地质构造突出机理研究

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1、地质构造突出机理研究 摘要 x M a ; L w ,2 t t .-I I 1 o“ k 4 。文中还 就地R构 I突 出的时机， 玲佳 突,w , 地质 构 4 等q 题进 行一厂具体分祈- 关 键 词 地 质 梅 造 作者简介土 恩义 突出机理 4 7 岁助工i 并地夕 地质构造容易发生煤与瓦斯突出。关于其突出的机理，目 前多认为发生突出的这些地质构造或存 在构造应力， 或富 含瓦 斯，即突出 点与其周m在构造应力及瓦斯的 赋存方面不一 祥， 这种差异是先天 就有的。 p 1 9 8 8 年十矿及平顶山 矿区发 生煤与瓦 斯突出以 来，我们 对地 货构造的突出I p . 题进行了研: $

2、i . 。研究的结果认为地质构造 之所以 容易 发生突士， 主要 是其阻碍和影响瓦斯的 棒放。 这里 具体分祈如下: L工作面由 断层的下降盘向 上升盘方向 推进容易 发生只出: 1 S 6 8 年的 戎 月 和: e月， 平煤集团公司十矿在掘戊 s - 1 0 - 2 0 0 9 0 机巷小盯 和一 3 2 c 东区出 煤巷时分别 岌生了 第一、 二次 突 出 ，突I 煤爹最 火5 h 吨，涌出瓦 斯量最大为 1 5 u e 米“ 。 在分析 突出约 规律时， 我们发现这两次突出 有着一个 共同的 特点， 那 够 是工作面却 是由断昙的下降盘向 上升盘 方向 推进。 为分析突 卜 、 出 是

3、 .否存 在 这个 规 律，我们对发生夹出的这两条巷道的所有断 l 震， 表一 按其先揭霉的断层盘位进行统计，其结果如表一所示。 一 、 道 、 称 一 4 类别 八 炎 B类 条微 !落差丈 来 )条 徽!落差( 来) ) 戈 。: 。 卫 亡 e 飞 : C 机 巷 夕 工 一 3 ( 突出) O 5 l 仁白 口 一 J 00 : 1 . 0 二 心8 5 C习 ; 04 5 足 一3 2 “ 东 大 ! 一 - 节 l 毛 2 ! 卜 夕 6( 水 4 介 ， 0 . 9 5 ， 心4 _亘 1 上 心 ， 3 二 2 ， 5 ; 1 ， 3 5 : 10 1台: 0 止 5: 心 4

4、: 0 段 幻 2 5 二 0 . 2 1 总计2 心5 1 5! 注: 表内耸 A类断 层为工作面由 断层的 下降 盘向 上升盘方 向 推进，B类断层相反。 从表一中我们可以 看到; A类断 层共有 石 条， 其中的两条 发生了 突出;B.类 断 层虽然多 达伟条， 但无一 发生突出。 统计 的结果使我们初步建立 了工作面从断层的下降盘向上升盘方向 作进可能 容易发 生炎出这 一概念。 为避免上述突出 发生的俩然性，在之后的时间里，我们做 了 两 方面的工作:一 是对地质构造的 突出问 题继续观察、 脸 证;二 是对其突出的合理性进行分析，以求 达到对地质构 造突 出的实贡 有所认识 自、

5、9 6 9 年以 后，由 于一定程度上呆用了 防突 措施一突出 发 ) 生的 次数明显 减缓。至王 9 9 7 年的 9 年时间里， 十 矿戊组 煤层仅 发生了 6 次突出。在这些突出中，除两 次无地质构造以 外， 其 它 均有地质构 造。 我们把这些 巷道的穿层进行了 统计， 其结 果 参见表二。 表二 : 巷 道 名 朴 一 一 类别 ， A 类， 一 尸 B类 一 丽 一 落 誉一又 厂 -条饭产 一 r飞歹 一一蔽- 一 戊。 一 ， 。 Z C 王 S C 机巷切眼 I Jl 公 1 一l r Z . c。 ， 5 o . 5 1 Q . 5 又 突出 ) 1 . 2 工0 0 .

