鄭凱歌，孫四清，趙繼展，陳冬冬

(1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001)

0 引 言

鄂爾多斯盆地是多旋回發(fā)育的中生代克拉通盆地，是我國陸上最大的煤、油氣沉積盆地之一[1-2]。黃陵礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地南緣，自晚三疊系后,經(jīng)歷了“發(fā)生-發(fā)展-消亡”的沉積演化，形成了完整的湖泊-三角洲相沉積演化旋回，發(fā)育多套煤、油氣儲蓋層組合[3-4]。煤田勘查過程中有近150個(gè)鉆孔直接揭露礦區(qū)內(nèi)油氣，其中，多個(gè)鉆孔出現(xiàn)氣體大量噴出或逸出，氣體噴出高度達(dá)10～30 m，常伴隨有油帶出。近年來，隨著開采深度的不斷增加，黃陵一礦、蘆村一號井及黃陵二礦等多個(gè)礦井在采掘過程中發(fā)生了數(shù)十次圍巖氣體異常涌出，造成工作面停采停掘。該圍巖氣以游離狀態(tài)為主，賦存于煤層頂?shù)装鍑鷰r中，來源多樣化，儲集層本身、煤層及油氣產(chǎn)氣層均可為其生氣來源[5]。該圍巖氣異常涌出具有突發(fā)性、隱蔽性(異常涌出前無明顯征兆)、涌出集中(24 h累計(jì)涌出量約6.4萬m3)和涌出量大(最大涌出21萬m3)等特點(diǎn)，在黃陵礦區(qū)尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)外也極為罕見，對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因?qū)ζ涑梢蝾愋?，來源研究不明，?zāi)害誘導(dǎo)原理認(rèn)識不清，無法精確針對性開展災(zāi)害治理。多通過“廣撒網(wǎng)，密布鉆”的治理方式，大范圍施工抽采鉆孔進(jìn)行圍巖氣抽采。該治理方式工程量大、成本高、針對性差，延長了施工周期，降低了回采效率。因而查明該異常涌出圍巖氣的成因機(jī)制及致災(zāi)機(jī)理是精確采取預(yù)抽和防治措施的關(guān)鍵。

據(jù)此，唐恩賢等[6]利用底板圍巖氣樣同位素測試結(jié)果，分析了底板圍巖氣類型，通過圍巖氣儲集層研究，結(jié)合運(yùn)移通道構(gòu)想預(yù)測了底板氣來源，但未能提供有效數(shù)據(jù)支撐，缺乏致災(zāi)機(jī)理闡述。陳冬冬[7]通過對圍巖氣儲集層探測，結(jié)合控氣要素分析，進(jìn)行了圍巖氣賦存區(qū)域預(yù)測和劃分。但整體尚未闡明圍巖氣來源、賦存特征、涌出致災(zāi)原理，預(yù)測區(qū)域廣，無法提供準(zhǔn)確的災(zāi)害區(qū)域預(yù)測，治理難度大，針對性不夠強(qiáng)。當(dāng)前我國礦井瓦斯防治研究的主要對象依然是煤層瓦斯，現(xiàn)有煤層瓦斯災(zāi)害誘導(dǎo)機(jī)理的研究較多[8-9]。文獻(xiàn)[10-12]開展了煤與瓦斯突出、煤層瓦斯異常涌出等災(zāi)害的規(guī)律研究和機(jī)理探討，圍巖氣多以游離態(tài)氣體賦存為主，與煤層瓦斯存在較大差異，現(xiàn)有的瓦斯致災(zāi)機(jī)理研究成果無法直接應(yīng)用?；诖?，筆者以研究區(qū)圍巖氣探測工程為基礎(chǔ)，結(jié)合氣樣地化特征對黃陵礦區(qū)圍巖氣體成因進(jìn)行分類；運(yùn)用盆地構(gòu)造熱演化史模擬研究和烴源巖對比方法，結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造演化特征分析，對研究區(qū)圍巖氣來源進(jìn)行研究，提出了研究區(qū)圍巖氣成因機(jī)制，探討其致災(zāi)機(jī)理，以期為黃陵礦區(qū)圍巖氣異常涌出防治工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)概況

