冲击地压和煤与瓦斯的统一认识03

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煤与瓦斯突出的基础知识

煤与瓦斯突出的基础知识

煤与瓦斯突出的基础知识一、简述《煤与瓦斯突出的基础知识》是地质学与矿物资源工程领域中的重要内容之一。

煤与瓦斯突出作为一种常见的矿山灾害,严重危及矿工人身安全和矿井的正常生产。

因此对其基础知识的了解对于矿业工作者至关重要,本文主要介绍了煤与瓦斯突出的概念、特征、发生条件、危害及防治策略等基础内容。

这些知识的普及,有助于提高矿工和相关工作人员的防灾减灾意识,保障煤炭开采过程中的安全生产。

接下来我们将详细阐述煤与瓦斯突出的相关内容。

1. 煤与瓦斯突出的背景介绍在全球能源结构中,煤炭作为一种重要的化石燃料,其开采和利用对于经济发展和社会进步具有重要意义。

然而在煤炭开采过程中,一种潜在的危险现象引起了广泛关注,那就是煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出是指在地应力、瓦斯压力等多种因素的综合作用下,地下煤炭与瓦斯突然向开采空间猛烈释放的过程。

这一现象不仅严重危害到矿井安全,还可能造成重大的人身伤亡和财产损失。

因此对煤与瓦斯突出的基础知识进行了解和学习,对于保障煤炭开采的安全至关重要。

煤与瓦斯突出的背景与地质构造、煤的赋存状态以及瓦斯的生成和运移密切相关。

地质构造的复杂性和非均匀性为煤与瓦斯突出的发生提供了条件。

此外煤的变质程度、煤层的厚度以及瓦斯的含量和压力等也是影响突出的重要因素。

在全球气候变化和能源需求增长的背景下,煤与瓦斯突出的问题愈发凸显,成为了煤炭行业亟待解决的重要课题。

通过对煤与瓦斯突出基础知识的学习,有助于采取有效的预防措施,降低矿井事故的发生率,保障煤炭产业的可持续发展。

煤与瓦斯突出是煤炭开采过程中一个不可忽视的地质现象,对煤炭行业安全和可持续发展构成挑战。

了解和学习煤与瓦斯突出的基础知识,对于预防矿井事故、保障人员安全具有重要意义。

2. 煤与瓦斯突出对矿井安全的影响煤与瓦斯突出对矿井安全的影响是极其严重和复杂的,首先突出会造成矿井内部的瓦斯浓度急剧升高,有可能形成瓦斯爆炸的潜在风险,对矿工的生命安全和矿井设备构成重大威胁。

基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法

基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法

基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法孙继平1, 程继杰1, 王云泉2(1. 中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院,北京 100083;2. 中国中煤能源集团有限公司,北京 100011)摘要:分析了冲击地压和煤与瓦斯突出时抛出大量黑色煤岩的掩埋图像特征:监视区域内颜色及其对应图形面积变化、颜色及其对应图形数量变化、颜色及其对应图形形状变化、掩埋位置异常等。

根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色区域面积减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形面积变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。

根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色区域数量减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形数量变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。

根据灾害发生时会造成监视区域内非黑色图形的圆形度、矩形度和面积周长比减少,且减少的速度和加速度较大的特征,提出了基于颜色及其对应图形形状变化特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。

根据灾害发生时会导致煤矿井下人员、液压支架顶部及靠近顶部等位置被煤岩掩埋的特征,提出了基于掩埋位置异常特征的冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法。

上述基于掩埋图像特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出感知报警方法具有响应速度快、非接触、监测范围广、成本低和使用维护方便等优点。

