六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的影響因素分析

張羽光

(貴州永聚恒豐科技發(fā)展有限公司，貴州 貴陽 550022)

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六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的影響因素分析

張羽光

(貴州永聚恒豐科技發(fā)展有限公司，貴州 貴陽 550022)

煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的動力現(xiàn)象，影響因素很多，根據(jù)六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的實際分析，影響煤與瓦斯突出的主要因素有：采掘深度、瓦斯應(yīng)力、采掘集中應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)、煤的變質(zhì)程度及煤層結(jié)構(gòu)等。六枝煤礦區(qū)因地質(zhì)構(gòu)造而發(fā)生煤與瓦斯突出的次數(shù)最多、強(qiáng)度較大，因此，地質(zhì)構(gòu)造的影響因素最大。在今后加強(qiáng)地質(zhì)工作尤為重要。

煤與瓦斯突出；分析；六枝煤礦區(qū)；地質(zhì)構(gòu)造；影響因素

1 引言

六枝煤礦區(qū)位于貴州六枝特區(qū)、鎮(zhèn)寧縣及普定縣內(nèi)，東距貴陽市152 km，滇黔鐵路、六安城際鐵路、安水公路、都香高速公路橫穿礦區(qū)，交通方便。六枝煤礦區(qū)屬于威寧—郎岱褶皺束的一部分，由于受二疊紀(jì)中期東吳運動、侏羅、白堊紀(jì)燕山及喜馬拉雅運動等幾次的造山運動，六枝煤礦區(qū)形成了若干平行緊密的褶皺帶及相互交錯切割的斷裂，造成本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜化。而且褶皺、斷裂比較強(qiáng)烈，多以長軸背斜、向斜為主，背斜較緊密，向斜較開闊，區(qū)內(nèi)有茅口背斜、郎岱向斜、三丈水背斜、六枝向斜、大煤山背斜、梅子關(guān)背斜等(圖1)。

圖1 六枝煤礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的動力現(xiàn)象，影響因素很多，原六枝礦務(wù)局從二十世紀(jì)六十年代在此建礦以來，發(fā)生煤與瓦斯突出達(dá)100余次之多，從突出的地點看，主要發(fā)生在煤層上山掘進(jìn)過程中，但特大型及大型突出主要發(fā)生在石門揭煤中，從作業(yè)種類看，主要由于放炮引起的突出，占總突出的65%以上，其次為鉆眼、手鎬或風(fēng)鎬引起的突出。

根據(jù)六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的實際情況，初步認(rèn)為影響六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的主要因素有采掘深度(距地表垂深)、瓦斯應(yīng)力、采掘集中應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)、煤的變質(zhì)程度及煤層結(jié)構(gòu)等。

2 煤與瓦斯突出影響因素分析

2.1 突出與采掘深度(距地表垂深)

發(fā)生煤與瓦斯突出的兩個主要因素，是地應(yīng)力與瓦斯應(yīng)力，隨著深度的增加，這兩個因素也相應(yīng)地增加，當(dāng)達(dá)到一定的深度時，這種應(yīng)力就足以破壞煤體，并把煤拋出來，造成煤與瓦斯突出。由于煤的物理力學(xué)性質(zhì)(如煤的強(qiáng)度)、煤的瓦斯含量、煤層傾角、厚度、地質(zhì)構(gòu)造、開采的開采應(yīng)力的影響條件不同；各突出層和同一層內(nèi)各區(qū)的始突深度不一樣。根據(jù)統(tǒng)計資料，從六枝煤礦區(qū)7#煤層始突深度(表1)中可以看出：

(1)從地質(zhì)構(gòu)造看，在地質(zhì)異常區(qū)(指斷層附近、煤厚、傾角、走向激劇變化的區(qū)域等)。始突深度比地質(zhì)正常區(qū)淺，說明了地質(zhì)構(gòu)造因素的影響。

