鶴壁煤業(yè)(集團)公司所屬8對生產礦井均為高瓦斯礦井,其中南部3對礦井為煤與瓦斯突出礦井。自1970年六礦第一次出煤與瓦斯突出以來。共發(fā)生包括突出、壓出、傾出在內突出事故63起,給安全生產和職工的生命安全造成嚴重威脅。為探索突出規(guī)律及發(fā)生突出的主導因素。有效防治煤與瓦斯突出事故,本文著重從地質角度分析鶴壁礦區(qū)地質構造對煤與瓦斯突出的控制作用。
1鶴壁礦區(qū)與瓦斯突出的基本情況
鶴壁礦區(qū)煤與瓦斯空出均發(fā)生在石門揭煤及煤巷掘進???基本情況出表1。
表1石門揭煤煤巷掘進突出情況表
鶴壁礦區(qū)突出,壓出、傾出3種類型的動力現象均發(fā)生過,其中典型突出所占比例較大,約為74%;壓力、傾力分別占5%、21%。突出誘導因不以放炮為主,統(tǒng)計數據見表2。
表2 不同作業(yè)突出比例
煤巷突出中托頂煤掘進煤巷所占比例較大,沿頂掘進煤巷所占例較小;上山掘進煤巷所占比例較大,下山煤巷及近水平煤巷所占比例較小。
2 突出井礦區(qū)的區(qū)域構造背景
鶴壁礦區(qū)西依太行山新華夏系隆起帶,東臨華北平原新華夏系沉降帶,地質歷史時期遭受燕山和喜山等多次構造運動。礦區(qū)內主采煤層為二1煤,平均煤厚8m。煤層直接頂為薄層狀砂質泥巖,老頂為細粒、中細粒砂巖。礦區(qū)整體為一單斜構造,區(qū)內次一級構造復雜,以斷層褶曲為主。礦區(qū)內8條規(guī)模較大的傾伏向、背斜相間出現,多為北東向。礦區(qū)內還有為數不多的次一級短軸褶曲及非對稱形狀的鞍狀構造,受拉長斷層影響失去了完整的幾何外形。礦區(qū)內斷層均為高角度正斷層,落差大于100 m 的18條,走向以北東向或北北東向為主。大斷層兩盤往往發(fā)育多條階梯狀小斷層,形成較寬的斷層破碎帶。除斷層外,在煤層及煤層頂底板中X共軛剪節(jié)理、裂隙也非常發(fā)育,造成煤巖破碎。
礦區(qū)的控制性地質造為青羊口斷層,為京廣大斷裂伴生斷層。該斷層走向長100多km,最大落差達1000m,北北向東向延伸。該斷層與礦區(qū)最南部的十礦距離最近,在十礦深部穿過,向北逐漸偏離礦區(qū)。礦區(qū)的一級斷層造為賈家地塹和F40斷層組,累計落差均在200m以上,將礦區(qū)分成相對獨立的三部分:南部為六礦、八礦、十礦3對礦井,中部為三礦、二礦2對礦井、北部為二礦、四礦、九礦3對礦井。在兩級斷層構造作用下,南部三對礦井與中部、北部相比瓦斯地質條件出現較大差異:
(1)井田內地質構造復雜程度明顯不同。南部3對礦井井田內斷層相互切割穿插較多,北部5對礦井則較少;南部3對礦井井田內,尤其是六礦井田內較多不同方向的褶曲相互交叉,形成穹隆或構造盆地,北部5對礦井則較少。
(2)南部3對礦井煤層產狀變化大,傾角明顯變大,深部普遍達30%uB0,局部達50%uB0北部5對礦井煤傾角一般在20%uB0以下。煤層傾角增大使自重應力成為煤與瓦斯突出的誘導因素,托頂煤上山掘進時成其明顯,十礦曾經發(fā)生的“9.25”、“3.19”、“4.10”3次突出事故都是頂煤冒落誘發(fā)造成的。
(3)南部3對礦區(qū)井井田內煤厚度變化大,薄煤帶、厚煤帶相對較多,局部煤層厚度變化在0~12m之間,與平均煤厚8m相比懸殊。煤厚變化帶往往是嚴重突出危險帶。
3地質構造對突出的控制作用
綜合分析鶴壁礦區(qū)煤與瓦斯突出事故特點,基本是受地質構造控制的。地質構造通過控制構造煤發(fā)育程度及發(fā)育范圍、地應力分布情況、瓦斯的賦存運移,控制煤與瓦斯突出。
3.1 地質構造對煤物理力學性質的影響極其嚴重,主要通過構造煤的發(fā)育程度及分布范圍表現出來。與北部5對礦井相比,南部3對礦井構造煤的發(fā)育非常明顯,非常普遍。觀測表明,南部3對礦井在斷層附近及向、背斜軸部,構造煤普遍發(fā)育;在非構造帶由于南部3對礦井距離煤層底板1.5m~2.0m處的夾矸厚度只有北部5對礦井的0.3~0.5倍,巖石力學強度嚴重降低,在較強烈的地質構造影響下,在煤層內部發(fā)生大面積的層滑構造。這是一種煤層層位不發(fā)生錯動,但煤層頂底板發(fā)生相對位移的層間滑動構造,厚度較小的夾矸由于與上、下煤層的粘結力弱常常發(fā)揮滑動面的作用。受層滑構造作用在煤層底部形成普遍發(fā)育構造煤。采用四類構造煤分類法,在斷層附近及向、背斜軸部整個煤層都是Ⅲ、Ⅳ類構造煤且發(fā)育基本都是Ⅲ、Ⅳ類構造煤。實測表明,各礦井Ⅰ類煤(非構造煤)的煤強度基本相同,堅固性系數為0.41!~0.55。
