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摘 要:地质构造特征为煤田性质最重要的决定因素，笔者通过分析煤田地质构造特征，能较准确预测煤与瓦斯突出的分布规律，综合各种手段，尽可能避免煤与瓦斯的突出或降低突出的几率，提高煤矿企业生产的安全性和高效性。
关键词: 地质构造 瓦斯压力 地应力 控制
中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：
当前，我国煤矿多属沼气矿井，随着矿井的不断延深，煤与瓦斯突出矿井比例正逐步加大，煤矿生产的高效、安全已愈来愈受到煤与瓦斯突出的影响和制约。因此，探索消除和控制煤与瓦斯突出问题的有效方法已显得十分必要和迫切。
一、煤与瓦斯突出的机制
煤与瓦斯突出是在矿井采掘过程中，在很短的时间内，由煤体向巷道或采面喷出大量的煤〈岩〉和瓦斯的现象，是含瓦斯的煤〈岩〉体剧烈的能量释放过程，是煤矿中一种极其复杂的动力现象。
煤与瓦斯的突出机理是指煤与瓦斯突出发生的原因、条件及其发生、发展的过程。目前学术界对煤与瓦斯突出的机制意见不一，假说众多，但国内外大多数学者都认同综合假说，即认为突出是瓦斯压力、地应力和煤体物理力学性质等因素综合作用的结果。综合假说较全面的考虑了突出动力和阻力两方面的主要因素,动力主要为地应力和瓦斯压力，阻力主要为煤的强度.
二、地质构造对煤与瓦斯突出的控制
2.1 地质构造对地应力的控制
地应力为控制煤与瓦斯突出的重要因素，地应力的作用能够使煤体发生运动和突然破碎，从而引起煤与瓦斯突出。地壳运动在岩层内积聚了大量的构造应力，构造应力为地应力的重要形式，地质构造的分布范围和形变程度决定了地应力的大小与分布。一般情况下，构造应力分布不均衡，常伴随存在着局部应力集中区，这有利于提升煤体的弹性，煤与瓦斯突出就易于发生，往往是采掘工作进入应力分布不均衡区，原始压力平衡被打破，突出就会发生。而地质构造区常常就是构造应力分布不均衡的区域，根据理论和实际生产统计资料，突出集中地带多数受地质构造的控制。褶曲构造的褶扭部位，扭性断层两侧，断裂交汇带，火成岩侵入带、旋转构造的收敛端和构造体系的复合部位等都是突出的密集高发带。在煤矿的生产过程中应注重分析这些区域发生突出的可能性，精准预测，减少安全事故的发生。
2.2 地质构造对煤层瓦斯压力的影响
煤层中瓦斯的赋存状态主要有游离和吸附两种，煤内瓦斯以吸附状态为主，游离状态为辅，而且两种状态的瓦斯是处于一种动力平衡状态的。在煤体内，瓦斯仅以游离瓦斯显示压力，是煤与瓦斯突出的主要动力来源。煤内的瓦斯在突出动力和阻力相互作用下处于平衡状态，当煤体所受外界压力突然减小，煤内原有游离瓦斯和由吸附瓦斯转化而来的游离瓦斯共同作用，产生高压，加之突出阻力减小，煤与瓦斯的突出就会爆发。
高压瓦斯为煤与瓦斯突出的必要条件。地质构造的作用会影响煤内瓦斯的分布和聚集，控制着瓦斯的高压，并且使瓦斯分布不均衡，影响瓦斯的突出。构造分布的不均造成了瓦斯分布的不均衡，同时形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的条件。应力场和地质构造应力作用的复杂性，使同一构造区域内出现了应力集中程度不同的块段，造成了相对低压和相对高压区，使瓦斯随压力变化而发生运移，造成局部高压的产生，使突出易于发生。
