煤巷掘进迎头煤与瓦斯突出的突变机制分析
李村煤矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出综合防治措施
李村煤矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出综合防治措施李村煤矿煤巷掘进工作面一直面临着煤与瓦斯突出问题，这对于矿井的安全生产带来了很大的隐患。
为了保障矿井的安全生产，需要采取一系列的综合防治措施来控制煤与瓦斯的突出。
以下是针对李村煤矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出的综合防治措施：1. 加强巷道支护在巷道进入新的工作面前，要做好前支架、中支架和后支架的设立和安装，保证巷道的良好支护。
支架的选用要考虑到煤与瓦斯的特殊性，不能使用不符合煤巷掘进规程的设备。
2. 严格施行煤壁控制在掘进工作面时，要加强对煤壁的控制，尽可能避免对煤体的损伤及空蚀，以减少煤与瓦斯的突出可能性。
掘进速度要适当控制，不能过快，从而保证煤与瓦斯的有效控制。
3. 安全排放瓦斯采用科学有效的瓦斯抽采和控制技术，确保煤巷内的瓦斯能够有效地排放。
要对瓦斯抽采量进行严谨的控制，以防止过度排放和地下火灾的发生，同时，在煤巷掘进过程中，必须采用动态瓦斯控制技术，及时调整瓦斯抽采方案，确保瓦斯安全排放。
4. 加强人员管理在巷道掘进过程中，要对矿工进行全天候的安全教育和培训，不断强化安全意识。
同时，提高人员职业素质，增强其煤与瓦斯突出风险的识别、评估和应变能力。
5. 建立完善的监测系统建立完善的煤巷瓦斯监测系统，及时了解井下瓦斯浓度和压力变化情况，以便及时掌握井下安全形势。
对于煤与瓦斯突出预警事件，要采取及时且有效的处置措施。
综上所述，针对李村煤矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出问题，我们需要综合运用多种技术和管理手段来控制，确保矿井的安全生产。
同时对煤巷掘进过程中人员、设备、技术、环境等各方面因素进行全面评估，借助现代信息技术手段，实现煤与瓦斯突出风险的精细化评估和控制，确保工作面煤与瓦斯突出问题得到有效控制。
煤与瓦斯突出机理
煤层平巷、煤层上山和下山发生的 突出占总次数的76％，但突出强度较 小；石门揭穿煤层时发生的突出次数 虽少但强度大，我国80％以上的特大 型突出均发生在石门揭穿煤层工作面。 采煤工作面发生的突出占总次数的1 5．8％，但是近几年采煤工作面发生 突出的次数有明显增多的趋势。
煤与瓦斯突出的基本特征是： (1)突出的煤向外抛出距离较远，具有明显的 分选现象； (2)抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角(一 般为40°)； (3)抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和 手捻无粒感的煤粉； (4)有明显的动力效应，破坏支架，推倒矿车， 破坏和抛出安装在巷道内的设施； (5)有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过 突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转； (6)突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶 形以及其他分岔形等。