关键词:冲击地压;煤与瓦斯突出;图像识别;灾害感知;掩埋图像特征中图分类号:TD324/712.7 文献标志码:AA perception alarm method for coal mine rock burst and coal and gas outburst based on burial image featuresSUN Jiping 1, CHENG Jijie 1, WANG Yunquan 2(1. School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing,Beijing 100083, China ; 2. China National Coal Group Corporation, Beijing 100011, China)Abstract : The burial image features of a large amount of black coal rock thrown out during rock burst and coal and gas outburst are analyzed. The features include changes in the area of the monitoring area's color and corresponding graphics, changes in the number of colors and corresponding graphics, changes in the shape of colors and corresponding graphics, and anomalies in burial positions. When a disaster occurs, it will result in a reduction in the area of non-black areas within the monitoring area, with a significant reduction in speed and acceleration. Based on the above feature, a perception alarm method for rock burst and coal and gas outburst is收稿日期:2023-04-13;修回日期:2023-05-05;责任编辑:盛男。

煤矿冲击地压灾害防治与认识PPT课件

煤矿冲击地压灾害防治与认识PPT课件

全煤巷道冲击地压启动的能量判据为: E静 EC 0
案例2:浅部集中静载荷型冲击地压 (埋深371m)
冲击灾害发生巷道
远场集中动载荷源监测结果
围岩主应力分布图
冲击发生段应力实测图
II类开采技术因素与煤岩冲击启动
• 近几年来,越来越多的惨痛教训表明,即使针对上述两种因素做了防 范工作之后,仍然突发煤岩震动异常,并导致冲击地压、矿震等发生 。
日期 8.00E+07 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00
推进度/m 微震能量
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2010-12-25 2010-12-18 2010-12-11 2010-12-4 2010-11-27 2010-11-20 2010-11-13 2010-11-6 2010-10-30 2010-10-23 2010-10-16 2010-10-9 2010-10-2 2010-9-25 2010-9-18 2010-9-11 2010-9-4 2010-8-28 2010-8-21 2010-8-14 2010-8-7 2010-7-31 2010-7-24 2010-7-17 2010-7-10 2010-7-3 2010-6-26 2010-6-19 2010-6-12 2010-6-5 2010-5-29 2010-5-22 2010-5-15 2010-5-8 2010-5-1
日期
回采工作面推进速度与煤岩破裂的关系
频次 能 量 /J
推进度/m 推 进 度 /m

煤矿开采中的冲击地压与支护措施

煤矿开采中的冲击地压与支护措施

加强支护施工管理
总结词
加强施工过程中的质量监控和安全管理,确 保支护施工质量和安全。
详细描述
支护施工是矿井安全的重要保障,因此应加 强施工过程中的质量监控和安全管理。通过 建立完善的施工管理制度、加强技术培训和 安全教育、实施质量责任制等方式,确保支 护施工质量和安全。同时,应加强施工现场 的监测和维护,及时发现和处理潜在的安全
分布状态。
地质构造影响
断层、褶皱等地质构造对岩体的 应力分布有显著影响,容易形成 应力集中区域,增加发生冲击地
压的风险。
煤岩体性质
煤岩体的物理力学性质、结构特 征和含水率等也是影响冲击地压
发生的重要因素。
2023
PART 02
冲击地压的危害
REPORTING
对人员安全的危害
人员伤亡
冲击地压可能导致顶板垮落、煤 块飞溅,对现场作业人员造成直 接伤害。
,成功避免了人员时释放高压气体、增加支护强度等
措施。
经验总结
03
科学合理的应对措施和团队协作是成功应对冲击地压的关键。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
某矿支护失效案例分析
事故经过
某矿在巷道掘进过程中,支护结构突然失效,造成巷道变形和坍 塌。
原因分析
支护设计不合理,材料强度不足,施工质量控制不严格。
教训总结
应加强支护设计和施工质量控制,确保支护结构的稳定性和可靠 性。
某矿成功应对冲击地压的案例
案例概述
01
某矿在开采过程中遭遇冲击地压,但通过科学合理的应对措施
心理压力
频繁或严重的冲击地压可能给矿 工带来心理压力,影响工作积极 性和效率。