通常，压性或压扭性断层为封闭性构造，瓦斯易于聚集，瓦斯含量较高，瓦斯压力大，煤与瓦斯突出危险性较大；而张性断层属开放性构造，瓦斯不易聚集，突出危险性小甚至不突出。在褶皱构造中，复式褶皱中的次级褶皱之两翼以扭性及压性断裂为主，瓦斯赋存条件比较好，若围岩透气性差时，向斜部及次级褶皱两翼就容易发生煤与瓦斯突出；隔档式褶皱中的转折端是发生层间错动强烈的部位，压应力比较集中，瓦斯易于赋存，瓦斯含量高，压力大，突出条件好，突出也易发生。而且，在地质构造变化不大的条件下，原始瓦斯压力一般会随深度增加而线性增加，即煤层越深瓦斯压力越大，突出的危险性越高。
2.3 地质构造对煤体结构破坏的影响
在煤与瓦斯突出的机制中，煤的物理力学性质主要受煤的机械强度制约，煤的机械强度越小突出阻力就越小，突出发生的可能性就越大。煤的机械强度受煤体结构的制约，因此，煤体结构一定程度上反映了煤与瓦斯突出的难易度，控制着突出的发生。
煤体结构是指煤的构造结构。从地质意义上来说，煤体结构实际上是一种构造形迹特征，它反映了煤层应变历史和应变特征。原生结构的煤结构稳定、层理好、强度高；而原生结构遭受破坏后，煤层层理紊乱，破碎严重，煤质松软破碎，强度低。构造煤就是煤层受密集构造严重破坏的结果，其特殊的结构成为瓦斯集中区和应力弱面区，构造煤区常成为煤与瓦斯突出的高发带。
构造应力的作用，一方面使煤体产生密集的裂隙，煤体结构遭到破坏，煤体的机械强度减弱，抵御外力的能力变小，突出阻力和突出所需的能量降低；另一方面煤体结构遭到破坏，煤的孔隙间距和内表面积变大，煤层空隙率大，可以保存更多的游离瓦斯，透气性差，一般能保持较高的瓦斯压力，这为突出创造了动力条件。同时，在构造应力的作用下，煤体结构遭到破坏，碎块间发生相互挤压、摩擦和揉搓，煤体碎块逐步变小，甚至在其他高强度的作用力下，煤体碎块会变为粉末状，使煤与瓦斯突出往往发生在构造煤分层发育的块段。
构造煤发育区域为瓦斯突出的高发带，掌握和研究“构造煤”形成规律和空间分布状态，对研究煤与瓦斯突出的发生条件，预测突出的可能性和强度，都有巨大的实际意义。因此，在实际生产中，地质人员应对构造煤有足够的专业敏感度，遇到构造煤区，就应特别注重研究该区的地质构造状况，力求准确判断该区煤与瓦斯突出的可能性，精确预测突出的规律。但是我们不能仅凭构造煤来判断突出事件是否会发生或预测煤与瓦斯突出分布规律,因为煤与瓦斯突出是受瓦斯压力、地应力、煤体特征及围岩条件等多种因素综合影响、控制的。或者说，一定厚度的构造煤的存在是煤与瓦斯突出发生的基础和必要条件，但并非是煤与瓦斯突出的充分条件。
三、结束语
综上所述，瓦斯压力、地应力和煤体物理力学性质三者与地质构造有着紧密的联系，地质构造是煤与瓦斯突出的主要影响因素。因此在煤矿生产前的勘察阶段及生产过程中应充分做好地质普查和预报工作，特别是加强对断层、褶皱和构造煤区等突出高发区域的地质研究工作，同时加强对突出煤层的管理，采取科学有效的安全防范措施，减少突出事故的發生。
参考文献：
[1] 王胜本 张晓,煤矿井下地质构造与地应力的关系[J],《煤炭学报》,2008,33(7)
[2] 罗康成,地应力场对煤与瓦斯突出的控制作用[J],《煤炭工程》,2009,8.
[3] 袁军伟 蒋晓改,潘三矿地质构造对瓦斯突出控制作用探讨[J],《基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术》, 2009年.
