鹤壁矿区地质构构造对煤与瓦斯突出的控制.docx

鹤壁矿区地质构构造对煤与瓦斯突出的控制鹤壁矿区地质构构造对煤与瓦斯突出的控制鹤壁煤业（集团）公司所属 8 对生产矿井均为高瓦斯矿井，其中南部 3对矿井为煤与瓦斯突出矿井。自 1970 年六矿第一次出煤与瓦斯突出以来。共发生包括突出、压出、倾出在内突出事故 63 起，给安全生产和职工的生命安全造成严重威胁。为探索突出规律及发生突出的主导因素。有效防治煤与瓦斯突出事故，本文着重从地质角度分析鹤壁矿区地质构造对煤与瓦斯突出的控制作用。1 鹤壁矿区与瓦斯突出的基本情况鹤壁矿区煤与瓦斯空出均发生在石门揭煤及煤巷掘进，基本情况出表 1。表 1 石门揭煤煤巷掘进突出情况表鹤壁矿区突出，压出、倾出 3 种类型的动力现象均发生过，其中典型突出所占比例较大，约为 74%；压力、倾力分别占 5%、21%。突出诱导因不以放炮为主，统计数据见表 2。表 2 不同作业突出比例煤巷突出中托顶煤掘进煤巷所占比例较大，沿顶掘进煤巷所占例较小；上山掘进煤巷所占比例较大，下山煤巷及近水平煤巷所占比例较小。2 突出井矿区的区域构造背景鹤壁矿区西依太行山新华夏系隆起带，东临华北平原新华夏系沉降带，地质历史时期遭受燕山和喜山等多次构造运动。矿区内主采煤层为二1煤，平均煤厚 8m。煤层直接顶为薄层状砂质泥岩，老顶为细粒、中细粒砂岩。矿区整体为一单斜构造，区内次一级构造复杂，以断层褶曲为主。矿区内 8 条规模较大的倾伏向、背斜相间出现，多为北东向。矿区内还有为数不多的次一级短轴褶曲及非对称形状的鞍状构造，受拉长断层影响失去了完整的几何外形。矿区内断层均为高角度正断层，落差大于 100 m 的 18 条，走向以北东向或北北东向为主。大断层两盘往往发育多条阶梯状小断层，形成较宽的断层破碎带。除断层外，在煤层及煤层顶底板中 X 共轭剪节理、裂隙也非常发育，造成煤岩破碎。矿区的控制性地质造为青羊口断层，为京广大断裂伴生断层。该断层走向长 100 多 km，最大落差达 1000m，北北向东向延伸。该断层与矿区最南部的十矿距离最近，在十矿深部穿过，向北逐渐偏离矿区。矿区的一级断层造为贾家地堑和 F40 断层组，累计落差均在 200m 以上，将矿区分成相对独立的三部分：南部为六矿、八矿、十矿 3 对矿井，中部为三矿、二矿 2 对矿井、北部为二矿、四矿、九矿 3 对矿井。在两级断层构造作用下，南部三对矿井与中部、北部相比瓦斯地质条件出现较大差异：（1）井田内地质构造复杂程度明显不同。南部 3 对矿井井田内断层相互切割穿插较多，北部 5 对矿井则较少；南部 3 对矿井井田内，尤其是六矿井田内较多不同方向的褶曲相互交叉，形成穹隆或构造盆地，北部 5 对矿井则较少。（2）南部 3 对矿井煤层产状变化大，倾角明显变大，深部普遍达 30，局部达 50北部 5 对矿井煤倾角一般在 20以下。煤层倾角增大使自重应力成为煤与瓦斯突出的诱导因素，托顶煤上山掘进时成其明显，十矿曾经发生的“9.25”、“3.19”、“4.10”3 次突出事故都是顶煤冒落诱发造成的。（3）南部 3 对矿区井井田内煤厚度变化大，薄煤带、厚煤带相对较多，局部煤层厚度变化在 012m 之间，与平均煤厚 8m 相比悬殊。煤厚变化带往往是严重突出危险带。3 地质构造对突出的控制作用综合分析鹤壁矿区煤与瓦斯突出事故特点，基本是受地质构造控制的。地质构造通过控制构造煤发育程度及发育范围、地应力分布情况、瓦斯的赋存运移，控制煤与瓦斯突出。3.1 地质构造对煤物理力学性质的影响极其严重，主要通过构造煤的发育程度及分布范围表现出来。与北部 5 对矿井相比，南部 3 对矿井构造煤的发育非常明显，非常普遍。观测表明，南部 3 对矿井在断层附近及向、背斜轴部，构造煤普遍发育；在非构造带由于南部 3 对矿井距离煤层底板 1.5m2.0m 处的夹矸厚度只有北部 5 对矿井的 0.30.5倍，岩石力学强度严重降低，在较强烈的地质构造影响下，在煤层内部发生大面积的层滑构造。这是一种煤层层位不发生错动，但煤层顶底板发生相对位移的层间滑动构造，厚度较小的夹矸由于与上、下煤层的粘结力弱常常发挥滑动面的作用。受层滑构造作用在煤层底部形成普遍发育构造煤。采用四类构造煤分类法，在断层附近及向、背斜轴部整个煤层都是、类构造煤且发育基本都是、类构造煤。实测表明，各矿井类煤（非构造煤）的煤强度基本相同，坚固性系数为 0.41!0.55。实测表明，南部 3 对矿井的类煤至类煤的煤强度（?值）差别明显，见表 3。表 3 南部 3 对矿井的?值构造煤的存在降低了煤强度，即降低了阻止突出发生的阻力。南部 3对矿井非常明显、非常普遍的构造煤成为煤与瓦斯突出的因素之一。3.2 地质构造对地应力的控制作用地质历史时期的燕山和雪中喜山 2 次主要构造运动六矿井田叠加，造成南部 3 对矿井地应力明