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谈矿山地质构造与瓦斯突出地段的控制

2013-06-13 01:23

　　摘要：本文通过地质构造对煤层瓦斯保存的控制及对煤层中软分层发育的控制的分析，阐述了地质构遣对煤与瓦斯突出的控制。
　　关键词：地质构造；瓦斯；控制
　　
　　众所周知，煤炭是国家工业发展的重要能源和工业原料，是国家的宝贵财富。合理开发煤炭资源，提高煤炭回收率是我国煤炭工业的一项重要政策，同时也是缓和采掘接替紧张，延长矿井寿命，提高经济效益的有效措施，也是煤炭工业调整工作的重要内容之一。
　　矿井地质工作是煤矿很重要的基础工作。它工作的好坏与矿井煤炭回收率有着直接的紧密联系。它工作的内容主要是，从矿井建井至矿井报废所进行，一系列地质工作。主要包括：处理生产中遇到的各种地质及水文地质难题；为矿井寻找增加会储量，计算和核实矿井储量。掌握储量动态，提高储量级别，设法扩大矿井储量。及时提出合理开采利用煤炭资源的意见，为设计部门提供准确可靠的地质资料，合理的进行采区、回采工作面设计，避免因设计错误造成资源丢失。
　　
　　一、矿区地质构造对煤层中瓦斯保存的控制
　　
　　(一)褶皱对煤层中瓦斯保存的控制
　　岩层经过褶皱作用后，在褶皱不同部位围岩封闭瓦斯能力具有较大的差别，在背斜轴部节理以张性为主，因此，封闭瓦斯的能力明显减弱。在向斜轴部，节理以压性或压扭性为主，因此，围岩封闭瓦斯的能力介干背斜轴部和向斜轴部之间。此外，背斜倾伏端埋深相对大，封闭瓦斯的能力也相应增强，而向斜仰起端埋深相对减少，封闭瓦斯的能力也相对减弱。
　　
　　(二)断层对煤层中瓦斯保存的控制
　　断层保存瓦斯的能力则随断裂性质的不同而具显著的差异。压性断层因其受到较大压应力作用，结构致密的断层泥、糜棱岩较发育，透气性差，沿断层和垂直断层面方向上的瓦斯运移都相对困难，因此，压性断层对煤层中瓦斯的保存最为有力，张性断层则相反，其中，结构松散的碎裂隙岩、断层泥发育，透气性好易于瓦斯释放，其它断层对瓦斯的保存能力则按压扭性、扭性、张扭性的顺序逐渐减弱。此外，断层对煤层中瓦斯保存的控制还明显地受构造作用的强烈程度影响，随着地质构造作用的加强，断层泥、糜棱岩进一步发育．压性断层变得更有利于瓦斯保存，扭性断层保有瓦斯的能力也有一定程度的提高，张性断层则变得更有利于瓦斯释放。

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　　二、地质构造对煤层中软分层发育的控制
　　
　　软分层是煤层中比较软弱的煤分层，是由构造错动形成的结构遭受一定程度破坏的构造煤，呈带状或透镜状分布，它是发生煤与瓦斯突出的必要条件。
　　
　　(一)褶皱对煤层中软分层发育的控制
　　在褶皱作用初期，岩层受到纵向的作用而发生弯曲，岩层为凹侧处于压缩状态，而外凸侧则处于拉张状态。这种不均匀受力状态就会引起层问错动。层间错动会使得坚硬岩层之间的软弱层形成密集的劈理带，劈理的进一步变形发展就会使煤破碎形成一定厚度的软分层，软分层的厚度随层间错动的加强而变厚，其中褶皱两翼软分层厚度最大，以糜棱煤为主，向斜轴部次之，以糜棱煤、碎粒煤为主，背斜轴部软分层厚度最小，且以碎裂煤为主。当煤层两侧岩层也为软弱岩石时，煤层容易产生层间小褶皱，小褶皱的进一步发展也可以形成软分层，且以碎裂煤为主，当层间错动比较强烈时。小褶皱才能发育成为以糜棱煤为主的软分层。
　　
　　(二)断层对煤层中软分层发育的控制
　　断层对煤层中软分层发育的控制是通过两方面表现出来的：一是断层两盘的相对错动使断层内煤层形成了不同性质，不同厚度的构造煤。二是断层两盘的相对错动引起周围煤层发生层间错动。受压性断层控制而形成的软分层厚度大，分布范围广，而且以糜棱煤为主，强度低，在断层一侧经常形成富集瓦斯的软煤包。
　　扭性断层形成时，沿两侧产生层间错动比压性断层要小得多，形成的软分层厚度和分布范围都要小一些。张性断层是受到其斜交的拉张应力作用形成的，受张性断层影响而形成的软分层一般都不发育。受压扭性断层控制而形成的软分层的发育程度则分别介干压性与扭性断层以及张扭性断层之间。

　　三、地质构造对煤与瓦斯突出的控制

　　
　　地质构造对煤与瓦斯突出的控制是通过控制发生煤与瓦斯突出的条件(瓦斯、软分层)而表现出来的。
　　褶皱对煤与瓦斯突出的控制
　　容易发生煤与瓦斯突出的褶皱构造大致有以下几种：
　　背斜倾伏端。这种构造的倾伏端部位多有过比较强烈的层间错动，有的还发育一系列顺倾伏方向的逆断层，使得煤变得比较破碎，软分层比较发育，而且，煤层埋深增大，瓦斯赋存条件也变好，因此，倾伏端部位容易发生煤与瓦斯突出。
　　向斜轴部及两翼。在褶皱作用过程中，岩层发生层间错动易于使煤层产生塑性变形，褶皱轴部加厚，翼部变薄，向斜轴部突出危险性一般较大。
　　断层对煤与瓦斯突出的控制
　　压性断层。压性断层是受强烈挤压作用形成的，因此，断层泥，糜棱岩一般都很发育，这些断层岩透气性差，是封闭瓦斯的重要边界。断层在形成过程中，会引起其附近煤层和岩层发生褶皱，使得煤层受到强烈错动，生成厚度不等的软分层。同时，还会使煤层变厚或变薄，形成局部的小煤包，这些小煤包呈富集瓦斯也称为瓦斯包，而且，压性断层附近还是一个地应力集中区。因此，当围岩为透气性差的岩石时，压性断层两侧经常会发生煤与瓦斯突出。
　　张性断层。张性断层是受到与其走向垂直的次一级拉张作用力形成的，多数是位于背斜轴部且与背斜轴线平行的正断层，也有一部分是与轴线垂直的正断层，断层面上也可见到一些与其倾向一致的擦痕，断层带内糜棱岩不发育，主要为断层角砾、碎裂岩等。这些岩石透性良好，是瓦斯运移的良好通道，当张性断层与透气性强的砂岩、溶洞或地表连通时．很容易使瓦斯沿断层被粘土充填之后，才成为隔气层。
　　一般来说，张性断层引起两盘岩层产生层问错动的规模是很小的，因此，形成软分层的厚度也是很小的，而且，地应力集中的程度也很低，所以张性断层两侧发生煤与瓦斯突出的现象也是比较少的。
　　
　　结束语
　　
　　除地质结构外，煤系地层中煤层围岩性质、煤层厚度与倾角等对煤与瓦斯突出也起到一定的控制作用，但瓦斯压力、煤体力学性质是影响煤与瓦斯突出的主要因素，矿区地质构造明显地控制了这些因素的分布．从而控制了矿区易于发生煤与瓦斯突出的地带。