■　劉玉鼎

（兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦準(zhǔn)備工區(qū)山東鄒城272118）

鶴壁六礦地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃及瓦斯災(zāi)害預(yù)測研究

■劉玉鼎

（兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦準(zhǔn)備工區(qū)山東鄒城272118）

地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃主要用于礦井動(dòng)力現(xiàn)象的預(yù)測研究。書中以板塊構(gòu)造學(xué)為基礎(chǔ)，以地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖體應(yīng)力狀態(tài)分析為主線，系統(tǒng)地論述了地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃的原理和方法。編制了中國一級地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃圖，介紹了地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃在煤礦中的應(yīng)用。地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃對煤礦的區(qū)域性地震災(zāi)害的預(yù)測、大型工程設(shè)施的穩(wěn)定性評價(jià)和動(dòng)力現(xiàn)象預(yù)測與提供了科學(xué)依據(jù)和可行的方法。開辟了礦井動(dòng)力現(xiàn)象預(yù)測和工程穩(wěn)定性評價(jià)研究的新方向。

區(qū)域構(gòu)造煤與瓦斯突出影響分析檢驗(yàn)的運(yùn)用

1　礦井概況

鶴壁礦區(qū)地處河南省北部，北緯35°26′00〃—36°02′54〃，東徑113°59′23〃—114°45′12〃。東與安陽市的內(nèi)黃、滑縣連接，南與新鄉(xiāng)市的延津縣、衛(wèi)輝市毗鄰，西鄰安陽市的林州市，北接安陽市的安陽縣、湯陰縣?，F(xiàn)轄三區(qū)（淇濱區(qū)、山城區(qū)、鶴山區(qū)）、兩縣（浚縣、淇縣），全市14面積2182平方公里。京廣鐵路、107國道、京珠高速公路、鶴濮高速公路、壺臺公路從境內(nèi)中部穿過，交通非常方便。（圖1）。

圖1　鶴壁六礦交通位置圖

圖2　鶴壁階地和凹地剖面圖

2　礦區(qū)斷塊的劃分

2.1區(qū)域構(gòu)造的特點(diǎn)

表1　21101采區(qū)突出概況

通過運(yùn)用地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃的方法，對礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造形式進(jìn)行了初步分析，得出了鶴壁煤田的構(gòu)造是典型的弧形與人字型的構(gòu)造形式。在東西走向處于構(gòu)造凹地區(qū)域，凹地的寬度大約為80 km，在南北走向處在平原和河南西部山區(qū)的交界處位置，在南北走向形成了三級階地，一級階地是太行山脈 (1876m)，二級階地是雞冠山區(qū)(857m)，三級階地華北平原 (126m)（圖2）。通過分析鶴壁礦區(qū)的衛(wèi)星照片，能看到南北走向具有臺階式結(jié)構(gòu)，臺階穿過東西走向凹地的中心，從鶴壁礦區(qū)的附近通過。所以礦區(qū)處在了斷裂帶的影響區(qū)域。通常凹地屬于拉伸區(qū)。鶴壁礦區(qū)處于凹地與階地的相交區(qū)域，處在斷裂帶的變形影響區(qū)內(nèi)。鶴壁煤田的高瓦斯含量與高應(yīng)力的地質(zhì)背景由此而來，這些是預(yù)測鶴壁煤田的煤與瓦斯突出和檢測其應(yīng)力狀態(tài)是非常重要的因素。

2.2地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃確定的活動(dòng)斷裂對煤與瓦斯突出影響分析

2.2.1Ⅲ-2斷裂對煤與瓦斯突出影響分析

在Ⅲ-2斷裂影響區(qū)域一共發(fā)生了12次突出，突出煤量在120t以上的共有3次。因其活動(dòng)性比較強(qiáng)，就使得煤與瓦斯突出的強(qiáng)度與次數(shù)都很大。Ⅲ-2斷裂影響區(qū)發(fā)生的突出情況見表1。

2.2.2斷裂交匯對煤與瓦斯突出影響分析

此區(qū)域共發(fā)生突出9次，這當(dāng)中有3次煤的突出量多于142t(表2)。根據(jù)圖3可以看出，在斷裂Ⅳ-7與Ⅴ-3的交匯部分發(fā)生了2次突出；在Ⅳ-7與Ⅴ-12斷裂帶的交匯部分發(fā)生了3次突出；在Ⅴ-3與Ⅴ-12斷裂帶之間發(fā)生了4次突出。通過動(dòng)力區(qū)劃方法，在1：5萬的地形圖上確定出了一條具有很強(qiáng)活動(dòng)性的斷裂帶Ⅳ-7。這塊區(qū)域發(fā)生的絕大部分突出現(xiàn)象，基本是來自于Ⅳ-7斷裂帶的影響，Ⅳ-7、Ⅴ-3和Ⅴ-12這三個(gè)斷裂帶的交匯更是增加了煤與瓦斯突出的次數(shù)和強(qiáng)度。

