煤与瓦斯突出机理简述

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煤与瓦斯突出机理

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

煤与瓦斯突出机理

煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中常见的安全隐患之一,也是造成煤矿灾害的主要原因之一。

煤与瓦斯突出机理主要包括构造破裂、煤体应力破坏、瓦斯超临界释放等。

下面将详细介绍煤与瓦斯突出的机理。

1. 构造破裂机理煤与瓦斯突出的最主要原因之一是构造破裂。

地表构造活动以及地下矿层的构造应力分布不均匀,使得煤层和岩层受到巨大的压力,随着压力的积累和释放,煤层与岩层之间的接触面发生破裂,进而导致煤与瓦斯突出。

构造破裂机理主要包括构造力学效应和地下水力学效应。

构造力学效应是指地表构造活动对煤层和岩层施加的力学作用,例如断裂、褶皱等。

当构造活动达到一定强度时,会导致煤层和岩层界面发生破裂,使得煤与瓦斯突出。

地下水力学效应是指由地下水引起的构造破裂,沉积层中的水压力会使得岩土界面受到强烈的水力冲击,从而导致破裂。

2. 煤体应力破坏机理煤体应力破坏是造成煤与瓦斯突出的另一个重要原因。

在煤矿开采过程中,煤体会因为拱起、磨皮、光煤带等因素而形成应力集中区域。

当地压力达到一定强度时,会导致应力集中区域的煤体发生破坏,使得煤与瓦斯突出。

煤体应力破坏机理主要包括岩层倾向和倾角、采场空区、开采速度等因素。

岩层倾向和倾角是指煤层倾斜的方向和角度,当煤层倾角较大时,地压力的方向和大小会发生变化,导致煤体应力集中。

采场空区是指煤矿采出煤炭后形成的空隙,这些空隙会使得地压力重新分布,从而导致应力集中。

开采速度是指采煤机的工作速度,过快的开采速度会导致煤体应力集中。

3. 瓦斯超临界释放机理瓦斯超临界释放是煤与瓦斯突出的重要机理之一。

在煤层中,存在着吸附态和游离态两种形式的瓦斯。

在地下采矿过程中,因为采空区、采煤工作面的破坏等原因,会导致煤层中的瓦斯溢出。

瓦斯超临界释放主要是指煤层中的游离态瓦斯溢出。

瓦斯在煤体孔隙中的压力高于临界压力时,瓦斯就会释放出来。

超临界释放主要受到孔隙压力、煤体渗透率、煤体孔隙结构等因素的影响。

当孔隙压力升高时,瓦斯释放速度也会增加。

煤与瓦斯突出机理简述

煤与瓦斯突出机理简述

煤与瓦斯突出机理简述【摘要】煤与瓦斯突出是当前世界上至今仍未充分认识和较好解决的难题,严重地影响煤矿的生产与安全。

煤与瓦斯突出机理是煤与瓦斯研究的重要方法,掌握煤与瓦斯突出机理发生的过程特征以及突出发生的影响因素,对于煤矿煤与瓦斯的治理具有重要作用。

【关键词】煤与瓦斯;现象;空隙;煤体;突出1.煤与瓦斯概述煤与瓦斯突出是当前世界上至今仍未能充分认识和很好解决的难题,严重地影响煤矿的生产与安全。

自1843年3月22法国鲁阿雷煤田伊萨克煤矿,在急倾斜厚煤层平巷掘进是发生世界上第一次煤与瓦斯突出以来,据不完全统计到目前为止世界共有20多个国家发生过煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出是指在压力作用下,破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出,是另一种类型的瓦斯特殊涌出的现象,它具有极大的破坏性。

每次突出前都有预兆出现,但出现预兆的时间和种类是不同的,熟悉和掌握预兆,对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。

煤与瓦斯突出给煤矿的生产安全,特别是井下人员的生命财产安全造成了极其严重的威胁。

为了防止这类灾害事故的发生,保障煤矿井下安全生产,世界上各主要产煤国均投入了大量的人力、物力研究煤与瓦斯突出机理,以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。

