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
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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
煤与瓦斯突出过程的突变分析
第23卷第4期 辽宁工程技术大学学报 2004年8月 V ol.23 No.4 Journal of Liaoning Technical University Aug. 2004收稿日期：2003-07-01基金项目：黑龙江自然科学基金资助项目(A00-17) 作者简介：肖福坤（1971-），男，黑龙江 鸡西人，博士研究生，讲师。
本文编校:孙树江文章编号：1008-0562(2004)04-0442-03煤与瓦斯突出过程的突变分析肖福坤1，2，秦宪礼1，张娟霞2，刘晓军2（1.黑龙江科技学院 资源与环境工程系, 黑龙江 哈尔滨 150027; 2.东北大学 资源与土木工程学院 ,辽宁 沈阳 11000）摘 要：为了揭示出煤与瓦斯突出的机理,运用非线性理论的重要分支—突变学理论对煤矿煤与瓦斯突出的机理和突出条件进行了定性分析。
考察了有可能发生煤与瓦斯突出的煤岩系统的内在动力特征, 通过建立煤与瓦斯突出的尖点突变模型，较为直观的对突出的孕育和突出过程做出了系统理论分析, 得出了瓦斯突出起动的突变机制和条件，从而为煤与瓦斯突出灾害预测与防止提供了新的理论依据。
关键词：煤与瓦斯突出；突变模型；应力；应变中图号：TD 713 文献标识码：ACatastrophe analysis of coal and gas outburst processXIAO Fu-kun 1,2，QIN Xian-li 1，ZHANG Juan-xia 2，LIU Xiao-jun 2(1. Dept. of Natural Resources and Environment, Heilongjiang Institute of Science andTechnology, Harbin 150027,China;2. College of Natural Resources and CivilEngineering Northeastern University, Shenyang 110004,China)Abstract ：By applying the catastrophe theory, the important branch of the essential theory of non-linear science, analyzed the inherence dynamic force character of the system that would probably occur coal and gas outburst. Catastrophe mechanism and condition of coal and gas outburst, which is the serious disaster in the produce of coal exploitation, are qualitative analyzed. The systemic and theoretical analysis of the gestation and outburst process of coal and gas outburst on an intuitive basis by setting up the cusp catastrophe model of coal and gas outburst results in the mechanism and qualification of gas outburst and brings forward a new theoretical basis for the forecast and avoidance of coal and gas outburst.Key words ：coal and gas outburst ；catastrophe model ；stress ；strain0 引 言煤与瓦斯突出是煤矿矿井中的严重灾害,是瓦斯特殊涌出的中危害性最大的一种。