研究區(qū)域包括黃陵礦區(qū)中蘆村一號和二號井、黃陵一號和二號井、雙龍井等煤油氣共存典型礦區(qū)，下簡稱“研究區(qū)”。該區(qū)地處華北板塊鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶慶陽單斜東南角，南與渭北隆起褶帶毗鄰，東與晉西撓褶帶接壤，總體構(gòu)造格架為褶皺包絡(luò)面向北西緩傾斜的單斜構(gòu)造，傾角一般2°～4°(圖1)，其上有起伏不大的寬緩褶皺，軸向以北北東為主。含煤地層走向北東，傾向北西，傾角1°～5°。構(gòu)造變形微弱，構(gòu)造形跡簡單。礦區(qū)構(gòu)造形跡以包絡(luò)面內(nèi)部次級平緩褶皺為主，小型斷層次之，大中型斷層不發(fā)育，勘探結(jié)果顯示，砂巖儲層整體呈透鏡狀分布一般為泥巖包圍(圖2)。

圖1 研究區(qū)位置

圖2 底板儲集層三維分布

通過區(qū)內(nèi)實(shí)施21個(gè)井下繩索取心和6個(gè)地面補(bǔ)勘圍巖氣探測鉆孔，顯示砂巖儲集層整體呈透鏡狀分布，整理礦區(qū)174個(gè)鉆孔地球物理測井、巖屑錄井及氣測錄井資料(圖3a)，通過鉆探工程氣顯示層位記錄及測井、錄井資料精細(xì)再解譯的方法，確定了侏羅系直羅組一段砂巖、延二段七里鎮(zhèn)砂巖、富縣組下部砂巖、三疊系瓦窯堡組頂部砂巖等4個(gè)連續(xù)性較好的砂巖含氣層(圖3b)。

圖3 圍巖含氣層探測

2 圍巖氣成因機(jī)制

2.1 圍巖氣體穩(wěn)定同位素特征

利用采集的204個(gè)頂?shù)装鍑鷰r及煤層氣樣，送中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所，采用GB/T 6041—2002《質(zhì)譜分析方法通則》進(jìn)行氣體穩(wěn)定碳同位素測定。根據(jù)含氣層與煤層的空間位置關(guān)系，將直羅組一段砂巖、延二段七里鎮(zhèn)砂巖氣樣劃分為頂板氣樣，富縣組下部砂巖、瓦窯堡組頂部砂巖氣樣劃分為底板氣樣，煤層氣樣樣品統(tǒng)稱為煤層氣樣。測定結(jié)果見(表1)，頂板氣乙烷δ13C測值為-3.72%～-2.11%，平均-3.17%，重?zé)NC2+測值0～38.93%，平均8.49%；煤層氣乙烷δ13C測值為-3.37%～-2.39%，平均-2.69%，重?zé)NC2+測值0～6.68%，平均0.79%；底板氣乙烷δ13C測值為-3.88%～-2.90%，平均-3.24%，重?zé)NC2+測值0%～20.9%，平均17.90%。各類氣體甲烷碳同位素(δ13C1)值差別不明顯，但整體上頂?shù)装鍤鈽?-6.15%～-4.91%)重于煤層氣樣(-6.13%)。

表1 穩(wěn)定碳同位素分布特征

2.2 圍巖氣體成因類型

2.2.1 煤成氣與油型氣類型鑒定

陳敬軼等[13]通過利用重?zé)N碳同位素測試數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為伊盟隆起上古生界部分天然氣可能來自泊爾江海子斷裂以南地區(qū)。曹曉宏等[14]利用碳?xì)渫凰胤治鼋Y(jié)果，尤其是重?zé)N碳同位素含量，確定了中生界天然氣的成因類型主要為油型氣。陳安定等通過研究指出，重?zé)N碳同位素具有較強(qiáng)的母質(zhì)烴源巖類型繼承特征，是判識不同氣體母質(zhì)烴源巖類型的重要指標(biāo)[15]。戴金星等[16]利用天然氣碳同位素差異穩(wěn)定性，對煤成氣、油型氣重?zé)N同位素含量界限進(jìn)行了劃定；文獻(xiàn)[17-19] 分別通過試驗(yàn)測試、數(shù)據(jù)分析和模擬試驗(yàn)對腐泥型和腐植型天然氣類型劃分界限進(jìn)行了研究。通過以上研究，我國煤成氣與油型氣乙烷碳同位素δ13C判識界限為-2.88%，油型氣乙烷碳同位素δ13C含量小于-2.88%。

