吴爱军、蒋承林-煤与瓦斯突出冲击波传播规律研究
煤与瓦斯突出的球壳失稳机理
煤与瓦斯突出的球壳失稳机理单位(公章)成果名称煤与瓦斯突出的球壳失稳机理申报单位名称：中国矿业大学通讯地址，江苏徐州邮政编码221008联系人蒋承林电话(区号)0516电子信箱cljiang@传真(区号)成果完成单位1.中国矿业大学2. 3.成果类别：新技术新方法成果水平：国际领先国际先进国内领先国内先进成果来源：国家计划成果评价方式：鉴定验收专利成果简介(主要包括：立项背景、成果特点，创新性，成果水平，应用效果及推广前景等，2000字)煤与瓦斯突出是煤矿井下生产过程中发生的一种异常复杂的动力现象，表现为大量的煤体和瓦斯突然抛向巷道空间，造成煤流埋人、巷道充满瓦斯、使人窒息，甚至引起瓦斯爆炸。
自1834年法国发生世界上第一次有记载的突出以来，世界上各突出严重的国家都投入了大量的人力物力，开展突出机理、预测及防治技术的研究，提出的关于突出机理的假说已有几十种，但是对于突出的原因、过程及一些细节还不十分明确，现场存在着相当一些特殊的突出现象也无法解释，由此也影响了突出预测和突出防治技术的发展。
煤与瓦斯突出是发生在含气介质中的一种动力现象。
在煤矿中，有各种各样的动力现象。
要研究煤与瓦斯突出的机理，就要对煤矿井下的动力现象进行分类，以使煤与瓦斯突出与其它动力现象区分开来。
为此我们依据产生动力现象的”力”和”介质”的不同，将煤矿中发生的动力现象分为五个大类十个小类。
根据这种分类，煤与瓦斯突出属于一种由地应力和瓦斯压力共同作用、发生在含瓦斯软煤中的动力现象。
为了分析煤与瓦斯突出过程，我们从力学分析入手，建立了由石门进入半无穷大含瓦斯软煤层时工作面前方的静态应力场；再推导了爆破瞬间掘进工作面由初始应力场向静态应力场转变过程中的动态应力场；最后得到了突出过程中工作面前方动态应力场的分布。
尽管这种动态应力场是一种近似的应力场，但为分析突出过程奠定了基础。
通过分析动态应力场对任一煤体质点的作用，我们发现：每一个煤体质点在突出过程中共经历了6个不同的变化过程，这就是(1) 应力集中过程；(2) 地应力破坏过程；(3) 瓦斯撕裂裂纹过程；(4) 煤壳失稳抛出过程；(5) 煤体搬运过程及(6)静止解吸过程；由此认识到突出过程的实质是地应力首先破坏煤体，在煤体内产生”I”型裂纹，煤体内的瓦斯向这个”I”型裂纹释放，致使”I”型裂纹扩展，形成一个个球盖状的煤壳，然后这些球盖状的煤壳又在瓦斯压力的作用下抛出，推动地应力峰移向煤体深部，继续破坏煤体，形成连续的突出现象；从力学的角度来看，任一煤体质点要发生突出必须连续满足三个力学条件；而从能量的角度来看，真正决定煤体能否突出的是煤体破坏后最初释放出来的瓦斯膨胀能，我们称其为初始释放瓦斯膨胀能。
浅议目前瓦斯压力测定方法的优缺点
１ 直接法测定 瓦斯 压力
当前 采用 的直接 测定 法依 据封孔 材料 的不 同分 为两种 ： 固体材料 封孔 和封 孔器 法两 大类 。
１ １ 固体 材料 封孔 测定 瓦斯压 力 ．
了防止 出现漏 气沟缝 ， 在封孔 操作 时 ， 应 多次改 变导 气 管 的位置 ， 其贴 靠孔 壁方 位 。 使 优 缺点 ： 方 法简单 易行 ， 该 而且 适宜 封各种 倾角 的孔 ； 是 费工费 时 ， 动 强 度 大 ； 由于 粘 土 的 软 但 劳 且 硬 程度 不好 控制 ， 其密 封效果 不好 。 同时 ， 孔管不 封 能 回收 ， 如果 当采 煤机 碰到 埋人孔 中的钢管 ， 可能 产
１ １ １ 粘 土 封 孔 ．．
以往 人们 对煤 层瓦斯 压力 的测 量方 法进行 了大 量 的研究 ， 并把 研 究 成 果付 诸 于 实 践 。现 行 的 主要 测 压方法 有直 接测 定法 和 间接测定 法 。直接 测压就 是用 钻机 由岩 层巷 道或煤 层 巷道 向预定 测量 煤层 瓦 斯 压力 的地 点打钻 孔 ， 然后 在钻孔 中引出测压 管 ， 再
位 ， 成 空腔与 裂 隙 ， 形 使测 压 失 败 ， 硬 也会 出现 裂 过 隙导 致漏 气 。测 压 导 气 管位 于测 压孔 中心 位 置 时 ，
所 用的 泥条 与木楔 中心要 有 孔 ， 种 有 孔 泥 条要 用 这
模 子压 成 ， 比较 费工 。也 可 以使 导气 管贴靠 孔 壁 ， 为
