[00128965]矿井构造煤与瓦斯突出关联技术

鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河矿区位于黑龙江东部盆地群。该盆地群所属的吉黑褶皱带,是西伯利亚地台与中朝准地台之间的构造结合带,受到古亚洲构造域和滨太平洋构造域的双重作用,是一个十分复杂的多旋回构造带,断层、褶皱密集发育,岩浆活动强烈,构造运动形成应力集中、构造煤发育。矿区内绝大多数矿井是井工开采,随着开采深度的增加,地质条件更趋复杂,煤层瓦斯压力增大、瓦斯含量增高、煤层透气性降低,造成采掘过程中煤层瓦斯异常涌出,甚至发生煤与瓦斯突出等动力现象。 为深入研究龙煤集团矿区、矿井瓦斯突出特征,探索煤层构造煤赋存分布和煤与瓦斯突出危险的相互关系,揭示其瓦斯地质规律,龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司联合河南理工大学开展“矿井构造煤与瓦斯突出关联技术”研究。项目开展以来,龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司、龙煤集团鹤岗分公司、双鸭山分公司、鸡西分公司、七台河分公司与河南理工大学紧密协作,取得了一系列成果和技术指标如下： （1）研究了龙煤集团鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河四大矿区区域构造演化及控制特征。四大矿区位于黑龙江东部盆地群,区域地质构造归属于吉黑褶皱系;主要沉积早白垩世滴道组、城子河组、穆棱组煤层,燕山晚期受西伯利亚板块与华北板块碰撞南北向挤压的控制,又受控于古太平洋动力学体系北北东方向构造表现为强烈的挤压活动,南北向构造表现为拉张、裂陷活动;燕山末期转为今太平洋动力学体系,NNE—NE向构造主要表现为大规模地裂陷、引张活动,大量玄武岩浆喷溢,呈大面积分布特征,控制着煤层瓦斯的分布特征;晚白垩世至古近纪,NWW向构造表现为挤压活动,并出现逆断层及其伴生的褶皱构造,近东西向构造表现为压扭活动,使得煤层受到强烈地挤压剪切破坏而发育构造煤,有利于瓦斯赋存;现今构造应力场主应力方向为NEE—NE向,控制着NNW—NW向构造挤压作用,是造成煤与瓦斯突出和冲击地压发生的构造应力场。 （2）研究了鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河矿区瓦斯赋存构造逐级控制特征。鹤岗矿区NW、近SN向构造表现为受到挤压状态,具有一定的封闭性,控制着鹤岗矿区的瓦斯赋存分布及突出危险区。双鸭山矿区构造煤分布多分布在北东向、北北东向与东西向构造复合部,岩浆活动影响煤种的分布和局部瓦斯富集。鸡西矿区现代构造应力场主应力为NEE向,控制着NNW—NW向构造为挤压和压扭作用,成为动力灾害多发地带,NE、NNE向构造的拉张有利于瓦斯释放,动力灾害程度相对较低,两者的复合部位应力集中,动力灾害更容易发生。七台河矿区以桃山为转折点,桃山以西地层走向北西,断层以张扭性断层为主,有利于瓦斯逸散,瓦斯含量相对较低,但在南部有褶皱和逆断层存在,有利于瓦斯保存,突出危险性增加,桃山以东地层走向北东,以压扭性断层断裂为主,伴有褶皱和逆断层,构造煤发育,并有岩浆活动,有利于瓦斯生成和保存;弧顶压性逆断层和褶皱均很发育,构造煤厚度大,具有突出危险性。 （3）在提出的构造煤钻孔解译和构造煤巷道编录方法的基础上,进行了鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河矿区、矿井构造煤钻孔解译和构造煤巷道编录,分析了构造煤分布规律。统计结果发现：煤与瓦斯突出都分布在构造煤分布区;构造煤厚度越大,突出的强度可能越大,瓦斯突出发生的最小构造煤厚度仅0.3m。 （4）统计了鹤岗、鸡西、七台河矿区127次煤与瓦斯突出事故,分析了构造、地应力、构造煤及煤层厚度对煤与瓦斯突出的影响,认为构造煤是瓦斯突出的物质基础,地应力和瓦斯应力是突出的动力。正断层附近也可能发生瓦斯动力现象,突出危险程度与断层走向和最大主应力的夹角、构造煤厚度及构造复杂程度有关;断层尖灭端、构造复合部位、构造弧形转弯处易应力集中而引发瓦斯动力现象;断层走向与最大主应力夹角越大,断层附近应力越集中,发生瓦斯突出的危险越大;逆断层有利于瓦斯保存,即使断层走向与最大主应力夹角小也可能具有瓦斯突出危险性;岩浆侵入造成局部应力分布不均,增大瓦斯突出危险性和突出的强度。 （5）在提出的瓦斯地质图法瓦斯（煤层气）资源量计算方法的基础上,计算了鹤岗、双鸭山、鸡西、七台河矿区矿井瓦斯资源量,并进行了评价。 2017年5月成果经中国煤炭煤炭工业协会鉴定为国际先进水平。