(2)瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出 这类喷出也往往与地质构造有关，因为 在各种地质构造破坏区内，原来处于封闭 状态的构造裂隙容易被利用，即在采掘地 压和瓦斯压力联合作用下会突然张开，成 为瓦斯喷出的通道。这类喷出的特点是喷 出濒临发生时，伴随有地压显现效应，出 现多种显著预兆。例如，巷道与工作面的 压力增大(来压)，支架响声，掉碴，煤岩 开裂，支架折断等；喷出瓦斯持续的时间 较短。喷出瓦斯量与卸压区面积及其瓦斯 储量有关。
相比之下，底板瓦斯突出通常持续时间 很短。但更加猛烈，甚至使底板层破裂并 向上喷射出大量固体物质。底板如果含有 较少的构造带，则顶板岩层能够抑制由外 部力量引起的裂隙的扩大．这将导致高压 瓦斯的聚集。但是．一般情况下，底板岩 层比顶板岩层储存的瓦斯量要少许多。例 如，根据美国学者莫瑞斯1974年的调查结 果，底板突出时，瓦斯量最多达到 1．4×10 4m3，但是顶板突出时瓦斯量 可以超过8×106m3。
煤与瓦斯突出机理
12
以地压为主导作用的假说同样也能解释相当一部分突出 现场的现象、但也还有许多观象不能解释，如：
1. 在瓦斯不大的矿井，即使开采深度很深(400一500 m)，也不会发生突出。
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6. 在一些特大型的突出中，每吨喷出煤的瓦 斯涌出量比煤层瓦斯含量高得多．即可以在短时间 内涌出数十万以致上百万立方米瓦斯气体．逆风流 运行并可充满数干米的巷道。
7. 准备巷道中地压显现不如回采巷道明显，但 准备巷道的突出次数与强度均比回采巷道工作面的 大。
8. 在乎巷及下山也发生突出。 9. 在进行工作面支护甚至无人作业时，地压作 用并不大，也有突出发生。 10. 当增加煤体水分降低煤体强度时，煤的突 出危险性反而降低。
过程是一层一层进行的。当突出危险带表面急剧暴 露时．由于瓦斯压力梯度作用使分层承受拉力，当 拉力大于分层强度时、即发生分层从煤体上的分离。 分层分离是一切突出的重要组成部分，影响着突出 的主要待征，但并没有全面反映突出过程的多种形 式。
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例如，分层分离波统过部分的压碎带，通常决定 于地压作用，伴随声响激发此时暴露面上约分层 分离。突出常常是重复的破坏组合．一部分是瓦 斯参与下的分层分离而破坏，另一部分是地应力 破坏。在急倾斜煤层的某些部分，则在自身的重 力作用下分离。
2
(2)粉煤带说 前苏联的几比贝可夫、德国的 M．鲁夫、英国的H．布列斯克以及日本的植木七 郎提倡的粉煤带说认为，由于地质构造或矿山压 力的作用，原生煤层被破碎成粉状．这些粉煤极 易放出瓦斯。当巷道接近这一地带时，粉煤在较 小的瓦斯压力作用下，就能与瓦斯一起喷出。
煤巷掘进中煤与瓦斯突出的机理探析
３煤巷掘金 中煤与瓦斯突 出的机理分析
煤 与 瓦 斯 突 出 是 一 种 复 杂 的 动 力 现 象 ， “ ” 角 度 出 发 ， 析 了煤 与 瓦 斯 突 从 力 的 分 出的 “ 壳 失稳 ” 理 。 球 机
１我国的煤与瓦斯突 出的特点
（ ） 出 矿 井 多 ， 布 广 泛 ： 国 统 配媒 １突 分 我 矿 中有 突 出危 险 性 的矿 井 约 占全 国 统 配 煤 矿 总 数 的３ ％左 右 ， 果 考 虑 到 地 方煤 矿 ， ５ 如 则 具 突 出危 险 性 的 矿 井 数 及 其 所 占 的 比率 更 高 。 地 区 分 布 来 者 ， 国 的 主要 产 煤 省 从 全 份 及 矿 务 局 部 都 具 有 危 险 性 矿 井 ， 至 广 南 东 、 南 ， 至 黑 龙 江 ； 起 甘 肃 ， 至 安 湖 北 西 东 徽、 西。 