江西涌山矿山突出事故特征及控制因素分析

2018-08-22张明明

世界有色金属 2018年11期

张明明

(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037)

1 矿井地质概况

涌山矿位于江西乐平涌山矿区的西南端，区域构造为向背斜相联，褶皱呈长条状，相互平行，构造线方向为N40o～60oE，由于西北侧受F8走向逆断层破坏，使井田成为倾向西北的“急倾斜”单斜构造。矿井开采晚三叠安源组煤层，共13层可采，累计可采总厚度为18.61m，其中：二、三、四、五、六矿层为主采矿层，矿层厚度变化大，顶板以粉砂岩为主，底板以泥岩为主。

2 矿井突发事故特征

涌山矿被鉴定为多发事故矿井，截止2017年，该矿共发生98次事故，主采矿层发生72次（请见表1），是江西省多发事故最严重的矿井之一。

表1 主采矿层与突发事故统计表

2.1 矿山采集的一般特征

（1）小型突出多，大、中型突出少。按照突出采矿量的多少，将突出分为特大型、大型、中型、和小型四类进行统计。①突出矿量≥1000吨/次的特大型突出，共发生4次；②突出矿产量500至＜1000吨/次的大型突出，发生0次；③突出矿产量100至＜500吨/次的中型突出，共发生15次；④突出矿产量＜100吨/次的小型突出，共发生53次。

（2）突出为主，压出、倾出为辅。在涌山采矿层所发生的72次突出中，倾出18次，占25%；压出15次，占20.8%；典型突出39次，占突出总数的54.2%。

（3）突出易发生在断层作用区(请见表2)。据统计，有52次突出发生在断层附近的地应力集中区域，占突出总数的72.2%。在巷道掘进过程中遇到小型断层，同样易发生突出，资料显示：26采区F52断层附近总共发生9次突出。

表2 断层与突出点分布关系统计表

（4）突出强度随矿层埋深的增加而增大。有35次突出发生在埋深100m～200m的区域，平均突出强度135.1t；有28次突出发生在埋深200m～300m的区域，平均突出强度209.6t；有4次突出发生在埋深300m～400m的区域，平均突出强度292t；有5次突出发生在埋深400m～500m的区域，平均突出强度608.6t。

2.2 矿井多发事故的显著特征

（1）涌山矿井多发事故分区特征十分明显。突出点集中分布在断层作用区及应力集中区，具有很明显的分区特征。由褶皱、断层影响而形成的矿体强破碎带和地应力集中区，突出点分布居多；由此可见，地质构造控制着突出点的分布。

（2）逆断层上盘和末端易发生突出。涌山井田逆断层发育较多，在逆断层附近总共发生52次突出，其中上盘32次，末端15次；以涌山矿22采区F26逆断层为例，在其附近发生的12次突出中，上盘发生8次，末端发生4次。

3 矿井多发事故因素分析

3.1 突出的影响因素

（1）顶底板岩性及矿层倾角对突出的影响。晚三叠世安源组矿系地层厚度300m～1000m，含多层泥岩、粉砂岩，各矿层顶底板基本相似，底板以泥岩为主、顶板以粉砂岩为主，透气性较差，为矿井塌方贮存创造了良好条件。此外，矿层倾角对突出也产生了一定的影响，由于煤层倾角在60o～88o，矿体自重应力使得突出的动力增大。

（2）断层对突出的控制。涌山矿突出点分布与断层分布紧密关联。井田内部高角度、压扭性逆断层极为发育，挤压应力产生的断裂一般具有很强的封闭性，使得矿层及其围岩变得更加致密，地应力更加集中，矿体结构破坏严重，极其有利于不良气体的聚集，由此导致了断层附近常发生矿井突发事件。并且，矿井多发事故大多发生在逆断层附近，占突出总数的72.2%，尤其在断层的上盘和末端突出频率更高。由此可见，压扭性逆断层对涌山矿井事故起到了控制作用。

（3）构造矿对突出的影响。涌山矿地质构造复杂,矿层受到强烈的挤压和剪切变形,矿体破坏严重,Ⅲ、Ⅳ类构造矿体普遍发育,局部成层发育。大量测定试验表明，涌山矿突出矿层矿体松软，渗透性差，矿体的坚固性系数f值0.13～2.61，一般小于0.5；并且，矿体解析速度快，煤的瓦斯放散初速度△P为5～30，一般大于16。

3.2 控制因素分析

涌山井田的矿变质程度高、矿井塌方生成量大，又由于顶底板透气性差，不利于井内气体的逸散，因此导致涌山矿井有害气体含量高，为突出创造了前提条件。井田内部压扭性逆断层十分发育，断层带及其影响区的地应力十分集中，是导致矿井突发事件的重要因素。此类地应力使断裂与裂隙闭合程度高，有利于有害气体的聚集，又使矿体受到挤压剪切而严重破坏，并形成吸附能力强、结构强度低的构造矿体，为突出创造了必要条件。根据以上分析，矿层构造控制了矿井突发事件的三种因素，因此，断层构造是涌山矿井突发事件的主要控制因素。