江西涌山礦山突出事故特征及控制因素分析

張明明

(1.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039；2.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室，重慶 400037)

1 礦井地質概況

涌山礦位于江西樂平涌山礦區的西南端，區域構造為向背斜相聯，褶皺呈長條狀，相互平行，構造線方向為N40o～60oE，由于西北側受F8走向逆斷層破壞，使井田成為傾向西北的“急傾斜”單斜構造。礦井開采晚三疊安源組煤層，共13層可采，累計可采總厚度為18.61m，其中：二、三、四、五、六礦層為主采礦層，礦層厚度變化大，頂板以粉砂巖為主，底板以泥巖為主。

2 礦井突發事故特征

涌山礦被鑒定為多發事故礦井，截止2017年，該礦共發生98次事故，主采礦層發生72次（請見表1），是江西省多發事故最嚴重的礦井之一。

表1 主采礦層與突發事故統計表

2.1 礦山采集的一般特征

（1）小型突出多，大、中型突出少。按照突出采礦量的多少，將突出分為特大型、大型、中型、和小型四類進行統計。①突出礦量≥1000噸/次的特大型突出，共發生4次；②突出礦產量500至＜1000噸/次的大型突出，發生0次；③突出礦產量100至＜500噸/次的中型突出，共發生15次；④突出礦產量＜100噸/次的小型突出，共發生53次。

（2）突出為主，壓出、傾出為輔。在涌山采礦層所發生的72次突出中，傾出18次，占25%；壓出15次，占20.8%；典型突出39次，占突出總數的54.2%。

（3）突出易發生在斷層作用區(請見表2)。據統計，有52次突出發生在斷層附近的地應力集中區域，占突出總數的72.2%。在巷道掘進過程中遇到小型斷層，同樣易發生突出，資料顯示：26采區F52斷層附近總共發生9次突出。

表2 斷層與突出點分布關系統計表

（4）突出強度隨礦層埋深的增加而增大。有35次突出發生在埋深100m～200m的區域，平均突出強度135.1t；有28次突出發生在埋深200m～300m的區域，平均突出強度209.6t；有4次突出發生在埋深300m～400m的區域，平均突出強度292t；有5次突出發生在埋深400m～500m的區域，平均突出強度608.6t。

2.2 礦井多發事故的顯著特征

（1）涌山礦井多發事故分區特征十分明顯。突出點集中分布在斷層作用區及應力集中區，具有很明顯的分區特征。由褶皺、斷層影響而形成的礦體強破碎帶和地應力集中區，突出點分布居多；由此可見，地質構造控制著突出點的分布。

（2）逆斷層上盤和末端易發生突出。涌山井田逆斷層發育較多，在逆斷層附近總共發生52次突出，其中上盤32次，末端15次；以涌山礦22采區F26逆斷層為例，在其附近發生的12次突出中，上盤發生8次，末端發生4次。

3 礦井多發事故因素分析

3.1 突出的影響因素

（1）頂底板巖性及礦層傾角對突出的影響。晚三疊世安源組礦系地層厚度300m～1000m，含多層泥巖、粉砂巖，各礦層頂底板基本相似，底板以泥巖為主、頂板以粉砂巖為主，透氣性較差，為礦井塌方貯存創造了良好條件。此外，礦層傾角對突出也產生了一定的影響，由于煤層傾角在60o～88o，礦體自重應力使得突出的動力增大。

（2）斷層對突出的控制。涌山礦突出點分布與斷層分布緊密關聯。井田內部高角度、壓扭性逆斷層極為發育，擠壓應力產生的斷裂一般具有很強的封閉性，使得礦層及其圍巖變得更加致密，地應力更加集中，礦體結構破壞嚴重，極其有利于不良氣體的聚集，由此導致了斷層附近常發生礦井突發事件。并且，礦井多發事故大多發生在逆斷層附近，占突出總數的72.2%，尤其在斷層的上盤和末端突出頻率更高。由此可見，壓扭性逆斷層對涌山礦井事故起到了控制作用。

（3）構造礦對突出的影響。涌山礦地質構造復雜,礦層受到強烈的擠壓和剪切變形,礦體破壞嚴重,Ⅲ、Ⅳ類構造礦體普遍發育,局部成層發育。大量測定試驗表明，涌山礦突出礦層礦體松軟，滲透性差，礦體的堅固性系數f值0.13～2.61，一般小于0.5；并且，礦體解析速度快，煤的瓦斯放散初速度△P為5～30，一般大于16。

3.2 控制因素分析

涌山井田的礦變質程度高、礦井塌方生成量大，又由于頂底板透氣性差，不利于井內氣體的逸散，因此導致涌山礦井有害氣體含量高，為突出創造了前提條件。井田內部壓扭性逆斷層十分發育，斷層帶及其影響區的地應力十分集中，是導致礦井突發事件的重要因素。此類地應力使斷裂與裂隙閉合程度高，有利于有害氣體的聚集，又使礦體受到擠壓剪切而嚴重破壞，并形成吸附能力強、結構強度低的構造礦體，為突出創造了必要條件。根據以上分析，礦層構造控制了礦井突發事件的三種因素，因此，斷層構造是涌山礦井突發事件的主要控制因素。

4 結語

（1）對涌山礦主采礦層的72次礦井突發事件實例進行統計分析，發現該礦突出具有小型突出多、斷層作用區易發生突出、突出強度隨礦層埋深增加而增大等一般特征。并且還具有一些顯著特征：礦井突發分布具有明顯的分區特征，在很大程度上受到地質構造的控制；突出多發生在逆斷層的上盤和末端。

（2）涌山井田內壓扭性逆斷層十分發育，斷層帶及影響區地應力相對集中。由于斷層的剪切破壞作用形成了吸附能力強、礦體強度低的構造，為礦井突發事件創造了必要條件；壓扭性斷層擁有良好的封閉性，又有利于有毒氣體的聚集。由此可見，斷層構造是涌山礦井突發事件的主控因素。