防治煤与瓦斯突出培训

（2）突出的次数和强度随着煤层厚度特别是 软分层的厚度的增加而增多。突出最严重的煤 层一般是最厚的主采煤层。因此突出对矿井的 安全生产与经济效益有重大影响。 （3）突出的气体种类主要是甲烷，个别矿井 (吉林营城、甘肃窑街)突出二氧化碳，突出煤 层的瓦斯含量、开采时的相对瓦斯涌出量都在 10m3/t以上，即突出都发生在高瓦斯矿井内。
防治煤与瓦斯突出培训
2010、10 、
一、煤与瓦斯突出概况 二、瓦斯动力现象分类 三、煤与瓦斯突出特征 四、煤与瓦斯突出一般规律 五、煤与瓦斯突出机理研究概况
一、煤与瓦斯突出概况 煤矿地下采掘过程中，在很短时间(数分钟)内， 从煤(岩)壁内部向采掘工作空间突然喷出煤(岩) 和瓦斯的现象，人们称为煤(岩)与瓦斯突出， 简称瓦斯突出或突出。它是一种伴有声响和猛 烈力能效应的动力现象，它能摧毁井巷设施， 破坏矿井通风系统；使井巷充满瓦斯和煤(岩) 抛出物，造成人员窒息、煤流埋人，甚至可能 引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致生产中断等， 因此它是煤矿最严重的灾害之一。
(6)受煤自重影响，由上前方向巷道方向的突 出占大多数，从下方向巷道的突出为数极少。 突出的次数有随着煤层倾角增大而增多的趋势。 (7)采掘工作往往可激发突出，特别是落煤与 震动作业，不仅可引起应力状态的变化，而且 可使动载荷作用在新暴露煤体上造成煤的突然 破碎。
据我国7765次突出的统计资料，放炮引起的突出 为4 243次，占55％；打钻引起的突出为197次， 占2.5 %；风动工具引起的突出602次，占7.8％； 手镐作业的突出为979次，占2.6％；水力落煤的 突出111次，占1.4％；机组采煤的突出62次，占 0.8％(以上落煤作业总计达6194次,占80％)；作业 情况记录不详的突出1338次，占17.2%；其它作 业的突出177次，占2.3%；突出前没有作业的仅 56次，占0.7%。由此可见，采掘作业引起煤体的 应力状态变化越剧烈，突出强度就可能越大。
这三类力现象的发动都以地应力为主，所以 它们的预兆相似(如有声响预兆等)，对震动以 及引起应力集中的各因素都非常敏感，在应力 集中地带、地质构造带、软煤带等处都易发生 这三类现象。
（2）按动力现象的强度分类 ） 强度是指每次动力现象抛出的煤(岩)的数量 (以t或m3为单位)和瓦斯量(以m3为单位)。由于 在动力现象发生过程中瓦斯量的计量工作尚存 在一些技术问题(如自动记录仪表，统一计算 标准等)，现在分类主要依据抛出的煤(岩)重量， 据此可分为：
（8）绝大多数突出都有预兆。它是突出准备 阶段的外部表现。预兆大体可分为三个方面： 地压显现方面的预兆有煤炮声、支架声响、掉 砟、岩煤开裂、底鼓、岩与煤自行剥落、煤壁 外鼓、来压、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻、 夹钻杆、钻粉量增大、钻机过负荷等；瓦斯涌 出方面的预兆有瓦斯涌出异常、瓦斯浓度忽大 忽小、煤尘增大、气温与气味异常、打钻最 多，煤层平巷、煤层上山和煤层下山发生的突 出占煤与瓦斯突出总次数的76％，但突出强度 较小，大多为强度小于百吨的中、小型突出。 石门揭穿有突出危险煤层时发生突出的总次数 虽然较少但强度最大，我国绝大多数(80％以 上)的特大型突出均发生在石门揭穿煤层工作 面。
从发生突出时的作业性质看，有一半以上的突出 发生在放炮工序，而且这种突出的强度也大，特 别是石门揭煤震动放炮，更容易诱发大强度的煤 与瓦斯突出。放炮后的延期突出也有发生。各种 落煤工序，如风镐、手稿落煤和机组割煤时发生 的突出占总次数的25％左右。此外，还发生过数 例煤与瓦斯自行冲破岩柱的突出。 我国的突出现象主要是煤与瓦斯(甲烷)突出，但 是，也有4处矿井曾发生过30多次煤、岩与二氧 化碳的突出。
四、煤与瓦斯突出一般规律