6、7 0 . e 。 . 5 心 . 4L 2 、 突红 戊。 一 : 。 2 幻 0 8 0 机 巷 3 ; 1 2 5 ， 夕.7 U 一 4(哭 出 州 6 3 . 50 ， 5 ; 0 . 4 D . 2 ; C ， 1 6 I 戊 。 一 : 。 2 1 1 3 。 ，5 3 ， 3 、 2 5 3 e; 13: 12 机巷 计 、 5 _ 3 ，_ 戮 共 c 今 ” 戈 哭 甩 。 0 . 8: 心 . 5 2 91 1 2 从表二中我们可以看到: A类断层共有提条:其中的3 条 发生了 突出 ，断层落差小的仅有 。4 米和c . 4 5 米。 而B类断层 虽然有打条，但仅有一条发

7、生了 突出 ，尽管有的 断层其落差 还 很大t t g g s 年 2 月 2 2 口 ，十矿己1 5 4 2 2 2 。 。机巷出 煤巷也是遇到 一条落差 为0 . 3 米的逆断层( 前面是上升盘飞 发生了 突出 。 与其 相反.十二矿1 9 9 。 年I L 月 d 日 在遇到地凸突出前的 2 0 米， 曾 遇 到一条落差为 3 . 5 米的正断层灯 前面一盘下降 未发生突出 。 观白 察的结 果表11 1i 该突出 舰律是确实存在的。 2地质构 造突出 规律带来约 反91: “ 工作面从断层的下睁盘向上开盘方向推进容易发生突出” 后 来我 们对这水 问题又进行了 反思 、 : 假如我价

8、在工 程议计时 把 工作面推进的方向改变为与现在推进的方向相反，那么作为同 样的 一条断 层则可能又不发生突11 :如果我 们耽9 前公认的， 可能引起突出的煤层瓦斯压力、地应力、媒的硬度以及其它r f i 有约因 常逐争 分 析，可以 发现它 们土均是先期就只存 在的， 都 不可能再X着工作面推进方向的改变而改变。分析到底， 只能 有一个因素是变化的。那就是瓦斯的释放条件。色包括f$放通 道的大 小及形态。释放是瓦斯的 释放，它不但 萝 嚎有比 较宽大 的释放通道，而且还要有能够满足于瓦斯更容易 自 下向上释放 的通道形态。只有那些能够满足瓦斯释放要求的才不会发生突 出。 工作面由 断层的

9、上升盘向下降盘方向 推进虽然不 容易发生 突1 S ,但当后 见的 一盘发生 较大的索引时，在牵引 区段同 祥可 以发生突出。 3煤层是瓦斯后期释放的主要通道: 在突出 危险区， 煤层中的瓦斯 压力 与采掘空间 存在若较大 的 压力 差。同时，由 于煤层与 其顶、底我岩石透气能为相差 甚 大，当 采掘工作面向 苗方推进时，煤层是瓦斯后期释放的 主要 通道。心 遗地质构造R碍和影响瓦斯的释放: 地质构造通过改变 通道的 大小和通道的形态来阻 碍和影响 瓦斯的释放。 4 . i通道的大小: 煤层是瓦斯后期释放的 主要通道。当 采掘 工作面前方出 现 断层( 国一 卜 地凸时 图二 ) ，瓦斯后期释

10、放的通道会随煤层的 变 薄而变小，甚至于完全被封W 4, 11 三 ) 。 李 . 2通道的形龙: 当采掘工作9 前方出 现断层( 图5 ) 或小的摺曲时; W 五) ， 外侧下的煤层顶板将会对里部隆起都位 煤体的瓦斯释放产生 遮挡，构成了不利于瓦斯释放的通道形态。 不利于瓦斯释故的通道形态有些直接取决于地质构造的形 态。如图一、困二、图三所示的地质构造，工作面无论从两侧 中的哪- - - M施工，地质构造里侧的 瓦斯均穿在不易释放问 题; 而 对于图4 .图 五所示的两种 地质构造， 其是否能 够影响瓦 斯 的 释放，则i 要取决于工作面推进的 方向。 其中: 工作面由 A 向B方有施工不

11、易释放，而由B向 A方向施工 则容易释放。 5地质构造突出机理: 地质构造胆碍为影响瓦斯的释放。当采掘工作面酋方无地 质构造时，瓦斯的 释放通道处于最佳状态，随着工作面的 推进， 在 其前方会形成一 个相应较宽的卸 压im ，由 于无法聚起突出 所 pf的足够能量，因而突出 很难发生。 一一一. I 当 工作面 前方的瓦斯卸 压带 进至 地质 构造 位置后，由 于地 质构造阻 碍和影呐 A斯的释放，地质构 造里 侧煤层中的瓦 斯已 不可T 再随苦工作 面的推进正常 释放， 在工作面酋方逐渐聚起 了一个 较商的 瓦斯压力梯度，当 其超出了 煤体的承受能力时， 突出则是必然的。 地质构造阻 碍和影