但是,迄今为止,人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识还停留在定性与假说性阶段,对于突出过程中哪些因素起主要作用以及与其它因素间的作用机理还把握不准,故而只能对某些突出现象给予解释,还不能形成统一完整的理论体系。

2.煤与瓦斯突出假说目前认为的突出机理概括起来主要有两方面,一个是单一因素作用假说,一个是综合作用假说。

单因素假说又分好几多种,包括瓦斯主导作用假说,地压主导作用假说,化学本质作用假说。

其中以瓦斯为主导作用的假说:瓦斯包说,煤孔隙结构不均匀说,粉煤带说,突出波说,裂缝堵塞说,地质破坏带说,闭合空隙说,瓦斯膨胀说,瓦斯解吸说等等假说。

以地压为主要作用的假说包括:岩石变形潜能说,应力叠加说,顶板位移不均匀说,集中应力说,塑形变形说,振动波动说,放炮突出说等等假说。

煤与瓦斯机理分析及预防对策

煤与瓦斯机理分析及预防对策

煤与瓦斯突出机理分析及预防对策煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体或岩体突然向采掘空间抛出的异常动力现象。

煤与瓦斯突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯和煤冲出等特点。

能摧毁井巷设施,破坏通风系统造成人员窒息,甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故,是煤矿最严重的灾害之一。

煤与瓦斯突出的机理有许多种假设,但基本公认的是综合假说:即煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者共同作用的结果。

一、煤与瓦斯突出的一般规律(1)突出危险性随采掘深度的增加而增加。

(2)突出综合性随煤层厚度的增加而增加,尤其是软分层厚度。

(3)石门揭煤工作面平均突出强度最大,煤巷掘进工作面突出次数最多,爆破作业最易引发突出,采煤工作面突出防治技术难度最大。

(4)突出多数发生在构造带,煤层遭受严重破坏的地带,煤层产状发生变化地带,煤层硬度系数小于0.5的软煤层中。

(5)突出发生前通常有地层破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻空卡钻夹钻,煤壁温度降低、散发煤油气味,煤层产状发生变化等预兆。

二、煤与瓦斯突出预兆在我国煤与瓦斯突出预测可分为区域性预测和工作面预测两类。

(1)区域性预测。

区域性预测的任务是确定井田、煤层和煤层区域的危险性。

在地质堪探、新井建设和新水平开拓时进行。

区域性预测主要有以下3种方法:①单项指标法。

采用煤的的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力作为预测指标,各种指标的突出危险值应根据实测资料确定。

○2根据煤的变质程度。

煤层的突出危险程度与其挥发分之间是密切相关的,在烟煤的挥发分大于35%和无烟煤的比电阻的对数值小于3.3时,没有突出危险性;而挥发分在18%~22%时,突出危险性最高。

○3地质统计法。

根据已开采区域突出点分布与地质构造的关系,然后结合未采区域的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。

(2)工作面预测。

工作面预测的任务是确定工作面附近煤体的突出危险性,即该工作面继续向前推进时有无突出危险。

煤与瓦斯突出机理、监测及防治技术

煤与瓦斯突出机理、监测及防治技术

煤与瓦斯突出机理、预测及防治技术摘要:煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种复杂的动力现象,是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,随着世界各国科研工作者们对煤与瓦斯突出的深入研究,已经取得了重大进展。

本文从煤与瓦斯突出机理、预测和防治技术进行综述。

关键词:煤与瓦斯突出机理;预测;防治。

1.煤与瓦斯突出机理国内外针对煤与瓦斯突出现象提出了四种假说:瓦斯作用说,化学本质说,地应力作用说和综合假说。

1.1瓦斯作用假说“瓦斯包”假说:该假说认为突出造成的原因是高压的游离瓦斯,这些高压的游离瓦斯储存在“瓦斯包”中,“瓦斯包”周围的煤体的透气性差,这就为高压的游离瓦斯的储存创造了条件,在井下采掘的过程中,当“瓦斯包”周围的煤体遭到破坏或者周围的煤体厚度发生改变时,“瓦斯包”周围的煤壁强度不足以维持“瓦斯包”时,“瓦斯包”中的高压游离瓦斯得到释放,就会短时间内迅速携带煤粉喷出。