由表1測試結(jié)果可知，研究區(qū)底板測試氣樣乙烷碳同位素δ13C值全部小于-2.90%，表現(xiàn)為典型的油型氣特征；頂板氣樣乙烷碳同位素δ13C值最大-2.11%，平均-3.17%，小于-2.88%，整體表現(xiàn)為油型氣類型特征，但部分樣品顯示煤成氣特征，為煤成氣和油型氣的混合型氣體；煤層氣氣樣中最低值-3.37%，表現(xiàn)為油型氣特征，平均δ13C2+測值為-2.69%，整體呈現(xiàn)煤成氣特征，為煤成氣和油型氣的混合型氣體。

2.2.2 油型氣類型鑒定

采用Schoell[20]提出的甲烷δ13C與甲烷δD關(guān)系鑒別圖版(圖4)，結(jié)合研究區(qū)不同含氣層位采集氣樣的碳同位素和氫同位素測定結(jié)果，進(jìn)一步來判識研究區(qū)天然氣成因類型。由圖4知，底板氣樣測值主要集中在原油伴生熱解氣(油型氣)區(qū)域，含極少量混合氣，為油型氣中原油伴生熱解氣；頂板氣樣主要為原油伴生氣(油型氣)和混合氣；煤層氣主要為陸源生物氣、混合氣(油型及陸源生物氣)。

圖4 δ13C1～δ D含量判識圖版

結(jié)合天然氣類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[10](表2)可知，研究區(qū)頂?shù)装鍑鷰r氣體為油型熱解氣中的原油伴生氣，是典型的低等生物腐泥型母質(zhì)烴源巖在成熟階段通過熱解作用產(chǎn)生的原油伴生型油型氣。煤層中氣體主要為高等植物的腐植型母質(zhì)烴源巖，在未熟-低成熟階段形成的煤型生物氣。

表2 天然氣類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[15]

2.3 油氣來源分析

2.3.1 烴源巖對比分析

有機(jī)碳含量及成熟度特征決定了烴源巖的生烴、排烴和產(chǎn)氣能力，采集煤層頂?shù)装鍑鷰r含氣層附近泥頁巖等烴源巖，進(jìn)行有機(jī)碳含量和鏡質(zhì)組反射率測試。測試結(jié)果顯示(表5)，圍巖氣儲集層烴源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(TOC)多處于1.5%，與表3對比可知[17]，處于差-非常差階段，少部分達(dá)到中等程度。煤層頂板泥頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度為0.62%～0.72%，平均0.66%；底板泥頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度為0.49%～0.78%，平均0.67%，均處低成熟階段，難以形成規(guī)模性油氣。煤層為腐植型烴源巖，產(chǎn)氣類型為煤成氣，不具生油氣條件。

表3 煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過烴源巖評價(jià)和油源對比分析可知，鄂爾多斯盆地延長組屬大型內(nèi)陸湖盆沉積，油源充足，在沉積過程中形成一套深湖-半深湖相干酪根類型為混合型至腐泥型的高產(chǎn)烴能力的烴源巖(圖5)。主要為延長組長9—長4+5組，其中又以長7期烴源巖生烴能力突出，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.45%～5.81%，生烴強(qiáng)度大(氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.254%～0.506%、總烴(HC) 407.1×10-6～5 754.45×10-6)，有機(jī)質(zhì)成熟度大部分達(dá)到了成熟-高成熟早期(Ro為0.9%～1.3%)。其沉積中心為華池-正寧-黃陵一帶，研究區(qū)正處于該烴源巖沉積中心位置處，生烴強(qiáng)度為400×104t/km2，初步分析這應(yīng)是研究區(qū)存在油氣顯示的主要原因之一。

