受构造破坏厚煤层区域突出预测指标研究

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1、受构造破坏厚煤层区域突出预测指标研究摘要：工作面区域预测较矿井或采区尺度上的预测可靠性更好，与矿井区域防突措施结合更紧密。基于某矿区主采煤层煤瓦斯地质特点，根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法，建立了工作面区域突出预测指标及临界值，包括煤厚及变化率、距离小断层距离、瓦斯含量及瓦斯压力、喷孔等。关键词：构造煤；煤与瓦斯突出；突出预测；预测指标与临界值中图分类号：X752文献标识码：A1引言根据《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第34条：突出煤层区域预测的范围由煤矿企业根据突出矿井的开拓方式、巷道布置等情况划定。实际生产中一般分为矿井、采区和工作面

2、三个尺度[1]，其中，矿井尺度上的区域预测已经在突出煤层普遍开展，采区尺度上的预测相对较少，工作面尺度上的预测更少。9目前，绝大多数矿井属于单一煤层开采，区域防突措施主要是工作面穿层钻孔或顺层钻孔预抽[2-3]，即主要是在工作面尺度上进行的。显然，这与区域预测的尺度是不一致的，突出预测的尺度大，可靠性低，而采取的区域防突措施尺度小，措施具体。矿井、采区和工作面三个尺度上的区域预测处于生产的不同阶段，预测所依据的指标也具有不同的特点，依据生产实际合理选定不同的指标及临界值进行预测更具有针对性和科学性。突出区域预测所采用的地质指标如地质构造、煤层赋存等定性不定

3、量，在实际应用中受到限制。以上问题表明，建立工作面区域突出预测指标及临界值是必要的。2矿区瓦斯地质条件大量研究表明，矿区瓦斯地质条件具有显著的特殊性，主要表现在以下几个方面：1．重力滑动构造普遍发育。已查明大小29个滑动构造，滑动面一般在煤层顶板附近或沿煤层顶板滑动，不仅使煤厚发生巨大变化，而且还形成构造顶板和局部构造应力集中等[4]。2．主采煤层为全层构造煤。煤的坚固性系数f值一般小于0.2，瓦斯放散初速度△P一般在15～20之间，是我国东北、华北、西北同一煤层少有的高类别构造煤全层分布区。3．煤厚大，平均厚度约5～8m，煤厚变化大，似鸡窝状，常在短距离

4、内变厚或变薄。如矿区东部钻孔揭露煤厚平均变化率0.37m/10m，生产中揭露则达到1.1m/10m[5]。94．瓦斯含量赋存极不均匀。埋深、构造、煤厚等地质因素对煤层瓦斯含量具有重要的控制作用，如断层两盘瓦斯含量一般较小，厚煤区瓦斯含量一般比较高等。5.煤层直接顶板一般为大占砂岩，少数情况下有伪顶或1～2m厚的泥岩（直接顶）；煤层底板一般为4m厚的泥岩，有时相变为砂质泥岩或粉砂岩；顶板产状相对稳定，底板起伏比较明显，并常常在向斜处形成厚煤区。矿区特殊的瓦斯地质条件使得在本区开展区域瓦斯突出预测与防治也必然具有特殊性，机械地套用《防治煤与瓦斯突出规定》（20

5、09）的方法，必然给矿井防突工作造成损失。3采掘工作面区域突出预测指标及临界值3.1区域突出预测的依据煤与瓦斯突出预测的基础是人们对突出过程及影响因素的认识。在对煤与瓦斯突出进行研究的一个多世纪中，各国的研究者经过不懈的努力，提出了各种不同的预测方法，并广泛应用于生产实践。不过准确的预测、预报方法应建立在对突出机制充分认识的基础上，由于目前对突出机理的认识较少，从而对可靠预测、预报方法的建立带来困难。按照《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第43条，工作面区域预测方法与矿井或采区突出预测方法相同。3.2掘进工作面突出区域预测指标及临界值按照《防治煤与瓦斯突

6、出规定》（2009）第49条，预测的范围主要限于煤巷条带宽930m的采取区域防突措施的工作范围；预测的性质属于动态区域预测，即依据底抽巷所提供的工作条件，利用区域防突措施即穿层钻孔，根据瓦斯参数测试和瓦斯地质条件分析，在矿井或采区区域突出预测划定的突出危险区，进行更可靠的分段预测，将不具有区域突出危险的区段划分出来，减少不必要的穿层钻孔施工和预抽，缩短防突时间，节约防突费用，将有限的防突力量真正用到具有突出危险性区域的防突工作。按照《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第43条，结合豫西瓦斯地质条件分析，突出预测可考虑煤层赋存、地质构造、瓦斯含量、突出规律四

7、个因素，瓦斯风化带、△P、f值、a、b值等突出参数可以不考虑。（一）煤层赋存主要指围岩和煤厚。围岩：底抽巷和穿层钻孔的施工主要控制煤层底板一定层段内岩性结构的变化，不能控制顶板，而围岩真正的变化以及对突出影响比较大的恰恰是顶板；另外，与其他因素相比，围岩是影响煤与瓦斯突出的次要因素。因此，围岩不宜作为准确判识指标。9煤厚：根据研究，豫西矿区煤厚变化主要是底板起伏引起的局部性变化，勘探钻孔和工作面上下顺槽揭露的煤厚难以控制区域上的变化，而底抽巷穿层钻孔对煤巷条带内的变化是可以控制的。另外，从小范围来说，构造、埋深、围岩、煤质等地质条件变化很小，可以认为是常量

8、，那么，煤厚变化则成为控制突出的最重要的地质因素，可以作为突出危险