煤与瓦斯突出基本知识

嘉禾矿业公司煤与瓦斯突出基本知识

罗治顺

二0一二年八月

一、煤与瓦斯突出概述（什么叫煤与瓦斯突出）

煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下采掘过程中的一种极其复杂的瓦斯动力现象。是在很短时间（几秒到几分)内，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体突然向采掘空间抛出异常现象，并伴随产生不同程度的动力效应，可造成设施破坏和人员伤亡的现象，是煤矿井下最严重的灾害之一。

按照巷道分类：石门巷道突出、回采工作面突出、煤巷掘进头突出

什么叫地应力：

在采掘运动过程中和上覆岩层自重作用下，岩体在天然条件下产生的内部应力。地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。地壳内各点的应力状态不尽相同﹐并且应力随(地表以下)深度的增加而线性地增加。

在煤层中的应力还未达到新的稳定状态时，采掘工作面就快速进入到应力不稳定的区域就容易引起突出。因而可以通过降低工作面推进速度的方法来防止煤与瓦斯突出。

瓦斯涌出过程:吸收→吸着→游离→涌出(瓦斯压力降低,煤体硬度增加)。

在采掘的过程中，由于煤层的应力从不平衡到平衡需要一定的时间周期，当采掘速度增快时，在煤层中的应力还未达到新的稳定状态时，采掘工作面就快

速进入到应力不稳定的区域就容易引起突出。因而可以通过降低工作面推进速度的方法来防止煤与瓦斯突出。

我们实行在限掘限采的条件下，小班允掘允采，或隔班允掘允采——间歇作业。

瓦斯赋存、瓦斯解吸、瓦斯放散初速度—突出关系

煤层瓦斯的赋存状态:

矿井瓦斯在煤、岩层中以两种状态存在，即自由状态和吸附状态。

自由状态又称游离状态。吸附状态分为两种表现形式，即吸着状态和吸收状态。

自由瓦斯和吸附瓦斯关系：二者是处于一种动平衡状态，即在一定条件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相转化。

左图为煤体中瓦斯的赋存状态示意图

1-自由瓦斯；2-吸着瓦斯；3-吸收瓦

斯；4-煤体；5-空隙

煤层瓦斯的赋存状态

什么叫瓦斯解吸:

瓦斯放散初速度:煤初始暴露时煤层气涌出的速度，它是表示瓦斯从煤内放散出来快慢的相对指标,能反映煤的孔隙结构和微观破坏程度，单位为ml/s。煤的瓦斯放散初速度指标是煤自身的煤质指标之一，表征煤的微观结构。它不仅反映了煤的放散瓦斯能力，还反映出瓦斯渗透和流动的规律，在突出区域预测中起着重要的作用。

煤的这种放散瓦斯的能力大小与突出的发生有直接关系。我国一直采用瓦斯放散初速度指标△P来对煤的这种能力进行评价，并结合煤的坚固性系数，，形成新的综合指标K=△P／f。其中f是煤的坚固性系数。△P≥10突出。

四、煤与瓦斯突出的一般规律

1、突出与地质构造有关系，突出多发生在地质构造带内，如断层、褶曲和火成岩侵入区附近。据统计，90％以上的突出(石门突出除外)发生在向斜轴部、扭转地带、断层和褶曲附近及火成岩侵入区。

2、突出与瓦斯有关系，煤层中的瓦斯压力与含量是突出的重要因素之一。一般说来，瓦斯压力和瓦斯含量越大，突出的危险性越大。但突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间，没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可以发生突出；反之，瓦斯压力高，含量大的煤层也可能不突出，因为突出是多种因素综合作用的结果。

3、突出与地压有关系，地压愈大，突出的危险性愈大。当深度增加时，突出的次数和强度都可能增加；在集中压力区内突出的危险性增加，如巷道的上隅角，相向掘进工作面接近时，煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进时，等等。

4、突出与煤层构造有关系，煤层构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。一般情况下煤的破坏类型愈高强度愈小，突出的危险性愈大。故突出多发生在软煤层或软分层中。

5、突出与围岩性质的关系，若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其集中应力较大，瓦斯不易排放，故突出危险性愈大；反之则小。若顶底板中具有容易风化和遇水变软的岩层时，将减少突出危险性。

6、突出与水文地质的关系，实践表明，煤层比较湿润，矿井涌水量较大，则突出危险性较小；反之则大，这是由于地下水流动，可带走瓦斯，溶解某些矿物，给瓦斯流动创造了条件。

7、突出次数和强度，随煤层厚度、特别是软分层厚度的增加而增加。煤层倾角愈大，突出的危险性也愈大。

8、突出煤层的特点是强度低，而且软硬相间，透气系数小，瓦斯的放散速度高，煤的原生结构遭到破坏，层理紊乱，无明显节理，光泽暗淡，易粉碎。

如果煤层的顶板坚硬致密，突出危险性增大。

9、大多数突出发生在放炮和落煤工序。放炮后没有立即发生的突出，称延期突出。延迟的时间由几分钟到十几小时，它的危害性更大。

10、突出前常有预兆发生，熟悉或掌握本矿的突出预兆，对于及时撤出人员，减少伤亡，有重要意义。

五、突出发生和发展的过程

准备阶段：能量聚集，形成高的地应力和瓦斯压力梯度，工作面处于临界脆弱平衡破坏的状态。

发动阶段：工作面的应力状态突然解变，临界平衡状态被打破，煤岩卸载，伴随着裂隙的发生和扩张，瓦斯大量解吸并突出。

扩张阶段：在应力和瓦斯压力梯度的作用下，从突发点向煤体内连续破坏和剥离煤体，破碎的煤在被瓦斯风暴搬运中被粉碎。

停止阶段：由于剥离和破碎煤体在扩展过程遇到较硬的煤体或空洞被堵塞引起的应力和瓦斯梯度降低，使得应力和瓦斯压力降低到不足以继续破坏煤体的程度，突出就会中止。

六、矿井瓦斯灾害的形式

矿井瓦斯灾害的形式：

（1）瓦斯积聚超限；

（2）瓦斯窒息造成人身伤害；

（3）瓦斯燃烧、爆炸；

（4）煤与瓦斯突出。

突出——有口小腹大的空洞，突出的煤具有明显分选现象；

倾出——空洞有较规则的形状，煤无明显分选现象；

压出——表现为煤体的整体位移。

七、嘉禾浦溪井历年发生的典型突出事故

嘉禾浦溪矿井自1986年投产至今，记录煤与瓦斯突出共计109次，其中，9次煤与瓦斯突出造成了伤亡事故，共计死亡23人，伤2人，损失惨重，教训深刻。以下从中选取4次典型事故进行案例分析。

❿案例一

1.地点：1457工作面上安全出口

2.时间：1999年3月 21日早班

3.突出煤量：≤100t

4.突出瓦斯量：约6000m3

5.伤亡情况：死亡2 人，重伤1人