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。     

突出煤层CO2气相压裂高效抽采防突掘进技术

我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重影响煤矿安全生产。尽管近10年来这一灾害事故大幅度减少,但恶性事故依然发生,给矿工生命和煤矿安全生产造成严重损失。国内外现阶段的防治瓦斯突出技术,如水力压裂、水力割缝、水力冲孔、深孔爆破、密集钻孔等,不同程度地解决了防突安全掘进,但对于一些高瓦斯低渗透突出煤层,上述技术还难以从根本上解决消突安全快速掘进。所以,防突技术仍然是我国煤炭领域亟待攻关的重大科技难题。选取山西寿阳县新元煤矿31002工作面为试验案例,介绍CO₂气相压裂技术方法,并探讨其防突掘进效果。新元煤矿开采的山西组3号煤层为低渗透突出煤层,前期主要采用密集钻孔预抽瓦斯防突措施,抽采达标时间长,掘进速度慢。高效抽采瓦斯,防止煤与瓦斯突出,保障煤巷安全快速掘进,是新元煤矿安全高效生产的重大技术难题。在新元矿采取的气相压裂措施概况如下:在掘进工作面前方实施双钻孔气相压裂;完成9个瓦斯抽采钻孔以覆盖巷道两侧各15 m安全范围;全部11个钻孔联网抽采3~5 d,防突参数K₁值达标后恢复掘进。试验数据表明,气相压裂抽采防突技术措施的强化抽采效果显著,抽采效率大幅度提高,煤炮等动力现象减少,K₁值降低,掘进割煤时巷道瓦斯浓度得以降低和均化,保障了连续安全掘进。实践证明,CO₂气相压裂技术能够实现连续安全快速掘进理技术,在全国类似瓦斯地质条件煤矿中具有推广应用意义。      

潘一矿8煤层煤体结构特征及煤与瓦斯突出区域性预测

长期以来，煤与瓦斯突出一直是困扰煤矿安全生产的一大问题。安徽煤田地质局勘查研究院开展的《两淮煤田煤层气储层特征研究》、《煤体结构判识技术在煤矿煤与瓦斯突出预测工作中的应用研究》等课题，在利用钻孔测井曲线判识煤体结构方面取得了突破性进展，并成功地将此技术应用于煤矿安全生产，预测矿井未开拓区域内主要煤层的煤体结构分布，进而为煤与瓦斯突出区域性预测提供了新的手段。     

非接触式瓦斯突出预测方法

依据瓦斯突出矿井的条件和其地球物理场的特征,提出了点面结合的以电磁法为主的非接触式瓦斯突出预测方法。区域性预测采用无线电波透视法和槽波地震法;局部性预测采用地质雷达法和层内电测深法。并且进行了电波透视技术的生产实际应用。对减轻和防止煤矿瓦斯突出自然灾害具有重要意义。     

煤与瓦斯突出的构造分区特征——以平顶山天安煤业股份有限公司十矿为例

针对平顶山天安煤业股份有限公司十矿(平煤十矿)煤与瓦斯突出的分区(带)性特点,采取地质单元划分的方法,反映其范围内的构造特征及瓦斯赋存情况。研究了地质单元范围内地应力分布、构造煤发育及分布特征的地质因素和瓦斯参数特征,结合平煤十矿煤与瓦斯突出特点,将瓦斯压力、构造煤厚度、瓦斯含量作为预测煤与瓦斯突出危险性的敏感指标,并据此预测具有突出危险性的范围,为煤与瓦斯突出预测和防治提供依据。      

加强中小型断层的预测促进煤矿安全生产

煤矿生产主要是井下作业，由于作业环境的特殊性，安全生产至关重要，而影响煤矿安全生产的突出隐患为水、火、瓦斯、煤尘、顶板。其中`水瓦斯、项板又与地质构造的变化有着直接为关系。断层是影响煤矿安全生产的重要地质因素，关系到矿井的经济效益和社会效益，对于断层的分析预测直接关系到煤矿的安全生产，采掘接替及煤炭资源的合理开发和利用，文章根据朔里煤矿在实际生产过程中所揭露的断层情况，结合多年来的工作经验探讨中小型断层定向预测的几种方法，如：煤岩层位对比法、构造对比法、利用断层带的特征、利用断层两侧的派生构造、规律类推法。提高地质构造3分析的准确性，促进煤矿安全生产。     

煤矿采空区瓦斯流动分布规律分析

近年来，由于煤矿开采深度的增加、煤与瓦斯突出事故的增多，使人们更加重视对瓦斯运动规律的研究。上隅角瓦斯超限现象在我国煤矿众多高瓦斯矿井中普遍存在，是影响矿井持续、稳定和安全生产的重要原因和事故隐患。为了探讨上隅角瓦斯聚积的根本原因，文章依据渗流理论，在分析采空区内瓦斯流态的前提下，通过建立采空区瓦斯渗流和分布的数学模型，定出边界条件，对采空区瓦斯流动分布规律进行了研究，为分析上隅角瓦斯浓度分布和预测上隅角瓦斯浓度提供了理论依据，对上隅角瓦斯的防治和煤与瓦斯突出预测具有实际意义。     

