李涛①② LI Tao；秦涛①② QIN Tao；杨富宇② YANG Fu-yu；左殿涛② ZUO Dian-tao；王为② WANG Wei；厚文亮② HOU Wen-liang
（①黑龙江科技大学黑龙江省普通高等学校采矿工程重点实验室，哈尔滨 150022；②黑龙江科技大学矿业工程学院，哈尔滨 150022）
（①Key Laboratory Mining Engineering of Colleges and Universities in Heilongjiang Province，Heilongjiang University of science and Technology，Harbin 150022，China；
②Mining Engineering College，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China）
摘要： 为了研究淮南矿区谢一矿地质构造因素对井田内煤与瓦斯突出的影响，进而分析煤与瓦斯突出发生的区域性分布规律。本文通过对矿区地形地貌的考察，地质构造研究，瓦斯涌出量的监测，得出谢一矿煤与瓦斯突出点具有区域性分布的特点，而突出点集中的分布在地质构造控制区域内；煤层煤与瓦斯突出的指标是最小瓦斯压力为1.59MPa，以对井田内煤与瓦斯突出不同区域进行划分。为研究矿区内煤与瓦斯突出的分布规律提供了指导，为矿区开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据。
Abstract: In order to research the influence of geological structure factors in Xieyi mine of Huainan mining area on the coal and gas outburst, and then analyze the regional distribution rule of coal and gas outburst, this paper concluded that the coal and gas outburst point of Xieyi coal mine has the characteristics of regional distribution through the investigation of the landform, the study of geological structure, and the monitoring of gas emission in the mining area, and the outburst point distributed in the geological structure control area. The index of coal and gas outburst is the smallest gas pressure of 1.59MPa, and it is divided according to the different region of coal and gas outburst, which provided guidance to the research of the distribution rule of coal and gas outburst and the basis for the prediction and prevention of coal and gas outburst in the mining area.
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关键词 ： 采矿工程；煤与瓦斯突出；地质构造；突出规律
Key words: mining engineering；coal and gas outburst；geological structure；outburst rule
中图分类号：TD163 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0034-02
1 谢一矿地质构造特征
淮南煤田位于华北地区的南边，淮南-豫西台陷带内。东部与郯庐深大断裂与张八岭地轴相隔，南以舜耕山断层为界与合肥—霍丘凹陷相邻，西抵阜阳一夏邑断层，与河南禹密煤田遥遥相应，北止上窑—明龙山断层与蚌埠隆起相接。该井田结构形态的格局，主要受到阜风逆掩断层和舜耕山逆掩断层的控制，并由来自南、北向挤压力的作用，而产生的剪切张扭力的影响造成。随着井田开采逐步向深部延伸，使得地质构造变得更为复杂，就会增加瓦斯涌出量，造成瓦斯与煤发生频繁突出，强度较浅部开采明显增加。