圖5 煤層及頂?shù)装迥囗搸r有機(jī)碳含量和鏡質(zhì)體反射率

通過鄂爾多斯盆地侏羅系與三疊系油源對比研究分析，一致認(rèn)為侏羅系延安組與三疊系延長組原油地球化學(xué)特征相似(圖6)，油源巖同為三疊系延長組長4+5～長8段半深湖-深湖相腐泥型暗色泥頁巖，特別是長7段優(yōu)質(zhì)烴源巖，而與侏羅系煤系地層烴源巖相差甚遠(yuǎn)，從油源巖的角度印證了研究區(qū)圍巖氣體來源于三疊系延長組長7等段的判識結(jié)果。

圖6 C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)特征

2.3.2 熱演化史分析

盆地構(gòu)造熱演化史是影響烴源巖成熟度、煤油氣生成、運(yùn)移和聚集的關(guān)鍵因素之一，常用鏡質(zhì)體反射率有機(jī)質(zhì)成熟度、磷灰石裂變徑跡、流體包裹體等古溫標(biāo)進(jìn)行反演，鏡質(zhì)體反射率法是目前最常用的方法[21-22]。利用BARKER和PAWLEWICZ提出[23]的鏡質(zhì)體反射率平均RO及其對應(yīng)的最大溫度Tmax的回歸公式計(jì)算模型，結(jié)合研究區(qū)各個(gè)層位實(shí)測Ro數(shù)據(jù)，運(yùn)用Basin-Model盆地模擬軟件，對研究區(qū)進(jìn)行構(gòu)造熱史進(jìn)行模擬分析(圖7)。通過模擬分析知，鄂爾多斯盆地整體為沉降盆地，研究區(qū)三疊系延長組為盆地湖泊沉積發(fā)育的鼎盛時(shí)期，尤以長7段沉積期為代表，盆地快速沉降，湖盆面積達(dá)到最大，形成了研究區(qū)全部為湖泊覆蓋的湖湘沉積環(huán)境，發(fā)育了一套厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高的腐泥型主力烴源巖。

圖7 構(gòu)造熱演化特征模擬

在晚三疊紀(jì)末-早侏羅紀(jì)研究區(qū)整體不均勻抬升，導(dǎo)致湖盆大面積泥炭沼澤化，形成了三疊紀(jì)瓦窯堡組到侏羅系的煤系地層，發(fā)育高等植物形成的腐殖型母質(zhì)烴源巖。晚侏羅-早白堊紀(jì)初期后，在燕山運(yùn)動(dòng)作用下，研究區(qū)發(fā)生了地層持續(xù)坳陷產(chǎn)生的埋深熱和巖漿巖侵入的構(gòu)造熱事件，地層溫度達(dá)到最高175 ℃，導(dǎo)致三疊紀(jì)延長組烴源巖成熟度大幅度升高，在早白堊紀(jì)中期(97 Ma)達(dá)到生烴產(chǎn)氣高峰。由此可知三疊系具備大量生油氣條件，發(fā)育了腐泥型為主的烴源巖，三疊紀(jì)瓦窯堡組到侏羅系圍巖氣儲集層附近烴源巖為典型的腐植型母質(zhì)烴源巖。

2.3.3 運(yùn)移通道分析

鄂爾多斯盆地經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山 喜山5大構(gòu)造旋回疊加與改造，中生代以來印支、燕山期2大構(gòu)造旋回對研究區(qū)構(gòu)造演化作用影響深遠(yuǎn)。印支運(yùn)動(dòng)促使大華北盆地整體平穩(wěn)抬升，上三疊遭遇長期侵蝕，奠定了中生代盆地的形態(tài)和構(gòu)造格局，最終形成了鄂爾多斯盆地晚三疊系延長組暗色湖相生油巖。