12、响瓦斯的 释放。 地质构造的 存在尤如 在 河道中筑起一道堤A,使瓦斯像闸起的水一样聚起一定的势能。 在炸篇埋藏的 浅m，采 掘工作面遇到地质构适后4然不哭出 ， 但瓦斯的瞬间诵 出可以 造成工作面瓦斯超限。在煤层埋藏的稍 深部位， 尽管煤层瓦斯i ; 力 和 炊的物理强 度均达到了 发生突出 的条件，如果没有地.质 构造，瓦斯的释放通遭仍处于最佳状态， 瓦斯释放得到 了 最低限度的满足，因此仍不会发生突出。在这 个标高附近，突出必须借助于地质构造才能发生。发生在较浅 部位的许多突出往往总是伴有地质构造，其事实也说明了这一 点。 在煤层9-藏的深部，由 于煤层瓦 斯压力较大。突出巴 经常 处于

13、临界状态。这时即 便是没 有地质 构造，但如 果工作面推进 的较快，尤其 是放炮后的瞬间，瓦斯压为搽度将达到整个作业 循环中 的最大值，此时 很容易 发生炎出 。在这种情况下，地质 构造引 起突出 的比 例将相对 较小。 6通道形态及通 道大小因素对突出 影响的主次 关系: 通道形态.通道大小因 素对突出影响的主次关系是可以 变 图 图 A/ 乃 一 一一 / 一 一一 一 气 矛一 一一 11 /1 图 四 日6 . 0 一一一一_ ) 图 五 1图2、 A 灾出 点 化41当 断层的落 差较小时( 至少小于煤h的叮 2 ) ，通道的 形 态 对突出 的影呐是主要的。由 于小的断层总是更多的

14、 存在，由 比 说，一般情况下，通道的 形态因素是导致经常 发生突出的 主 要 原因。如果通道大小因素 是造成发生突出 的主要原因，那么 只 要遇到断层 就会发生突出 。但事实 显然完金不 是这样。 当断层的 落差较大，尤其 是当 其接近甚至 等于蝶层的厚度 13 “ ，不管瓦A释放约通道形态如何，断层 前方 煤体的瓦斯均不 A 板释放，这时， 通道61 4 大小 将替代 “ 通道的 形态”， 上 升 为影响突出的 主要因 素。 在通道形态A 素造成的 突出中，由于突出前 瓦斯不可能 得 到最大程度约封闭 ，故突出的 煤量及瓦斯量总 是相对偏小。 此 类突出容易 具有万向 性。 通道大 小因素

15、造成的炎出 在特点上与 该类突出相反。 孚煤集团十矿的突出间题 目 前还是比较轻微的。正是由于 这补 原 ，通道形态因 素造成的突出 在这里 表珑的比较充分。 相反，如果突出问 题巳非常 严重， 那么 这一细 微的突出 规律则 很可能被掩盖。 通 道形态因 素在平媒集团 公司造成的最大突出目 前当 属八 I 0 4 7 年 4 月价日己 1 5 1 4 0 8 1 风 巷的突出 、在此次突出点 位置， 巷 道断面内煤层倾角3 e .，自 巷道上帮亲v 位置向 外， 煤层倾角 增大至 3 5 ,。媒层倾兔 增大的原因不排除 是断层的一盘 牵引 成 是摺活约一翼，但从突出后的孔底 Q 米深)尚未能

16、得到证实。 该次 哭出 共涌出瓦 斯渡 0 2 ? 7 突出 煤量 ,1 7 8吨， 建抛出总长 1 .1 8 . I ， 其中 在7 2 . 工 来长度内 形成满巷和半 巷堆水。 7地质构造突出的时 机: 地 质构造突出的 原因 在于 其阻碍和影呐瓦斯的 释放，当 工 作面9 地质 构造较远时，由 于地质 构违外侧的 瓦斯并来流动， 绝质构造也不存在阻碍瓦斯的释放，因此这时不会发生突出。 突出只有侍工作面前方的瓦斯娜压带进至地质构造位置后才能 发生。 瓦斯卸 压带的宽 度主要与 煤层瓦斯 压力和煤的 透气 性有.关。 然而，由于煤层的透气性在小范N内荃本上是稳定的，因此， 瓦斯卸压带的宽度主要取决于煤层V斯压力的大小。当瓦斯压 为较小时，工作面须进至地质构造位置后才能发生突出;而当 瓦斯压方 很大时，工作面距地质构造尚有一段距离突出就可以 发生。 工作面由 断层