推覆构造的动力学特征及其对瓦斯突出的作用机制

逆冲推覆和重力滑覆的共性特征是存在一个以相对低的强度和高的剪切应变为特征的滑脱面或拆离层,分隔着其上下力学性质和应变特征不同的两盘。推覆构造对煤与瓦斯突出的作用机制主要表现为2个方面：① 推覆构造形成过程中低角度滑动对煤体产生广泛的压剪作用,使得煤层作为相对软弱层面结构发生广泛的层域破坏和面域破坏,构造煤非常发育;② 推覆构造的挤压应力环境以及地层增厚效应为瓦斯赋存提供了有利条件,低角度的主滑断裂面(大多为逆断层或逆掩断层)往往构成较好的瓦斯封闭系统,对瓦斯的赋存起一定的控制作用;推覆构造派生的具有压性特征的结构面形成了对煤层瓦斯系统的封闭作用。总体上推覆构造对煤与瓦斯突出的作用机制体现在其为煤与瓦斯突出创造了物质基础--高含量的瓦斯和低强度的煤体。     

淮南煤田逆冲推覆构造对煤与瓦斯突出的影响分析

为了提高淮南煤田在地质构造带条件下煤与瓦斯突出防治的针对性,采用理论分析的方法研究了淮南煤田逆冲推覆构造和煤与瓦斯突出的关系,对淮南煤田逆冲推覆构造的几何学、动力学特征,以及该构造控制下的煤体结构、瓦斯赋存、构造应力分别进行了分析。研究结果表明,淮南煤田的逆冲推覆构造主要分布在煤田南北两缘,由华北克拉通与扬子克拉通于印支-燕山期相互碰撞挤压形成。煤田南缘逆冲推覆构造由南向北推覆,北缘逆冲推覆构造由北向南推覆,形成了反向相背倾斜的构造系统。淮南煤田逆冲推覆构造带内构造煤发育、瓦斯含量高为煤与瓦斯突出提供了物质基础条件,而较高的构造应力及瓦斯压力为煤与瓦斯突出提供了动力条件。从逆冲推覆构造对煤与瓦斯突出影响的角度分析了望峰岗矿"1.5"煤与瓦斯突出事故原因,分析表明:发生事故的C13煤层内构造煤发育,瓦斯含量高,构造应力集中,当主井施工揭开C13煤层时,原应力平衡状态被打破,煤与瓦斯大量喷出,导致事故发生。     

华北聚煤区南缘煤与瓦斯突出与推覆构造关联性分析

分析了华北聚煤区南缘逆冲推覆构造形成的动力学机制和构造特征,探讨了推覆构造对研究区内煤体结构、构造应力和瓦斯含量等方面的影响或控制,认为推覆构造对区内构造煤的发育与分布具有控制作用,区内构造特征主要为逆冲推覆构造下的压性、压扭性断裂,推覆构造有利于瓦斯的保存,高突矿区的范围宏观上具有沿推覆构造带分布的规律,揭示了推覆构造与煤与瓦斯突出灾害的密切联系。     

重力滑动构造对煤与瓦斯突出的控制作用

在大量瓦斯基础参数测试和瓦斯地质资料分析的基础上,从将军岭重力滑动构造的基本特征入手,分析了重力滑动构造的形成机制,研究了重力滑动构造对煤层厚度、煤体结构、应力状态、煤的变质程度、瓦斯赋存等的影响,阐明了重力滑动构造对煤与瓦斯突出的控制作用.研究结果表明,滑动过程造成了煤体原生结构遭到破坏,煤层厚度变化较大,煤的变质程度相对较高,吸附能力相对较强,瓦斯生成量相对较大.重力滑动构造后缘主要受到拉张应力作用,煤层顶板裂隙较为发育,且形成一系列高角度正断层,有利于瓦斯的逸散,不利于突出的发生;滑动构造前缘主要受到挤压应力的作用,易形成逆冲断层组合,并在煤层顶板形成一致密的隔水隔气层,阻碍瓦斯的逸散,使连接点以深瓦斯含量急剧增加,容易发生煤与瓦斯突出事故。     