煤与瓦斯突出机理范文
煤与瓦斯突出机理范文一、引言煤与瓦斯突出是煤矿井下最常见的一种灾害，其频繁发生给煤矿生产带来了极大的危害。
煤与瓦斯突出是由于煤层瓦斯压力过高，当井下开采过程中煤层压力释放不畅而导致的突发性释放现象。
本文将从煤与瓦斯的形成机理、突出过程与机理以及防治措施几个方面展开论述。
二、煤与瓦斯的形成机理煤与瓦斯的形成与煤层的气体生成及保存有关。
首先，煤层中的有机质经过成煤过程逐渐转化为煤，其中蕴藏了大量的瓦斯。
其次，由于地壳活动、构造变动等因素使煤体显露在地表上，煤层中的瓦斯逐渐被释放出来。
最后，煤矿开采过程中煤层压力释放不畅，使得瓦斯压力逐渐升高，最终达到瓦斯突出的临界值。
三、煤与瓦斯突出的过程与机理煤与瓦斯突出是一个动态的过程，其机理可以分为四个阶段：预突过程、临界过程、突出过程和尾突过程。
（一）预突过程预突过程是指煤与瓦斯突出前的准备阶段。
在这个阶段，井下煤层的应力、瓦斯压力逐渐升高，煤与瓦斯突出的危险性逐渐增大。
煤层中的瓦斯逐渐被释放到矿井中，形成了瓦斯体积膨胀的背景。
（二）临界过程临界过程是指煤与瓦斯突出即将发生的过程，也是煤与瓦斯突出最危险的时期。
在这个阶段，煤层的应力达到了峰值，瓦斯压力也达到了峰值。
煤层中的瓦斯无法得到有效释放，压力积累到一定程度时，瓦斯将突然释放出来，形成煤与瓦斯突发现象。
（三）突出过程突出过程是指煤与瓦斯释放的阶段，也是煤与瓦斯突出最具爆炸性的阶段。
在这个阶段，煤层中的瓦斯突然释放出来，形成了瓦斯爆炸。
瓦斯爆炸会导致煤层的破壁，释放出大量的煤与瓦斯混合物，对井下人员和设备造成严重危害。
（四）尾突过程尾突过程是指突出过程结束后瓦斯释放减弱的阶段。
在这个阶段，煤层中的瓦斯释放逐渐减弱，瓦斯压力回落到一个相对稳定的状态。
此时，煤矿井下的安全风险也逐渐减小。
四、煤与瓦斯突出的防治措施为了防止煤与瓦斯突出的发生，需要采取一系列的防治措施。
（一）加强通风管理通风是防止煤与瓦斯突出的关键措施。
浅谈煤巷掘进中煤与瓦斯突出的预测和治理技术
浅谈煤巷掘进中煤与瓦斯突出的预测和治理技术发布时间：2022-05-19T07:24:47.434Z 来源：《科学与技术》2021年36期作者：赵斌[导读] 本文分析了煤与瓦斯突出危险性预测技术、防突效果检验技术赵斌(淮北矿业集团许疃煤矿，安徽亳州 233529)摘要：本文分析了煤与瓦斯突出危险性预测技术、防突效果检验技术，以及防治煤与瓦斯突出的技术措施。
关键词：煤矿煤巷掘进；煤与瓦斯；防突技术引言：在煤矿，煤与瓦斯突出则是一种极其复杂的动力现象，发生的过程较短，但破坏力极大，所造成的严重的人员伤亡和矿井损毁则是致命性的。
特别是高瓦斯的矿井，防治煤与瓦斯突出时刻也不能松懈。
但是，在具体采取措施时，要依据矿井自身的特点，以便制定科学合理的防突技术措施和有效方法。
1.突出危险性预测技术1.1预测原理。
依据《防治煤与瓦斯突出细则》，在突出危险区掘煤巷时，可采用钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法、钻屑指标法和其他有效的技术方法进行预测。
分别如下：①钻孔瓦斯涌出初速度法。