把 测压管送人孔 内 ， 人几条粘土 至挡板处 轻轻 送 捣实 ， 把测压管 固定 ， 入注浆 管 与检 查管 并 在孔 口 送 用粘土 与木 楔 固定住 。用 注浆机 把调 制好 的水 泥砂 浆压人孔 中 ， 当检查管流 出砂浆 时 ， 封孔作业终止 。
近10年我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征分析
近10年我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征分析目录一、内容描述 (2)二、煤与瓦斯突出事故概述 (3)三、近十年煤与瓦斯突出事故统计规律 (4)1. 事故发生时间分布 (5)2. 事故发生地域特点 (6)3. 事故类型及原因统计 (7)4. 事故伤亡与损失情况 (8)四、煤与瓦斯突出事故动力效应特征分析 (9)1. 突出过程中瓦斯涌出规律 (10)2. 突出过程中的能量释放特征 (11)3. 突出事故的动力学模型分析 (12)五、事故统计与动力效应特征关系研究 (13)1. 统计规律与动力学特征的关联性 (15)2. 事故诱因及条件分析 (16)3. 煤与瓦斯突出危险性评价 (17)六、防范措施与建议 (18)1. 加强煤矿安全管理 (19)2. 提高煤矿员工安全防范意识 (20)3. 推广先进技术与设备应用 (21)4. 完善应急处理机制 (22)七、结论与展望 (24)1. 研究结论 (24)2. 研究不足与展望 (26)一、内容描述本文档旨在分析近十年来我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征。
对煤与瓦斯突出事故的概述和历史背景进行简要介绍，收集并整理近十年发生的煤与瓦斯突出事故数据，包括事故发生的地点、时间、伤亡人数、事故原因等关键信息。
通过对这些数据的统计分析，揭示煤与瓦斯突出事故的主要特点、高发区域以及近年来的变化趋势。
本文将深入研究煤与瓦斯突出事故的动力效应特征，分析事故发生时的动力学过程，包括瓦斯压力的变化、煤层的应力状态改变以及突出过程中能量的转化等。
探讨这些因素如何相互作用，导致事故的发生以及事故后果的严重程度。
结合地质条件、采矿工艺、安全管理体系等多方面因素，分析这些因素对煤与瓦斯突出事故的影响，以揭示事故的深层次原因。
在分析过程中，将运用图表、数据分析和案例研究等方法，使分析结果更具说服力和可信度。
通过总结分析成果，提出针对性的防范措施和建议，以期望降低煤与瓦斯突出事故的发生概率，保障煤炭行业安全生产。
煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析
害事故 。根 据 事 故 统 计 数 据 ， 斯 爆 炸 事 故 主要 瓦 发生在 采煤 工 作 面 和 掘 进 工 作 面 附 近 。基 于 此 ， 讨 论 积 聚在独 头巷 道 闭 口端 的瓦斯 一空 气爆 炸 性 混合
气体在点火源作用下 的瓦斯爆炸传播 ， 并不 向爆轰 转变 ， 涉及瓦斯爆炸火焰 波和前驱 冲击 波的传播及
摘
要 ： 斯爆炸传 播 规律是 分析 爆 炸破 坏效 应 继 而研 发 抑 爆减 灾 装 置和 措 施 的基 础 。在 大量 典 瓦
型 实验 总结和 理论 分析 的基 础上 ， 分析 瓦 斯爆炸 火 焰 波和 前驱 冲 击波 的传 播 规律 及 其 衰减 规律 的相 似
性， 即先 加速 后再减 速传 播 ， 终 火 焰 波 以正 常 层 流 预 混 气体 燃 烧速 度 传 播 ， 驱 冲 击 波衰 减 为 声 波。 最 前 另外 ， 实际参 与反 应 的瓦斯 量是 影响 瓦斯爆 炸 火焰 波传 播 规律认 识 的重要 因素 。 关键 词 ： 瓦斯 爆炸 ； 衰减 ； 焰波 ； 击波 火 冲 中图分 类 号 ：Ｄ １ ．１ Ｔ ７２ ７ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：０８ ４ ５２０ ）２— ０ １ ３ １０ —４９ （０７０ ００ —０
衰减 规律 。
ｃｚｚ＝ １（ 一 。—） 【 （。 一ｊ ｘ ）
１
１ 理 论 分 析
研 究 的物理 模型 如 图 １ 所示 。
：
．
８
（ｏｌ ￣Ｊ ｎ ／
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点
