·582 北京科技大学学报 2002年第6期 素不同，几种因素的叠加形成一定的煤与瓦斯 上盘煤层破坏严重，形成了煤与瓦斯突出的地 突出构造物理环境，地质构造带发生瓦斯突出 质条件 是几种因素共同作用的结果，当几种因素对突 由几条断层形成地垒型、阶梯状或断层相 出的作用达到一定程度时即发生瓦斯突出.因 交的构造组合，在断层的公共盘，由于断层挤压 此，一定条件的构造物理环境是发生突出的前 和揉搓，煤体结构破坏严重，而且断层面为压性 提，寻找不同因素量的临界值并对地质构造进 结构面，中间煤层结构破碎，瓦斯压力高，为煤 行划分，是利用构造指标预测及判定构造突出 与瓦斯突出提供了必要条件.四川南桐鱼田堡 危险性的技术途径 矿的F2断层带是一组斜列状断层，在断层带发 生了100余次突出.因此，断层构造组合形式成 2对瓦斯突出的作用机理 为瓦斯突出的地质标志 2.2构造煤及煤体结构特征 2.1构造组合特征 构造煤是煤与瓦斯突出的必要条件，构造 在褶皱不同构造部位有不同的突出危险 煤与瓦斯组成煤与瓦斯突出煤体，不同类型构 性，背斜中和面之上的煤层与向斜中和面之下 造煤具有不同的突出危险性 煤层及围岩的变形特征是相似的.由于煤层和 (1)构造煤强度低.随构造煤破坏程度的增 围岩受到张应力，煤层及围岩破坏后形成张裂 加，煤体强度降低，表现为普氏强度系数f值逐 隙为主，提高了煤层及围岩的透气性，有利于煤 渐减少，不同类型构造煤的∫值主要分布区间 层内瓦斯逸散，瓦斯压力和瓦斯含量趋于降低. 背斜中和面以下与向斜中和面之上煤层有相似 不同.平顶山矿区统计资料（表）表明：原生结 构煤98.5%的测试值≥0.3；碎裂煤70%的测试 的构造变形特征，受到以压应力为主的构造应 力作用，煤层和围岩中的裂隙以压性为主，降低 值≥0.3,24%的测试值在0.2~0.3之间；碎粒煤 了煤层及围岩的透气性，有利于煤层瓦斯含量 有91.2%的测试值≤0.2；糜棱煤有95.3%的测试 值≤02，不同结构类型的煤有相应的强度值. 和瓦斯压力的升高.褶皱构造轴部及转折端在 埋藏条件好时，对煤层瓦斯有良好的保存作用. 表1平顶山矿区煤体结构与瓦斯参数 平顶山五矿己6，煤层22200机巷发生两次突 Table 1 Coal structures and gas parameters in Pingding- 出，位于锅底山断层的次级背斜轴部. shan mining area 断层与褶皱构造叠加，反映了两种构造的 煤矿煤层煤体结构类型煤样数 f AP 伴生关系或煤层受到多期构造作用，构造煤发 I,Ⅱ 30>0.2 <5.5 十二矿己组 育，同时由于煤层流变，煤厚变化较大，造成局 Ⅲ，V 30≤0.2 ≥5.5 I,B 40>0.3 <10 部构造煤全层发育，使煤层围岩破坏程度增加， 八矿 己组 Ⅲ，V 40 ≤0.3≥10 裂隙发育，构造应力相对集中，形成煤与瓦斯突 出危险区.河南安阳龙山矿的龙山向斜与F301 (2)构造煤瓦斯放散速度快.煤样放散瓦斯 断层带相交区域发生煤与瓦斯突出30余次. 快慢的程度用△P值来表示，其大小与煤的微孔 断层构造带突出次数更多.由于不同断层、 隙结构、孔隙表面性质和孔隙大小有关，随构造 不同断盘及不同区段断层的应力场不同，具有 煤破坏类型的增高△P值也增加.