即从煤壁钻孔，迅速用专用的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪封孔和测定，留测量室长度为0.5m，在2min内完成。
其基本原理是钻孔瓦斯涌出初速度越大，突出危险性越大，也说明钻孔后瓦斯涌出的最大流量。
其能全面反映煤体的应力状态、瓦斯含量和煤层透气性及煤的物理力学性质的综合性指标。
②R值指标法。
即从煤壁钻孔时，由2m开始每打1m收集并测定钻屑量，且在2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度，同时留出lm做为测量室，用测定的最大值计算R值指标。
依据的是钻屑煤量和钻孔瓦斯涌出初速度越大、煤与瓦斯突出危险性越大的规律，为综合指标，反映了工作面的应力状态、煤的物理力学性质、瓦斯含量和煤层透气性。
③钻屑指标法。
以钻屑煤量和钻屑瓦斯解吸量指标判定突出危险性，这也反映了煤与瓦斯突出的机理，也反映了近工作面区域的应力和瓦斯的动力学状态，所以能全面显示工作面的突出危险性。
1.2预测方法。
煤与瓦斯突出机理分析
菊 军 Ｔ 雨 『
Байду номын сангаас
科技 论坛
煤 与瓦斯 突出机理分析
曾凡 勇
（ 贵州省赫章县青松煤矿 ， 贵州 赫章 ５ ３ ０ ） ５ ２ ６
摘 要： 分析 了 煤与瓦斯突出的现 象、 危害、 机理 、 突出源的分布规律以及 瓦斯地质的理解。 关键词 ： ； ； 煤 瓦斯 突出源； 机理
１ 煤与瓦斯突出的现象 突出源是具一定空隙性空间饱含瓦斯， 主要由地质构造应力、 地层静压 力、 弹性变形的潜能给瓦斯体加压 ， 形成瓦斯量大、 压力大的突出能量源。当 采掘接近突出源时， 突出源的巨大能量破坏某个弱面、 ， 弱体 高压瓦斯突然释 放， 吸附瓦斯瞬间大量解吸 ， 使煤体破碎、 粉化随瓦斯爆发出来 ， 抛向采掘空 间， 即发生煤与瓦斯突出。 瓦斯喷出和煤与瓦 斯突出都属于瓦斯特殊涌出现象。 它们能使工作面或 巷道充满瓦斯 ， 造成室息和爆炸条件； 能破坏通风系统 ， 造成风流紊乱或短时 逆转； 突出的 、 煤 岩石能堵塞巷道 ， 破坏支架 、 设备和设施。因此， 这类瓦斯突 然大量的涌出对煤矿安全生产造成极大的威胁。 煤与瓦斯突出现象在我国最早始于清末光绪年问。 我国主要为煤与沼气突出， 但从 １７ 年开始 ， ９５ 又出现 了岩石与二氧化 碳 突 出。 ２ 煤与瓦斯突出的危害 煤与瓦斯突出具波及面广、 破坏性大。 突出伴随大量瓦斯粉碎煤岩喷出， 波及面广、 破坏巨烈 ， 造成通风设备 、 设施（ ： 例 局部通风机 、 、 门、 风带 风 密 闭）电气设备等遭受毁损， 、 给恢复通风 、 排水、 运输等工作造成很大 的难度 ， 引起瓦斯积聚， 积水淹井， 煤尘煤块堆积堵塞通道。突出气压过大造成瓦斯、 粉尘逆流。 特别是威胁人身安全 ， 酿成重大灾害。 能使采掘工作面或井巷中充 满瓦斯， 造成窒息和 爆炸的条件。 破坏通风系统， 造成风流紊乱或短时间的逆 转， 破坏支架 ， 埋没设备， 摧毁设施、 伤亡人员 。 ３ 煤与瓦斯突出的机理 褶曲构造之间斜构造内曲部受挤压而严实对瓦斯具封闭作用， 游离状态 瓦斯不易排放而在量储存在向斜构造外曲张裂部位， 加之瓦斯应力和构造应 力、 弹性变形潜能等因素的综合复杂作用 ， 形成高压煤层气包， 当采掘活动给 其形成泄漏通道 ， 游离状态瓦斯随即大量极速喷出 ， 吸附状态 、 瓦斯也极速解 吸在压力作用下沿裂隙、 口 喷 喷出 ， 由于量大、 压大将煤岩体破坏变碎 、 粉化 而随瓦斯喷射到采掘空间。 塑断层两端部 ， 斜轴部、 向 揉褶带 、 扭转地带等地带的构造应力 明显、 地 压大， 而且构造带越向深层的 Ｆ伏煤岩层呈现的应力浙增 ， 作用于瓦斯体的 压力作用更大， 随之破坏作用也大 ， 突出机率增大， 瓦斯储存量越多， 突出危 险性越大 。 