利民煤矿煤与瓦斯突出的地质构造条件研究

在对湖南利民煤矿煤与瓦斯弱突出区域、强突出区域和未突出区域的地质构造特征作详细分析后,发现煤层顶底板断-褶构造发育不协调、边界条件不一样,引起Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各区的应力分布不均匀,构造复杂程度具一定的差异性;同时探讨了构造应力场和煤与瓦斯突出的关系,认为构造应力决定着突出强度的大小,进而控制煤与瓦斯突出的区域、密度、强度的差异性.所得结论为矿区煤与瓦斯突出预测防治提供了理论依据.     

顺层滑动构造与瓦斯突出机制

煤与瓦斯突出集中发生在地质构造破坏带,已为国内外极大多数研究者所公认,而地质构造在煤与瓦斯突出中的机制,还存在不同的认识,论文作者根据顺层滑动构造形成的严重瓦斯突出带的系统观测,进行了典型剖析.得出地质构造在煤与瓦斯突出中的作用主要是形成了构造煤,降低了煤的强度,并认为古构造应力是一个结束了的过程。这种观点对煤与瓦斯突出预测和防治都有直接意义     

封闭型地质构造诱发煤与瓦斯突出的力学特性模拟试验

运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验装置,模拟研究了石门揭露前方封闭型地质构造破坏区过程中围岩应力和瓦斯压力的分布及变化规律.结果表明:受构造应力影响,封闭型地质构造破坏区围岩初始应力较高,为正常区域初始应力的1.5～1.7倍;石门巷道推进过程中,封闭型地质构造破坏区围岩应力进一步增加,可达正常区域煤岩初始应力的2倍以上;封闭型地质构造破坏区临揭露前,仍然保持着较高的围岩应力和瓦斯压力,形成异常高的应力梯度和瓦斯压力梯度,为煤与瓦斯突出的发生提供了有利条件.     

祁东矿煤与瓦斯突出动力成因分析

针对祁东矿多发生小型突出且地点多在构造应力区的现状,采用划分地质单元方法评价其煤与瓦斯突出危险性。结果表明:4个地质单元瓦斯赋存条件和主控因素不同,25次突出集中发生的第Ⅱ单元,主控因素为地应力;测试了原岩地应力场特征,发生多次突出的中央回风下山巷道走向为近SN向,与最大主应力方向夹角大,掘进过程中煤体承受应力较大,构造煤发育;对比同一埋深其它已揭露煤层区域,在瓦斯含量相差不大的情况下,动力现象差异很大;这些都证实瓦斯不是突出的主要动力来源,突出主要动力来源为构造应力,这也决定了不会发生大型煤与瓦斯突出,对瓦斯预测和防治有重要指导意义。     

隔档式褶皱演化及其对煤与瓦斯突出灾害的影响

为了解水城矿区隔档式褶皱对该区域煤与瓦斯突出灾害影响问题,采用理论分析、现场考察等手段研究了水城矿区隔档式褶皱演化分析及其对煤与瓦斯突出灾害影响机理及特征.研究表明：水城矿区先期断裂存在及燕山期挤压力学作用形成了水城矿区隔档式褶皱,背斜区域造成煤层及瓦斯缺失,向斜区域煤层及瓦斯得以保存,隔档式褶皱形成过程中由于层间滑动、沿断裂滑动等造成了煤系地层破坏,形成了构造煤,挤压应力环境形成了瓦斯封闭系统,造成了瓦斯富集,越靠近向斜轴部,煤与瓦斯突出次数越多,灾害越严重.     

构造煤及其对煤与瓦斯突出的控制作用

高空隙率、低透气性使构造煤能够保持较高的瓦斯压力 ;破碎性、“隔离”作用及“气垫”作用 ,使构造煤抵御外力作用的能力大大降低 ;构造煤变形幅度大的特性 ,为瓦斯的迅速解吸、放散和快速流动创造了条件 ;构造煤薄弱分层或“通道层”的存在 ,则为煤与瓦斯突出的初始激发和持续发展奠定了基础 ;上述因素的共同作用 ,影响和制约了煤与瓦斯突出的强度和分布 .尽管如此 ,一定厚度的构造煤的存在只是发生煤与瓦斯突出的必要条件和有利条件 ,而非充分条件 .     

