1 概述

　　國(guó)內(nèi)外對(duì)煤和瓦斯突出分布的研究表明，無(wú)論在煤田、礦區(qū)或井田范圍內(nèi)，突出都是不均勻分布的，它們往往比較集中地發(fā)生在某些區(qū)域，我們稱之為突出的區(qū)域性分布。一般而言，發(fā)生突出的面積只占突出煤層總面積的10%左右。

　　根據(jù)前蘇聯(lián)馬凱耶夫[1]煤礦安全科學(xué)研究所的研究，在頓巴斯煤田各個(gè)礦井煤層中，突出危險(xiǎn)區(qū)只占煤和瓦斯突出危險(xiǎn)煤層總面積的5~7%。在預(yù)報(bào)的非突出區(qū)中，由于不用采取預(yù)防措施，其產(chǎn)量和掘進(jìn)速度可提高5~30%。因此，研究煤和瓦斯突出的區(qū)域性分布，對(duì)合理的采取防止突出措施，減少盲目性，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　2 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤與瓦斯突出的影響

　　大量實(shí)際資料表明，煤與瓦斯突出多分布在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，地質(zhì)構(gòu)造是控制煤與瓦斯突出的主要地質(zhì)因素。有些突出點(diǎn)，雖然其附近地質(zhì)條件無(wú)明顯異常，但卻處于某些封閉型構(gòu)造圈閉的范圍內(nèi)，或受某些特殊的構(gòu)造邊界所控制。

　　在我國(guó)很多突出礦區(qū)也有類似規(guī)律。例如，四川南桐礦區(qū)(1955～1972年)在有資料記載的464次突出中，有436次(占94%)發(fā)生在構(gòu)造帶;紅衛(wèi)煤礦(1954～1976年)225次突出中有190多次(占85%)發(fā)生在煤包處。

　　1)封閉向斜軸附近

　　向斜是由水平側(cè)壓力作用形成的，在其中性面的下部產(chǎn)生張應(yīng)力，在中性面上部產(chǎn)生壓應(yīng)力。在軸部地帶，上面受到強(qiáng)大的壓應(yīng)力作用，而下面受到深部地層的阻力，是地應(yīng)力較高的地帶。因此，封閉向斜的軸部地帶往往是突出點(diǎn)分布密集的區(qū)域。

　　例如，四川南桐礦區(qū)區(qū)域上處于川黔南北構(gòu)造帶與新華夏至華夏式構(gòu)造的復(fù)合部位，屬于構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)。南桐煤礦的大部分突出，包括最大的一次3500噸的突出，都發(fā)生在王家壩向斜的軸部附近。

　　2)帚狀構(gòu)造的收斂端

　　帚狀構(gòu)造的收斂端常常是應(yīng)力集中的區(qū)域，因而有較大的突出危險(xiǎn)性。

　　例如，天府礦務(wù)局三匯一礦+280m主平硐掘開(kāi)斷層上、下盤的六號(hào)煤層時(shí)，分別發(fā)生了強(qiáng)度12780t和2500t的特大型突出。在三號(hào)煤層掘進(jìn)巷道時(shí)，又發(fā)生了強(qiáng)度為數(shù)十噸的29次突出。從區(qū)域上看，突出是受華鎣山帚狀構(gòu)造控制的。

　　3)煤層的扭轉(zhuǎn)區(qū)

　　在煤層扭轉(zhuǎn)區(qū)，由于受到強(qiáng)大的扭力作用，煤層逐漸發(fā)生倒轉(zhuǎn)，構(gòu)造應(yīng)力高度集中，故常常是突出嚴(yán)重的地區(qū)。

　　例如，南桐礦區(qū)有兩個(gè)主要扭轉(zhuǎn)區(qū)。一個(gè)扭轉(zhuǎn)區(qū)在魚田堡煤礦東部邊界附近，受強(qiáng)力擠壓作用，煤層走向由東西向急劇轉(zhuǎn)為南北向，傾角突然變陡，有30°左右突變?yōu)榻谥绷⒑途植康罐D(zhuǎn)，所以稱為扭轉(zhuǎn)帶。這個(gè)扭轉(zhuǎn)帶是該礦三個(gè)嚴(yán)重突出帶之一，至1989年底已發(fā)生的25次突出，均發(fā)生在扭轉(zhuǎn)軸西側(cè)50m范圍內(nèi)。

　　4)煤層產(chǎn)狀變化地帶

　　在煤層產(chǎn)狀沿走向(或傾向)發(fā)生轉(zhuǎn)折、變陡或變緩的區(qū)域，是地應(yīng)力集中區(qū)，也常常是突出嚴(yán)重的地區(qū)(前述扭轉(zhuǎn)帶也是一種產(chǎn)狀變化帶)。

　　例如，南桐煤礦一井王家壩向斜西翼的0504區(qū)，傾角由37°增至52°，走向由12°轉(zhuǎn)為19°，發(fā)生突出73次，占井田內(nèi)5號(hào)煤層突出總次數(shù)的80%以上，最大突出強(qiáng)度766噸。王家壩向斜東翼4311區(qū)，傾角由37°變?yōu)?0°，此處也發(fā)生了11次突出。