(2)從采動影響看，無采動影響的原始煤體，始突深度比有采動影響的煤體深，這顯示采動集中應(yīng)力的作用。

(3)從煤層的傾角看，以六枝向斜軸為界，西南部的涼水井(現(xiàn)已關(guān)閉)、六枝(現(xiàn)已關(guān)閉)、地宗(現(xiàn)已關(guān)閉)三礦與東北部的四角田(現(xiàn)已關(guān)閉)、大用(現(xiàn)已關(guān)閉)、化處、木崗(現(xiàn)已關(guān)閉)等礦，前者盡管傾角較大，但是，始突深度卻較深，與一般規(guī)律有所差異，這里主要顯示出地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力與瓦斯因素的作用。

(4)從巷道類別來看，在急傾斜煤層，上山傾出的始突深度比平巷與石門淺很多，表現(xiàn)出重力參與突出的明顯作用。

六枝煤礦區(qū)隨著開采深度的增加，六枝、地宗、大用三個礦突出次數(shù)顯著增加。大用礦突出次數(shù)和強(qiáng)度都較大，木崗礦再垂深330 m處，發(fā)生1700噸特大型突出，全六枝煤礦區(qū)總計突出次數(shù)和強(qiáng)度也是隨著深度的增加而增高或增強(qiáng)的趨勢。最典型的是大用礦一采區(qū)運輸下山，連續(xù)發(fā)生6次突出，第1次突出是垂深295 m處，突出量達(dá)70噸。這說明了煤與瓦斯突出隨深度增加，突出強(qiáng)度也有所提高，突出的危險程度也增大。

2.2 突出與瓦斯壓力

瓦斯是造成突出的基本因素，當(dāng)其他條件相同時，瓦斯壓力越大，突出的危險越大。根據(jù)六枝煤礦區(qū)7#煤層瓦斯壓力與垂深曲線圖(圖2)分析，六枝、地宗礦的條件相類似，測壓值相吻合，曲線合為一條，四角田礦與大用礦測壓值則相差較大。從瓦斯壓力與垂深曲線斜率來看，四角田礦最陡，表明瓦斯壓力梯度最大，垂深每增加10 m，瓦斯壓力增加1.5個大氣壓；其次為大用礦的瓦斯壓力梯度，垂深每增加10 m，瓦斯壓力增加1.0個大氣壓，幾個礦的瓦斯壓力梯度不同，除地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)影響因素影響外，煤層傾角起極大的作用，但總的來說，瓦斯壓力都隨著深度的增加而增加的。

圖2 六枝煤礦區(qū)7#煤層瓦斯壓力與垂深曲線圖

2.3 突出與采掘集中應(yīng)力

采掘所產(chǎn)生的集中應(yīng)力，增加了煤層的突出危險性，由于采掘集中應(yīng)力引起的突出可分為兩類，一類是鄰近層采掘集中應(yīng)力引起的突出，六枝煤礦區(qū)較多，共有39次，占總突出次數(shù)的39%，發(fā)生在地宗、六枝、涼水井三礦；另一類是突出層本層采掘的集中應(yīng)力所引起的突出。在大用礦發(fā)生過3次，木崗礦發(fā)生過1次，其中一種情況是兩巷對掘，由于兩巷集中應(yīng)力重疊而引起的突出。再一種情況是斜交斷層較多，回采工作面回采到斷層處，有時回采工作面沒有辦法推進(jìn)，重新開掘切眼，而重開掘的切眼位于停采工作面的集中應(yīng)力帶內(nèi)，處于斷層附近，在工作面集中應(yīng)力和斷層構(gòu)造應(yīng)力共同作用下發(fā)生突出。這種情況比較危險，應(yīng)采取在工作面集中應(yīng)力帶以外，一般不低于60 m重新開掘切眼。

表1 六枝煤礦區(qū)7#煤層始突深度表

注：上指上山，下指下山，平指平巷，石指石門，330(石)表示在垂深330m處石門突出。

2.4 突出與煤的變質(zhì)程度及煤層結(jié)構(gòu)