“瓦斯膨胀”假说:“瓦斯膨胀假说”认为突出发生在结构不均的高压瓦斯煤层,煤层外部为硬煤,透气性差,内部为软煤透气性好,在采掘的过程中,当外部透气性差的硬煤遭到破坏时,内部的软煤强度较低,高压瓦斯就会通过透气性差的软煤喷出,喷出的同时携带出大量煤粉。

1.2化学本质说瓦斯屏障假说:瓦斯屏障假说认为在煤层受到压力条件时,煤层的结构将会发生改变,空隙率会变小,从而降低了煤层的透气性,在压力增大的过程中,煤层的透气性迅速降低。

甚至随着压力的增大,煤层透气性可减小至零。

这样瓦斯就不能从煤体流向巷道,类似于一个屏障在两者之间起到了隔绝作用,称之为“瓦斯屏障”。

当“瓦斯屏障”消失时,煤层内部的高压瓦斯就会猛烈的像外涌出,造成瓦斯突出。

瓦斯水化物假说:这种假说认为在一定的气压,温度条件下,煤层内可生成瓦斯水化物,且生成瓦斯水化物的温度,气压跟煤层瓦斯重重炭氢气体联系密切,重炭氢气体含量高时,生成瓦斯水化物所需的温度压力都会降低很多。

由于瓦斯水化物状态不稳定,很容易受到外部的因素而发生变化,当瓦斯水化物的平衡发生改变时,瓦斯水化物将会迅速的转变为气态的瓦斯,在短时间内煤层瓦斯压力将会迅速增大,当煤层强度不足以抵抗高压瓦斯时,煤层将会发生突出。

煤与瓦斯突出防治技术

煤与瓦斯突出防治技术

煤与瓦斯突出防治技术煤矿是我国的主要能源资源,然而煤矿生产中经常会遇到煤与瓦斯突出事故。

煤与瓦斯突出是指在煤层开采过程中,由于地应力变化或煤层自身孔隙压力突然释放,导致煤与瓦斯向巷道内喷射,造成巷道坍塌和瓦斯爆炸等事故。

为了保障煤矿生产安全,需要加强煤与瓦斯突出防治技术研究。

煤与瓦斯突出形成机理煤与瓦斯突出的主要形成机理有以下几种:1.煤层围岩应力变化:当煤层开采时,周围岩体受到破坏和变形,岩层应力畸变加剧,导致煤层内部应力变化,进而引起煤与瓦斯的喷出。

2.深埋高压煤层的瓦斯释放:在深埋煤层中,瓦斯分子被压缩成极高的密度,当采空区压力下降时,瓦斯分子被释放,产生突出现象。

3.煤层内压力异常:煤层内部的孔隙压力异常,当采煤引起煤壁破裂,孔隙压力突然释放,也可能引发煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出防治技术防治煤与瓦斯突出是保障煤矿生产安全的重要措施。