江 （ ） 出 类 型 齐 全 ： 国 的 突 出 类 型 齐 ２突 我 全 ， 括 突出 、 出、 包 压 倾 及 喷 出 ， 全 国 从 来 看 ， 与 瓦 斯 突 出 次 数 约 占总 突 出 次 数 煤 的 ４ ％左 右 ， ５ 压 及 倾 出 近 似 约 占 突 出 总 数 的 ２ ％左 右 。 矿 务 局 的 突 情 况 亦 有 ５ 各 较 大 的 差 别 ， 的 矿 务 局 以 煤 与 瓦 斯 突 出 有 为 主 ， 的 矿 务 局 则 以 突 然 倾 为 主 ， 有 而 阳 泉 矿 务 局 则 以 突 出 压 出 为 主 。 桐 矿 务 南 局 自１ ５ 年 至 ２ ０ 年 所 发 生 的 ｌ ８ 次 突 出 ９５ ０５ ２ １ 中 ， 与 瓦 斯 突 出约 占 ｌ ％左 右 ， 出约 占 煤 ７ 压 ５ ％左 右 ， 出约 占 ２ ％， 喷 出 仅 占不 足 ８ 倾 ３ 而 ２ 从 突 出 的 物 质 来 看 ， 要 为 煤 与 瓦 斯 ％。 主 突 出 ， 有 个 别 的 岩 石 与 瓦 斯 突 出 及 煤 与 但 二氧 化碳 突 出 ， 过 其所 占的比率 很 小 ， 不 前 者 仅 占突 出总 次 数 的 ０ ３ 后 者 所 占的 ． ％， 比率 则 更 低 。 （） 出次 数 多 ， 出 强 度 大 ： 出次 数 ３突 突 突 及 突 出 强 度 是 衡 量 煤 矿 突 危 险 性 的 重 要 标志 ， 世界突 出严重。 与 （ ） 出 有 前 兆 ： 与 瓦 斯 突 出 之 前 大 ４突 煤 多 出现 前 兆 现 象 ， 突 出愈 严 蘑 ， 前兆 现 且 其 象 愈 明显 。 （ ） 出 分 布 于 不 同 的 煤 层 ： 出煤 层 ５突 突 赋 存 情 况 比 较 复 杂 ， 国有 半 数 矿 井 需 采 全 用 本 煤 层的 防 治 突 出 措 施 。 （） 数 突 出 发 生 在 煤 巷 ： 统 计 ， ６多 据 煤 巷 、 山 及 下 … 突 出 次 数 分 别 占总 突 出 次 上 数 的 ４７ ３ ， ４． ％及 ３． ％ ， 门 揭 煤 的 突 ．％ ２ ９ ８ 石 出 虽然 只 占总 突 出次 数 的 ５ ８ ％， 大 型 及 ．５ 但 特 大 型 突 出 多发 生 在 揭 石 门 时 ， 平 均 突 其 出 强 度 比 煤 巷 及 卜山 要 高 １ 倍 以 上 ， 大 ０ 且 型 、 大 型 突 出 占 揭 石 门 突 出 次 数 比 例 相 特 当高 ， 煤 巷 要 高 数 十 倍 。 比 （ ） 动 放 炮 引 起 的 突 出 最 多 ： 不 同 ７震 住 作 用 条 件 时 ， 炮 引起 的 突 出 最 多 ， 放 占突 出 总 次 数 的 ５ ． ７ 风 镐 及 手镐 作 用 时 亦 发 ５ ６ ％， 生 突 出 ， 占相 当 的 比 例 。 且
煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施
煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施摘要：对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述，阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法和研究现状，分析影响煤与瓦斯突出的各种地质因素。
随着矿井开采深度逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越低，突出危险性也相应增大，所以研究防治突出措施有重要的现实意义，并提出煤与瓦斯突出的防治措施。