根据我国主要突出矿区如天府、南桐、里王庙、 焦作、平顶山、六枝等的统计资料表明，突出发 生的一般规律有： （1）突出发生在一定的深度上，开始发生突出 的最浅深度称为始突深度，一般它比瓦斯风化带 的深度深一倍以上。随着深度的增加，突出的危 险性增高，这表现突出的次数增多、突出的强度 增大、突出煤层数增加、突出危险区域扩大(从点 突出发展到多点突出甚至再发展到几乎点点突出)。 始突深度标志着突出需要起码的地应力与瓦斯压 力。
煤力学性能与结构方面的预兆有层理紊乱、煤 强度松软或软硬不均、煤暗淡无光泽、煤厚变 化大、倾角变陡、波状隆起、褶曲、顶、底版 阶状凸起、断层、煤干燥等等。
例如，据某煤矿统计，在61次突出中，仅发现 瓦斯与地压预兆110次，平均每次突出预兆有2 种，仅有6次突出未发现瓦斯与地压预兆。在 预兆中出现煤炮最多，达50次；掉砟20次，底 鼓7次，其它地压预兆12次。在瓦斯预兆中以 瓦斯浓度变化预兆最多，达14次，喷瓦斯6次， 合计20次。
自从1834年法国发生世界上第一次煤与瓦斯突出 以来，至今发生突出的国家有19个：中国、法国、 苏联、波兰、日本、匈牙利、比利时、美国、捷 克、保加利亚、土耳其、德国、澳大利亚、荷兰、 罗马尼亚、南斯拉夫、加拿大、印度及南非。 迄 今为止，据不完全统计，共发生突出次数3万多 次，突出的气体有CH4、CO2与CH4＋CO2，突出在 千次以上的国家有中国、原苏联、法国、波兰和 日本，世界上最大的一次突出发生在1969年7月 13日原苏联顿巴斯矿区的加加宁矿井一710m水平 主石门揭穿厚仅1.03m的Г3煤层，其突出煤量为 14000t，瓦斯2.5×106m3以上。
五、煤与瓦斯突出机理研究概况 煤与瓦斯突出给煤矿安全生产、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。
1834年3月22日法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在 急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第 一次有记载的突出。支架工在架棚子时，发现 工作面煤壁外移，三个工人立即逃跑，巷道煤 尘弥漫，一人被煤流埋没死亡，一人被瓦斯窒 息牺牲，一人逃跑得救。突出煤沿巷道堆积 13m长，煤粉散落15m长，迎头支架倾倒。
巷 道 类 别 石 门 煤 平 巷 煤 上 山 煤 下 山 采煤工作面 大直径钻孔 及其它 合 计 突出次数 567 4652 1455 375 1556 240 9845 比 例/% 5.8 47.3 24.9 3.8 15.8 2.4 100 最大强度 平均强度 ／t ／t·次-1 12780 5000 1267 369 900 420 12780 317.1 55.6 50.0 86.3 35.9 31.5 69.6
（2）发动与实现压出的主要作用力是地应力， 瓦斯压力与煤的自重是次要因素，压出的基本 能源是煤岩所积蓄的弹性变形能。 （3）发动倾出的主要因素是地应力，即结构 松软、含有瓦斯致使内聚力降低的煤，在较高 地应力作用下，突然破坏、失去平衡，为其位 能去平衡，为其位能的释放创造了条件，实现 倾出的主要力是失稳煤的自重。
采煤工作面发生的突出占煤与瓦斯突出总次数 的15.8％；但是，近几年来，采煤工作面发生 突出的次数有明显增多的趋势，不仅在被保护 层采煤工作面发生突出，面且保护层采煤工作 面也有突出发生，这在突出矿井已成为制约煤 炭生产特别是机采工作面生产发展的一个重要 的因素。
不同地点发生突出次数及强度统计表
2、瓦斯动力现象分类 、 根据我国的实际情况，可以把瓦斯动力现象分成 下列5类： (1)煤的突然倾出，以煤的重力为主，瓦斯在一 定程度上也参与了过程； (2)煤的突然压出，以构造应力或放顶时的动应 力为主，瓦斯的作用是次要的； (3)煤与瓦斯突出，它在地应力和瓦斯内能的共 同参与下发生，其中构造应力则是发动突出的主 要动力；
(4)岩石和瓦斯突出，它是发生在岩体中的瓦 斯动力现象，不过只发生在放炮时，除地应力 和瓦斯作用外，爆破能量也参与作用； (5)瓦斯突然喷出，它是在很高的瓦斯压力作 用下发生的，并且只通过裂缝喷出瓦斯，不喷 出煤。
