阜新矿区地质动力灾害区域预测研究

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1、阜新矿区地质动力灾害预测研究1课题的提出阜新矿区含煤面积825km2，可采面积约500km2。矿区的11个国有矿中有4个高瓦斯矿井和2个“突出”矿井，煤与瓦斯突出、冲击地压和矿震等动力现象频繁发生。据不完全统计，自1950年以来，因瓦斯灾害造成的伤亡事故近30起；五龙矿、孙家湾矿、海州立井、王营矿等因冲击地压造成的事故近30起。其中，仅五龙矿从1972～2003年共发生7次较大的冲击地压，王营矿自1983～1996年发生动力现象13起以上。1990年9月～2004年10月的14年时间内，阜新地区发生ML≥1.0矿震

2、约2,079次,其中ML≥3.0矿震66次。进入深部开采后，矿震活动水平显著增强，2002年4月18日五龙煤矿发生的ML2.6矿震一次造成8人死亡。2004年强矿震活动水平急剧增强，ML≥3.0矿震发生22次，2004年6月16日在五龙煤矿发生了矿区有史以来ML3.8的最强矿震，地表强烈震动，已经威胁到城市安全。2005年2月14日发生的特大瓦斯爆炸事故之前14分钟发生一个ML2.7矿震。孙家湾矿一号井-340采区在开采太下四层，退采二号面顺槽掘孔时，发生一次严重的冲击地压，阜新地震台监测到震中位于孙家湾矿的ML2

3、.9级地震。阜新矿区矿井动力灾害的频繁发生，给矿区的安全生产和人民的安居乐业带来了极大的威胁，因此，解决矿区的矿井动力灾害问题迫在眉睫。鉴于此，阜新矿业集团与辽宁工程技术大学开展合作，利用地质动力区划方法，深入研究阜新矿区矿井地质灾害频频发生的深层次和根本性原因，进行地质灾害危险性的区域预测，划分危险区、威胁区和无危险区，为矿井动力显现的检测和解危工作提供指导。2研究方法和技术路线(1)研究方法在系统地分析影响冲击地压和煤与瓦斯突出影响因素基础上，查明影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要影响因素，揭示影响冲击地压和煤与

4、瓦斯突出6的多个主要因素与冲击地压和煤与瓦斯突出危险性之间的内在机制，对各影响因素进行定量化分析，确定冲击地压和煤与瓦斯突出危险性的概率预测准则，运用多因素模式识别技术进行综合智能分析，应用神经网络和模糊推理方法确定预测区域各单元的危险概率，建立冲击地压和煤与瓦斯突出危险性多因素模式识别概率预测模型，对冲击地压和煤与瓦斯突出的危险性进行分类，划分冲击地压和煤与瓦斯突出危险区、威胁区和无危险区。应用GIS技术等完成冲击地压和煤与瓦斯突出危险性预测分析系统的开发，实现冲击地压和煤与瓦斯突出预测的可视化管理。(2)技术路

5、线：建立地形地貌数字模型（活动断裂计算机识别基础）→区域地质构造形式划分（通过活动断裂计算机识别系统，确定区域地质模型）→岩石物理力学试验（参数定义）→地应力测量（确定岩体应力初始条件）→岩体应力状态分析（确定高应力区和高应力梯度区）→建立冲击地压和煤与瓦斯突出区域预测信息系统（以GIS技术为平台）→冲击地压和煤与瓦斯突出区域预测（采用模式识别技术划分冲击地压和煤与瓦斯突出危险区）→选择防治冲击地压和煤与瓦斯突出的技术措施。3主要研究工作主要研究工作包括以下部分：(1)区域地质构造研究及活动断裂划分详细分析大量的区

6、域地质、地震资料，对阜新矿区的大地构造环境、区域地质构造进行了深入的研究，利用地质动力区划方法最终确定活动构造分布特征和区域地质构造背景；划分了Ⅰ～Ⅴ级断块图，对断裂的活动性进行了分析和评价。于2005年10月25日到10月27日完成了阜新矿区野外考察工作。考察研究工作包括分析地貌片断，根据地貌查明了断块构造的边界；考察了地貌的标高，根据地貌标高查明断块构造；查明了井田及周围数个有疑问的地形标高点；分析了井田及其周围河系的情况。通过野外考察进一步确定和补充了判定活动断裂的信息。最终建立了阜新矿区五龙矿——海州立井区

7、域地质构造模型，为矿井动力灾害预测提供基础数据。(2)实验室研究阜新矿区煤和岩石物理力学性质试验所用试件分别采自五龙煤矿的323工作面、332工作面、3123工作面和海州立井的3315工作面。测试的项目有：视密度、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角和普氏坚固性系数。阜新矿区煤气体和水渗透率试验所用试件分别采自五龙煤矿的323工作面、332工作面、3123工作面和海州立井的太上层底煤和顶煤。试样全部为自然含水状态。通过以上工作，获得了五龙煤矿323工作面、332工作面和3123工作面的煤和

8、顶板、底板岩石的物理力学性质指标。测试结果可为矿井相关工作提供基础数据。同时获得了五龙煤矿323工作面、332工作面和3123工作面的煤和顶板、底板岩石的煤气体和水渗透率数据。测试结果可为矿井瓦斯抽放等相关工作提供基础数据。6(3)地应力测量为掌握研究区域内的地应力分布状况，本着测点布置覆盖面广及能真实反映实际情况的原则，并结合煤矿井下地质条件，在五龙矿在-