冲击地压概述

冲击地压概述

第一章冲击地压概述第一节冲击地压的概念、特征及分类一、冲击地压的概念冲击地压属矿井动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式。

可以定义为:矿山井巷和采场周围煤岩体,由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。

简单地讲,冲击地压就是煤(岩)体的突然破坏现象。

它是影响煤矿安全生产的重大灾害之一。

冲击地压在我国不同地区的煤矿和不同书刊中有不同的称谓,常见的有“冲击矿压”、“矿山冲击”、“煤爆”等。

在具体矿山地质条件下,矿井的开拓准备方式、开采方法及其工艺参数一经确定,也就基本确定了采场和巷道支架上的载荷特征和数值。

随着采掘工作的展开,采场和巷道附近岩石中可能发生不同形式的变形和破坏过程,导致一系列矿山压力现象的发生。

这些过程的组合、范围和强度可能各不相同,采掘巷道会表现出不同的状态。

有的巷道可以保存很长时间,而有的巷道掘出后很快就失去稳定性。

采场和巷道围岩的破坏规模和延续时间的差异是很大的,规模上可以是围岩产生破裂直至波及地表的大范围岩层移动;延时上可以是几周、几个月或几年的缓慢破坏,直至突然发生冲击式破坏。

破坏过程也是随着岩石的力学性质、地质因素和开采技术条件的不同而变化的。

因此,研究采场和巷道围岩破坏现象的实质,对安全开采具有重要意义。

一般的矿山压力现象及其显现规律,诸如顶底板闭合、支架折损、冒顶、片帮和底鼓、围岩应力分布规律等,都带有一定的普遍性。

在某些特定条件下发生的特殊的矿山压力现象,例如,冲击地压、顶板大面积来压、煤和瓦斯突出、矿震等矿山四大动力现象,对生产及矿工安全都具有很大威胁。

这些现象具有突然发生的特点,呈现明显的动力特征,它们之间既有区别又有联系。

其区别主要是发生机理各异,其联系主要表现在它们可以互为诱发因素,都具有动力特征,并且存在介于两种动力现象之间的“中间型”动力现象。

目前,上述动力现象等有关术语的运用已渐趋统一。

冲击地压的同义词有岩爆、煤爆、矿山冲击、岩石突出”,而德文为удары等。

青藏东缘煤与瓦斯突出和冲击矿压协同防治

青藏东缘煤与瓦斯突出和冲击矿压协同防治

青藏东缘煤与瓦斯突出和冲击矿压协同防治祝俊奇【摘要】以青藏高原东缘龙门山地带某煤矿为例,根据其同时存在冲击矿压、煤与瓦斯突出的特点,基于冲击矿压、瓦斯突出的理论研究和现场实践,分析两者共同特征,提出冲击地压、煤与瓦斯突出共同作用下的开采防治措施,运用松动爆破,合理选择开拓和开采方法,煤层注水,加强支护等方法防治冲击矿压,以及运用抽采瓦斯,预测预报与开采解放层等方法防治特定地质条件下的煤与瓦斯突出。

%According to the characteristics of coal and gas outburst and pressure bump of a coal mine of Longmen-shan zone in the eastern margin of Tibetan Plateau ,the author makes an analysis of the two common characteris-tics by theoretical study and field practice and proposes the mining prevention measures for preventing pressure bumpby loose blasting ,reasonable selection of exploration ,mining method ,coal seam water injection and support reinforcement and for preventing coal and gas outburst under specific geological conditions by gasdrainage ,fore-cast and mining solutions layer .【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P4-6)【关键词】冲击矿压;煤与瓦斯突出;瓦斯防治;冲击防治;松动爆破【作者】祝俊奇【作者单位】四川省煤田地质工程勘察设计研究院康泰公司,四川成都610091【正文语种】中文【中图分类】TD713青藏高原东缘习惯上称龙门山地区,四川龙门山断裂自东北向西南沿着四川盆地的边缘分布,沿断裂带青藏高原推覆在四川盆地之上,附近区域地质构造变形强烈,地应力较大。