目前主要的防治技术如下:岩层控制技术通过采用合理的采矿方法和支护方式延缓和降低煤层应力变化,减少岩层松动、塌落和形成空腔的可能性,达到岩层控制的目的。

主要采用的岩层控制技术有支柱法、割缝法、钻孔贴片法、煤岩结构的利用等。

工作面瓦斯抽采技术在采煤的同时,采用瓦斯抽采技术抽取煤层瓦斯,减少瓦斯积聚,降低瓦斯浓度,避免煤与瓦斯突出的发生。

瓦斯抽采技术主要包括水封井、排放井、孔路和管道等。

预抽放技术在开采高瓦斯煤层时,通过提前对煤层瓦斯进行抽放,降低煤层内部瓦斯含量。

这样在采掘过程中,瓦斯含量不会达到突出危险值,从而避免煤与瓦斯突出的发生。

瓦斯抑制技术采用各种方法降低煤层瓦斯含量,避免突出的发生。

主要瓦斯抑制技术有瓦斯抑爆剂和封隔剂的使用、降低采煤速度、减小采煤工作面面积、提高开采通风和加强煤层封闭等。

安全监测技术通过安全监测技术对煤矿的工作面、通风系统、瓦斯抽采、煤层压力、煤层自燃等进行实时监测,及时预警和处理突出事故。

结语煤与瓦斯突出是煤矿生产中常见的危险事件,给煤矿生产带来严重的危害。

煤与瓦斯突出机理

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。

推荐-煤与瓦斯突出机理

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煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出系指煤矿中这样一种煤体动力现象,即在极短时间内,由煤体向巷道(包括采场)中突然喷出巨量的瓦斯和粉碎的煤,并在煤体中形成某种特殊形状的空洞,喷出的粉煤被瓦斯流所携带运动,并造成一定的动力效应(推倒矿车,巨石,破坏支架等),大突出时粉煤可以充填数百米巷道,而喷出的瓦斯-粉煤流有时带有暴风般的性质,逆风流充满数千米长的巷道。

因此,煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的最严重的自然灾害。

自从1834年法国发生世界上第一次煤和瓦斯突出以来,40多个产煤国家发生了突出。

我国的瓦斯突出极为严重,至今为止,已发生突出万次以上。

今年1--8月全国发生较大以上的突出31起,死亡182人,其中有14起发生在非突出矿井,占45.2%。

对云南来说,近年随着煤炭开采的向地下深部延伸和开发力度的加大,煤与瓦斯突出也随之加剧。

东源集团的羊场煤矿,田坝煤矿,恩洪煤矿均是突出矿井,恩洪突出还很严重。

云南在建的最大规模井工煤矿---白龙山煤矿也已经发生瓦斯突出。

因此瓦斯突出灾害的严重性云南已经凸现。

研究和掌握治理技术已经很迫切。

煤与瓦斯突出一般是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后随即发生的。

这样的突出称之为正常突出。

还有一种突出是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后延迟一定时间才发生,称之为延期突出。

延期突出由于延期时间有长有短,难以确定,不好预防。

今年羊场曾经发生过一次延期突出。

那么,煤与瓦斯突出的机理是如何的呢?讨论瓦斯抽放和突出治理的资料很多,但对突出机理进行详细描述的资料却很少,因此了解这方面知识对于研究和治理突出显得很有必要。

人类对煤与瓦斯突出机理的研究已经近200年了,对突出机理的假说不下40种,尽管各有差别,但归纳起来有六类,主要的仍然是三大类:瓦斯主导学说;地压主导学说;综合作用假说。

本文介绍有代表性的几种假说。

(一)瓦斯主导学说该类学说认为,瓦斯是突出的主要原因和能源,而地压和煤的物理力学性能则是为突出创造了有力条件。

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煤与瓦斯突出机理简述
【摘要】煤与瓦斯突出是当前世界上至今仍未充分认识和较好解决的难题,严重地影响煤矿的生产与安全。

煤与瓦斯突出机理是煤与瓦斯研究的重要方法,掌握煤与瓦斯突出机理发生的过程特征以及突出发生的影响因素,对于煤矿煤与瓦斯的治理具有重要作用。

【关键词】煤与瓦斯;现象;空隙;煤体;突出
1.煤与瓦斯概述
煤与瓦斯突出是当前世界上至今仍未能充分认识和很好解决的难题,严重地影响煤矿的生产与安全。

自1843年3月22法国鲁阿雷煤田伊萨克煤矿,在急倾斜厚煤层平巷掘进是发生世界上第一次煤与瓦斯突出以来,据不完全统计到目前为止世界共有20多个国家发生过煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出是指在压力作用下,破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出,是另一种类型的瓦斯特殊涌出的现象,它具有极大的破坏性。