薛湖井田小断层对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究薛湖井田小断层对瓦斯赋存和煤与瓦斯突出分布的影响,基于地质构造对煤与瓦斯突出分布和瓦斯赋存规律的控制作用,分析了薛湖矿的地质构造特征,特别是小断层分布特点和性质,研究了不同走向的小断层附近瓦斯赋存和构造煤发育情况。结果表明薛湖井田经过多期构造运动改造后,小断层基本呈现压扭性,小断层附近区域煤体瓦斯富集,构造煤发育,煤体瓦斯放散能力强,具有很强的突出危险性。     

地应力对瓦斯压力及突出灾害的控制作用研究

为考察地应力对瓦斯压力与突出灾害的控制作用,通过理论分析和现场实例验证相结合的方法,分析了地应力的演化特征及构造应力对煤体结构、瓦斯压力和突出灾害的控制作用规律。研究结果表明：构造应力的演化对煤层瓦斯赋存及运移起主导控制作用,含煤地层在高构造应力作用下其煤层瓦斯压力梯度可能远超过静水压力梯度,形成高的瓦斯压力;在强烈构造运动作用下形成的构造煤具有煤体强度低、瓦斯吸附和放散能力强等特点。由于地应力对煤体结构和瓦斯压力均起到控制作用,可以认为地应力在突出灾害中起主导控制作用,是煤体破坏的主要动力,也是高压瓦斯存在的前提。最后文中以祁南煤矿72煤层的瓦斯突出灾害特征验证了构造应力对突出灾害的主导控制作用。     

向斜构造煤与瓦斯突出机理探讨

为了确定向斜构造煤与瓦斯突出机理,从应力、煤体结构特征和瓦斯压力及含量等方面对向斜构造进行了分析.利用弹性梁的应力、应变理论,分析了煤层与围岩组成的软硬互层系统的层间滑动特征和应力-应变特征、煤体宏观与微观结构特征、瓦斯压力与瓦斯含量分布特征.研究表明,向斜构造的两翼与轴部中性层以上为高压区,中性层以下为相对低压区,距离向斜轴部越近,主应力及其梯度越大.向斜构造形成过程中的层间滑动造成煤体原生结构遭到破坏,煤体强度降低,煤层增厚.向斜构造部位瓦斯生成量亦相对较高,同时中性层以上煤(岩)体中的裂隙和孔隙被压密、压实而闭合,阻止了下部瓦斯的向上逸散,中性层以下的张性作用下的断裂或折裂面、煤体中的割理、节理等降低了解吸压力,形成良好的瓦斯聚集空间,也有助于煤层中吸附瓦斯的解吸,使得向斜轴部瓦斯含量较高.向斜构造同时具备的高地应力、高瓦斯压力(含量)和构造煤发育等3个因素是其发生煤与瓦斯突出的主要原因.     

构造煤层位对煤与瓦斯突出的影响数值分析

构造煤是煤与瓦斯突出的必备条件。根据构造煤在煤层中的不同位置,建立了煤与瓦斯突出的构造煤层位数值实验模型。利用RFPA2D对数值模型进行了数值试验,从应力应变、破坏分布、瓦斯压力和瓦斯梯度变化等方面分析了顺煤层发育的构造煤分层在工作面掘进过程中诱发煤与瓦斯突出的作用。数值试验结果表明煤层中的构造煤层位影响着煤与瓦斯突出的始发条件,是煤与瓦斯突出的关键层。研究分析认为构造煤层位并不影响原始煤层瓦斯赋存分布规律,但是决定了诱发煤与瓦斯突出的主体和始突强度,诱发煤与瓦斯突出关键在于构造煤层内的高瓦斯压力梯度。     

地质构造物理环境对煤与瓦斯突出的影响综合分析

通过对构造煤特征、构造应力场特征、地质构造带煤层瓦斯赋存规律和构造组合特征的综合论述,分析了地质构造物理环境对煤与瓦斯突出的影响。分析表明:构造煤分层的存在为煤与瓦斯突出的初始激发和持续发展创造了有利条件,地质构造破坏复杂程度、构造带煤层瓦斯赋存状态、构造应力场叠加和构造煤发育是影响突出发生的关键因素,增加了突出发生的危险性。提出了构造物理环境和采掘活动等扰动因素的综合作用控制地质构造带的煤与瓦斯突出。     