[4] 郭德勇 韩德馨.地质构造控制煤和瓦斯突出作用类型研究[J],《煤炭学报》,1998,3（4）.
关键词: 地质构造 瓦斯压力 地应力 控制
中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：
当前，我国煤矿多属沼气矿井，随着矿井的不断延深，煤与瓦斯突出矿井比例正逐步加大，煤矿生产的高效、安全已愈来愈受到煤与瓦斯突出的影响和制约。因此，探索消除和控制煤与瓦斯突出问题的有效方法已显得十分必要和迫切。
一、煤与瓦斯突出的机制
煤与瓦斯突出是在矿井采掘过程中，在很短的时间内，由煤体向巷道或采面喷出大量的煤〈岩〉和瓦斯的现象，是含瓦斯的煤〈岩〉体剧烈的能量释放过程，是煤矿中一种极其复杂的动力现象。
煤与瓦斯的突出机理是指煤与瓦斯突出发生的原因、条件及其发生、发展的过程。目前学术界对煤与瓦斯突出的机制意见不一，假说众多，但国内外大多数学者都认同综合假说，即认为突出是瓦斯压力、地应力和煤体物理力学性质等因素综合作用的结果。综合假说较全面的考虑了突出动力和阻力两方面的主要因素,动力主要为地应力和瓦斯压力，阻力主要为煤的强度.
二、地质构造对煤与瓦斯突出的控制
2.1 地质构造对地应力的控制
地应力为控制煤与瓦斯突出的重要因素，地应力的作用能够使煤体发生运动和突然破碎，从而引起煤与瓦斯突出。地壳运动在岩层内积聚了大量的构造应力，构造应力为地应力的重要形式，地质构造的分布范围和形变程度决定了地应力的大小与分布。一般情况下，构造应力分布不均衡，常伴随存在着局部应力集中区，这有利于提升煤体的弹性，煤与瓦斯突出就易于发生，往往是采掘工作进入应力分布不均衡区，原始压力平衡被打破，突出就会发生。而地质构造区常常就是构造应力分布不均衡的区域，根据理论和实际生产统计资料，突出集中地带多数受地质构造的控制。褶曲构造的褶扭部位，扭性断层两侧，断裂交汇带，火成岩侵入带、旋转构造的收敛端和构造体系的复合部位等都是突出的密集高发带。在煤矿的生产过程中应注重分析这些区域发生突出的可能性，精准预测，减少安全事故的发生。
2.2 地质构造对煤层瓦斯压力的影响
煤层中瓦斯的赋存状态主要有游离和吸附两种，煤内瓦斯以吸附状态为主，游离状态为辅，而且两种状态的瓦斯是处于一种动力平衡状态的。在煤体内，瓦斯仅以游离瓦斯显示压力，是煤与瓦斯突出的主要动力来源。煤内的瓦斯在突出动力和阻力相互作用下处于平衡状态，当煤体所受外界压力突然减小，煤内原有游离瓦斯和由吸附瓦斯转化而来的游离瓦斯共同作用，产生高压，加之突出阻力减小，煤与瓦斯的突出就会爆发。
高压瓦斯为煤与瓦斯突出的必要条件。地质构造的作用会影响煤内瓦斯的分布和聚集，控制着瓦斯的高压，并且使瓦斯分布不均衡，影响瓦斯的突出。构造分布的不均造成了瓦斯分布的不均衡，同时形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的条件。应力场和地质构造应力作用的复杂性，使同一构造区域内出现了应力集中程度不同的块段，造成了相对低压和相对高压区，使瓦斯随压力变化而发生运移，造成局部高压的产生，使突出易于发生。
