构造应力场及其对瓦斯突出的影响研究

瓦斯突出事故已成为矿区最严重的自然灾害之一。随着开采深度的增加,瓦斯突出概率逐渐增大,科学且准确的瓦斯突出预测工作势在必行。构造应力场是瓦斯突出的本质控制因素,地质构造(如活动断裂)作为构造应力场异常的宏观表现,其精确划分至关重要,地质动力区划为矿区地质构造研究提供了新方法。基于趋势面分析理论及调用CAD二次开发成图技术,本文构建了地质趋势面分析的可视化软件系统；综合矿区地质地形图、震中分布图、地下勘察及地应力测量结果,该系统可有效区划出活动断裂,为构造应力场数值模拟提供构造格架分布。大兴矿地应力现场测量采用水压致裂法和应力解除法两种方法对两个水平的四个钻孔进行了原岩应力测试,从而得到该矿地应力场的最大主应力、最小主应力、自重应力大小与方向及原岩岩性参数值。本文应用有限单元法对-600m水平进行构造应力场数值模拟,获得该矿区现今最大主应力、最大剪应力、最小主应力的分布规律,为瓦斯突出危险评价准备数据基础。煤与瓦斯突出已被广泛研究,但基于FTA方法的瓦斯突出专项危险评价极少被涉及。本文依据煤与瓦斯突出综合假说和事故因果理论,提出了煤与瓦斯突出概念模型；基于FTA方法构建突出事故树基础模型。以大兴矿为例,结合地质构造因素与突出事故树基础模型建立大兴矿突出事故树模型,通过最小割集、最小径集与结构重要度的计算来评价该矿突出路径、危害程度及防治措施,完成瓦斯突出危险专项评价；划出瓦斯突出危险预测区域；从而为瓦斯突出事故的灾害预防提供科学理论指导。