六枝煤礦區(qū)突出在現(xiàn)在開采的貧煤、瘦煤、焦煤三種牌號的煤層中均有發(fā)生，突出次數(shù)以變質(zhì)稍低的焦煤、瘦煤地段，即六枝、地宗礦為多，但突出強(qiáng)度則以變質(zhì)程度稍高的大用、木崗礦的貧煤地段為高，這可能是在一定的區(qū)域內(nèi)隨煤的變質(zhì)程度增高，生成的瓦斯含量較大，為發(fā)生突出積累了能量，一旦發(fā)生突出，強(qiáng)度就較高。突出在六枝煤礦區(qū)主要發(fā)生在7#煤層。從煤的結(jié)構(gòu)上分析，7#煤層夾石一般在4層以上，個別地段達(dá)14層之多，突出多發(fā)生在靠近頂板的軟分層，夾石層多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，瓦斯易于貯存，在釋放性能差的情況下，就可能發(fā)生突出。

2.5 突出與頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)

2.6 突出與地質(zhì)構(gòu)造

六枝煤礦區(qū)就大地構(gòu)造而言，位于威寧反射弧的東南部分，一系列北西向構(gòu)造占據(jù)主要地位，形成威寧——郎岱褶皺束。自上古生代開始，處于下沉階段，煤系蓋層發(fā)育巨厚，各地層間關(guān)系呈整合或假整合接觸，地史上表現(xiàn)為多次幅度巨大的振蕩運動，二疊紀(jì)中期的東吳運動，伴隨著大規(guī)模的巖漿活動，形成煤系底部的峨眉山玄武巖；侏羅、白堊紀(jì)的燕山運動，呈現(xiàn)大規(guī)模的褶皺及斷裂活動；喜馬拉雅運動對本區(qū)也有影響，形成了若干平行緊密的褶皺帶及相互交錯切割的斷裂，造成本區(qū)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。前期構(gòu)造是后期構(gòu)造產(chǎn)生的條件，而后期構(gòu)造對前期構(gòu)造又有改造作用。各井田以至各采區(qū)受這三期構(gòu)造的控制程度也是不相同的，因而，對突出的影響程度也各有差異。

3 結(jié)論

通過以上煤與瓦斯突出的影響因素分析，認(rèn)為影響六枝煤礦區(qū)煤與瓦斯突出的主要因素有：采掘深度、瓦斯壓力、采掘集中應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)、煤的變質(zhì)程度及煤層結(jié)構(gòu)，而地質(zhì)構(gòu)造的影響因素最大，因地質(zhì)構(gòu)造而發(fā)生的煤與瓦斯突出次數(shù)較多，強(qiáng)度較大。但煤與瓦斯突出往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，因此，在制定防突措施時，應(yīng)全面的分析、綜合的考慮，對重點區(qū)域要有針對性的措施。

[1] 張羽光.六枝煤礦區(qū)化處礦井煤層氣資源特征初步分析[J].貴州地質(zhì)，2004，21(2)：109-111.

[2] 張羽光.六枝煤礦區(qū)構(gòu)造體系初步分析[J].貴州地質(zhì)，2003，20(2)：99-102.

[3] 俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1992，2.

[4] 徐開禮.朱志登.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[5] 煤炭科學(xué)研究重慶分院，等.六枝礦務(wù)局綜合防突措施研究集[R].1989，12.

Analysis on Influencing Factors of gas outburst in Liuzhi coal mine area

ZHANG Yu-guang

(GuizhouYongjuHengfengScienceandDevelopmentCo.Ltd，Guiyang，50022，Guizhou，China)

Coal and gas outburst is a complicated dynamic phenomenon，There are a lot of factors，According to the actual analysis of coal and gas outburst in Liuzhi coal mine area，The main factors that influence coal and gas outburst include：the depth of mining，the gas stress，the concentrated stress of mining，the geological structure，the surrounding rock property of roof and floor，the degree of coal metamorphism and coal seam structure，etc.Because of the geological structure，the coal and gas outburst in the Liuzhi coal mine area is the most frequently，and the intensity is great.It is particularly important to strengthen geological work in the future。

Coal and gas outburst；Analysis；Coal mine area of Liuzhi；Geological structure；Influence factor

2016-06-29

張羽光(1970—)，男，貴州風(fēng)岡縣人，高級工程師，注冊安全評價師，貴州永聚恒豐科技發(fā)展有限公司工作，主要從事煤礦瓦斯治理技術(shù)的研究及現(xiàn)場應(yīng)用。

P694

A

1000-5943(2016)03-0220-05