地質(zhì)動力區(qū)劃方法在預(yù)測煤與瓦斯突出情況的應(yīng)用

李享

摘 要:我國是產(chǎn)煤大國,煤炭作為戰(zhàn)略資源在我國經(jīng)濟發(fā)展與社會發(fā)展中占有極為重要的作用,隨著社會的不斷進步,煤炭開采規(guī)模不斷擴大,開采技術(shù)和開采深度不斷發(fā)展,使得我國煤與瓦斯突出事故日益嚴(yán)峻。這些問題不但給國家和人民造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失,同時也嚴(yán)重威脅著每一位煤礦員工的生命。因此煤與瓦斯突出預(yù)測與預(yù)防就顯得尤為重要。本文通過對煤與瓦斯突出形成的原因,從而了解地質(zhì)動力區(qū)劃方法在預(yù)測煤與瓦斯突出情況的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:煤與瓦斯突出地質(zhì)動力區(qū)劃應(yīng)用

中圖分類號:TD712.7 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0074-01

地球板塊構(gòu)造運動是地表地形地貌形成的根本原因,而活動斷裂的形成是構(gòu)造運動的具體表現(xiàn),人類世界發(fā)生的地震,海嘯等嚴(yán)重自然災(zāi)害都和地球板塊運動有著必然的聯(lián)系。礦山工程作為人類挖掘千米的地表工程,自然會受到板塊運動及構(gòu)造運動的影響,產(chǎn)生地質(zhì)效應(yīng)。這也說明煤礦業(yè)與地質(zhì)與構(gòu)造運動關(guān)系密切,尤其對煤與瓦斯突出有著重要影響；使得地質(zhì)動力區(qū)劃方法煤與瓦斯突出中得到成功應(yīng)用。

1煤與瓦斯突出的定義及其形成的主要原因

煤與瓦斯突出指的是煤礦區(qū)內(nèi)破碎的煤與瓦斯在外在的壓力作用下使煤炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化突然向工作區(qū)域噴發(fā)和涌入巨量的煤與瓦斯流的一種破壞現(xiàn)象。作為煤礦井內(nèi)的一種自然災(zāi)害,它不但能破壞巷道,摧毀儀器設(shè)備,還會使人窒息,嚴(yán)重的會引起煤礦內(nèi)瓦斯爆炸造成無法預(yù)測的后果。

煤與瓦斯突出形成的原因主要有兩個方面；一個是客觀因素,也就是我們常說的由于地質(zhì)斷層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)運動、地球轉(zhuǎn)速、月球引力還有板塊漂移等自然因素。二是煤礦開采技術(shù)因素,包括開采的方法,回采的方向,煤礦挖掘時的爆破等等。同時這兩種因素并不是獨立存在的,他們是相對統(tǒng)一的,一方面由于地殼板塊不斷的漂移運動,導(dǎo)致地殼當(dāng)中各級斷層的消亡與再生活動,另一方面由于由于地殼變動迫使巖石發(fā)生變形,從而使大量的應(yīng)變力積聚在地殼中,由于人類進行的各類地下挖掘工程例如煤礦開采過程中的大量作業(yè)正好為積聚在地殼中的應(yīng)變力提供了釋放的空間,進而產(chǎn)生煤與瓦斯突出等礦井動力現(xiàn)象。

大量實踐證明煤與瓦斯突出是煤炭,瓦斯,以及地應(yīng)力三者相互作用的結(jié)果,而地應(yīng)力是煤與瓦斯突出產(chǎn)生的必要條件,這說明地質(zhì)動力區(qū)劃是預(yù)測煤與瓦斯突出情況的一個重要途徑。

2地質(zhì)動力區(qū)劃方法定義

地質(zhì)動力是指地球表面或內(nèi)部發(fā)生的各種結(jié)構(gòu)運動,及其產(chǎn)生的各種作用和影響。它是對整個地球地質(zhì)構(gòu)造運動進行研究,地質(zhì)動力與地貌動力共同作用改變地球地形地貌。

地質(zhì)動力區(qū)劃方法的定義:地質(zhì)動力區(qū)劃是地質(zhì)動力學(xué)的一個新興的分支學(xué)科,在20世紀(jì)80年代由俄羅斯地質(zhì)力學(xué)和礦山研究測量院的學(xué)者巴圖金娜和佩雷霍夫首先提出,后來進過幾十年的發(fā)展和完善逐漸形成理論。它通過對地形地貌、地理構(gòu)造、河流水系等基本形態(tài)及具體特征的分析,通過與地殼動力運動及衛(wèi)星照片等資料相對比,確定并研究地質(zhì)斷裂的形成以及各級斷塊之間的相互影響。以斷塊為模型,利用地應(yīng)力測量等各種手段確定巖體應(yīng)力的各種狀態(tài),為人類從事的各項工程活動提供有效的地質(zhì)信息和預(yù)測工程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)動力效應(yīng)。地質(zhì)動力區(qū)劃是集地質(zhì),測量,力學(xué),地震學(xué)等為一體的交叉學(xué)科,特別是在煤炭開采方面,地質(zhì)動力區(qū)劃方法已經(jīng)在我國關(guān)于預(yù)測和研究煤與瓦斯突出問題中得到了成功的應(yīng)用。