冲击地压简介

冲击地压简介

冲击地压简介冲击地压又称岩爆,是指井巷或工作面周围岩体,由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象,常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。

它具有很大的破坏性,是煤矿重大灾害之一。

1992年以前,我国有50余个煤矿发生了冲击地压。

比较突出的有北京矿务局门头沟煤矿、抚顺矿务局龙风煤矿、枣庄矿务局陶庄煤矿、大同矿务局忻州窑煤矿、四川省天池煤矿和新汶矿务局华丰煤矿等。

2008年6月5日15时57分,河南省渑池县果园乡附近发生3.5级地震,3分钟后,义煤集团公司千秋煤矿突发冲击地压,造成750米——850米处巷道瞬间被毁,正在该段修理巷道的20名矿工被困井下。

冲击地压发生后,义煤集团公司迅速成立了抢险救灾领导小组,紧急启动应急救援预案,实施抢险救援。

截至6月6日4时,20名被困矿工中,9人死亡,11人获救。

获救矿工正在医院接受治疗,没有生命危险。

世界上几乎所有国家都不同程度地受到冲击地压的威胁。

1783年英国在世界上首先报导了煤矿中所发生的冲击地压现象。

以后在前苏联、南非、德国、美国、加拿大、印度、英国等几十个国家和地区,冲击地压现象时有发生。

在我国,冲击地压最早于1933年发生在抚顺胜利煤矿。

以后,随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大,北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井,都先后有冲击地压现象发生。

随着开采深度的不断增加,冲击地压的危害将更加突出。

我国煤矿冲击地压特征1、突发性。

发生前一般无明显前兆,冲击过程短暂,持续时间为几秒到几十秒。

2、一般表现为煤爆(煤壁爆裂、小块抛射)。

浅部冲击(发生在煤壁2m~6m范围内,破坏性大)和深部冲击(发生在煤体深处,声如闷雷,破坏程度不同)。

最常见的是煤层冲击,也有顶板冲击和底板冲击,少数矿井发生了岩爆。

在煤层冲击中,多数表现为煤块抛出,少数为数十平方米煤体整体移动,并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波。

3、具有破坏性。

往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支架折损、巷道堵塞、人员伤亡。

防治冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出等符合灾害的综合措施

防治冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出等符合灾害的综合措施

**煤业(集团)有限责任公司**煤矿防治冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出等复合灾害的综合措施TDX-LFB-2018-001单位:总工程师:两防办主任:编制人:日期:审批栏防治冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出等复合灾害的综合措施一、编制依据由于**煤矿属于煤与瓦斯突出矿井、冲击地压矿井,根据2018年下发的防治冲击地压细则第三十九条:“具有冲击地压危险的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井,应当根据本矿井条件,综合考虑制定防治冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出等复合灾害的综合技术措施,强化瓦斯抽采和卸压措施。

”二、矿井联合开展防突、防冲工作总体模式(一)组织机构方面成立防治煤与瓦斯突出、防治冲击地压工作领导小组,配备了分管防突、防冲的副总工程师,设立“两防”办公室,由两防办总体负责矿井防突、防冲科室管理职能。

