断层对煤矿开采的影响断层是指岩石体系中断裂面两侧的板块相对运动所形成的地质现象。
断层对煤矿开采的影响主要有以下几个方面:1.断层带来的水流与松散物质可能导致煤层的涡流现象,对煤炭的开采和运输带来一定的困难。
2.断层的存在可能会导致煤层的变形和损失,工作面的稳定性会受到影响。
邻近断层带因周围岩层稳定性较低,在采煤过程中可能会出现坍塌、冒顶等现象。
3.断层带来的地应力变化,也会直接影响煤层的采掘和支护。
在断层附近设置支架,可以有效地避免支架的松动和支护结构的破坏。
岩性是指岩石的构成、结构、颜色、硬度等特征。
不同的岩性对煤炭开采有着不同的影响,主要表现在以下几个方面:1.不同的岩性具有不同的耐压强度,对于支架的设置和煤层的采掘具有影响。
2.不同的岩性对于煤层的动力学特性有不同的影响。
例如,软岩易于变形、硬岩较难破碎、含水层易于充水,这些都可能对煤炭采掘和支护产生影响。
3.不同的岩性对于煤层的开采空间的稳定性和坍塌带的扩展性有不同的影响。
在设计和处理矿井方案时,需要对各个岩性进行综合分析,以保障采矿的安全和高效。
褶皱是指地层在地质历史长期的挤压作用下,出现弯曲或交错的地形现象。
对煤矿开采的影响表现在以下几个方面:1.褶皱的存在会使煤层产生层位变化,导致采煤难度增大。
2.褶皱区域的岩土体因存在应力集聚和应力释放现象,易出现强、脆、破断的岩石,对矿井的选址和设计提出了更高的要求。
3.褶皱的存在在开拓时需进行更复杂的巷道布设,制定不同的开采方案。
综上所述,地质构造对煤矿开采具有不可忽视的影响。
因此,在煤矿开发过程中,需要充分了解地质构造的特征,综合分析其对采矿的影响,制定相应的支护方案和开采方案,确保煤炭的安全、高效采掘。
浅析断层对采煤生产的影响与对策摘要:煤矿生产主要是井下作业,由于其作业环境的特殊性,安全生产至关重要,而影响煤矿安全生产的突出隐患为水、火、瓦斯、煤尘、顶板。
其中水、瓦斯、顶板又与地质构造的变化有着直接的关系。
断层是影响煤矿安全生产的重要地质因素,关系到矿井的经济效益和社会效益。
鉴于此,本文对断层对采煤生产的影响与对策进行了探讨。
关键词:断层;采煤生产;地质一、前言岩体是经过漫长的地质演化过程而形成的复杂结构体,由于地质构造运动的影响,地质体发生了弯曲变形和断裂变形,前者使地层产生了不同程度的倾斜和弯曲,而后者使岩体内部存在大量的断层、节理等地质弱面。
事实证明:煤层的倾角、厚度等物理条件是影响地表沉陷的主要因素。
当岩体内不存在断层时,岩层及地表移动可看成是梁板的弯曲,移动是连续的,不会形成台阶状移动盆地。
当有断层存在时,断层处成为移动的界面,易在断层露头处形成台阶状移动盆地,使地表形成不均匀下沉。
由此可知,岩体内存在断层,可使岩体的力学性质和地表变形产生明显的异常。
岩体的力学性质和地表变形是否出现异常,主要取决于下列因素:断层形成的时代,断层面的性质、断层的产状、断层的组合形式、断层的贯通性、断层面倾向与开采方向的相对位置等。
煤矿区地层形成以后,往往会经历多次地质构造运动。
断层是由后期的构造运动作用在地层中产生的地质不连续面,是岩体产生相对运动的结果。
地层由原来的连续体被断层切割成大小不等的块体,甚至于支离破碎,断层是构造运动对地层最突出的改造作用之一,也是对岩体工程地质性质影响最大的地质作用。
煤层上覆岩体没有被断层切割时基本上可以被视为连续的介质,而被断层切割的情况下认为是非连续的介质,即断层作为岩体介质中的“缺陷”,其力学强度远低于周围岩体的强度,因而在地下开采影响下,使岩体及地表移动规律非连续,使地表出现台阶和裂缝,建筑物遭到损坏,水体进入井下,造成较大的危害。
二、断层对采煤沉陷的影响天然岩体是一个复杂的结构体,在地下开采之前,处在静态平衡状态。