　　5)壓性、壓扭性小斷層帶

　　斷裂構(gòu)造是地應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)巖石斷裂強(qiáng)度時(shí)，巖石連續(xù)發(fā)生破壞的產(chǎn)物，總的表現(xiàn)為地應(yīng)力的釋放。然而，在一些由于受到水平方向擠壓而形成的斷距較小的壓性或壓扭性小斷層帶，應(yīng)力釋放還不充分，仍保持著應(yīng)力集中，其兩側(cè)還處于強(qiáng)烈擠壓狀態(tài)，對(duì)瓦斷儲(chǔ)存也較為有利。同時(shí)，兩側(cè)的煤體結(jié)構(gòu)遭到破環(huán)，因而常常是突出集中的地點(diǎn)。

　　六枝礦務(wù)局六枝煤礦的東二采區(qū)，受到二條壓扭性斷層的南北向擠壓作用，使區(qū)內(nèi)七號(hào)煤層厚度由6-7米增至10米左右，并造成次一級(jí)的壓扭性小斷層發(fā)育。該采區(qū)突出14次，占全礦七號(hào)煤層突出總次數(shù)的61%。

　　3煤層厚度變化對(duì)煤與瓦斯突出的影響

　　突出集中發(fā)生在煤層厚度變化地帶，也是各突出礦井常見(jiàn)的情況。在一些局礦(如北票礦務(wù)局、英崗嶺煤礦等)，突出發(fā)生在這類造地帶約占20～30%，湖南的一些礦井(如白沙礦務(wù)局紅衛(wèi)煤礦等)，在此類構(gòu)造帶發(fā)生的突出還要多一些。

　　煤層厚度變化的原因很多。其中有原生的因素，也有后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的。與突出有關(guān)的煤層厚度變化帶多屬后期構(gòu)造變動(dòng)引起的。在煤層厚度急劇變化處易產(chǎn)生應(yīng)力集中和煤體結(jié)構(gòu)的破環(huán)，形成有利于突出發(fā)生的地質(zhì)條件。

　　例如，在湖南白沙礦務(wù)局紅衛(wèi)煤礦(1954-1976年)的225次突出中，有190多次(占85%)發(fā)生在煤包處，尤其是9次特大型突出全部集中在煤包的最厚區(qū)段。

　　4煤體結(jié)構(gòu)對(duì)煤與瓦斯突出的影響

　　煤與瓦斯突出發(fā)生在煤層中，煤的結(jié)構(gòu)特征對(duì)突出也有顯著影響。一般來(lái)說(shuō)，原生結(jié)構(gòu)的煤不發(fā)生突出，屬非突出煤。受構(gòu)造應(yīng)力作用，煤的原生結(jié)構(gòu)遭受破壞后所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)稱為構(gòu)造結(jié)構(gòu)。突出煤層均具有構(gòu)造結(jié)構(gòu)特征，它主要是指煤層在后期改造中所形成的結(jié)構(gòu)。

　　根據(jù)大量突出點(diǎn)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在發(fā)生突出的地點(diǎn)及附近的煤層都具有層理紊亂，煤質(zhì)松軟的特點(diǎn)。人們習(xí)慣上把這種煤叫做軟分層煤，或簡(jiǎn)稱軟煤。從地質(zhì)角度分析，軟分層煤應(yīng)屬于構(gòu)造煤[2]，它是煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下形變的產(chǎn)物。突出煤層中的構(gòu)造煤亦可稱為突出危險(xiǎn)煤。在突出礦井，煤質(zhì)變軟是突出的一種預(yù)兆。

　　在煤結(jié)構(gòu)破壞程度研究方面，前蘇聯(lián)提出了5類劃分法，并認(rèn)為煤層中含有Ⅳ、Ⅴ破壞類型的分層是發(fā)生突出的必要條件。我國(guó)頒布的《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》中，以前蘇聯(lián)5類劃分法為基礎(chǔ)，提出了新的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

　　構(gòu)造變動(dòng)引起的煤厚變化和煤體結(jié)構(gòu)破壞是受地質(zhì)構(gòu)造控制的，因此上述三個(gè)因素可歸結(jié)為地質(zhì)構(gòu)造破壞。煤與瓦斯突出為什么集中發(fā)生在構(gòu)造破壞帶呢?大部分研究者認(rèn)為：地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)引起煤層厚度變化，加深了煤的破壞程度，使煤的機(jī)械強(qiáng)度降低、瓦斯放散能力提高，或因處于某一構(gòu)造部位，使煤層中的瓦斯向地表排放不利等，瓦斯含量增高。另外，在一些構(gòu)造帶，存在著較高的構(gòu)造應(yīng)力，增大了突出危險(xiǎn)性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]{蘇}斯闊成斯基等北京礦業(yè)學(xué)院編譯室譯 礦內(nèi)通風(fēng)學(xué)燃料工業(yè)出版社

　　[2] 張子敏 瓦斯地質(zhì)學(xué)[M] 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐州 2009