构造煤和煤与瓦斯突出关系的研究

程远平雷 杨

(1.中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116;2.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏 徐州221116;3.中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116)

煤是由植物残骸在沉积过程中经过漫长复杂的生物化学、物理化学及地球化学作用转变而成的一种固体可燃有机岩[1]。煤层的形成和分布除受沉积因素影响外,也和构造变化有关,这最终导致了煤层赋存的复杂性和多样性[2]。在腐殖型有机物的成煤和变质过程中,会产生以甲烷为主的煤层瓦斯,主要以吸附态存在于煤的孔隙中。煤层瓦斯是一种清洁能源,然而也是煤矿开采中的重大危险源。自1834年法国伊萨克煤矿首次记录煤与瓦斯突出(以下简称突出)以来,全世界共发生了30 000 多次突出[3-4]。在过去的几十年里,突出作为煤矿生产中最具破坏性的灾害之一,造成了严重的经济损失和人员伤亡。通常认为,突出的发生与地质构造、煤体性质、瓦斯压力、应力状态等多个因素有关。

由于构造作用(如断层、褶曲、滑移等)的影响,煤的原生结构会被破坏,造成煤体的严重破碎甚至是粉化[5]——这种受到了严重破碎或粉化的煤通常称为构造煤或地质构造变形煤。换句话说,构造煤是在一期或多期构造应力作用下,在原生结构发生不同程度的脆裂、破碎、韧性变形、叠加破坏甚至达到内部化学成分和结构变化后形成的煤[6]。构造煤在中国乃至世界上均广泛分布。相对于原生煤而言,构造煤表现出低强度、弱黏结的特征[7],这在突出的发生和发展中扮演了关键的作用。……