宿东矿区瓦斯地质及突出危险性研究

作     者：高尚 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程远平

授予年度：2020年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：瓦斯地质 突出危险性 灰色模糊 防突技术 

摘      要：宿东矿区位于淮北煤田东南部,受多期区域地质演化影响,矿区内地质条件复杂,形成以宿东向斜为主体、富含次级褶皱和断层的构造格局。矿区主采8、9煤层和10煤层厚度大,埋藏较深,顶底板岩性较为封闭;且煤体在深部受到多种应力作用,煤体结构破碎,煤层瓦斯渗透率较低,导致矿区内瓦斯压力和瓦斯含量均较大。其中8煤层实测最大瓦斯压力为5.0MPa,最大瓦斯含量为19.26m/t,10煤层实测最大瓦斯压力为3.9MPa,最大瓦斯含量为17.97m/t。宿东矿区历史上曾多次发生煤与瓦斯突出事故,瓦斯突出危险性较大。通过取样研究发现宿东矿区煤体瓦斯吸附能力强、解吸速度快,煤的坚固性系数f值、瓦斯放散初速度ΔP和破坏类型均超过突出临界值;通过测井曲线研究发现矿区构造煤分布较广且和构造作用呈现明显的相关性,在地质构造带附近构造煤较厚。宿东矿区地应力测试结果表明矿区地应力较大且以水平应力为主,地应力与瓦斯赋存具有一致性,对矿区瓦斯突出起主导控制作用。基于上述研究采用灰色模糊综合评价法对宿东矿区瓦斯突出危险性进行定量评价,得出矿区8煤层强突出危险区占据大部分面积,包括芦岭煤矿和朱仙庄煤矿南翼大部分区域及朱仙庄煤矿北翼深部,矿区大部分煤与瓦斯突出事故发生在该区域;10煤层强突出危险区域明显减小,且主要分布于矿区深部,包括芦岭煤矿深部和朱仙庄煤矿南翼深部,其余皆为突出危险区与无突出危险区。综合宿东矿区瓦斯赋存特征和突出危险性,矿区选择保护层开采瓦斯综合治理体系作为防突技术措施,并进行现场验证。芦岭煤矿Ⅲ11软岩工作面在回采后,被保护层最大膨胀变形量达到6.57‰;该区域共抽采瓦斯1870.26万m,计算瓦斯抽采率为85.4%,计算残余瓦斯含量为2.91m/t。朱仙庄煤矿879工作面已抽采瓦斯总量为1866.30万m,计算瓦斯抽采率为66.09%,计算残余瓦斯含量为3.03m/t。保护层开采卸压瓦斯抽采效果较好。