突出煤层条带精细划分技术

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1、突出煤层条带精细预测技术一、选题依据煤炭是我国的主要能源，分别占一次能源生产和消费总量的76%和69%，在未来相当长的时期内，我国仍将是以煤为主的能源结构。随着煤炭工业经济增长方式的转变、煤炭用途的扩展，煤炭的战略地位仍然十分重要[1]。我国也是世界上煤与瓦斯突出最为严重的国家，每年因为煤与瓦斯突出的事故造成大量的人员伤亡，带来巨大的经济损失。目前，我国煤矿平均开采深度已达到670m，且每年以10～20m的速度下延，一部分矿井开采深度达到800m，采深超过1000m的矿井己有三十多对，随着矿井开采深度的增加和开采难度的加大，地质条件、开采条件越来越复杂，煤层瓦斯压

2、力和含量也逐渐增大，原始应力、构造应力、开采扰动应力相互耦合，从而使得煤与瓦斯突出灾害时有发生[2]。近年来该类事故也有很多：据统计，仅2010年，煤矿事故起数和死亡人数分别为1403起、死亡2433人[3]。全国小煤矿发生事故970起、死亡1700人，小煤矿百万吨死亡率为1.417%。2011年第一季度，全国煤矿共发生17起煤矿较大以上事故，共造成113人死亡[4]。2011年10月到11月份，在河南焦煤集团九里山矿16采区16031上风道掘进工作面、湖南省衡阳市霞流冲煤矿-250m水平岩石上山掘进工作面、云南省曲靖市私庄煤矿在1747掘进工作面相继发生煤与瓦斯

3、突出事故，共造成85人死亡。不断发生的煤与瓦斯突出事故，与党和国家所倡导的“以人为本”、“建立和谐社会”的发展战略格格不入，直接妨碍了煤矿安全高效生产，阻滞了煤炭工业的持续、健康、稳定发展。目前，随着产量的提高，开采深度和开采难度的增大，煤层瓦斯含量越来越大，突出的严重性也在增大，由于受瓦斯灾害的制约，多数矿井掘进速度很慢，严重影响了矿井的正常采掘接替，矿井采掘失调，采、掘、抽不能协调发展，由此可见瓦斯突出灾害严峻局面已经成为制约一些大型煤业集团安全高效生产最关键性因素[5,6]。研究成果表明，煤层中赋存瓦斯的多少不仅对煤层瓦斯含量大小有影响，而且直接影响到煤层中

4、瓦斯流动及其发生灾害危险性的大小[7]。通过研究煤层瓦斯赋存和分布，得出的影响瓦斯含量各种主控因素的相互关系，这为矿井瓦斯突出防治提供了很好的切入点，有助于提高矿井瓦斯突出防治工作。目前，平煤集团开采的一矿、四矿、六矿和十矿等已经进入采深大于800m的深部，瓦斯压力越来越大，煤层突出危险逐步增加，突出动力现象越来越明显，但瓦斯含量并不高。平煤一矿目前浅部及开采条件简单的区域基本开采结束，采掘活动大多在埋深600m以深区域，部分区域达到800m以深，开采技术条件越来越复杂，现在主采丁组、戊组煤层，丁组煤层标高范围-450~-800m，其中丁6煤层为突出煤层，具有突出

5、危险性，测定的煤层瓦斯压力最大1.75MPa，但煤层瓦斯含量在6.0m3/t以下。与此同时，丁6煤层局部构造软煤较发育，在矿井三水平丁二采区采煤工作面机巷和回风巷掘进过程中局部区域预测指标频繁超限，回采阶段曾出现过瓦斯突出动力现象。并发现超限次数向深部逐步增多，突出危险性逐步增大[8]。因此，非常有必要对平煤一矿开展突出煤层条带精细预测技术的研究，以使矿井瓦斯治理工作做到有的放矢，保证矿井的高产高效。二、国内外研究现状2.1煤与瓦斯突出机理及其预测技术研究现状煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，并且突出预测是以煤与瓦斯突出机理的认识为基础的。目前，根据煤与瓦

6、斯突出机理的相关研究结论[9,10]，突出机理的假说主要可分为瓦斯主导学说（认为瓦斯是突出的主要能量，高压瓦斯突破煤壁，携带碎煤猛烈喷出，形成突出）、地应力主导学说（认为突出的主要能量是地应力，由于积聚在煤层周围岩石的弹性变形潜能所引起的煤与瓦斯突出）、化学本质作用（认为突出是由于煤在变质作用时发生的化学反应而引起的）和综合作用假说（认为突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯及煤体物理力学性质综合作用的结果）。各种假说都只能解释突出机理的一部分，并不能完全解释，目前为多数学者们所接受的学说认为参与突出的煤（岩）体、瓦斯、和应力场是一个统一体系，煤（岩）体所积存的弹性应

7、变能和瓦斯内能是突出发生的能量，地应力突变和采掘活动扰动是激发突出的因素[11]。国内外突出事例的统计分析表明，突出在井田内分布是不均匀的，比较集中地分布在某些地质构造带，称之为区域性分布[12]。煤与瓦斯突出预测技术就是为了确定和划分出这些区域，为进一步的防突工作打下基础。突出预测从时间和范围上主要可分为两大类：区域预测和局部预测[13]。前者是用来确定矿井、煤层及采区等区域的危险性，后者主要用来确定石门揭煤、掘进和回采工作面的突出危险性。国内外煤与瓦斯突出区域预测的方法有单项指标法、综合指标法、地质指标法、地质统计资料法、瓦斯地质的预测方法、瓦斯含量预测法等。

8、这些方法多