(二)采区、煤层区域危险性预测方面各采区、煤层按要求进行区域突出危险性预测和冲击危险性预测与评价。

并在开拓部署与采掘活动中,不断完善瓦斯基础参数以及煤岩动力数据收集与规律分析等内容。

(三)区域治理措施方面两防工作优先开采保护层,首先做好保护层开采布局工作。

同时利用穿层、本层瓦斯抽采钻孔与防冲卸压解危钻孔,对煤岩体、瓦斯赋存带的卸压作用,联合开展区域防突、防冲综合治理工作。

(四)预测预报方面在地应力观测方面联合开展两防工作,以SOS微震监测系统、应力监测系统为主,电磁辐射仪、钻屑法监测为辅,进行地应力变化规律进行观测。

结合防突、防冲措施,对应力影响进行对比分析。

(五)安全培训方面聘请中国矿业大学、山东科技大学及辽宁工程技术大学专家对联合开展防突、防冲工作进行现场指导。

组织专业管理人员到两防工作开展较好的先进企业学习经验。

同时强化内部培训,提升全员防突、防冲意识和技能。

三、安全技术措施针对复合动力灾害,煤与瓦斯突出、冲击地压耦合在一起,防治了煤与瓦斯突出,有可能还发生冲击地压;防治了冲击地压,有可能还发生煤与瓦斯突出。

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的刚度与煤岩层变形有关,煤岩层的可压缩性是其内在属性,因而导致 矿山系统刚度的降低,从而引起能量的非稳定释放,开采过程中释放的 剩余能量,就是产生冲击地压的能量。该理论还考虑时间因素,以单位 时间的能量消耗为判据,否则即使释放的能量远大于消耗的能量,但是 它是在一段很长的时间内完成释放的也不会产生冲击地压。其判据为:
是突出得以发生的激发条 件。
突出激发后,
煤的暴露面处 于高地应力和 高瓦斯压力区 ,使煤体能产 生自发连续的 破碎,这是突
出的发展条件 。
突出的煤体和以 破碎的煤能快速涌 出瓦斯,足以形成 能抛出已破碎煤的 瓦斯流, 这也是突
出得以发展的必要 条件。
础条件。
煤与瓦斯突出发展过程
准备阶段
激发阶段
发展阶段
停止阶段
能量积聚过程,即工作面前
方应力集中,形成高的应力 梯度;应力增大使煤体透气 性降低,煤体内瓦斯压力梯 度提高。 准备阶段使工作面处于突出 危险状态,这样的工作面会 显现各种的有声或无声的突 出预兆。
当出现下列任一情况时,突出 即告停止: 由于外力作用使工作 性能和游离瓦斯的 ①激发突出的能量业已耗尽; 面附近煤岩体应力状 膨胀能使发生连续 ②突出过程中,继续放出的能 态突然改变,岩石和 煤中积聚的弹性潜能、 破碎,形成破碎波, 量不足以粉碎煤; ③突出孔道受阻碍,不能继续 瓦斯膨胀能迅速释放, 已破碎的煤岩体在 在突出空洞周围建立较大的应 使煤岩体发生突然的 高速瓦斯流的携带 力梯度和瓦斯压力等。 位移、破坏。激发突
The Mining Engineering
能量理论
60年代中期,南非学者Cook在对大量的冲击现象研究后,提出了随着采
掘范围的扩大,矿体—围岩系统在力学平衡状态破坏时,释放的能量大 于消耗的能量时,即产生冲击地压;后来,许多学者对此进行了补充和
完善。形成目前大家公认的能量理论。 该理论认为,能量释放的多少与局部矿山系统的刚度有关,而矿山系统
冲击倾向判别指标
指标 界 限 值
WET
≥5
5>WET≥2
<2
KE
DT(ms) 鉴定结果
≥5
≤50 强 烈
5>KE≥1.5
50<DT≤500 中 等
<1.5
>500 无
The Mining Engineering
冲击地压发生条件
冲击地压发生的必要条件
地应力条件
诱发因素
煤岩物理力学性 质条件
①高地应力使煤岩体中 聚集大量弹性能; ②地应力状态的突然变 化 ③围岩或煤层的弹性潜 能释放作功,使煤体产 生突然破坏和位移。
冲击地压案例