地质条件对煤和瓦斯突出的控制(瓦斯—地质区划论的提出和应用)

<正> 煤相■突出(以下简称瓦斯突出或突出)是煤矿井下一种复杂的动力现象,由于它发生的突然力的破坏性,对煤矿安全生产是一种严重的危害。研究瓦斯突出机理,查明其影响因素并开展予测予报,是煤矿生产中急待研究解决的重要课题。从地质角度研究煤与瓦斯突出机理和予测予报,近几年来在我国已经引起了较为普遍的重视。大量的研究成果都肯定了瓦斯突出分布是不均衡的,这种不均衡性与地质条件的差异性有着密切的关系。但从地质角度解释突出机理目前还存在有不同的观点和看法。有的强调煤层顶底板岩性的作用;有的强调煤的结构性能;还有的强调地质构造和地应力的作用。对地应力的问题又有强调古构造应力为主与强调现今构造应力为主的两种看法等     

湘中测水煤系滑动构造与煤和瓦斯突出探讨

本文论述了湖南湘中地区测水煤系中的滑动构造特征，矿井瓦斯分布及突出特征，讨论了该区滑动构造与煤和瓦斯突出的关系。研究结果表明：滑动构造既是区域又是局部影响煤和瓦斯突出的主要因素之一。     

煤与瓦斯突出的地质动力系统失稳判据研究

为了进一步弄清煤与瓦斯突出发生的原因及演化规律,在分析突出现象和已有研究成果的基础上,明确了突出的地质动力系统构成,分析了地质动力系统的演化过程,并构建了地质动力系统的失稳判据.研究结果表明:含瓦斯煤体是突出的物质基础,地质动力环境为突出营造了高构造应力、低强度煤岩体、高瓦斯赋存环境,而采掘扰动为突出提供了激发动力和空间条件;突出的发生需经历地质动力系统的孕育、形成、发展和终止等演化过程;突出的发生需满足地质动力系统形成的力学判据C_1;失稳力学判据C_2和能量判据C_3;利用地质动力系统判据能够揭示典型煤与瓦斯突出事故的发生机理,为掘进工作面突出的预测和防治提供了依据.     

淮南矿区井田小构造对煤与瓦斯突出的控制作用

井田小构造要素是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素,它综合影响其他因素,会造成不同破坏程度的煤体结构.对淮南矿区煤与瓦斯突出点构造资料的统计表明,突出点受构造控制的占近64%,而煤、岩巷中的构造控制突出占近72%,突出点由小断层引起煤层产状及煤体结构强烈揉皱的占100%.淮南矿区煤与瓦斯突出点的构造组合形式分断层构造、断层与褶皱叠加和褶皱构造三类,其中断层组合又分地堑型、阶梯型、断层交汇型、挤压构造型和顺层断层型五种.小构造发育是造成煤与瓦斯突出平面分区性和空间分带性的主要原因,构造煤发育程度是造成煤与瓦斯突出发生的直接原因;必须进一步加强小构造对构造煤发育控制范围的研究,提高煤与瓦斯突出预测预报地质构造指标的可靠性.     

淮南矿区井田小构造对煤与瓦斯突出的控制作用

井田小构造要素是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素,它综合影响其他因素,会造成不同破坏程度的煤体结构.对淮南矿区煤与瓦斯突出点构造资料的统计表明,突出点受构造控制的占近64%,而煤、岩巷中的构造控制突出占近72%,突出点由小断层引起煤层产状及煤体结构强烈揉皱的占100%.淮南矿区煤与瓦斯突出点的构造组合形式分断层构造、断层与褶皱叠加和褶皱构造三类,其中断层组合又分地堑型、阶梯型、断层交汇型、挤压构造型和顺层断层型五种.小构造发育是造成煤与瓦斯突出平面分区性和空间分带性的主要原因,构造煤发育程度是造成煤与瓦斯突出发生的直接原因;必须进一步加强小构造对构造煤发育控制范围的研究,提高煤与瓦斯突出预测预报地质构造指标的可靠性.     

煤与瓦斯突出的土力学分析

为了探索煤与瓦斯突出机理,根据岩体结构分类方法,把破坏类型为Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ类的煤视为散体结构岩体.借鉴土力学流土失稳理论分析煤与瓦斯突出机制,把临界失稳梯度作为煤体的抗突强度指标.通过对煤体瓦斯压力梯度变化过程的分析,指出低透气性煤比高透气性煤更容易发生高强度突出的原因是由于低透气性煤的"失稳分层"的单位体积煤体具有更高的气体膨胀能.提出隔渗帷幕法和反滤层法2种控突思路.     