关键词：煤与瓦斯突出地质构造防治措施前言：煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一，可在极短时间内，由煤体内部向采场、巷道等采掘空间喷出大量的煤和瓦斯，突出物会造成埋人，破坏设施，突出的瓦斯使人窒息，或引起瓦斯爆炸，造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故。
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家自1950年发生有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来，在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区都发生了煤与瓦斯突出。
因此，解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题是实现煤炭工业可持续发展的当务之急。
对于煤与瓦斯突出机理，各国研究者经过长期得到努力提出了包括瓦斯主导作用、地应力主导作用、化学本质作用和综合作用等假说，基本定性的解释了煤与瓦斯突出现象。
1 国内外研究现状1.1 国外研究现状国外关于煤与瓦斯突出机理的研究成果可以归纳为以下4个方面[1~4]：a.瓦斯主导作用假说这类假说认为煤体内存储的高压瓦斯在突出中起主要作用。
其中“瓦斯包”说占重要地位，认为“瓦斯包”是突出的动力来源。
瓦斯主导作用假说主要有：“瓦斯包”说、粉煤带说、煤空隙结构不均匀说、突出波说、裂缝堵塞说、闭合空隙瓦斯释放说、瓦斯膨胀说、卸压瓦斯说、火山瓦斯说、地质破坏带说、瓦斯解吸说等11种假说。
b.地应力主导作用假说这种假说认为煤和瓦斯突出主要是高地应力作用的结果。
高地应力包括2个方面，一方面指自重应力和构造应力，另一方面指工作面前方存在的应力集中。
地应力主导作用假说主要有：岩石变形潜能说、应力集中说、塑性变形说、冲击式移近说、拉应力波说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位移不均匀说等8种假说。
煤与瓦斯突出机理
煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出是指在煤矿开采中，由于煤层中存在大量瓦斯、煤层结构紧密等因素，导致煤体与瓦斯同时突出到井下，严重威胁矿工的生命安全和矿井的正常生产。
煤与瓦斯突出机理是指研究引起煤与瓦斯突出现象的原因和过程的科学理论。
本文将从煤层结构、瓦斯赋存状态和压力变化三个方面来探讨煤与瓦斯突出机理。
首先，煤层结构是引起煤与瓦斯突出的主要因素之一。
煤层由于长期的受力作用，会形成不同程度的应力集中区，从而引发煤层的断裂和滑动。
当瓦斯从孔隙中扩散到断层面时，会因断层面的阻塞而形成瓦斯积聚，并增加了煤与瓦斯突出的危险性。
此外，煤层中存在的裂隙和缝隙也是煤与瓦斯突出的通道，使得瓦斯聚集并形成高压。
其次，瓦斯赋存状态是影响煤与瓦斯突出的重要因素。
瓦斯可以以游离态、吸附态和胶结态存在于煤体中，其中吸附符合作用最为关键。
煤层中的瓦斯主要通过两种方式释放出来，一是通过瓦斯扩散到煤与瓦斯突出通道，二是煤层的应力调节造成煤和瓦斯突出。
当煤层应力超过瓦斯吸附力时，瓦斯会从煤体中逸出，形成积聚的瓦斯在一定条件下会发生爆炸。
最后，煤与瓦斯突出也与压力的变化有关。
在煤矿开采过程中，巷道和回采工作面的开采会导致煤层应力分布的变化，进而影响煤与瓦斯的运移和突出。
当煤层应力发生剧烈变化时，煤层中的瓦斯会迅速扩散到煤与瓦斯突出通道，从而引发煤与瓦斯突出。
此外，煤层中存在的地质构造也会引起煤层的应力集中和压力变化，进而增加煤与瓦斯突出的风险。
总之，煤与瓦斯突出是煤矿开采中常见的危险现象，它与煤层结构、瓦斯赋存状态和压力变化密切相关。