晚侏羅系的燕山運(yùn)動(dòng)中期，在青藏板塊對中國大陸的擠壓作用下，盆地在西緣發(fā)生了600 km 以上長度的逆沖、逆掩斷層的強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)及大規(guī)?；鹕竭\(yùn)動(dòng), 引導(dǎo)了全區(qū)重要的構(gòu)造熱事件，促使延長組的生油巖進(jìn)入生排烴高峰。在盆地大型構(gòu)造作用下，促使鄂爾多斯盆地向東移動(dòng)，在盆地北側(cè)陰山-燕山褶皺帶的阻隔下，形成了北東向的基底斷裂，并發(fā)生逆時(shí)針剪張活動(dòng)，并在基底斷裂附近發(fā)育了大規(guī)模垂直裂縫油氣運(yùn)移通道(圖8)，為研究區(qū)三疊油氣向侏羅系煤層底板運(yùn)移提供了空間。通過油巖對比及同位素測試結(jié)果分析，圍巖氣呈現(xiàn)來源于三疊系延長組長4+5～長8段，通過北東向基底斷裂運(yùn)移至煤層底板，過煤層集聚于頂板砂巖中的運(yùn)移機(jī)制。

圖8 油氣垂向運(yùn)移示意

3 圍巖氣致災(zāi)機(jī)理

3.1 地應(yīng)力、構(gòu)造耦合控制作用

傳統(tǒng)的彈塑性理論將巖石的變形破壞過程定義為應(yīng)力-應(yīng)變的力學(xué)相應(yīng)過程，并構(gòu)建了本構(gòu)方程和力學(xué)理論。但隨著研究的不斷深入，郭建強(qiáng)等[24]提出了巖石變形破壞能量驅(qū)動(dòng)下的一種狀態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象，并研究了巖石變形過程中能量傳遞及變化關(guān)系。謝和平等[25]提出巖石的災(zāi)變是以能量釋放為其主要特征，并構(gòu)建了單位體積巖樣所吸收的能量計(jì)算方程。

研究區(qū)圍巖氣儲層在上覆、下伏地層的地應(yīng)力綜合作用下，發(fā)生變形并伴隨著與外界不斷的能量轉(zhuǎn)化，即通過變形效應(yīng)不斷蓄積能量。地質(zhì)構(gòu)造的存在，促使巖層變形破壞并產(chǎn)生裂隙，增加了軟弱面的變形量，并轉(zhuǎn)化為圍巖體的內(nèi)能。圍巖體整體處于能量平衡狀態(tài)，而巖體軟弱面及構(gòu)造作用形成軟弱結(jié)構(gòu)面處于亞平衡狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)額外外力作用時(shí)，平衡狀態(tài)被打破，瞬時(shí)釋放能量。根據(jù)應(yīng)力及變形關(guān)系構(gòu)件了圍巖氣蓄積能量Ws計(jì)算方程。

(1)

式中：E、μ為圍巖彈性模量和泊松比；σ1、σ2、σ3為圍巖單元體3個(gè)主應(yīng)力。

3.2 采動(dòng)效應(yīng)的誘導(dǎo)作用

采掘活動(dòng)的發(fā)生，圍巖體經(jīng)歷了“支承壓力集中壓縮-應(yīng)力解除膨脹-應(yīng)力恢復(fù)再壓縮”的過程，造成變形和裂隙率增大，伴隨有豎向張裂隙、層向裂隙、剪切裂隙的形成，打破圍巖原始能量平衡狀態(tài)。在圍巖體達(dá)到新的平衡狀態(tài)過程中，煤層本身及圍巖中產(chǎn)生卸壓變形(壓力降低)及應(yīng)力集中現(xiàn)象。打通了圍巖氣層與采掘空間的通道，誘導(dǎo)了蓄積能量的釋放，導(dǎo)致圍巖氣大量異常涌出。