平顶山矿区不 不同的变形特征，对瓦斯有不同的封闭条件，规 同类型构造煤的△P值测试结果表明，原生结构 模不同的断层对瓦斯的储集能力也不同，规模 煤有93%的△P<10,碎裂煤只有48.3%的△P 大、断层带宽而且出露地表的断层是瓦斯释放 ≥10，碎粒煤有91%的△P≥10，糜棱煤有93%的 的良好通道，相对较小规模的压扭性隐伏断层 △P≥10.碎粒煤和糜棱煤的瓦斯放散指数△P值 则是瓦斯聚集的有利场所.一些正断层的上盘 主要在不小于10的范围. 由于受到挤压作用为主的构造变形，煤层破坏 (3)构造煤的瓦斯突出预测指标值高.在实 严重，上盘煤层中构造煤发育程度高于下盘，地 际应用中更多的是选用突出倾向性的综合指标 应力集中，煤层瓦斯含量和压力都较大，因而是 K值来预测煤和瓦斯突出.平顶山矿区不同类型 发生突出的危险区.平顶山八矿和十二矿的突 煤体结构K值的统计结果表明：随构造煤结构 出主要发生在正断层上盘，原因就在于正断层 破坏程度增加K值升高，原生结构煤100%的测北 京 科 技 素不 同 , 几种因素的叠加形成一定的煤与瓦 斯 突出构造物理环境 , 地 质构造带发生瓦斯突 出 是几种 因素共 同作用 的结果 , 当几种 因素对突 出的作用达到一定程度 时即发生 瓦斯 突出 . 因 此 , 一定条件的构造物理环境是发生突 出的前 提 , 寻找不同因素量 的临界值并对地质构造进 行划分 , 是利用构造指标预测及判定构造突 出 危 险性 的技术途径 . 2 对瓦斯突出的作用机理 .2 1 构造组合特征 在 褶皱 不 同构造 部位 有 不 同的 突 出危 险 性 , 背斜 中和面之上的煤层与 向斜 中和面之下 煤层及围岩的变形特征是相似的 . 由于 煤层和 围岩受到张应力 , 煤层及 围岩破坏后形成张裂 隙为主 , 提高了煤层及围岩 的透气性 , 有利于 煤 层 内瓦斯逸散 , 瓦 斯压力和 瓦斯含量趋于 降低 . 背斜中和面 以下 与向斜 中和 面之上 煤层有相似 的构造变形 特征 , 受到 以压应力为主 的构造应 力作用 , 煤层和 围岩中的裂隙以压性为主 , 降低 了 煤层及围岩的透气性 , 有利于 煤层瓦斯含量 和 瓦斯 压力的升高 . 褶皱构造轴部及转折端在 埋藏条件好 时 , 对煤层瓦 斯有 良好的保存作用 . 平顶 山五矿 己 , -61 7 煤层 2 2 2 0 机巷发 生两次突 出 , 位 于锅底 山断层 的次级背斜轴部 . 断层与褶皱构造叠加 , 反映 了两种构造 的 伴生关 系或煤层受 到多期 构造作用 , 构造煤发 育 . 同时由于煤层流变 , 煤厚变化较大 , 造成局 部构造煤全层发育 , 使煤层 围岩破坏程度增加 , 裂隙发育 , 构造应力相对集 中 , 形成煤与瓦斯突 出危险区 . 河南安 阳龙 山矿 的龙 山 向斜 与 F 3 01 断层带相交区 域发生煤与瓦 斯突 出 30 余次 . 断层构造带突出次数更多 , 由于不同断层 、 不 同断盘及不同区 段断层 的应力场不 同 , 具有 不 同的变形特征 , 对瓦斯有不同的封 闭条件 , 规 模不 同的断层对瓦斯 的储集能力也不 同 , 规模 大 、 断层带宽而且 出露地表 的断层是瓦 斯释放 的 良好通道 , 相对较小规模 的压扭性 隐伏断层 则是瓦 斯聚集的有利场所 . 