每次突出前都有预兆出现,但出现预兆的时间和种类是不同的,熟悉和掌握预兆,对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。

煤与瓦斯突出给煤矿的生产安全,特别是井下人员的生命财产安全造成了极其严重的威胁。

为了防止这类灾害事故的发生,保障煤矿井下安全生产,世界上各主要产煤国均投入了大量的人力、物力研究煤与瓦斯突出机理,以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。

但是,迄今为止,人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识还停留在定性与假说性阶段,对于突出过程中哪些因素起主要作用以及与其它因素间的作用机理还把握不准,故而只能对某些突出现象给予解释,还不能形成统一完整的理论体系。

2.煤与瓦斯突出假说
目前认为的突出机理概括起来主要有两方面,一个是单一因素作用假说,一个是综合作用假说。

单因素假说又分好几多种,包括瓦斯主导作用假说,地压主导作用假说,化学本质作用假说。

其中以瓦斯为主导作用的假说:瓦斯包说,煤孔隙结构不均匀说,粉煤带说,突出波说,裂缝堵塞说,地质破坏带说,闭合空隙说,瓦斯膨胀说,瓦斯解吸说等等假说。

以地压为主要作用的假说包括:岩石变形潜能说,应力叠加说,顶板位移不均匀说,集中应力说,塑形变形说,振动波动说,放炮突出说等等假说。

化学本质作用假说包括:瓦斯水化物说,地球化学说,硝基化合物说。

这些假说都是从单一方面看突出,都有一定的局限性和片面性。

目前我过大多数研究者认为,煤与瓦斯突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯以及煤体自身物理力学性质三者综合作用的结果。

持综合作用假说观点的学者都承认,煤与瓦斯突出是综合因素作用的结果,但对各种因素在突出中所起的作用却各说纷纭。

3.突出发生过程特征
煤与瓦斯突出开始后的发展过程机理,可看作是从煤层暴露面开始,发生煤的自生的分层断裂,或者地压跳跃式重新分布时煤层松弛和破碎,继而被抛出。

在煤和瓦斯的混合流中,由于瓦斯膨胀能的作用,煤又被继续粉碎,如此往复,从而突出形成。

突出过程可分为四个阶段。

阶段1此阶段为准备阶段,在该阶段内,工作面附近煤壁弹性变形势能和瓦斯内能极速积累,有了较高的地应力和瓦斯压力梯度,在一定的约束条件下,瓦斯压力梯度急剧增大,邻面区内含瓦斯煤体过渡到极限应力状态,空隙和裂隙增多,从而使瓦斯压力增大,但还没破坏煤与岩体间的力学联系,形成极限应力状态区。

在这个阶段会有各种有声或是无声的突出征兆,发生的时间变动很大,有的需要很长时间的酝酿,有的几秒即可完成。

阶段2为激发阶段,在邻近应力集中区,由于生产过程可能使含煤瓦斯煤层迅速破坏,地应力状态突然改变,不能维持原有平衡,从而形成裂隙,煤体破碎,空隙度增大,极限应力状态的部分煤体破坏,卸载并发生巨响和冲击;向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂,顿时增加几倍到十几倍,伴随着裂隙的生成与扩张,煤体急剧的破坏,引起临近区域的状态破坏,从而开始形成膨胀瓦斯流,大量吸附瓦斯进入解吸过程而参与突出。

例如,平顶山十二矿的资料表明,应力状态变化越剧烈,越容易引起突出,而震动放炮、一般爆破是最容易引发应力状态剧烈变化的工序,在十二矿所发生的突出中,放炮引起突出的占65.2%。

阶段3此阶段为发展阶段,因为形成了告诉膨胀的瓦斯流,所以从激发点开始持续剥离并且粉碎被抛出的煤体,在地压和瓦斯压力作用下,煤体雪崩式地急剧破坏,并不断被粉碎,形成煤粒连续分离波。