书讯

正《陕西省煤矿瓦斯地质规律研究》是一本全面论述陕西省煤矿瓦斯地质条件及控制因素、瓦斯预测的专著,全书共10章,分别是瓦斯地质条件、煤炭资源分布及开发现状、煤矿瓦斯分布特征、地质构造对瓦斯的控制作用、煤层埋藏条件及其对瓦斯赋存的影响、煤矿瓦斯地质分区、主要矿区瓦斯地质规律、瓦斯资源评价与预测和结论。本书可供油气地质、煤炭开采工程技术人员、煤炭行业管理人员及地质与煤炭、石油天然气类大专院校     

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。     

中国煤矿瓦斯赋存构造逐级控制规律与分区划分

在编制全国2792对矿井、173个矿区、22个省(区市)煤矿瓦斯地质图的基础上,编制了1∶250万中国煤矿瓦斯地质图,进一步深化了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制理论与技术路线,提出了中国煤矿瓦斯赋存地质构造逐级控制规律的10种类型,从而将中国煤矿瓦斯赋存分布划分为29个区,其中16个为高突瓦斯区,13个为瓦斯区。研究为更深入揭示中国煤矿瓦斯赋存分布机理和煤与瓦斯突出机理奠定了可靠基础并提供了必要依据。     

安阳矿区煤与瓦斯突出预测模型的建立与应用

利用灰色关联分析法确定控制矿井煤与瓦斯突出的主导因素,根据人工神经网络建立煤与瓦斯突出危险性预测的系统结构,在此基础上,选用突出矿井的15个煤与瓦斯突出实例作为学习样本对网络进行训练,最后运用3个煤与瓦斯突出实例作为预测样本对所建模型进行验证。结果表明利用灰色理论—神经网络方法建立的预测模型能够满足煤与瓦斯突出预测的要求。通过分析和计算安阳矿区煤层的开采深度、地质构造(尤其是断层)与突出危险程度关系密切,在煤与瓦斯突出的预测、防治工作中可以作为首选指标来考虑。     

煤与瓦斯突出物理模拟实验研究进展及展望

煤与瓦斯突出严重威胁着煤矿的安全生产,由于现场煤与瓦斯突出具有突发性和危险性,因此物理模拟实验手段引起世界各主要产煤国的关注。查阅相关文献,对我国近三十年来煤与瓦斯突出物理模拟实验研究进展进行梳理,发现突出实验研究由一维受力、单一场、小尺度向多维多场多尺度过渡,实验装置整体性能得到极大提高。然而目前对于突出机理的认识仍然停留在定性解释的假说阶段,针对目前突出实验特点及其不足提出若干建议,以期通过突出实验探究其物理本质,从而形成突出危险性定量评价体系和突出理论判据,为现场煤与瓦斯突出的预测与防治奠定坚实的理论基础。      

淮南潘一煤矿未开拓区煤与瓦斯突出预测

淮南矿区是瓦斯事故重灾区,潘一矿进入-400m水平开采以来,共发生25次煤与瓦斯突出,严重制约了该矿的生产安全。利用已采区瓦斯地质实测成果,结合未开拓区煤田地质勘查资料,对该矿13-1煤层瓦斯压力和含量、煤的力学性质、煤层受力状态进行了分析,提出了13-1煤层未开拓区煤与瓦斯突出预测指标,并对未开拓区煤与瓦斯突出危险区进行了预测。结果表明煤与瓦斯突出危险区主要分布在位于F34断层附近、F38断层-钻孔V-3一带、F125-Fs107-Fs106附近、Fe7-Fe1之间的部分区域及F4断层西南端部分区域。     

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。     

黄陵一号煤矿2号煤层瓦斯赋存规律探讨

在分析褶皱和断裂构造对煤层瓦斯赋存影响的基础上，根据黄陵一号煤矿的区域地质演化情况和地质构造特征，分析了影响黄陵一号煤矿2号煤层瓦斯分布的主要控制因素，并对井田深部煤层瓦斯的赋存状况进行了预测，对矿井后期的安全生产具有一定的指导作用。     

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。      

利用地震P波确定煤层瓦斯富集带的分布

查明煤层瓦斯富集区域,对可能的瓦斯突出点进行预报,是当前煤矿生产中亟待解决的重要课题。利用地震P波对裂缝性地层所表现出的方位各向异性特征,根据地震属性随方位角变化可以预测裂隙发育方向和密度的基本原理,应用多种地震P波方位属性预测裂隙发育带。通过对淮南张集煤矿西三采区三维地震P波资料的处理,获得6个方位地震数据体,从中提取多种与煤层和围岩裂隙相关的地震属性,并计算出裂隙的发育方向和密度,为确定瓦斯富集带的分布提供了一种新的途径。      

基于力能分析的平煤五矿己四采区煤与瓦斯突出危险性预测

根据实测平煤五矿己₁₅煤层瓦斯含量和压力结果,从力能角度分析了地应力、瓦斯和煤强度对煤与瓦斯突出的影响,发现己四采区己₁₅煤层受地应力作用,煤体弹性潜能远大于瓦斯膨胀能,即以构造应力为主的地应力为其突出最主要的影响因素;结合己四采区地质因素和己₁₅煤层瓦斯可解吸量,确定该采区煤与瓦斯突出危险区的下限指标为原煤瓦斯含量达到5.4 m3/t,绝对瓦斯压力为0.79 MPa,该下限指标对应的煤层底板标高为–600 m。因此预测–600 m标高以浅为无突出危险区,–600 m以深为突出危险区。