實測表明,南部3對礦井的Ⅰ類煤至Ⅳ類煤的煤強度(?值)差別明顯,見表3。
表3 南部3對礦井的?值
構造煤的存在降低了煤強度,即降低了阻止突出發(fā)生的阻力。南部3對礦井非常明顯、非常普遍的構造煤成為煤與瓦斯突出的因素之一。
3.2 地質構造對地應力的控制作用
地質歷史時期的燕山和雪中喜山2次主要構造運動六礦井田疊加,造成南部3對礦井地應力明顯偏大。六礦地應力實測值表明,重直應力為金尼克理論值的1.05~1.78倍,而水平應力為金屬尼克理論值的2.69~4.76倍,且分布很不均勻。應力實測值還表明六礦井田煤系地層內存在較大剪應力。殘余構造應力的存在起到了激發(fā)突出的作用,極大地增加了煤與瓦斯突出的危險性。計算結果表明,六礦井田內磚瓦向壓縮狀態(tài)煤體的彈性潛能約為與瓦斯內能的4倍,是破碎煤體、激發(fā)突出的主要動力,為煤與瓦斯突出主要激發(fā)因素。
構造應力還通過采掘活動形成的支承應力,造成應力的進一步疊加,激發(fā)突出。六礦發(fā)生的“9?”及“12%uB75”突出事故都是支承應力作用結果?!??”事故為:某工作面開采頂分層時的因處理斷層留下20m?m,下分層孤島掘進行15m后,正處于孤島中部,發(fā)生了突出事故,突出煤量85t,瓦斯量1800m3;”12%uB75“事故為:為改造某工作面上順槽,在距原煤層底板上順槽2.5m處并行補掘一條由底找板2m處,炮后發(fā)生了突出事故,突出煤量140t,瓦斯量2600m3。2次事故的噸煤突出瓦斯量都只是略高于噸煤瓦斯含量,與典型突出的噸煤瓦斯出量(噸煤瓦斯含量的5~9倍)相比相差較多,因此突出動力主要是支承應力。
3.3 地質構造對瓦斯的控制作用
地質構造對瓦斯的控制作用主要表現在瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯放散速度等方面。各礦井實測瓦斯壓力及吸附瓦斯含量見表4。
表4 各礦瓦斯壓力,吸附瓦斯量測定表
實測結果顯示,瓦斯壓力與地質構造、煤層埋深關系密切。隨著埋深增加,瓦斯壓力增大;南部3支礦井構造復雜,煤層透氣性差,瓦斯含量與埋深、煤質關系密切。隨著埋深增加,瓦斯含量增大;十礦煤層含水量較高,總體而言,鶴壁礦區(qū)現開采水平瓦斯壓力與瓦斯含量普遍高于發(fā)生突出的臨界值,因此,控制瓦斯突出發(fā)生的是采掘活動中瓦斯放散速度。
構造煤的發(fā)育程度決定著采掘過程中瓦斯放散初速度。實測的瓦斯散初速度(%u394P)見表5。
表5 礦井瓦斯初速度與煤類型關系
實測數據表明,Ⅳ類構造煤的放散初速度為Ⅰ類煤的2~3倍。構造煤受到采掘集中應力后破壞、變形、卸壓,吸附瓦斯快速解吸,形成大量的有強烈膨脹能的游離瓦斯,在集中應力的激發(fā)下搬運、破碎煤體,促進煤與瓦斯突出的發(fā)生、發(fā)展。
4結語
(1)鶴壁礦區(qū)內南部3對礦井發(fā)生煤與瓦斯突出,北部5對礦井不發(fā)生,是區(qū)域地質構造控制作用的結果。地質構造通過對構造煤、地應力及瓦斯的控制作用的結果。地質構造通過對構造煤、地應力及瓦斯的控制,控制煤與瓦斯突出。在現開采水平構造煤的發(fā)育程度及規(guī)模是發(fā)生煤與瓦斯突出的關鍵因素。
(2)構造煤發(fā)育部位是鶴壁礦區(qū)防突重點,需加強構造帶及底分層煤巷掘進的防突工作。同暗無天日,應積極研究地質構造的預測探測技術,為搞好煤與瓦斯突出預測預報提供地質資料。
(3)防治煤與瓦斯突出需采取卸壓與增強綜合防突技術,即通過排放鉆孔和瓦斯抽放,降低地應力、瓦斯壓力和瓦斯含量,相應增加構造煤強度。同時提高巷道支護強度,保證發(fā)生突出的阻力大于動力,防治煤與瓦斯突出事故,實現安全生產。
現在好像辦理消防手續(xù)已經不要電氣檢測報告了,建議你再咨詢一下當地消防部門。以前這個報告是由消防檢測機構做的。具體的可以上網搜,或者問窗口工作人員,讓他告訴你當地消防檢測機構的名稱。
建筑消防檢測都是按照公安部129文件規(guī)定的辦理資質的。