青海省全吉煤田逆冲推覆构造体下含煤远景分析

青海省全吉煤田内的逆冲推覆构造比较发育,且含煤地层属于软岩层,老的地层往往会在挤压应力的作用下,顺着断裂(断层)含煤地层形成逆冲推覆体构造,在这种逆冲推覆构造体下往往赋存含煤地层和煤层。分析了逆冲覆构造在全吉煤田大头羊、绿草沟、开源等煤矿有发育,为今后在全吉煤田乃至柴达木盆地寻找煤炭资源提供了新的指导方向。     

开平煤田不同层次构造活动对瓦斯赋存的控制作用

基于对开平煤田瓦斯地质特征的研究,采用构造逐级控制理论,系统研究了不同层次构造活动对开平煤田瓦斯赋存的控制作用.结果表明：受构造演化的控制,开平向斜除NW翼大部地区煤层经历一次生气过程外,其它地区由于逆冲推覆作用和岩浆侵入的影响,发生了二次生气作用;区域上构造发育的不均一性导致瓦斯赋存的差异性,NW翼由于逆断层和水力的封堵作用,使得瓦斯保存条件较好;SE翼由于正断层和水力的逸散作用,使得瓦斯大量散失;开平煤田不同的构造演化过程、不同类型的构造等对煤层的非均质性产生不同程度的影响;煤层在局部变质程度、变形破坏特征等不同,进而孔-裂隙特征不同,使得局部含气性不同。     

滑动构造对马岭山矿区二1煤层瓦斯突出的控制作用

为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马岭山矿区瓦斯赋存特征为：在瓦斯风化带下限周围,煤层瓦斯含量梯度较未受滑动影响煤层增大5.1倍。矿区煤体强度极低,多数煤的坚固性系数小于0.3,煤的孔隙率与未受滑动构造影响煤层相比下降了60%。控制突出发生的主要因素为煤层厚度,矿区内突出均发生在煤厚大于3 m的区域。这些特点使矿区内矿井往往从低瓦斯矿井直接升级为煤与瓦斯突出矿井。     

复合构造控制煤与瓦斯突出及其地质条件

煤与瓦斯突出是采煤生产中一种严重的地质动力灾害,它主要发生在地质构造破坏带。对复合构造煤与瓦斯突出的发生规律研究表明,复合构造形成的构造复合部位具备发生煤与瓦斯突出的地质条件。导致这一结果的主要原因是突出煤体主要分布于构造复合部位,断层构造、构造煤分布、瓦斯赋存及其与瓦斯突出的这种相互控制作用是地史上和现今构造应力场长期作用的结果。这一规律性认识对于揭示煤与瓦斯突出有着重要的理论和实践意义。讨论构造复合部位突出煤体的分布规律对于地质构造控制煤与瓦斯突出的认识具有一定的启示。     

水城矿区煤与瓦斯突出的构造控制特征

为了研究水城矿区地质构造对煤与瓦斯突出的控制特征,在分析矿区区域构造特征和煤与瓦斯突出特点的基础上,系统阐述了矿区断层、层滑构造、褶曲、软分层等构造类型对突出的影响作用。结果表明,矿区断层及其组合、层滑构造、软分层、断层转折褶皱等为瓦斯局部积聚提供了场所,并通过控制煤厚变化、软分层、煤体破坏类型等地质特征控制了地应力、瓦斯压力、煤体力学性质等因素的分布,从而控制了煤与瓦斯突出的区域分布特征。     