深入研究煤与瓦斯突出机理，可以为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持，减少煤与瓦斯突出事故的发生。
煤与瓦斯突出事故的原因分析与对策
一
增强区域。Ｆ １ ２大断层从 矿区西侧天宫桥 延伸至 白果 ， 断层 延伸长度 超过 ３ ０ ０ ０ ｍ， 属大断 层 ， 断层走 向 Ｎ ７ ０ 。 Ｅ ， 断层 性
质为逆断层 ， 逆 断 层 大 多 为 压 性 或 压 扭 性 构 造 。４ ３ １ １ ０东 平
浓度突然升高 ， 瓦斯浓 度 达 ３ ． ４ ３ ％， 后 持续 升 高 ， 瓦斯浓 度 为４ ％（ 低浓 度甲烷传 感器 量程 为 Ｏ ％ ～ ４ ％） 。
３ 事 故 原 因分 析
四川 成都 ６ １ ０ ０ ４ ５ ）
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ５ ４ 文献标识码 ： Ｂ
力 区 内
Ｋ 煤层 ４ ８ ｍ。矿井 允 许开 采 Ｋ 、 Ｋ 、 Ｋ 煤 层 （ 实际 开 采
Ｋ 、 Ｋ 两层煤 ， 厚 度为 ０ ． ４～ ０ ． ７ ｍ） ， 开 采 深 度 ＋４ ６ ０ ｍ～
＋ ８ ７ ０ ｍ。 Ｋ 煤层底板为深灰 一黑灰 色砂质黏 土岩 、 粉砂 质
黏土岩 、 泥质粉砂 岩 夹灰色 粉黏 砂岩 ， 含 植物 化石 。Ｋ 煤 层 顶 板 为 深灰 一 黑 灰 色 粉 砂 质 黏 土岩 、 黏土岩 ， 含植物 化石。
矿 井 瓦斯 绝 对 涌 出 量 １ １ ． ６ ６ ｍ ／ ｍｉ ｎ ， 二 氧 化 碳 绝 对 涌 出 量
５ ． ２ ２ ９ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 瓦斯 相对 涌 出量 ３ ７ ． ８ ２ ｍ ／ ｔ ， 二 氧 化 碳 相 对
岩应力 ｒ Ｈ小的压力区是减压区 ， 比原 岩应力 ｒ 高 的压力 区
是增压 区 ， 如 图 １所 示 ， 即在 ４ ３ １ １ ０东 平 巷 围 岩 内 出 现 应 力
煤与瓦斯突出致灾机理与防治研究的手段和方法的创新
煤与瓦斯突出致灾机理与防治研究的手段和方法的创新一、煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出是指在煤矿井下开采过程中，由于地质构造、采动影响等因素，导致煤层和岩层之间的应力分布不均衡，从而使得瓦斯和煤与岩层之间的接触面积增大，压力降低，从而引发气体和岩屑的喷出现象。
其机理主要包括以下几个方面：1. 地质构造因素：地质构造是影响突出的主要因素之一。
在复杂地质条件下，如断层、褶皱、岩溶等地质构造形态下，易发生突出。
2. 采动因素：采动是导致突出的另一个重要因素。
在开采过程中，由于掏空了原有的支撑体系，使得周围岩体对煤体施加的约束力减小，从而增加了突出事故发生的概率。
3. 瓦斯含量：瓦斯是导致突出事故发生的另一个重要因素。
当瓦斯含量超过安全限值时，在采掘过程中就容易发生瓦斯爆炸，从而引发突出事故。
二、煤与瓦斯突出的防治手段为了有效地预防和控制突出事故的发生，需要采取一系列的防治措施。
主要包括以下几个方面：1. 采用合理的采矿方法：通过改变采矿方法，如改变开采顺序、调整工作面宽度等方法，可以减少对岩体和煤体的影响，从而降低突出事故发生的概率。
2. 加强通风管理：通风是预防和控制突出事故的重要手段之一。
通过加强通风系统建设和管理，提高通风效果，可以有效地降低瓦斯含量和温度，从而降低突出事故发生的概率。
3. 加强监测预警：通过加强对地质构造、岩层应力、瓦斯含量等因素的监测和预警工作，及时掌握井下情况，并及时采取相应措施进行调整。