一些正断层 的上盘 由于受到挤压作用 为 主 的构造变形 , 煤层破坏 严重 , 上盘煤层 中构造煤发育程度高 于下盘 , 地 应力集 中 , 煤层瓦斯含量和压力都较 大 , 因而是 发生突出的危 险区 . 平顶 山八矿 和十二矿 的突 出主 要发生在正断层上盘 , 原 因就在 于正 断层 大 学 学 报 2 0 0 2 年 第 ` 期 上盘煤层破坏严重 , 形成 了煤与瓦斯 突出的地 质条件 . 由几条 断层形成地 垒型 、 阶梯状或断层相 交的构造组合 , 在断层的公共盘 , 由于断层挤压 和揉搓 , 煤体结构破坏严重 , 而且断层面为压性 结构面 , 中间煤层结构破 碎 , 瓦斯压力高 , 为煤 与瓦斯突 出提供 了 必要 条件 . 四川南桐鱼 田堡 矿的 F Z 断层带是一组斜列状断层 , 在断层 带发 生了 10 0 余次突 出 . 因此 , 断层构造组合形式成 为瓦斯 突出的地质 标志 . .2 2 构造煤及煤体结构特征 构造煤是煤与瓦 斯突出的必要 条件 , 构造 煤 与瓦斯组 成煤与 瓦斯突 出煤体 , 不 同类 型 构 造煤具有不 同的突 出危险性 . ( l) 构造煤强度 低 . 随构造煤破坏程度 的增 加 , 煤体强度降低 , 表现 为普 氏强度系数 f 值逐 渐减少 , 不同类 型 构造煤 的 f 值主 要分 布区 间 不同 . 平顶山 矿区统 计资料 (表 l) 表 明: 原生结 构煤 98 . 5 % 的测试值 ) .0 3 ; 碎裂煤 70 % 的测试 值 ) .0 3 , 24 % 的测试值在 .0 2一 .0 3 之间 ; 碎粒煤 有 91 . 2% 的测试值 〔 .0 2 ;糜棱煤有 95 .3 % 的测试 值 ` .0 2 , 不 同结构类型 的煤有相应 的强度值 . aT b l ! 日h 皿n 表 1 平顶 山矿区 煤体 结构 与瓦斯参数 C o a l s t r u e ot esr a o d g a s P a r a m e et sr in P i . g d i . -g m 皿nI g a r e . 煤矿 煤层 煤体结构类型 煤样数 f 护 扔.5< 2 十二矿 己组 钊>.0 八矿 己组 I , 1 1 , W I , 1 1 , W > 0 . 3 < 10 毛 0 . 3 ) 1 0 一40304 (2 )构造煤瓦斯放散 速度快 . 煤样放散瓦斯 快慢的程度用夕值来表示 , 其 大小 与煤 的微孔 隙结构 、 孔隙表面性质和孔隙大小有关 , 随构造 煤破坏类型 的增高 AP 值也增加 . 平顶 山矿 区不 同类型 构造煤 的△尸值测试结 果表明 , 原生结构 煤有 93 % 的AP < 10 , 碎裂 煤只 有 48 3 % 的AP 妻 10 , 碎粒煤有 91 % 的AP ) 1 0 , 糜棱煤有 93 % 的 夕) 10 . 碎粒煤和 糜棱煤 的瓦斯放散指数夕值 主 要在不 小于 10 的范 围 . (3 )构造煤 的瓦 斯突 出预测指标值高 . 在实 际应用 中更多的是选用 突 出倾 向性 的综合指标 犬值来预测煤和瓦斯 突出 . 平顶 山矿区不 同类型 煤体结 构K值 的统计 结果表 明: 随构造 煤结构 破坏程度增加犬 值升高 , 原生结 构煤 10 % 的测