浅析断层对煤矿开采的影响及处理措施作者:贾福春来源:《科技与创新》2014年第02期摘要:随着煤炭经济的发展,节约成本是每个煤炭企业面临的首要问题。
煤炭资源的枯竭使矿井施工面临着回采地区地质条件复杂的问题,在这样的形势下,要想节约成本,回采工作面的布置就尤为重要。
同时,在施工过程中,复杂的地质条件使煤矿安全管理和生产存在诸多的隐患。
介绍了山西金晖隆泰煤业在较多断层影响下工作面的布置和在掘进过程中遇断层后采取的措施,以期为其他煤矿在同等条件下支护提供经验。
关键词:断层;影响;采取措施;节约成本中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:2095-6835(2014)02-0038-02煤炭不仅是我国的基本燃料,还是重要的工业原料,从煤炭中可以提取出多种产品,这些产品都是经济建设和人民生活的必需品。
根据目前煤炭经济发展的情况来看,每个煤炭企业所面临的首要问题就是节约成本。
工作人员在保证煤矿矿井安全生产的基础上要对断层的成因和影响有一定的认识,这样才能达到安全生产和节约成本的目的。
1 断层的成因及特征1.1 断层的成因断层是破裂面两侧的岩石有明显相对位移的一种断裂构造。
组成地壳的岩层或岩体受力后不仅会发生塑性形变,形成褶皱构造,而且还会在所受应力达到或超过岩石的强度极限时发生脆性形变,形成大小不一的破裂和错动,使岩石的连续完整性遭到破坏。
我们将这种岩石脆性形变的产物总称为断裂构造。
1.2 断层的影响及断层要素断层变化很大,小的断层延伸仅几米,相对位移不过几厘米;大的断层可延伸数百米或数千米,相对位移可达几十千米。
断层的分布虽不及节理广泛,但它仍是地壳中极为常见的,也是最重要的地质构造。
它控制着区域的地质构造和演化,控制或影响着区域的成矿作用,影响着矿产资源的开发和矿井生产。
断层要素可分为五方面:断层面、断层线、交面线、断面和断距。
2 断层对煤矿井下的影响2.1 破坏煤层连续性,影响回采煤量根据断层断距的大小,可分为以下两种情况:当断层落差大于煤层厚度时,断层将煤层完全断开;当断层落差小于煤层厚度时,煤层未全部断开。
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随着现代化矿井的建设,我国目前煤矿发展的整体趋势为:矿井数量不断增多,煤矿产量不断增大,煤层开采深度不断加大。
随着开采深度的增大,瓦斯压力逐渐增大,煤层的透气性变差,导致对瓦斯的治理难度也相应增大。
因此重视瓦斯治理,消除掘进过程中的煤与瓦斯突出危险需高度重视。
煤与瓦斯突出多发生在掘进工作面,因为掘进过程中影响因素较多,地质构造较复杂,且掘进作业容易导致煤体结构受到破坏,煤体强度降低,导致应力场和能量场重新分布,最终发生煤与瓦斯突出。
近几年我国瓦斯事故共发生119起,死亡533人。
其中较大以上的事故43起,煤与瓦斯突出事故17起,死亡103人。
通过对17起煤与瓦斯突出事故的分析,发现事故多发生在掘进工作面。
在发生的事故当中有14起发生在煤巷掘进工作面,2起发生在采煤工作面,剩余1起发生在其他地点。
目前众学者对煤与瓦斯突出的机理尚没有统一定论,还需继续进一步加大研究。
本文通过分析掘进工作面前方断层的应力场和能量场的变化情况,判断其对煤与瓦斯突出产生的影响。
1 煤与瓦斯突出机理
煤与瓦斯突出是指在井下生产过程中,在较短时间内大量的煤与瓦斯喷出到采掘作业场所的现象,严重损毁巷道、机电设备、通风系统,甚至造成人员伤亡,遇到火源还可发生爆炸,因此煤与瓦斯突出在煤矿生产过程中被高度重视。
煤与瓦斯突出其本质是能量的释放过程,将蓄积在其它地点的能量释放到采掘空间。
为了有效减少煤与瓦斯突出事故的发生,众学者开展了深入的研究,但尚未有统一的观点。
诱导突出的因素较多,主要包括地应力、瓦斯压力、煤岩结构的硬度等。