原始的突出源被围困 在深 的地层中， 煤体较岩体松软是—个弱体。 石门 揭露煤层， 煤层作为突出的曝发 ， 石门作为通道， 就是煤与瓦斯突出的条件。 煤层越厚 ， 特别是粉状结构煤层、 煤层软分层容易被瓦斯释放过程中破 碎、 粉化， 造成很大的突出煤量。 水具透气性 ， 加之矿井水量随季节变化有增减的变化 ， 水量减少时涌水 通道空出部分（ 水流分壁流状态胙 用瓦斯排放通道 ， 所以， 涌水越大越不容易 存在突出源。 反之， 水不通则气不畅通， 涌水小或无涌水地带容易存在突出源。 泥岩胶结致密、 孔隙率极小 ， 密闭性好 ， 形成水气不通的“ 内胎” ， 效应 瓦 斯不容易排放。泥岩原生或次生构造产生的裂隙遇水泥岩软化就闭合 ， 原生 裂隙受次生构造挤压作用 ， 从张裂转为闭合， 这就减弱了泥岩裂隙对瓦斯的
煤与瓦斯突出机理范本
煤与瓦斯突出机理范本煤与瓦斯突出是煤矿工作面上常见的一种危险事故。
煤与瓦斯突出是指在采煤工作过程中，由于岩石内煤层瓦斯积聚过多，在一定条件下突然释放出来的现象。
煤与瓦斯突出机理的研究对于煤矿安全生产具有重要意义。
本文将探讨煤与瓦斯突出的机理和预防措施，以提高煤矿安全生产水平。
一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出是煤矿工作面上由于地质构造和煤层条件等多种因素综合作用下，煤与岩石中积存的瓦斯在一定条件下突然释放出来的现象。
其突出机理可以从以下几个方面进行阐述：1.煤层与瓦斯含量煤层是煤与瓦斯突出的主要来源，煤层中的煤质、构造以及含瓦斯和含水量等都会对突出有较大影响。
煤层中的煤质、构造、孔隙度等因素直接影响瓦斯的吸附量和扩散能力，进而影响突出的危险性。
2.瓦斯含量与压力差瓦斯含量是决定突出的重要因素之一。
在煤炭开采过程中，地下岩层的围压会引起煤层中瓦斯的释放。
当瓦斯释放速度大于采煤工作面的瓦斯抽放速度时，就会引发煤与瓦斯突出事故。
3.地质构造与应力分布煤矿工作面周围的地质构造和应力分布对突出的形成、发展和预测具有重要影响。
当存在较强的构造应力集中区域时，地下岩层中的瓦斯释放速度会增加，突出的危险性相应增加。
4.矿井通风系统矿井通风系统对突出的形成和发展起到重要作用。
通风系统可以提供充足的新鲜空气，降低瓦斯浓度，控制突出的危险性。
通风系统中的瓦斯抽放设备和排放管道的设计和施工质量直接影响瓦斯抽放效果和突出的危险性。
二、煤与瓦斯突出的预防措施针对煤与瓦斯突出的危险性，煤矿企业需要采取一系列的预防措施，以确保煤矿的安全生产。
1.加强瓦斯抽放工作面上设置瓦斯抽放孔，通过引导瓦斯流向抽放孔，减少瓦斯在采煤区域的积聚，降低突出的危险性。
同时，加强瓦斯抽放设备的维修和管理，确保抽放通道畅通。
2.控制工作面采煤速度合理控制工作面的采煤速度，避免过度采动引起瓦斯积聚和突出的危险性增加。
采用合理的采煤工艺，减小工作面掘进速度，控制瓦斯释放速度，提高突出的预测和预警能力。
煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出危险性研究
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｇ ｓｃ ｎ ａｎ ｄ ｃ ａ ｓ ； ｆｉ ｒ ｙ ｅ ｗ ｄ ｈ ｏ ｒ ｓｕ ｅｒ ｌ ａ ｅ ｏ ｅ ｏ ｔ ｕ ｓ ａ ｇ ｒ ｙ ｒｓ ａ ｏ ｔｉ ｅ ｏ ｌｍａ ｓ ａ ｌ ｅ ｔ ｐ ； ｉ ｔ ｆｐ ｅ ｓ ｒ ｅｅ ｓ ｄ ｚ ｎ ； ｕｂ ｒｔｄ ｎ ｅ ｕ
（ ．ｉｄｎ ｏｌＭ ｃｉｅｙＩｄｓ ｉ ｅｅｏｍ ｎ Ｃ ｍ ａｙＬｄ ，Ｊ ｅｅｇ０ ８０ １ Ｊ ｉｇＣ ａ ａｈｎｒ ｎｕｔａ Ｄ ｖｌｐ ｅ ｔ ｏ ｐｎ ｔ． ｉ ｈｎ ４０ ０，Ｃ ｉａ ｎ ｒｌ ｎ ｈｎ ；