三、煤与瓦斯突出分类及特征 1、按动力现象的力学(能量 特征分类 、按动力现象的力学 能量 能量)特征分类 根据动力现象的力学(能源)特征不同，煤与 瓦斯突出可分为突出、压出与倾出三类。 （1）发动突出的主要作用力是地应力和瓦 斯压力的联合作用，通常以地应力为主，瓦斯 压力为辅，重力不起决定作用；实现突出的基 本能源是煤内积蓄的高压瓦斯潜能。
（4）突出煤层的特点是煤的力学强度低（ ） 而且变化大；透气性差(透气性系数〈10m2／ (Mpa2.d)〉；瓦斯故散初速度高( )；湿度小； 层理紊乱、遭受过地质构造力严重破坏的“构 造煤”。 （5）突出危险区呈带状分布，这是因为影响 突出的主要因素受地质构造控制的缘故，而地 质构造具有带状分布的特征。
向斜轴部地区、向斜构造中局部隆起地区、向斜轴部 与断层或褶曲交汇地区、火成岩侵入形成变质煤与非 变质煤交混或邻近地区、煤层扭转地区、煤层倾角骤 变、走向拐弯、变厚特别是软分层变厚地区，压性、 压扭性断层地带、煤层构造分岔、顶、底板阶梯状凸 起地区等都是突出点密集地区，也是大型甚至特大型 突出地区。在采掘形成的应力集中地带，例如邻近层 留有煤柱、相向采掘的两工作面互相接近、巷道开口 或两巷贯通之前在采煤工作面的集中应力带内(特别是 当采煤工作面遇断层推不过去而在其前方靠近断层重 新掘开切眼时)掘进巷道(上山)等，其危险性倍增，不 仅突出次数频繁而且强度也大。
（1）小型突出：强度<50t/次（突出后，经过 几十分钟瓦斯浓度可恢复正常）； （2）中型突出：强度50～99t／次(突出后， 经过一个工作班以上瓦斯浓度可逐步恢复正 常)； （3）次大型突出：强度100～499t/次(突出 后，经过一天以上瓦斯浓度可逐步恢复正常)；
（4）大型突出：强度500—999t/次（突出后， 经过几天回风系统瓦斯浓度可逐步恢复正常）； （5）特大型突出：强度>1000t／次（突出后， 经过长时间排放瓦斯，回风系统瓦斯浓度才恢 复正常）。
我国不同地区的瓦斯突出具有不同的特点，华南 地区突出矿井数多，约占穷出矿井总数的60％以 上，突出次数占全国突出总次数的60％以上，而 且突出强度大，全国特大型突出的80％是发生在 华南地区；我国煤与瓦斯突出的始突深度在不同 地区差别也很大，华南地区东部一般为100m左右， 最浅的是白沙矿务局里王庙矿，仅50m，华南地 区西部一般为100—200tn，华北地区一般为300m； 东北地区一般在150～400m之间，始突深度最大 的是抚顺老虎台矿，达640m。
二、瓦斯动力现象分类
1、瓦斯动力现象分类依据的基本特征 、 （1）空洞的位置及形状，空洞中心线与水平面 之夹角(空洞倾角)； （2）突出固体物(煤或岩石)的粒度及其分选情况； （3）煤(或岩石)的抛出距离及堆积坡度； （4）强度(突出的煤量及岩石量)； （5）喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向； （6）动力效应； （7）瓦斯动力现象发生前的预兆。
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之 一。全国国有重点煤矿657个，突出矿井130个， 高瓦斯矿井180个。 年产量大于30kt的地方国有煤矿中有突出矿井 78处，占地方国有煤矿总数的4.7％。两项合 计共有突出矿井210处，占全国煤矿总数的 23.5％。若把年产量小于30kt的地方煤矿算在 内，则我国发生过突出的矿井总数达282处。
（9）突出危险性随着有硬而厚的围岩(硅质灰岩、 砂岩等)存在而增高。 （10）从巷道类型与突出危险性的关系上看， 以石门为最危险，见表5。它的平均突出强度都 在数百吨以上，瓦斯喷出量超过数万立方米，波 及范围广，易造成非常严重的重大事故。而且从 石门工作面距煤层2m起至穿过煤层全厚而进入顶 板或底板2m止，整个揭穿过程都有危险，也曾发 生过仅2m厚煤层在石门揭穿过程中突出两次的实 例。