桑树坪煤矿3号煤层煤与瓦斯突出特征及突出危险性预测

以瓦斯地质观点为指导，对3号煤层煤与瓦斯突出点分布特征、主控地质因素进行了总结与分析，提出了突出危险性区域预测的定量指标及瓦斯地质单元划分的方法，对全井田3号煤层突出危险性进行了圈定。     

基于地质单元的邹庄矿瓦斯异常区划分

为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了预测瓦斯地质异常区的数学模型,并利用工作面效检指标验证模型的有效性;以实际采掘过程中发生动力现象点为临界点,对其相应指标赋临界值,最终形成了以瓦斯含量(7 m3/t)、相对瓦斯涌出量(6.3 m3/t)和构造煤厚度(1.5 m)为核心的瓦斯预测体系。      

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

常村煤矿3~#煤层煤与瓦斯突出危险区地球物理预测方法

国内煤与瓦斯突出矿井的瓦斯地质调查与研究成果表明:构造煤的存在是瓦斯富集及产生煤与瓦斯突出的一个必要条件。山西潞安常村煤矿就属高瓦斯矿井,其煤层瓦斯的富集具有较大的致灾性,对煤矿安全生产构成严重威胁。根据该矿区的地质、钻孔资料,运用电阻率测井联合地震反演技术及叠前AVO技术,综合测区内构造煤发育与煤层瓦斯富集的地球物理响应特征,对测区煤与瓦斯突出危险区进行预测。结果表明:1煤与瓦斯突出危险区主要分布在老军庄向斜、姬村向斜及背向斜结合部位,与构造煤范围一致;2构造煤主要受控于应力集中带;3电阻率测井对构造煤反应敏感,应用电阻率反演技术预测构造煤分布特征结果较可靠。     

平顶山十矿构造煤结构成因研究

针对平顶山十矿煤瓦斯突出发生在构造煤发育区的特点，在大量野外和矿井地质工作的基础上，结合矿区构造背景利用ＳＥＭ和ＴＥＭ等方法综合研究了矿井内构造煤的结构和成因，对构造煤形成的力学条件及其对煤瓦斯突出的影响进行了探讨。     

构造煤的成因属性分类

前人研究认为构造煤是煤与瓦斯突出的必要条件,构造煤的分类对煤与瓦斯突出的预测和防治有重要意义。(1)根据构造煤参与煤与瓦斯突出过程的突出属性对构造煤重新进行了定义,认为构造煤是构造作用下强度降低、瓦斯异常的煤气双重介质,据此将构造煤划分为01类瓦斯构造煤和01类强度构造煤以及强度和瓦斯都变异的02类构造煤。(2)参考地质构造成因环境下岩石破坏的脆韧性划分方式,将突出属性分类与脆韧性的构造成因特性结合起来,划分出3类脆性构造煤和3类韧性构造煤,分别命名为01类脆性瓦斯构造煤、02类脆性构造煤等。(3)分析了构造煤在煤与瓦斯突出中的作用,低强度构造煤在其周围形成应力集中,瓦斯通过孔隙压力和吸附作用降低煤体强度,而高压瓦斯则是突出发展过程中煤体破坏和抛掷的重要动力源之一。(4)结合成因属性构造煤分类对各种地质因素对构造煤空间分布、构造煤瓦斯的生成和保存条件进行了分析。     

利用地震波能量属性预测矿井瓦斯富集区

构造煤的发育易形成瓦斯突出危险区,因此查明构造煤赋存范围可有效预防瓦斯突出。根据研究区的地质条件,建立构造煤发育地质模型。地震属性分析结果表明,构造煤在主频、低频、振幅和相位等属性方面具有明显异常。以研究区3号煤层为例,在频谱分解的基础上提取不同频率成分的地震波能量属性,发现煤层气(瓦斯)富集区的地震波能量具有在低频范围内值较大、高频范围内值较小的特性。根据矿方巷道抽取瓦斯得到的数据,证实纵横波速度与瓦斯富集呈负相关关系。     