２ Ｎｕｔｒｎ ｓ ． ｒｕｉｇＢａｅ， Ｐｏ ｉｃａ ｎ ｎｓｒ ｏｎ ｔｏ ａ ｅ ａ ｆＧａ ｏｏ ｉａ ｎ ｓＣ ｎｒｌ ｒｖｎ ｉｌａ ｄ Ｍｉｉｔ ＪｉｔＮａｉｎ ｌＫ ｙＬ ｂｏ ｓＧｅ ｌｇｃｌａ ｄＧａ ｏ ｔｏ ， ｙ
摘 要 ：通 过分析 含 瓦斯煤 体 的力 学性质及 其破 坏 类型 ，说 明 了突 出的发 生是 由于含 瓦斯 煤
体 的 Ⅱ类破 坏和 瓦斯 高速 渗流耦 合作 用的结 果 ，为掘 进 工作 面前 方煤体 的应 力分布 特点 及 防止 突
出的发 生提 供 了理论 依据 。 分析 了煤巷掘 进过 程 中卸压 区宽度 与 突 出危 险性 的关 系，推 导 出煤巷 பைடு நூலகம்
我 国是世 界 上煤 与 瓦斯突 出 （ 以下简 称 “ 出” 最严 突 ） 重 的国家 ，突 出矿 井 数 占世 界 突 出 矿 井 总 数 的 ２ ％ …。 ５ ２０ ０ ８年以来 ，全国煤矿 发生重大 突出事故 １ ，占重特大 ０起
Ｓ ｕｄ ｎ ａ ｎ ｓ Ｏｕｔ ｒ ｔＤａ ｇ ｒ ｄ ｔ ｙ ｏ Ｃｏ ｌａ ｄ Ｇａ ｂｕ ｓ ｎ ｅ ｕ￣ｎｇ Ｓ ａ ｔ ｗａ ｉ ｉ ｅ ｍ Ｇａ ｅ ｙ Ｄｒ ｖ ｎｇ
煤巷掘进瓦斯超限原因分析及应对措施
煤巷掘进瓦斯超限原因分析及应对措施摘要：本文通过对瓦斯灾害的案例分析，得出风量不足、抽采不到位、遇断层裂隙带等是造成煤巷掘进瓦斯超限的主要原因。
经过分析得出：采用矿井通风仿真系统建立稳定、可靠的通风系统。
合理计算掘进工作面风量，确保工作面掘进的通风安全。
底板巷穿层钻孔掩护煤巷掘进。
加强瓦斯地质预测预报工作。
本文对高瓦斯矿井的煤巷掘进有一定的指导作用。
关键词：瓦斯超限；原因分析；应对措施；高瓦斯矿井；引言在《煤矿瓦斯治理经验五十条》的第23条规定“瓦斯超限就是事故”。
瓦斯灾害是煤矿安全生产中最严重的灾害之一。
杜绝瓦斯超限是预防瓦斯事故的基本出发点和落脚点。
根据由关资料统计，80%的瓦斯超限发生在煤巷掘进工作中，70%的瓦斯爆炸事故也是有煤巷掘进瓦斯超限引起的。
本文以淮南矿业集团潘一矿东区为例，对煤巷掘进过程中瓦斯超限的主要原因进行分析，制定了相对的措施。
1 矿井概况潘一矿东区井田位于安徽省淮南市西北部潘集区，东南距淮南市中心洞山约13Km，井田东西平均走向长约8km，南北倾斜宽平均约4.5km，面积约36Km2。
矿井设计分2个水平进行开采，一水平为-848m水平，二水平暂定为-980m水平。
工广内布置4个井筒，即主井、副井、二副井和回风井。
主采煤层为11-2煤、13-1煤。
潘一矿东区矿井设计生产能力3.0Mt/a。
潘一矿东区绝对瓦斯涌出量最大值178.06m3/min。
绝对二氧化碳涌出量最大值11.57m3/min。
2 煤巷掘进瓦斯超限的原因分析瓦斯灾害是具有血泪教训的瓦斯超限事故，通过对瓦斯灾害事故说明瓦斯超限的危害、分析其发生的原因更具有说服力。
2005年9月19日19时40分，江西省地方煤炭工业公司昌丰煤矿第一上山发生瓦斯爆炸事故，造成10人死亡，3人重伤，1人轻伤，直接经济损失280万元。
事故的直接原因：矿井通风管理混乱，通风设施质量差，采区内五道风门都是单扇单木板结构，行人运料易导致风流短路；造成工作面风量不足，导致瓦斯积聚。
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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
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‰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。