基于地質(zhì)構(gòu)造的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)研究.pdf

1、本文基于地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃確定的活動(dòng)構(gòu)造信息、區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)測(cè)量和模擬研究成果、瓦斯地質(zhì)研究成果、分形研究成果、地質(zhì)勘探成果提取有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造信息進(jìn)行綜合智能分析，在空間數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用概率預(yù)測(cè)的方法對(duì)影響突出的諸因素進(jìn)行模式分析和度量，對(duì)區(qū)域煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性做出分類，劃分煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)和無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，及其與煤與瓦斯突出點(diǎn)的空間關(guān)系，顯示井田范圍內(nèi)活動(dòng)構(gòu)造、構(gòu)造應(yīng)力分布、瓦斯涌出量和瓦斯含量，盡可能多地考慮了較多因素，分

2、析各種影響因素之間的相互聯(lián)系及其在突出過(guò)程中的作用或影響程度，得出包括影響因素的評(píng)價(jià)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的定量綜合判據(jù)，從而使定量綜合指標(biāo)供定性使用。所做的研究工作如下： (1)確定了鶴壁煤田構(gòu)造是典型的人字型和弧形構(gòu)造形式。在經(jīng)度方向處在構(gòu)造凹地區(qū)域，在緯度方向處于平原和河南西部山區(qū)的交界處，緯度方向具有臺(tái)階式的結(jié)構(gòu)，鶴壁礦區(qū)處于凹地與階地的相交區(qū)域，處在斷裂帶的變形影響區(qū)內(nèi)。這決定了鶴壁煤田的高應(yīng)力和高瓦斯含量的地質(zhì)背景。

3、 (2)利用地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃方法，查明I級(jí)活動(dòng)斷裂9條、II級(jí)活動(dòng)斷裂8條、III級(jí)活動(dòng)斷裂9條、Ⅳ級(jí)活動(dòng)斷裂19條、V級(jí)活動(dòng)斷裂32條。查明的各級(jí)活動(dòng)斷裂，特別是I、II級(jí)活動(dòng)斷裂與我國(guó)地質(zhì)界、地震界所確定的活動(dòng)構(gòu)造大多有明顯的聯(lián)系。 (3)查明礦井的煤與瓦斯突出事件以某種方式與地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃查明的活動(dòng)斷裂相聯(lián)系，煤與瓦斯突出顯現(xiàn)與活動(dòng)構(gòu)造和構(gòu)造應(yīng)力密切相關(guān)。在井田內(nèi)，約85.2％的煤與瓦斯突出顯現(xiàn)點(diǎn)位于斷裂帶影響區(qū)或斷裂帶交匯

4、部位，并受Ⅲ-2、Ⅳ-7、Ⅴ-3和Ⅴ-6四條活動(dòng)斷裂的控制，規(guī)律十分明顯。這四條活動(dòng)斷裂從時(shí)間上和空間上制約著六礦煤與瓦斯突出顯現(xiàn)的發(fā)生。 (4)地應(yīng)力測(cè)量得出鶴壁六礦的地應(yīng)力場(chǎng)屬于水平應(yīng)力場(chǎng)，地應(yīng)力是以水平壓應(yīng)力為主導(dǎo)；確定了一個(gè)以255°取向的最大壓應(yīng)力為26MPa的區(qū)域現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。對(duì)井田巖體分析表明，六礦井田劃分了4個(gè)區(qū)域應(yīng)力升高區(qū)、2個(gè)應(yīng)力降低區(qū)和3個(gè)應(yīng)力梯度區(qū)。在井田內(nèi)，約74％的煤與瓦斯突出顯現(xiàn)地點(diǎn)位于高應(yīng)力區(qū)和

5、應(yīng)力梯度區(qū)內(nèi)。 (5)在鶴壁六礦Ⅴ級(jí)斷裂圖上，利用分形理論進(jìn)行區(qū)域分維值計(jì)算，畫(huà)出了分維等值線圖，通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)礦井突出區(qū)域斷裂體系的分維值明顯高于沒(méi)有發(fā)生突出地點(diǎn)的分維值，由此得出：構(gòu)造分維值越高，發(fā)生突出的危險(xiǎn)性越大。通過(guò)對(duì)礦井最大主應(yīng)力圖與分維等值線圖綜合分析得出，區(qū)域斷裂體系的分維值越高、應(yīng)力變化的梯度越大，發(fā)生煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性就越高。 (6)應(yīng)用煤與瓦斯突出多因素模式識(shí)別概率預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了鶴壁六礦二。煤層

6、的分單元概率預(yù)測(cè)，劃分了煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)、威脅區(qū)和安全區(qū)。三類區(qū)域分別占預(yù)測(cè)區(qū)域的26％、36.9％、37.1％。實(shí)現(xiàn)了以網(wǎng)格單元為基礎(chǔ)的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性概率預(yù)測(cè)，初步確定了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性概率臨界值。煤與瓦斯突出本身是多因素共同作用下的不確定事件，用危險(xiǎn)性概率作為預(yù)測(cè)區(qū)域危險(xiǎn)性的指標(biāo)提高了煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測(cè)的科學(xué)性。煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測(cè)的結(jié)果，可用數(shù)據(jù)庫(kù)方式表示，可以生成等值線圖、分層著色圖、三維圖、各類統(tǒng)計(jì)圖，與工程圖結(jié)合