邓家冲区段F1断层特征及其对煤层的影响

通过对邓家冲区段地质资料的分析研究,探讨了其地质构造特征及其成因,认为邓家冲区段断层发育,对本区煤层影响最大的为F1断层。F1断层为永耒向斜西翼区域性大断层,为顺层走向逆冲推覆断层。F1断层的走向大致沿地层走向延伸,倾向与地层基本一致,倾角11°～58°,一般为40°,断层面呈舒缓波状。F1断层主要发育于龙潭组上段中上部,受层状软弱结构面空间分布情况控制,位于6煤层顶板疏松砂岩之上。在强大构造应力场作用下,F1断层上盘地层位移大,构造较复杂,煤层部分或全部缺失;下盘构造相对简单,疏松砂岩是下部煤层的良好保护层,使煤层保存完好。运用推覆构造理论在构造（F1断层）下找煤成功,推翻了以往地质工作认为本区无找煤前景的观点。对新区在推覆构造下找煤具有重要的的指导和参考意义。      

岩浆侵入对煤与瓦斯突出的控制作用研究

从祁东矿岩浆侵入的形成机制入手,分析了岩浆侵入分布特征,岩浆岩侵入对煤体结构、构造煤的成因及分布、瓦斯异常赋存的影响,阐明了岩浆侵入对煤与瓦斯突出的控制作用。研究结果表明:岩浆以顺煤层上部侵入为主,改变局部煤层的顶板岩性,形成致密的隔气层;导致煤层、煤质在垂向上煤级分带异常显著,二次生烃含气量增加显著,二者控制着瓦斯异常富集赋存;构造运动伴随岩浆活动,形成构造煤和局部应力集中区,应力分析得出,中央回风下山巷道走向为近SN向,与最大主应力方向夹角大,巷道在掘进过程中煤体承受应力较大,产生构造煤,同时,构造煤特性决定其抵抗外来破坏的能力小,造成了该区域频繁发生动力现象。     

构造煤分布规律及对煤与瓦斯突出的影响

通过对四川省主要矿区内晚二叠世和晚三叠世2个含煤地层中的构造煤进行研究,认为构造煤在不同构造位置、不同时代及不同煤层的分布有很大差别,构造煤的分布总体表现出分区性和选层发育的特点:盆地内部受构造应力作用较弱,是煤体结构破坏程度较弱的区域,挤压构造带内最厚的煤层构造煤最为发育.分析四川省煤与瓦斯突出资料,得出构造煤最发育的区域和层位,也是煤与瓦斯突出最严重的区域和层位.煤体结构及构造煤的发育程度对煤与瓦斯突出起着重要的控制作用.     

皖北前岭煤矿瓦斯动力现象的基本特征

总结分析了皖北前岭煤矿煤与瓦斯突出现象及基本特征,确定了同一井田在煤层瓦斯含量等相近的条件下,煤体结构的破碎是影响煤与瓦斯突出的主要因素,同时提出了在煤层滑褶构造区,滑褶构造体的前端因局部残余构造应力集中和煤层增厚而成为煤与瓦斯强突出区的观点。     

岩浆侵入破坏区煤层瓦斯地质规律

当岩浆侵入破坏煤系时,煤层瓦斯赋存规律会变得异常复杂。利用瓦斯地质学和煤层气地质学的方法,对岩浆侵入破坏区煤层瓦斯地质规律进行了研究,结果表明:岩浆侵入煤层与煤发生接触热变质作用,使生成的瓦斯量发生变化;使瓦斯的赋存状态发生变化,同时有可能导致瓦斯成分的改变;还会使其影响带的煤体结构遭到破坏,局部形成构造软煤分层,在岩浆岩体尖灭处及岩浆岩体与断层的组合部位是煤与瓦斯突出的有利地带。     

唐山矿瓦斯赋存的地质控制因素研究

结合唐山矿的地质特征及瓦斯资料,研究了控制瓦斯赋存的主要地质因素,包括地质构造、煤层埋深、地下水活动及煤层顶板岩性等。结果表明:正断层有利于瓦斯逸散,逆断层有利于瓦斯的保存,尤其是推覆构造对瓦斯的赋存有重要的影响;随埋深增大,煤层瓦斯压力增大,煤可吸附更多瓦斯;煤层瓦斯含量与顶板砂泥岩比呈反比;地下水的封堵作用利于瓦斯的保存,使得开平向斜北西翼的唐山矿瓦斯含量较同深度的南东翼瓦斯含量高。