通常，压性或压扭性断层为封闭性构造，瓦斯易于聚集，瓦斯含量较高，瓦斯压力大，煤与瓦斯突出危险性较大；而张性断层属开放性构造，瓦斯不易聚集，突出危险性小甚至不突出。在褶皱构造中，复式褶皱中的次级褶皱之两翼以扭性及压性断裂为主，瓦斯赋存条件比较好，若围岩透气性差时，向斜部及次级褶皱两翼就容易发生煤与瓦斯突出；隔档式褶皱中的转折端是发生层间错动强烈的部位，压应力比较集中，瓦斯易于赋存，瓦斯含量高，压力大，突出条件好，突出也易发生。而且，在地质构造变化不大的条件下，原始瓦斯压力一般会随深度增加而线性增加，即煤层越深瓦斯压力越大，突出的危险性越高。
2.3 地质构造对煤体结构破坏的影响
在煤与瓦斯突出的机制中，煤的物理力学性质主要受煤的机械强度制约，煤的机械强度越小突出阻力就越小，突出发生的可能性就越大。煤的机械强度受煤体结构的制约，因此，煤体结构一定程度上反映了煤与瓦斯突出的难易度，控制着突出的发生。
煤体结构是指煤的构造结构。从地质意义上来说，煤体结构实际上是一种构造形迹特征，它反映了煤层应变历史和应变特征。原生结构的煤结构稳定、层理好、强度高；而原生结构遭受破坏后，煤层层理紊乱，破碎严重，煤质松软破碎，强度低。构造煤就是煤层受密集构造严重破坏的结果，其特殊的结构成为瓦斯集中区和应力弱面区，构造煤区常成为煤与瓦斯突出的高发带。
构造应力的作用，一方面使煤体产生密集的裂隙，煤体结构遭到破坏，煤体的机械强度减弱，抵御外力的能力变小，突出阻力和突出所需的能量降低；另一方面煤体结构遭到破坏，煤的孔隙间距和内表面积变大，煤层空隙率大，可以保存更多的游离瓦斯，透气性差，一般能保持较高的瓦斯压力，这为突出创造了动力条件。同时，在构造应力的作用下，煤体结构遭到破坏，碎块间发生相互挤压、摩擦和揉搓，煤体碎块逐步变小，甚至在其他高强度的作用力下，煤体碎块会变为粉末状，使煤与瓦斯突出往往发生在构造煤分层发育的块段。
构造煤发育区域为瓦斯突出的高发带，掌握和研究“构造煤”形成规律和空间分布状态，对研究煤与瓦斯突出的发生条件，预测突出的可能性和强度，都有巨大的实际意义。因此，在实际生产中，地质人员应对构造煤有足够的专业敏感度，遇到构造煤区，就应特别注重研究该区的地质构造状况，力求准确判断该区煤与瓦斯突出的可能性，精确预测突出的规律。但是我们不能仅凭构造煤来判断突出事件是否会发生或预测煤与瓦斯突出分布规律,因为煤与瓦斯突出是受瓦斯压力、地应力、煤体特征及围岩条件等多种因素综合影响、控制的。或者说，一定厚度的构造煤的存在是煤与瓦斯突出发生的基础和必要条件，但并非是煤与瓦斯突出的充分条件。
三、结束语
综上所述，瓦斯压力、地应力和煤体物理力学性质三者与地质构造有着紧密的联系，地质构造是煤与瓦斯突出的主要影响因素。因此在煤矿生产前的勘察阶段及生产过程中应充分做好地质普查和预报工作，特别是加强对断层、褶皱和构造煤区等突出高发区域的地质研究工作，同时加强对突出煤层的管理，采取科学有效的安全防范措施，减少突出事故的發生。
参考文献：
[1] 王胜本 张晓,煤矿井下地质构造与地应力的关系[J],《煤炭学报》,2008,33(7)
[2] 罗康成,地应力场对煤与瓦斯突出的控制作用[J],《煤炭工程》,2009,8.
[3] 袁军伟 蒋晓改,潘三矿地质构造对瓦斯突出控制作用探讨[J],《基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术》, 2009年.
[4] 郭德勇 韩德馨.地质构造控制煤和瓦斯突出作用类型研究[J],《煤炭学报》,1998,3（4）.