地質(zhì)動力區(qū)劃的基本原理:(1)在地殼運動開始前的,地球表面由于地貌動力被夷平,現(xiàn)在的地貌是地球內(nèi)在動力與外在動力共同作用的結(jié)果。(2)現(xiàn)在的地球板塊運動是以水平運動為主,垂直運動是地殼水平運動的另一種表現(xiàn)。地球表面的高低起伏是板塊運動的結(jié)果。(3)斷裂的形成就有時空上的斷續(xù)性、統(tǒng)一性。一次大的斷裂帶形成之前,總會有多處小斷裂,而斷裂的交接碰撞處是高應(yīng)力區(qū)。

各級斷塊依據(jù)的原則.(1)地球表面的高地是受到地貌動力最小的區(qū)域,常常有可能是某一時期水平面上的山脈殘體。在區(qū)域劃分是這個點常常作為標(biāo)點被采用。(2)根據(jù)地貌地形的特點來劃分各級斷塊,由于地殼運動,原來的高山部分變?yōu)楹?森林變成海洋處于不同的水平線上,這些都可以作為斷塊移動的特征。

突出點分布和各級斷裂的關(guān)系,煤與瓦斯突出原因比較復(fù)雜,大量事實證明煤與瓦斯突出與地質(zhì)斷裂帶關(guān)系密切,較多的集中在構(gòu)造運動區(qū)域,隨著開采規(guī)模和強度的增加,煤與瓦斯突出的區(qū)域有增強的趨勢。

3地質(zhì)動力區(qū)劃方法在預(yù)測煤與瓦斯突出中的應(yīng)用

地質(zhì)動力區(qū)劃方法對煤與瓦斯突出區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造形式的確定,地殼的區(qū)域構(gòu)造形式是以板塊構(gòu)造為基礎(chǔ)理論,采用繪圖法、趨勢面法、分形幾何等分析方法從宏觀到微觀的確定區(qū)域構(gòu)造的具體形式,并對此進行評估分析。通過對地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域性質(zhì)與活動范圍的研究來確定其對煤與瓦斯突出的影響,有利于建立相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造模型。

地質(zhì)動力區(qū)劃方法與巖體應(yīng)力測量:巖體應(yīng)力是煤與瓦斯突出發(fā)生的重要影響因素之一。目前人類確定巖體應(yīng)力的方法有很多,廣泛采用的方法就是地應(yīng)力的測量。通過對礦井內(nèi)地應(yīng)力的測量,確定應(yīng)力場的各種具體情況,為下一步巖體應(yīng)力的計算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由于巖體本身的復(fù)雜性和形態(tài)的多變性,巖體應(yīng)力的計算相對來說難度較大,我們根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)、區(qū)域構(gòu)造等的狀態(tài)分析,采用多種分析方法和技術(shù),建立區(qū)域預(yù)測動態(tài)分析模型。用數(shù)學(xué)研究的方法劃分危險區(qū)域,從而完成對煤與瓦斯突出的預(yù)測。

地質(zhì)動力區(qū)劃方法在煤與瓦斯突出區(qū)域管理系統(tǒng)的應(yīng)用:煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測由于涉及的因素比較多,同時又涉及大量的圖紙,聲音,影像等多類信息資料,現(xiàn)在的煤與瓦斯突出管理系統(tǒng)是在采用GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)的基礎(chǔ)上對礦井的地質(zhì)構(gòu)造,煤體結(jié)構(gòu)以及地應(yīng)力在煤與瓦斯突出中的影響等進行研究。同時應(yīng)用多種技術(shù)手段和方法進行科學(xué)的,多角度的預(yù)測管理使煤與瓦斯突出區(qū)域問題及時得到有效的預(yù)防及控制

煤與瓦斯突出區(qū)域的預(yù)測:進行區(qū)域預(yù)測的目的是劃定礦區(qū)內(nèi)可能發(fā)生危險的,指導(dǎo)工作人員在危險區(qū)域內(nèi)進行檢測和做好防護措施,確保礦區(qū)安全。煤與瓦斯突出的主要影響因素有地應(yīng)力,瓦斯壓力及煤炭自身的物理性質(zhì)變化。

4結(jié)論

地質(zhì)動力區(qū)劃方法是一門新興的交叉學(xué)科,由于礦井技術(shù)的不斷發(fā)展,人們的進行的地底挖掘活動已經(jīng)深入地下千米,勢必影響到地殼運動應(yīng)力。地質(zhì)動力區(qū)劃方法為人類解決采礦技術(shù)與自然環(huán)境因素之間的沖突提供了新的途徑,同時將GIS技術(shù)應(yīng)用在預(yù)測煤與瓦斯突出區(qū)域的研究過程將更有利于煤與瓦斯突出預(yù)測的科學(xué)化和多維化發(fā)展。

參考文獻

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