基于地质构造的煤与瓦斯突出预测

发表时间:2021/6/9   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:刘文武 毛红兵 赵明 李建民
[导读] 摘要:煤与瓦斯突出是煤矿开采生产中的一种自然灾害,会导致严重的安全事故,不仅影响企业的经济效益,还有可能造成大量的人员伤亡事件。
        四川川煤华荣能源公司大宝顶煤矿  四川省攀枝花市  617000
        摘要:煤与瓦斯突出是煤矿开采生产中的一种自然灾害,会导致严重的安全事故,不仅影响企业的经济效益,还有可能造成大量的人员伤亡事件。因此,为了保障煤矿开采的安全性和经济效益,相关单位需要对煤与瓦斯突出,做好科学性合理性的预测。基于此,本文从地质构造方面出发,分析了当前煤与瓦斯突出预测中,存在的问题和不足,同时还对地址动力区划分进行了研究,希望可以为煤与瓦斯突出预测,提供良好的帮助和借鉴。
        关键词:地质构造;煤与瓦斯突出;预测;现状
        引言:煤与瓦斯突出主要是在压力的作用下,大量破碎煤及瓦斯,突然性的从煤体内喷向采掘空间,这是矿井下生产一种破坏力巨大的自然灾害。虽然煤与瓦斯突出是一种自然灾害,但是在一定情况下可以提前对其进行预测,用以降低灾害对生产和人员的伤害。众所周知,煤与瓦斯突出是在压力的作用下发生的,所以要想对其进行科学的预测,就必须先了解地质结构的特点,以此提升煤与瓦斯突出预测的准确性和科学性,从而为煤矿企业的健康发展奠定坚实的基础。
        一、煤和瓦斯突出的定义
        前文提及,煤与瓦斯突出主要发生形式,就是煤和瓦斯从工作面中,大量却突出的喷向采掘区,极易造成煤流埋人和瓦斯爆炸的事故,不仅影响煤矿企业的经济效益,还有可能造成严重的人员伤亡[1]。同时,煤与瓦斯突出还具有,突发性、能量大等特点,通常情况下一旦发生煤与瓦斯突出灾害,井下工作人员很难在第一时间撤离或者逃生。基于煤和瓦斯突出造成的巨大危害,煤矿企业应该投入更多的力量,对突出进行科学性和准确性的预测,一来提高煤矿开采工作的质量和效率,二来保护井下开采人员的生命安全。
        要想提升突出预测的科学性,就必须详细的了解瓦斯参数,以此通过瓦斯参数的数值波动范围,提高预测的精准度。当前瓦斯参数在突出预测中,主要包括了瓦斯的含量、压力、涌出量,以及煤层的透气性、煤厚变异系数、变形系数等,突出预测工作只有精准掌握了瓦斯参数的变化规律,才能提升预测的准确性。例如,煤层中的瓦斯压力,是煤与瓦斯突出的主要动力来源,所以通过分析瓦力压力的数值变化,不仅可以有效预测煤与瓦斯突出灾害,还可以根据瓦斯压力探明瓦斯的含量,一般情况下瓦斯压力越高,瓦斯的含量也就越大。又如,瓦斯解吸和煤层透气性也是预测突出的重要参数,当两者的数值超出正常范围值时,就极有可能导致煤层失去稳定性,进而诱发煤与瓦斯突出灾害。
        二、我国煤和瓦斯突出预测的研究现状
        根据相关资料,表明我国是当前世界上,煤与瓦斯突出事故发生较为频繁的国家之一,就突出事故发生的次数而言,已经远超世界总突出次数的1/3,从而严重阻碍了我国煤矿产业的健康发展。现阶段,我国煤矿企业已经充分认识到,煤与瓦斯突出事故的严重性,所以逐渐加大了对煤与瓦斯突出预测的支持力度[2]。尤其是在煤与瓦斯突出预测、防治和发生机理方面上,更是投入了大量的人力、财力和物力,以求探明突出事故发生的原因,以及制定防治突出发生的措施,用以保障井下开采工作的顺利进行。基于当前煤与瓦斯突出预测的研究成果而言,虽然获得了良好的成效,但是由于地质结构复杂、岩体破坏形式多样等因素,导致研究难度大幅度提升,这就造成我国在煤与瓦斯突出预测上,仍然有很长的路要走。