基于直觉模糊集关联测度的突出危险性预测法

针对煤与瓦斯突出影响因素较复杂、突出临界值难以确定和预测结果随机性大等问题,利用直觉模糊集可以解决系统具有不确定属性的隶属度问题,提出了基于直觉模糊集关联测度的煤与瓦斯突出预测模型,该模型将属于定性指标的构造复杂程度与残存瓦斯含量、瓦斯涌出初速度、支架最大载荷、盖山深度和软分层厚度5个定量指标有机地结合起来,通过对阳煤集团某矿三个回采工作面煤与瓦斯突出危险性性评判,其结果与现场采用钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑量预测结果吻合,为突出煤层的危险性预测评估提供了一种新的途径。     

焦作矿区二_1煤储层物性特征及其对煤与瓦斯突出的影响

焦作矿区的构造煤发育,煤与瓦斯突出严重。基于研究区构造煤物性特征、分布及煤体结构等对煤与瓦斯突出的影响进行了探讨。认为区内二1煤层的煤体结构类型主要为破坏轻微的原生结构煤和破坏严重的糜棱煤,且两者呈分层出现;二1煤的微孔发育,煤体吸附能力强,加之软硬分层的纵向组合关系,煤体强度减弱,渗透性变差,导致瓦斯向顶底板运移难度增大,利于形成高能瓦斯富集带,增加突出的危险性;区域上构造煤分布影响着瓦斯突出的区域分布,局部构造煤分层厚度的突然增加也会增大突出的可能性。     

豫西告成煤矿滑动构造区瓦斯赋存特征

地质构造是煤与瓦斯突出的控制因素,豫西煤田中滑动构造普遍发育。运用区域构造演化、瓦斯赋存构造逐级控制理论,在系统分析煤田地质勘探和矿井揭露的瓦斯地质资料的基础上,研究了告成煤矿滑动构造的形成机制及其对煤系、煤层和瓦斯赋存的控制作用。告成煤矿位于芦店滑动构造的西部,受两期滑动构造的影响,煤层厚度变化剧烈,构造煤成层发育,煤层顶板结构形成了张性角砾岩、断层泥和张性角砾岩复合、原生顶板(深灰色细砂岩)、剪切角砾岩4种破坏类型,控制着瓦斯逸散、富集和煤与瓦斯区域突出危险性的分布。      

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

汪家寨煤矿煤与瓦斯突出规律及其主控因素分析

汪家寨煤矿是严重的煤与瓦斯突出矿井,依据矿区实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域和井田构造控制特征。分析认为该矿主要以中小型突出、倾出为主,压出为辅;随煤层埋深的增加突出强度增大;C409煤突出最为严重;突出多发生在煤巷掘进面及断层影响带。分析了埋藏深度、顶底板岩性、煤厚及其变化、软分层、地质构造等因素对煤矿煤与瓦斯突出的影响,认为断层及其影响带、厚煤尤其是其增厚部位是煤与瓦斯突出的易发区域,因此断层构造和煤层厚度及其变化控制着该矿突出的发生和分布规律,为煤与瓦斯突出的主控因素。研究成果为矿井突出防治工作提供了理论指导。     

煤与瓦斯突出的激发和发生条件

从影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质和地质构造因素出发,提出把煤与瓦斯突出的过程划分为突出源的形成发展、突出的激发和发生三个阶段。以南桐煤矿典型突出事故为例,用演绎法探讨了突出激发与发生的条件。结果表明,一切由振动产生的岩体裂隙和冲击载荷是导致煤与瓦斯突出的激发条件,并根据充瓦斯煤的损伤蠕变方程,得到了预测延期突出的时间。根据突出过程中的能量转换关系,得到了突出的起动速度和瓦斯临界压力表达式,对煤与瓦斯突出发生涉及的几个难点问题进行了讨论。揭示了煤与瓦斯突出的主要能量是瓦斯膨胀能,突出时喷出的瓦斯由多个来源的瓦斯组成,且地质构造区在采矿过程中容易形成有利于突出的源。     