經(jīng)過上述分析，得知煤與地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃方法和瓦斯突出的發(fā)生，這兩部分對于確定活動(dòng)斷裂帶有著很大的聯(lián)系。斷裂帶附近經(jīng)常發(fā)生煤與瓦斯突出，尤其是多個(gè)斷裂帶的交匯部位更是突出的頻發(fā)地帶。大體來看，突出的強(qiáng)度與次數(shù)和斷裂的活動(dòng)性呈正相關(guān)系。Ⅲ級的斷裂帶與Ⅳ級的斷裂帶比Ⅴ級的斷裂帶有更強(qiáng)的活動(dòng)性，所以它的附近發(fā)生突出的強(qiáng)度更大，次數(shù)更多。通過圖中已經(jīng)標(biāo)注出的27次瓦斯突出，當(dāng)中有23次是位于斷裂帶影響區(qū)或者是位于斷裂帶交匯部位，占總數(shù)的85.1%。

表2　斷裂交匯處瓦斯突出

圖3　21101突出區(qū)域位于多個(gè)斷裂影響區(qū)及其交匯部位附近

3　瓦斯參數(shù)的影響因素及分布規(guī)律研究

根據(jù)現(xiàn)有確定的資料和已知采煤工作面的相對瓦斯涌出量這兩部分因素求出的礦井瓦斯含量，又加上河南理工大學(xué)的瓦斯地質(zhì)圖，通過回歸計(jì)算分析，我們繪制出了鶴壁礦區(qū)的瓦斯含量等值線圖(見圖4)。

在使用了煤與瓦斯突出多因素模式之后，通過運(yùn)用識別概率的預(yù)測方法，掌握了鶴壁六礦二1煤層的分單元概率預(yù)測，找出了煤與瓦斯突出的安全區(qū)、威脅區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。通過得出突出危險(xiǎn)性概率值的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，求出了鶴壁六礦二1煤層深部區(qū)域的突出危險(xiǎn)性概率的最大值是0.81，最小值是0.16，井田東部的高應(yīng)力區(qū)存在最大值，井田西部的低應(yīng)力區(qū)存在最小值。

4　預(yù)測結(jié)果的使用檢驗(yàn)

圖4　鶴壁六礦二1煤層瓦斯含量等值線圖

通過對全部井田的預(yù)測，檢驗(yàn)結(jié)果大致分為了3個(gè)部分，第一部分是煤層淺部的安全區(qū)、第二部分是中部的突出威脅區(qū)、第三部分是深部的突出危險(xiǎn)區(qū)。課題完成至2008年，發(fā)生了三次突出。（1）礦井3402工作面下順槽-365m標(biāo)高于2006年3月6日發(fā)生了一次突出，煤體整外移平均達(dá)4m，推翻一架叉子棚，煤體暴露面呈整體，裂隙較為發(fā)育的整體塊狀煤，自然坍塌角45o，面煤較少，巷道幫壁，頂梁均無突出的煤塵，浮煤清理完后，窩頭暴露出，巖石頂板傾角約40o，支架下幫沿柱頭向柱根方向破巖約0.8m，沿棚梁方向約0.5m，上幫梁頭以上空0.9m到頂板，上幫空幫0.8m，向前空1.5m。（2）3105下順槽-431.4m標(biāo)高2006年3月17日，發(fā)生一次突出。煤體整體外移30多噸，煤體有光澤，靠近頂部1米強(qiáng)度較低，手捏煤體易粉碎為面狀小顆料，下部較硬，手捏煤體不易粉碎；浮煤清理完后，窩頭暴露出，巖石頂板傾角約12o，巷中到上幫頂板脫落一層0.6米厚巖石，支架下幫梁頭見頂板巖石，上幫梁頭以上空0.3m到頂板，上幫空幫0.8m，向前空3.8m(破碎煤)。（3）2008年10 月13日22時(shí)41分，六礦21431綜采工作面發(fā)生煤與瓦斯突出事故，突出煤量約400t，瓦斯量51583m3。三次突出地點(diǎn)均位于模式識別確定的有危險(xiǎn)的突出區(qū)域。通過結(jié)果我們可以看出來，這種使用檢驗(yàn)的預(yù)測結(jié)對礦井處理煤與瓦斯防治突出的工作起到了很好的指導(dǎo)作用。

圖5　鶴壁六礦二1煤層突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測

P713[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-9-2

劉玉鼎（1982～），男，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采煤專業(yè)，研究生，研究方向?yàn)椴擅杭鞍渤废嚓P(guān)。