通过分析煤与瓦斯突出的诱导因素,采取逐一消除的办法,分源治理,从而达到消除煤与瓦斯突出的危险。
通过对煤与瓦斯突出事故的分析,煤体强度和稳定性较好的掘进工作面发生煤与瓦斯突出的可能性较小,事故多发生在煤体强度和稳定性较差的掘进工作面,例如煤质变化地带、断层附近、褶皱附近、煤层厚度突变区域等。
有学者曾指出煤与瓦斯突出都与煤体强度和稳定性有关,地质构造导致煤体强度和稳定性发生变化,能量场发生变化,局部蓄积较多的能量,在掘进过程中受影响,从而导致发生煤与瓦斯突出事故。
所以煤与瓦斯突出多发生在掘进工作面前方有地质构造的区域,地质构造使煤层结构发生变化,为煤与瓦斯突出创造机会,因此观察掘进面前方地质构造的煤体稳定性,对分析煤与瓦斯突出有较大帮助。
通过观察发现,顶板破坏区和瓦斯富集区等的地址异常区,这些异常区导致煤岩结构发生破坏,为发生煤与瓦斯突出提供条件。
2 断层与煤与瓦斯突出的关系
断层形成过程中对周围岩体和煤体进行挤压,造成断层附近透气性比较弱,而且煤体块度相对较小,裂隙较发育,易释放瓦斯,形成了瓦斯积聚的封闭空间。
掘进过程中断层对周围煤体结构的破坏程度不同,致使煤岩强度也不尽相同。
通过统计发现,煤体结构稳定的煤层发生煤与瓦斯突出的可能性较小,多数煤与瓦斯突出事故均与地质构造有联系,地质构造致使煤岩体的结构受到破坏,而掘进活动的扰动致使煤岩体进一步破坏,进一步发展有可能导致突出。
通过建立模型分析,将掘进工作面前方断层作为一个弱化带,通过力学分析,在其底部给予最大的水平应力,上部施加小的应力。
而模型中,断裂的顶板、破碎区视为断层异常区,而这些异常区通常会导致采掘作业应力的转移,在应力转移集中后,达到临界值将会出现煤与瓦斯突出事故。
由于构造对附近结构的破坏,导致煤体强度有所差别,通过对岩体强度施加不同的应力,观察煤体破坏情况。
观察发现当煤体强度5MPa时,掘进面前方断层出现大的应力集中区;而当煤体强度达到8MPa时,断层附近的应力会出现集中分布,最大值可达到7.5MPa。
随着煤体强度增大,会导致地质构造附近的集中应力变大。
随着工作面煤体强度的增大,掘进工作面前方断层附近应力集中,从而达到煤与瓦斯突出的可能。
当掘进工作面生产过程中,随着掘进工作面与应力集中区越来越近,采掘活动产生的扰动对其影响越来越大,从而发生煤与瓦斯突出事故的可能性也越大。
因此在生产过程中减少采掘活动产生的影响,并针对前方的断层采取有效的措施,消除应力集中区,减少突出的可能性,保证正常的生产。
3 结束语
掘进工作面发生煤与瓦斯突出的原因为:工作面前方的地质构造致使煤层结构、煤层顶底板发生变化,致使能量场重新分布,当发生较大的应力集中时,受掘进活动影响易发生煤与瓦斯突出事故。
虽然对煤与瓦斯突出机理尚没有统一说法,通过建立模型与力学分析,观察应力变化和能量场的变化特征,发现断层等异常区导致煤岩结构变化,是煤与瓦斯突出事故发生的条件之一。
在断层等地质构造区域不仅煤岩层的形态发生了改变,而且其力学性质也发生了改变,从而为煤与瓦斯突出创造条件,煤与瓦斯突出事故多发生在地质构造区域。
在煤矿的生产过程中,应加大对地质构造的重视,做好瓦斯地质预测预报工作,针对可能出现的地质构造制定专项措施,并对防突措施进行效果检验,避免盲目的采掘活动产生煤与瓦斯突出事故。
断层对掘进工作面煤与瓦斯突出影响研究
任红飞
阳煤集团五矿 山西 阳泉 045000
摘要:基于对阳煤五矿掘进工作面发生煤与瓦斯突出的机理尚未定论,本文通过分析地应力对原岩应力的破坏,观察掘进工作面前方应力和能量场的变化情况,确定地址构造对煤与瓦斯突出的影响。
研究结果表明:由于掘进的影响导致前方工作面的煤体应力破坏,导致其强度大幅度降低,从而导致应力场和能量场重新分布,从而诱导突出。
关键词:煤与瓦斯突出 地质构造 能量场 应力场。