通过对煤与瓦斯突出事故的分析,了解到要想成功的预测突出,就必须详细的分析突出发生的机制,以此才能找寻到正确的预测方向,但是在此问题环节上,我国存在一定的研究欠缺,主要体现在以下几个方面:第一,无法明确煤与瓦斯突出的机理,就目前研究结果可以得出,突出事故的发生与地应力、瓦斯压力和煤的力学性质,有着极大的关联,通常情况下是由三者之间共同的作用下导致的。因此,突出预测需要从以上三个方面着手研究,以及还要充分考虑到其他影响因素。第二,突出预测受到预测人员主观性的影响,很多工作人员会根据自身的经验作出判断,这就导致突出预测结果存在较大的误差。另外,不同的煤矿开采区,具有不同的地质结构,所以评价突出危险性的指标,并不适用于所有的煤矿开采区,这就表明我国在突出预测工作方面,存在较大的主观性和局限性。第三,突出预测方法与“四位一体”综合防突措施,没有形成合理的配合之势。一般在突出预测工作中,只是对预测数据进行处理,并没有根据分类结果,制定出与之相应的防突程序,也没有对相关工作人员做出科学性的指导,从而体现出了突出危险预测方法,实用性低的特点。
        三、地质动力区划分研究
        构造断块划分方法:煤与瓦斯突出事故和地质结构存在着密切的联系,所以通过构造断块划分方法,可以有效的提高突出事故预测的科学性和准确性。就当前地质动力区划分研究表明,构造断裂具有以下几个特定:其一,煤矿的构造断裂存在全球性特点[3]。其二,构造断裂的形态多为竖直断裂表现。其三,构造断裂造成了连续和断续的断块系。结合煤与瓦斯突出事故发生的机制,可以判断出构造煤突出的直接原因,是由于构造应力的作用,引发地质原生机构破坏,从而造成构造煤在地质结构变化中,受到较大的影响。
        区域构造应力场分析:首先,应力场的主要构成部分是,构造应力和重力应力,所以岩体应力和地球地壳中的各种动力作用过程,存在较为密切的联系,所以要想提升突出预测的精准性,就需要对构造应力场做好系统科学的分析和研究。其次,据相关分析表明,对构造应力场产生影响的因素,主要包括了边界应力、区域形状和体力岩石力学性质等。此外,地球存在的多种磁场,也会对构造应力场产生一定的影响,例如,地热场、地电场和重力均衡场等。
        四、基于地质构造的煤和瓦斯突出预测
        煤与瓦斯突出预测作业中,建立系统科学的区域预测信息系统,能够有效的降低甚至杜绝突出事故的发生。首先,突出预测信息系统,是建立在模式识别基础上的,所以此种预测方式存在良好的准确性,从而有助于保证煤矿开采行业的质量和效率。其次,参与突出预测作业的技术人员,要对模式识别系统,做好优化和升级,尽量提高图形数据、文字数据和声音数据的全面性。最后,煤与瓦斯突出预测作业中,会产生大量的数据和信息,为了提高突出预测的精准性,就需要对数据信息,做好科学性的管理和分析,尤其是空间定位特征方面的信息数据,必须采用合理的技术,将空间数据与属性信息有效融合。如此一来,突出预测作业就能够直接、高效、生动和形象的完成数据检索、分析和查询工作,不仅提升了突出预测的工作效率和质量,还确保了预测的准确性与科学性。
        结语:综上所述,基于地质构造的煤与瓦斯突出预测,需要煤矿企业投入大量的人力、物理和资金,对预测方法、突出机制、突出防治等方面,进行更加全面和系统的研究和分析,以便找寻到适合我国煤矿行业发展的突出预测手段。
        参考文献:
        [1]钟福平,寇卫锋,丁昕,刘操.多重地质构造影响下的煤与瓦斯突出危险性研究[J].煤炭技术,2021,40(03):78-81.
        [2]汪佩,吕闰生,张金陵.基于地质构造分区的瓦斯地质单元区划方法[J].煤炭技术,2021,40(02):89-92.
        [3]徐雪战.基于瓦斯涌出特征的煤与瓦斯突出连续预测技术及应用[J].能源与环保,2021,43(01):1-7.
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