1738年英国南斯塔福煤田发生世界上有记录的首例冲击地压以来,目前 世界几乎所有采矿国家都有冲击地压发生。 我国1933年在抚顺胜利矿发生有记录的首例冲击地压。目前,我国发生 冲击地压的矿井超过80个。 1960年1月20日南非的CoalbrockNorth煤矿发生了一次冲击地压,井下
The Mining Engineering
刚度理论
刚性试验机出现以后,把普通试验机与刚度试验机
试验结果进行比较,发现 试件的平稳变形与突然破坏
取决于试件的刚度Kp 和试验机刚度Ko 的比值,当| Kp| >|Ko |(普通试验机)时,试件发生突然破坏,相反, 当| Kp|<|Ko |(刚性试验机)时,试件破坏过程平稳。
The Mining Engineering
冲击地压的破坏速度理论
后来一些学者在对煤岩进行试验时发现,加载速度与是否
发生冲击有关,即,加载速度慢则破坏平稳,加载速度快 时破坏过程猛烈。 据此,引入了脆性指标N的判据,认为,
只有当N>1时冲击地压才可能发生。
N=vh/vc
式中,vh为加载引起的应力状态变化速度;vc为煤岩层应力松弛 的极限速度。
出破坏为特征。

冲击地压发生时,如同在煤岩体内装有大量炸药一样,煤和岩石突
然被抛出,被抛出的煤和岩石从几吨到几百吨不等,可造成支架折 损,巷道堵塞,并伴有巨大声响和岩体震动,震动持续时间从几秒
到几十秒。

记录到的最大震级已超过里氏5级,震动频率在1—104Hz,有时可能 诱发其它矿井灾害,如煤与瓦斯突出等。
向各位总工程师致敬!
冲击地压与煤与瓦斯突出 的统一认识
河南理工大学能源学院 采矿系主任 李化敏 教授
发言提纲


冲击的一般概念
冲击地压简单机理 冲击地压和煤与瓦斯的异同 预测与防治
冲击地压的定义

冲击地压是世界范围内矿井中最严重的自然灾害之一。
冲击地压是聚积在巷道周围煤岩体中的弹性能突然释放引发的动力 现象,是一种特殊的矿山压力显现形式。常以煤(岩)体剧烈的突
但该理论没有说明平衡状态的性质及其破坏条件,特别是围岩能 量释放条件
The Mining Engineering
煤岩的冲击倾向理论
冲击地压的发生不仅与外部条件有关,而且与煤岩本身的 物理力学性质有关,也就是说发生冲击地压的煤岩层都具
有一定的物理力学性质,决定其产生冲击破坏的能力,这 种能力是煤岩介质的的固有属性,称为冲击倾向性。


冲击矿压现象各国以及不同的行业,其名称 不完全一样。 常见名词的有:“岩爆”、”煤爆”、“冲 击矿压”、“矿山冲击”、“冲击地压”等。

冲击地压的分类

按发生原因分:
压力冲击型—如同坚硬的煤样在实验机上破坏一样; 突发型冲击 —其原因是突然加载。岩层上覆厚而坚固的老顶伸出加在煤
柱上,先是加紧后是加载,当达到一定跨度时发生折断和跨落。造成处 在极限应力状态的矿柱瞬时破坏。(采煤工作面)
冲击地压和突出都是使煤岩体从一种平衡状态变到另
一种状态的过程。
冲击地压和煤与瓦斯的统一
冲击地压和突出在形成机理方面具有共同的特点:

都是煤岩体的局部破坏过程;
其破坏过程一样迅猛(如雪崩); 呈脆性破坏; 均在高应力区或采掘过程中发生破坏。
冲击地压和突出发生的统一机理
冲击地压和突出的异同(简化)
常用的冲击倾向指标有弹性能指数WEt、冲击能指数KE以及 动态破坏时间DT,即: WET=φ ST/φ SP KE=FS/FX
The Mining Engineering
P0
C
P
C
φST
φSP
FS
FX
D
O
ΔL
O
ΔL
弹性能指数计算图
冲击能指数计算图
P
DT
T(ms)
动态破坏时间曲线
The Mining Engineering
迅速释放,使煤岩体
发生突然的位移、破 坏。激发冲击地压。
பைடு நூலகம்
岩体在冲击压力作
用下克服层间压剪 作用,煤岩体高速 抛出。
煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出基本概念
煤与瓦斯突出基本概念
物理概念
煤与瓦斯突出是煤开采 过程中严重的自然灾害 之一,是井工开采煤矿 井下发生的一种复杂的 有煤、岩和瓦斯(个别 有二氧化碳)参与的瓦 斯动力现象。
时煤岩层发生突然破坏,形成冲击。
冲击地压的应力条件为:
σ/σ*≥1
式中,σ为煤岩体承受的应力;σ* 为煤岩系统的强度。( 根据冲击地
压的强度理论,在矿井生产的实践中,采取降低集中应力的措施对冲击地 压防治工作起到了积极的促进作用)
实际上井巷和采场周围的岩体常出现应力超过极限强度的现象,但大 多数煤岩并非发生冲击现象而是进入强度后平稳的变形阶段,而且,煤岩 体的破坏是一个连续的不断损伤的过程,说明强度理论提出的判据不充分。
具体表现
具体表现为在几秒至几十秒极短的时间内,大量的 煤和瓦斯由煤体向采场、巷道等采掘空间喷出。喷 出的煤从几吨到上万吨,瓦斯量从数米 3 到百万米 3 。突出时常伴有较大的动力效应,如摧毁支架、推 倒矿车、破坏通风设施,使风流反向等。突出后, 常在煤体中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞,堆积
的煤常有明显的分选现象,表面含有大量的粒度极 细的煤粉。
共同点:
都是由于煤岩体破坏而导致的煤岩组织变形; 都是其力学系统平衡被破坏时,释放的能量大于所消耗的能量,剩
余的能量转化为使煤岩抛出、围岩震动的动能。 不同点:
冲击地压一般是高地应力为主导,突出往往以高瓦斯压力主导 突出有瓦斯作用,冲击地压只是忽略或没有瓦斯作用的突出。
①冲击倾向性条件 ②强度条件:煤愈 硬,发生冲击的可 能性越高。 ③煤岩越干燥,冲 击倾向性越强。
煤与瓦斯突出发生充要条件
能量积聚
诱发因素
煤体连续破碎
形成瓦斯流
工作面前方煤岩 体中的积聚发生
突出的弹性潜能
和瓦斯膨胀能,
是突出发生的基
放炮落煤、石门揭开煤层、 工作面进入地质造带、打 钻、架棚、冒顶等使工作 面附近应力状态突然改变, 导致煤体的突然破坏, 这
煤与瓦斯突出发生条件
煤与瓦斯突出发生必要条件
地应力条件
瓦斯条件
煤结构和 力学性质条件
①强度条件:煤愈硬 ,所需的破碎功愈大 ②瓦斯解析和放散能 力。 ③煤层透气性能。 ④不均质性条件。
地应力状态的突然变化
①围岩或煤层的弹性潜 能释放作功,使煤体产生 突然破坏和位移。 ②地应力场对瓦斯压力 场起控制作用。 ③地应力状态对煤层的透 气性起到一定的控制作用 。
爆裂型冲击——原因是直接顶上部或直接底板下部存在塑性夹层,在刚
性岩层之间的软夹层被挤出,造成刚性岩层的突然爆裂。
按冲击源分:重力型;构造型;综合型
冲击地压基本理论
冲击地压的强度理论
冲击地压机理的研究始于南非金属矿岩爆问题的研究,早期人们关注的 是煤岩体的强度问题,因此提出了“强度理论”,它主要着眼于煤岩体的 破坏原因,认为井巷和采场周围产生应力集中,当应力达到煤岩极限强度
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