4. 强化安全培训：通过加强安全培训工作，提高矿工的安全意识和技能，从而降低突出事故发生的概率。
三、煤与瓦斯突出防治方法的创新为了更好地预防和控制突出事故的发生，需要不断创新防治方法。
主要包括以下几个方面：1. 采用智能化技术：通过采用智能化技术，如无人驾驶采矿设备、智能化通风系统等，可以有效地降低对岩体和煤体的影响，从而降低突出事故发生的概率。
2. 加强数据分析：通过加强对地质构造、岩层应力、瓦斯含量等因素的数据分析工作，可以更准确地预测突出事故的发生时间和位置，并及时采取相应措施进行调整。
关于煤巷掘进煤与瓦斯突出影响因素探究
所遭受的灾害也比其他国家严簸。在煤巷掘进媒中，煤与瓦斯突出 是…种非常复杂的动力现象，它 f是媒体力学、地应力、瓦斯等综合
作用的结果。煤与瓦斯突出过程的实质就是在地应力的作用下，煤
地质构造是一种岩扉构造形怒，在地壳运动时产生。有单斜构 造、槽曲构造、断裂构造这三种形态。在这;三种形怒中，总斜构造是最
1.1 煤与瓦斯突出的过程及表现
煤与瓦斯突出就是媒体在地应力的作业下受到破坏，释放出瓦
斯，瓦斯义使媒体内的辑缝变大，破坏煤壳的稳)È性，从而将表面破
斯膨胀能，从而引发突出。在井田中，由于地质构造显现区域分布，因 此在突出媒体内，突出点的分布也是呈现区域分布的。
2.6 应力集中地带
坏了的媒体撕开，抛向巷道，应力峰则在媒体内部继续破坏其他的煤
体的一个连续的过程。 在煤与瓦斯突出的过程中，被抛出的媒体重达几吨、几十吨、甚
:g几百吨，特别大珊的突出也可能抛出几千吨的媒体，而大量的瓦斯
据资料、数据统计显示，在应力集中地带实施作业，将会力。大突
出的危险性。因为此时作业增加了媒体内的应力，如果是软煤，应力
合达到 0.5 倍之多。煤层中应力的加大，主要是在这两个方面影响突
2.7 软分殷
出和压出;突出的次数多，并且强度大，大部分突出都发生在煤巷;突
出分布于不间的煤展。
2 煤与瓦斯突出的影响因素
在采燥的过程中，突出也与软分层有关，而且突出孔洞篡本都
出现于软分层中。软分层是在地质构造运动中，被破坏的煤居在地 应力的长期作用下而形成的。软分展的结构强度不高，相对较低。
2.1 煤底开采的深度
这就使得不同软分腥的强度是不相间的，在间等的地应力的作用
下，媒体破坏程度不一，从而引发瓦斯释放的瓦斯膨胀能的大小也
浅析煤与瓦斯突出的机理和一般规律
４ 煤与瓦斯突出发生机理
关于煤与瓦斯突出发生的机理 ． 目前还没有一个公认 的完整的确 切学说 ， 有待进一步探索与研 究。 虽然世界各 国迄今有几十种假说 ． 但 这些假说大多是根据现场统计 资料或实验室研究提 出的： 只能解释某 些现象 ， 各具一定 的片面性 、 孤立性 ， 而不能得 出统一 的、 完整的突出
１ 国 内外煤与瓦斯突 出情况
１３ 年 ３ ２ 国鲁 阿雷煤 田伊萨克煤矿 在急倾斜厚煤 层 ８４ 月 ２日 法 平巷掘进ｌ Ｔ作面发生 了世界上第一次煤 与瓦斯 突出 ．并于 １ ６ 年在 ９９ 前苏联顿 巴斯煤 田的加加 林煤矿发生世 界上最大 的一次煤与 瓦斯 突 出事故 ， 突出煤量 １００喷出瓦斯量 ２ 万 ｍ 以上 。自 １３ 年至今 ． ４０ ， ５ ３ ８４ 世界上已有 ２ ２个产煤国家和地区发生了 ４万次左右的煤与瓦斯 突出 动力 现象 ， 如法国 、 前苏联 、 中国 、 日本 、 波兰 、 匈牙利 、 比利时 、 国、 美 捷 克、 斯洛伐克 、 保加 利亚 、 国、 大利亚 、 德 澳 土耳 其 、 荷兰 、 罗马尼亚 、 加 拿大 、 印度及南 非等 ， 中较 为严重 的有 ５ 国家 ： 其 个 中国 、 前苏 联 、 波 兰、 日本 、 国。 法 我 国第一 次煤 与瓦斯 突出为发生于 １ ３ 年 １ 月 ２ ９９ １ ０日的辽源富 国西二 坑在垂 深 ２ ０ ８ｍ煤巷掘进时的突出。据不完全统计 ．９ ０ １９ １５ — ９ １ 年我 国有 ２ ０ ５ 多个矿井发生 了 １ 万余 次煤与瓦斯突 出． ． ６ 占世界突 出 总次数 的 ４ ％左右 。我 国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一 ． ０ 突出矿 井数 占世界矿井总数 的 ４ ％． ５ 突出次数最 多 ． 出死 亡事故也 突 最为严重