水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理

从散体煤和瓦斯失控突出条件出发，分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理，并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性。结果表明，实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大，有利于防止突出，其防突作用原理有3条：1）煤体增裂预释放瓦斯，增加切向应力和散体摩擦阻力，2）增加煤体位移，预降低高压侧径向有效地应力，减少散体突变运动径向应力差，3）注水湿润使散体间及相邻蝶岩体黏结，增大了散体摩擦阻力系数．     

Comparing potentials for gas outburst in a Chinese anthracite and an Australian bituminous coal mine

Gas outbursts in underground mining occur under conditions of high gas desorption rate and gas content, combined with high stress regime, low coal strength and high Young’s modulus. This combination of gas and stress factors occurs more often in deep mining. Hence, as the depth of mining increases, the potential for outburst increases. This study proposes a conceptual model to evaluate outburst potential in terms of an outburst indicator. The model was used to evaluate the potential for gas outburst in two mines, by comparing numerical simulations of gas flow behavior under typical stress regimes in an Australian gassy mine extracting a medium-volatile bituminous coal, and a Chinese gassy coal mine in Qinshui Basin (Shanxi province) extracting anthracite coal. We coupled the stress simulation program (FLAC3D) with the gas simulation program (SIMED II) to compute the stress and gas pressure and gas content distribution following development of a roadway into the targeted coal seams. The data from gas content and stress distribution were then used to quantify the intensity of energy release in the event of an outburst.     

基于贝叶斯分类器的煤与瓦斯突出强度预测研究

摘。要：选取了影响煤与瓦斯突出的5个因素作为属性条件,把突出强度作为目标变量,利用训练样本对朴素贝叶斯分类器模型进行了学习训练,对测试样本进行了预测,从结果来看精确度较高．因此朴素贝叶斯分类器模型预测煤与瓦斯突出强度是有效的．     

平顶山十矿煤与瓦斯突出地质因素分析

随着矿井开采深度的增加,煤与瓦斯突出已愈来愈成为影响和制约生产的重要因素.为确保煤矿安全生产,作者对平顶山十矿影响突出煤层瓦斯赋存和突出的地质构造、煤层厚度的变化、煤体结构、埋藏深度等地质因素进行了分析研究,认为:地质条件对煤层瓦斯体积含量和煤与瓦斯突出的分区分带具有明显的控制作用;井田内厚度小于2 m的单一煤层一般不具突出危险性,但随着开采深度的增加有可能发生突出;戊9-10煤层分叉合并线附近为煤与瓦斯突出带,其他煤层分叉合并线附近可能形成煤与瓦斯突出危险带.     

掘进工作面前方电磁辐射分布规律研究

为了研究煤矿掘进工作面前方煤体内不同深度的煤岩电磁辐射分布规律，利用KBD5电磁辐射监测仪对工作面前方煤体电磁辐射进行了现场测试，基于煤岩电磁辐射力电耦合规律，对煤岩变形破裂过程与电磁辐射强度的相关性进行了理论分析．结果表明：电磁辐射变化与煤体应力状态有较好的对应关系，工作面煤体内部具有多种应力状态和变形破裂状态．文中给出了比较典型的4种电磁辐射分布类型：煤体长期暴露的电磁辐射分布、防突措施后电磁辐射分布、新揭露煤体电磁辐射分布、有构造煤层的电磁辐射分布．     

煤和瓦斯突出机理的流变假说

目前煤和瓦斯突出机理的假说,都是在弹性力学基础上建立的,缺少时间因素,难于完满地解释突出的发生发展过程。作者通过对含瓦斯煤样在三维受力状态下流变特性的研究,得出了含瓦斯煤样蠕变行为的数学模型,能够比较好地阐明突出的机理。实验表明,突出煤和非突出煤其流变行为并无本质区别,只要条件具备,各类煤层都有产生突出的可能。含瓦斯煤蠕变方程的导出为建立广义的突出危险综合指标提供了基础。     

Characteristics and dominant controlling factors of gas outburst in Huaibei coalfield and its countermeasures

In order to master the main characteristics and controlling factors of gas disasters in Huaibei coalfield, based on data analysis, experimental determination and theoretical research, we analyzed the geological evolution and gas parameters in Huaibei mining area. The results show that Huaibei coalfield is located in Xu-Su arcuate tectonic circle, and the coal seam and gas occurrence took on bipolar-distribution. The dominant controlling factors of gas outburst were tectonic structures, tectonic stress, magma intrusion and mining depth. The geological conditions of Huaibei coalfield were very complicated, and almost all the outburst accidents occurred in tectonic structure zones. The horizontal tectonic stress played a dominant role in outburst accident. The thermal evolution and trap effect of magma intrusion controlled the physical characteristics of coal, gas occurrence and outburst. With the increase of mining depth, the possibility of gas outburst accidents increased significantly. After carrying out several effective regional measurements, the gas control effect was obvious and could ensure safety and high efficiency mining in outburst coal seams.