2 谢一矿煤与瓦斯突出分布规律与地质构造的关系
2.1 煤与瓦斯突出情况 本矿煤与瓦斯突出煤层主要可以分为B11b和C13两个煤层，其中B11b煤厚度为1.3~7.1m，平均厚度为3.60m，顶部为1~3层，0.1~0.9m砂质泥岩或泥质夹矸。煤层直接顶为炭质泥岩或灰色细砂岩，厚度为0.5~0.7m，其中上一层煤线为0.3~1.0m，老顶为灰色细砂岩，直接顶为灰色泥岩或细砂岩，其厚度为0.6~5.0m，是由北向南逐渐增厚，并含植物根部化石碎片。煤层呈现出的颜色为暗淡型，褐~灰黑色，形状为粉粒片状，煤层呈现出松散、软、透气性差等特点。煤质为中灰、低硫、特低磷1/3焦煤。
本井田煤与瓦斯突出现象主要集中在C13和B11b两个煤层，瓦斯涌出量有以下特征：①出量约占总涌出量的40～50％，回采工作面约占总涌出量的30～35%，掘进工作面约占总涌出量的15～20%；②块段、同水平、同煤组各煤层瓦斯涌出量有一定的比例关系：C13占总涌出量的67%、B11b约占总涌出量的23%，B11a约占1.7%、B10占1.5%；③煤层顶、中、底各分层的瓦斯涌出量也有一定的比例关系：C13顶区占总涌出量的48～68%，中区占总涌出量的20～23%，底区占16～22%，B11b顶区占80～83%，底区占17～20%；④谢一矿-480m～-660m水平Ⅲ-Ⅳ～Ⅴ-Ⅵ勘探线间F13-4至F13-5断层带附近都是相对高瓦斯区域；⑤B11b煤层瓦斯含量虽比C13煤层低，但B11b顶板透气性差，煤层结构复杂，瓦斯排放较C13煤层困难；⑥煤层瓦斯压力也随着开采深度的增加而逐步增大，现场实测－480m水平B11b煤层瓦斯压力为2.0MPa，-540m水平为2.6MPa，-660m水平为3.0MPa，预计-780m水平瓦斯压力将达到3.8～4MPa。谢一矿在建井和生产过程中，发生过很多次煤与瓦斯突出，1000t以上特大型突出1次，大型突出2次，中型突出7次，其余为小型突出，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。煤与瓦斯突出动力现象发生前，有明显的低压显现；如果迎头掉碹、煤壁与支架积聚来劲、响煤炮、煤体位移等，就会涌现出大量的甲烷，涌入巷道，就会造成巷道风流中的甲烷浓度超标。
2.2 煤与瓦斯突出指标 K值是煤体突出危险性指标，它是综合瓦斯解吸速度ΔP和煤的普氏硬度系数f的指标。
（K=ΔP/f）K>15时具有突出危险性。谢一矿B11b煤层五个取样点煤样K值范围为4.8～57；取样点煤样K值为4.8和9.8的，均未发生突出，而B11b煤层三处突出点煤样的K值在22～57范围内，均大于15；东一采区主石门揭8煤时采取三个煤样，三处K值均小于15，正常情况下，不发生煤与瓦斯突出。
根据煤与瓦斯突出最小瓦斯压力为Pmin：
Pmin=Pf+0.39（MPa）
式中P—实测瓦斯压力；f—煤的坚固性系数。
按上式计算，谢一矿B11b煤层发生煤与瓦斯突出的最小瓦斯压力为：Pmin=2.4×0.5+0.39=1.59（MPa）
Pmin小于实测瓦斯压力，属突出煤层。
煤层瓦斯含量大于10m3/t时有突出危险，B11b煤层瓦斯含量满足这个条件，也属于突出危险煤层。
2.3 煤与瓦斯突出与地质构造的关系 谢一矿煤与瓦斯突出主要发生在B11b和C13两个煤层中，其中井田内17次煤与瓦斯突出中与质地构造有直接关系的就有12次，占突出总数的70.59%，煤与瓦斯突出与地质因素的关系见表1，而煤与瓦斯突出与断层的关系见图1。而突出的始突深度390m，最深达740.2m。
3 结论
①煤层内煤与瓦斯突出主要是发生在以断裂为主的小的地质构造影响区域内；②谢一矿的瓦斯地质情况表明B11b、C13两煤层均属于煤与瓦斯突出煤层，突出点则具有区域性分布的特点，较集中地分布在地质构造控制的一些区域内，地质构造对煤与瓦斯的突出起到一定的控制作用，地质构造的区域性分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布；③分布有煤与瓦斯突出点的区域，地质构造较为复杂、煤体结构也存在着不同程度的破坏，造成瓦斯压力较大；④煤与瓦斯所突出的类型中，突出和压出所占的比例较大，这些都说明构造应力是该矿煤与瓦斯突出发生的主要因素，构造应力场是煤与瓦斯突出的动力因素。
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