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万方数据
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第６期赵志刚等：煤巷掘进迎头煤与瓦斯突出的突变机制分析
１６４７
‰２——４瓦Ｂ２广－４ＡＣ｝
一Ｂ＋——］
她＝４—Ｂ２－—４ＡＣ＞０
Ｊ
—日一４—Ｂ２－—４ＡＣ
‰２——。
百一
锡＝一拓ｉ鬲＜ｏ
（２９）
（３０）
（３１）
因此，弼＝ｏ，ｗｍ。
＝百－Ｂ为分叉点。
皑＞０，对应于不稳定平衡态：
Ｋ，：—－Ｂ＋ｘ／Ｂ—２－４ＡＣ（３２）％２——万一
’
鸭＜Ｏ，对应稳定平衡态：
ｗｍ，：—－Ｂ－４Ｂ—２－４ＡＣ（３３）‰２——瓦一
’
分叉图如图２，除分叉点外，同一吼值对应两个系统状态，即瓦斯压力相同条件下，层裂体可能失稳，也可能保持稳定，判断系统是否稳定还应考
虑参数Ｂ，而口：笔掣，是层裂体几何尺寸、煤岩３口‘
物理参数的函数，因此，在仅考虑瓦斯压力作用的前提下，瓦斯突出是否发生，则取决于瓦斯压力、巷道尺寸和煤岩物理力学特性。
＼．＼稳定分支
＼＼
●分叉点
不稳定分支／／
／。
／／
圈２系统演化的分叉图
Ｆｉｇ．２
Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｆｉｇｕｒｅｏｆ
ｓｙｓｔｅｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
３．３瓦斯突出释放的能量估算
由式（１３）可得
Ｙ＝±√；
（３４）
Ｙ的两个值对应着突出前后的两个状态，代入到式（１１）中可求出突出前后系统势能的变化：
仆浆觋一百１０２４’ｔＤ２）【芸ｊ㈣，
变化的势能一部分转化为应力波，将煤体粉碎，另一部分转化为煤体动能，向巷道抛出。
设煤岩弹性模量为１．５ＧＰａ，泊松比为０．３，巷道半径为
２
ｍ，板厚０．０５ｍ，失稳时板侧压力差为２．５ＭＰａ，
则由式（３５）可计算出一层层裂体失稳释放出的能
量为１１５００
Ｊ。
若以四川天府矿务局三汇一矿（突
煤１２
７８０
ｔ）为例，释放的能量可达１．６ｘ１０５Ｊ，相当
于里氏２．６级地震。
４数值模拟
根据文献【８】中的数据，建立层裂体的计算模型，圆形巷道半径为２ｍ，板厚度取０．０５ｍ，约束条件为周边固支，代表板边受到较大的摩阻力，如图３所示。
煤岩弹性模量取１．５ＧＰａ，泊松比取０．３，抗压强度取５．０ＭＰａ，凝聚力取１．０ＭＰａ，内摩擦角取３０。
，轴向施加均布荷载卯，卯的取值从０．５～
２．５
ＭＰａ，加载后，板的变形图（放大５００倍）和应
力等值线图如图４所示。
图３层裂体的计算模型
ｎ驴Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ
ｍｏｄｅｌｏｆｌａｙｅｒ－ｃｒａｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
圈４计算结果
Ｆｉｇ．４
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ
ｒｅｓｕｌｔ
万方数据
万方数据。