这个阶段是在两种环境中发展和进行,即煤体中和巷道的大气中。

煤的粉化程度、游离瓦斯含量、瓦斯放散初速度、解吸瓦斯量以及突出孔周围的卸压瓦斯流对瓦斯风暴的形成与发展起决定作用,其中煤的剥离与破碎不仅具有脉冲的特征,而且有时是多轮回的过程。

阶段4为终止过程,煤体破坏过程终止,突出孔和煤内的瓦斯涌出逐渐衰减。

分两种情况,一是可能在在剥离和破碎煤体的扩展过程中遇到了较硬的煤体或地应力与瓦斯压力不足,降低到不能破坏煤体;二是突出孔道被堵塞,其孔壁由突出物支撑建立起新的拱平衡或孔洞瓦斯压力因其被堵塞而升高,地应力与瓦斯压力梯度不足以剥离和破碎煤体。

可是,虽然这时突出停止了,而突出孔周围的卸压区与煤与瓦斯的突出过程并没有停止,异常的瓦斯涌出还要持续相当长时间。

4.突出发生的影响因素
总的说来,在煤与瓦斯突出发展过程中,地应力、瓦斯压力和煤强度都有参与,但它们在各个阶段所起的作用可以是不同的。

一般来说,在突出的激发阶段,破碎煤体的主导力是地应力(包括重力应力、地质构造应力、采动引起的集中应力以及煤吸附瓦斯引起的附加应力等)。

因为
瓦斯压力的大小通常比地应力的小几倍;而在突出的发展阶段,地应力与瓦斯压力的联合作用剥离煤体,而瓦斯内能运送与粉碎煤炭。

根据对若干典型突出实例的统计数据分析,突出过程中瓦斯提供的能量比地应力弹性能高3~6倍以上。

根据对平顶山矿区130余次突出预测实例进行统计分析,可以得出各种不同影响因素对突出强度和突出次数影响大小程度排序情况,我们对各种因素作用下的突出强度进行了定性分析,可以得出当开采深度为≥700m、作业方式为爆破、地质构造为软分层变厚、突出预兆为喷顶夹钻、巷道类型为石门、煤层厚度为3~4m时所发生的突出强度最大定为Ⅰ级。

当作业时遇到其中的几种因素的组合时要采取完善的防突措施,并严格落实,确保安全生产。

同时我们对各种因素作用下的突出次数进行了定性分析,得出当开采深度为500~600m、作业方式为爆破、地质构造为断层、突出预兆为响煤炮、巷道类型为平巷、煤层厚度为4~5m时所发生的突出次数为最多定为Ⅰ级。

这几种因素组合一起时所发生的突出强度并不是最大,但发生突出的次数比较多。

所以,当作业时遇到其中的几种因素的组合时要采取好的防突措施,并严格落实,确保安全生产。

5.总结语
应该指出的是,煤与瓦斯突出是一种非常复杂的地质动力现象,至今对其突出机理及突出过程的认识还少,对突出的影响因素认识也仅处于直观定性认识阶段,或者虽有定量的指标却只能供定性应用,无法了解各种影响因素之间的相互联系及其在突出过程中的作用大小和影响程度。

即便在某些情况下得出包括某些影响因素的评价煤与瓦斯突出危险性的定量的综合判据,因各突出矿井之间的条件千差万别而无法推广应用,因而在防止煤与瓦斯突出时应根据自身煤矿特征,以及实际情况,根据煤与瓦斯突出的特征以及影响因素,对症下药,争取最大限度的防治。

【参考文献】
[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理师范工程,北京:煤炭工业出版社,2004.
[2]林柏泉,崔恒信.矿井瓦斯防治理论与技术,徐州:中国矿业大学出版社,1998.
[3]周世宁,林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论,北京:煤炭工业出版社,1996.。

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