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地质构造论文地质地貌论文 论地质构造对煤和瓦斯突出的控制作用摘要 煤与瓦斯突出是一种复杂的构造与物理现象,外力诱发“煤与瓦斯突出”,就如同突然打开了可乐瓶盖,煤层中蕴蓄的一氧化碳等有害气体携带着煤与碴石骤然涌出,躲避不及的人们可能被掩埋,高浓度的瓦斯迅速充盈巷道,空气中的氧气迅速降到不能保障人类生存的12%以下,无法避开的人们因缺氧窒息而死。此时如果有电器火花或其他细微的明火,又可能导致燃烧或爆炸、扩大危害。本文首先阐述了煤和瓦斯突出的巨大危害,其次,分析了煤与瓦斯突出的预兆和地质构造对煤和瓦斯突出的影响,最后,就煤与瓦斯突出的一般规律提出了看法和建议。 　　0 引言 　　“煤与瓦斯突出”在近年来瓦斯事故中比例趋升,危害极大。目前国际上还没有找到有效的防治“煤与瓦斯突出”的办法,随着开采深度的加大,“煤与瓦斯突出”事故呈持续上升趋势我国50%左右的煤矿是高瓦斯矿井,60%~70%的煤矿是在复杂和极复杂的构造条件下进行开采的。因此,做好煤与瓦斯突出预测预报,不仅对提高矿井的经济效益,而且对提高矿井的安全和社会效益有着重大的现实意义。本文就地质构造对煤和瓦斯突出的控制作用进行深入的探讨。 　　1 煤和瓦斯突出的巨大危害 　　煤与瓦斯突出是一种复杂的构造与物理现象,外力诱发“煤与瓦斯突出”,就如同突然打开了可乐瓶盖,煤层中蕴蓄的一氧化碳等有害气体携带着煤与碴石骤然涌出,躲避不及的人们可能被掩埋,高浓度的瓦斯迅速充盈巷道,空气中的氧气迅速降到不能保障人类生存的12%以下,无法避开的人们因缺氧窒息而死。此时如果有电器火花或其他细微的明火,又可能导致燃烧或爆炸、扩大危害。以某省为例,统计数据显示,2009年该省发生的煤矿事故中,瓦斯事故67起,死亡200人。在各类事故中,瓦斯事故起数虽然位居第二,但每起瓦斯事故的平均伤亡人数却高居榜首。统计数据还显示,“煤与瓦斯突出”事故的危害性日趋严重。湖南煤业2 000个左右的矿井中,有高瓦斯矿井900个,占矿井总数的43%,其中突出矿井约有400个占19%。2005年至209年,该省发生的173起重特大煤矿事故中,死亡1 026人。其中重大事故149起、死亡664人,重大事故中瓦斯爆炸34起、死亡170人,煤与瓦斯突出58起、死亡288人,瓦斯窒息17起、死亡67人;特大事故24起、死亡362人,其中瓦斯爆炸6起、死亡85人,煤与瓦斯突出11起、死亡179人。 　　2 煤与瓦斯突出的预兆 　　煤与瓦斯突出的预兆分为无声预兆和有声预兆两类。 　　2.1 无声预兆 　　1)煤层结构变化,层理紊乱,煤层由硬变软、由薄变厚,倾角由小变大,煤由湿变干,光泽暗淡,煤层顶、底板出现断裂,煤岩严重破坏等;2)工作面煤体和支架压力增大,煤壁外鼓、掉碴、煤块进出等;3)瓦斯增大或忽小忽大,煤尘增多。 　　2.2 有声预兆 　　煤爆声、闷雷声、深部岩石或煤层的破裂声、支柱折断等。每次突出前都有预兆出现,但出现预兆的种类和时间是不同的,熟悉和掌握预兆,对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。 　　3 地质构造对煤和瓦斯突出的影响 　　煤与瓦斯突出基本特征有:突出的煤向外抛出距离较远,具有分选现象。抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。抛出的煤破碎程度高,含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。有明显的动力效应,破坏支架,推倒矿车,破坏和抛出安装在巷道内的设施。有大量的瓦斯涌出,瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量,有时会使风流逆转。 　　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。我们以某矿区为例,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1.5m~2.0m处的夹矸厚度只有北部5对矿井的0.3~0.5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。 　　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对矿井地应力明显偏大。六矿地应力实测值表明,重直应力为金尼克理论值的1.05~1.78倍,而水平应力为金属尼克理论值的2.69~4.76倍,且分布很不均匀。应力实测值还表明六矿井田煤系地层内存在较大剪应力。残余构造应力的存在起到了激发突出的作用,极大地增加了煤与瓦斯突出的危险性。计算结果表明,六矿井田内砖瓦向压缩状态煤体的弹性潜能约为与瓦斯内能的4倍,是破碎煤体、激发突出的主要动力,为煤与瓦斯突出主要激发因素。