通過數(shù)值模擬方法進(jìn)行底板擾動(dòng)破壞深度分析，為了消除邊界效應(yīng)，在模型走向上，兩端各留140 m寬度邊界，傾向兩端留150 m邊界，模型下端采用全部約束，左右側(cè)面分別約束x方向位移，前后側(cè)面約束y方向位移，上端面為自由端。模型頂面受到上覆地應(yīng)力作用，根據(jù)巖體自重計(jì)算公式(P=γH,γ為巖層容重，H深度)計(jì)算獲得上覆巖層初模型外垂直應(yīng)力為11.25 MPa。模擬結(jié)果顯示采掘過程中底板圍巖破壞深度達(dá)40 m，卸壓程度最高為0，變形量最大為570 mm(圖9)。富縣組下部和瓦窯堡組頂部圍巖氣儲集層分布距離煤層底板分別為2.19～21.2 m、28.34～70.04 m(圖5)，多處于底板擾動(dòng)破壞帶范圍，采掘擾動(dòng)為圍巖氣的異常涌出提供了二次能量聚集和圍巖氣運(yùn)移空間，并誘導(dǎo)了原始蓄積能量的釋放。

圖9 應(yīng)變變化和破壞區(qū)域分布

3.3 圍巖氣壓力的催化作用

圍巖氣儲集層主要為細(xì)粒砂巖，吸附能力較弱，氣體主要以游離形式儲存于砂巖孔隙及裂隙中，并形成圍巖氣壓力，該壓力與圍巖應(yīng)力相互平衡。通過現(xiàn)場井下測試，圍巖氣壓力為0.48～1.12 MPa，具有大量的氣體壓縮能。伴隨的采掘活動(dòng)的發(fā)生，圍巖體發(fā)生了壓力減弱(卸壓)，并出現(xiàn)了大量變形和裂隙發(fā)育，為圍巖氣壓縮能量的釋放提供了空間。而該圍巖氣膨脹又同時(shí)對圍巖體做功，促進(jìn)圍巖體變形蓄積能量和氣體運(yùn)移裂隙的進(jìn)一步擴(kuò)大釋放更多能量，導(dǎo)致圍巖氣異常涌出加大。鑒于圍巖氣壓力能量釋放的瞬時(shí)效應(yīng)，一般在40 s以內(nèi)完成，圍巖氣從儲集層中脫離并涌出至采掘空間的過程可以近似看作絕熱狀態(tài)，利用熱力學(xué)定理，推導(dǎo)出圍巖氣膨脹能W的計(jì)算公式為：

(2)

式中：M、U為油型氣的質(zhì)量和分子量；cv為定容分子熱容量；n為絕熱指數(shù)；p0、p1為油型氣原始壓力及卸壓后壓力；T2為采掘工作面瓦斯的絕對溫度。

由式(2)分析知圍巖氣膨脹能大小的主要因素為原始油型氣壓力和卸壓后的油型氣壓力的比值p0/p1，若p0=p1，采掘活動(dòng)的發(fā)生導(dǎo)致圍巖儲集層發(fā)生卸壓現(xiàn)象，p0/p1將急劇增加，圍巖氣壓縮能量大幅增多，促使圍巖氣膨脹能大量釋放，進(jìn)而形成圍巖氣大量異常涌出，導(dǎo)致研究區(qū)發(fā)生煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸、采掘面瓦斯超限等災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié) 論

1)黃陵礦區(qū)底板圍巖氣乙烷δ13C值均低于-2.88%，為典型的油型氣；頂板圍巖氣與煤層氣乙烷δ13C值-3.72%～-2.11%，表現(xiàn)為典型的煤成氣與油型氣混合氣。

2)利用黃陵礦區(qū)圍巖氣同位素值，結(jié)合Schoell關(guān)系判別圖版分析，底板氣為原油伴生型油型氣，頂板及煤層氣主要為陸源生物氣與油型氣的混合。

3)通過油源對比，熱演化模擬分析，認(rèn)為黃陵礦區(qū)圍巖氣呈現(xiàn)來源于三疊系延長組烴源巖，在北東向基底斷層作用下，運(yùn)移至底板圍巖；通過砂體運(yùn)移通道，短距離運(yùn)移至煤層及頂板圍巖的成因機(jī)制。

4)采掘擾動(dòng)效應(yīng)導(dǎo)致底板發(fā)生40 m范圍作用的變形破壞帶，打破圍巖原始能量平衡狀態(tài)，在圍巖氣壓力作用下，加速誘導(dǎo)了蓄積能量的釋放，導(dǎo)致圍巖氣大量異常涌出致使災(zāi)害的發(fā)生。