潘三矿C13-1煤层煤与瓦斯突出机理探讨

淮南矿务局潘三矿自建井以来共发生十多次煤及瓦斯突出,给煤矿生产造成严重危害,通过对典型实例的描述、结合矿井地质资料的分析,认为媒矿及瓦斯突出与矿区的地质构造带有直接的关系,且分布范围局限,建议对地质构造应力较为集中的地带进行监控、分析、预测。     

井巷揭煤地面预抽辅助消突技术

井巷如何安全、高效揭穿突出煤层是防突工作不断探索的课题,地面预抽煤层瓦斯辅助消突不失为一种有效的解决途径。基于井巷揭煤突出机理和防突核心任务分析,研究了地面预抽辅助消突技术特点和适应性。工程应用表明,采用洞穴完井和水力压裂强化预抽,可有效降低井巷揭煤区煤层瓦斯含量和瓦斯压力,使揭煤区应力释放或泄压,破坏煤与瓦斯突出的物质基础和动力来源,从而变突出区域（煤层）为非突出区域（煤层）。地面预抽煤层瓦斯能够有效降低井巷揭煤防突工作难度,提高揭煤效率,适合复杂地质条件下石门、井筒揭煤防突工作。      

构造应力场与煤及瓦斯突出的关系

地质构造对煤与瓦斯突出具有明显的控制作用,以往多是定性的分析和统计研究。通过构造应力场理论及相似模拟实验,分析了构造应力场与煤及瓦斯突出的关系。对相似实验结果进行对比分析,结合煤及瓦斯突出与褶曲构造展布关系实例,研究了褶曲构造不同部位应力分布特征及其对瓦斯突出的控制作用。结果显示:背斜翼部挤压区和转折区是煤及瓦斯突出的最危险地带;背斜轴部区一般不会出现严重的煤及瓦斯突出。      

豫西芦店滑动构造区瓦斯地质灾害的控制因素及相互作用机理

豫西芦店滑动构造区有严重的瓦斯突出及瓦斯爆炸等矿井地质灾害。本文根据“一式”、“二相”、“四场”的瓦斯研究新思路,运用地质学原理与方法,结合芦店滑动构造特征探讨瓦斯突出的众多地质因素及相互作用机理。这一研究无论是对瓦斯地质基础理论研究,还是对芦店滑动构造区的煤矿安全生产,乃至对中国东部伸展构造区煤矿安全开采,皆具有重要的理论与实践意义。     

石嘴山一矿地质构造的控气性分析

通过分析地质构造与煤层瓦斯含量,涌出量及煤与瓦斯突出之间的关系。总结出地质构造控气（煤层瓦斯）的四种类型及地质构造分级控突（煤与瓦斯突出）的三种形式,对矿井开展斯预测与防治有指导作用。     

瑞利波勘探技术在探测瓦斯聚集区域中的应用

在煤矿生产过程中,煤与瓦斯突出的问题经常发生,我国瓦斯灾害已成为煤矿群死群伤的头号杀手。煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯、煤体结构等诸因素综合作用的结果。其中,地质构造因素起着主导控制作用。地质构造复杂的区域通常属于瓦斯灾害易发区域。发生煤与瓦斯突出的位置,多与地质构造破坏带有关,或发生在小断层,或发生在小背斜褶曲,或发生在裂隙带。笔者简要介绍了一种探测有地质构造区域的方法——瑞利波探测法。该方法利用了瑞利波的频散特性与岩土的物理力学性质的相关性的原理,通过对井下实地采集的数据进行分析、处理、解释,所预测的异常区域与实际的瓦斯卸压孔所显示的异常区域相符,是一种有效的探测方法,对保证煤矿安全生产有指导作用。