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＋ ＋． ． ， （） ３
火 层流燃烧转向湍流燃烧 火焰 波 持 续加 速 导 致 冲 冲 击波 衰减 和 最 后 的 惰 区 击 波 形 成 和 加 强 阶 段 性 冲 击波 传 播 衰减 阶 段
煤与瓦斯突出强度与冲击波超压关系研究
ｐ０
ｏ ｔ ｕ ｓ ｈ ｃ ａ ｅ ｎ ａ ｏ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｕ ｂ ｒｔｓ ｏ ｋ ｗ ｖ ｓａ ｄ ｇ ｓｆ ｗ ｉ ｌ ｔ ｌ ｏ
收 稿 日期 ：０ １ ０ Ｏ ２ １ — ３一 ７
基金项 目： 国家 门然科学基金资助项 目（０ ７ １ ） 国家高技术研究发展计划（ ６ ５ ８ ４ １ ； １ ８ ３汁划） 重点 资助项 目（０ ９ Ａ ６ ２ １ ； ２ ０ Ａ ０ ３ ０ ） 教育部新 世纪优秀
人才支持计划资助项 目（ Ｃ Ｔ一 ０— ７４ ； Ｎ Ｅ １ ０ ２ ） 教育部留学回国人员科研启动基金资助项 目 通信作者 ： 冯彬（ ９９一）男 ， 大同人 ， １ ６ ， 山西 高级工程师 ， 研究方向 ： 瓦斯防治． ｍ ｉ ５ ４ ４ ２ ＠ｑ ．ｏ 矿井 Ｅ— ａ ： ３ ２ ７５ ｑｃｍ ｌ
图 １ 模 拟 突 出冲 击 气流 实验 装 置
Ｆ ｇ １ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｉ ｅ ｆｒ ｉ ． ｘ ｅｉ ｍｅ ｔｌｄ ｖｃ ｏ
其 中参与突出做功 的吨煤瓦斯量 在文献 ［Ｏ １， １］ １ 中认为是近似等于游离 态瓦斯含量 ， 与实际情 这 况相差很大， 因为有部分吸附状 态的瓦斯也参与 了做 功， 根据文献［２ ， １ ］确定其表达式如下 ：
２ ２
一
ｎ 一 １ Ｐ０
‘
、
式中， ： 吨煤 瓦斯膨胀 能 ，Ｊｔ Ｖ 参与突 出过程做功 ｋ／ ； ｏ：
的吨煤瓦斯 涌出量， ｔ ｎ： ｍ ／ ； 绝热指数 ， 般取１２ ； 一 ．５
Ｐ 大 气压力 ， ０ １ＭＰ ； ： ｏ： 取 ． ａ Ｐ 突出前 瓦斯 压力 ， ａ ＭＰ ．
地 点 瓦斯超 限 ， 容易 引起 瓦斯 爆炸 事故 ．
连续流量法中钻屑与瓦斯动态分离技术
第31卷第2期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2012年4月V ol.31No.2Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ）Apr.2012文章编号：1008-0562(2012)02-0176-05连续流量法中钻屑与瓦斯动态分离技术王公达，蒋承林，吴爱军（中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008）摘要：针对钻孔瓦斯涌出初速度法存在的问题，提出了钻屑与瓦斯动态分离技术，采用了理论分析、正交实验与单指标极差分析的方法对瓦斯泄漏量的运移规律与影响因素、泄漏率曲线进行了研究.研究结果表明：钻屑与瓦斯动态分离技术在工程实践中具有可行性；影响瓦斯泄漏量的因素包括钻屑封堵段的长度、钻屑封堵段的直径、煤屑粒径、钻孔涌出瓦斯的总流量和煤电钻的转速，其中煤屑粒径的重要性大于煤电钻转速，远大于封闭段长度.研究结论对于钻孔瓦斯涌出初速度法的改进有一定的参考价值和指导意义.关键词：突出预测；钻孔瓦斯涌出初速度法；连续流量法；钻屑与瓦斯动态分离技术；正交试验；单指标极差分析；瓦斯泄漏量；泄漏率曲线中图分类号：X 936文献标志码：ADynamic separation technology of drill cutting and gasin continuous flow methodWANG Gongda,J IANG Chenglin,WU Aijun(State Key Labor ator y of Coal Resources and Safe Mining,China Univer sity of Mining and Technology,Xuzhou 221008,China)Abstra ct:To overcome the defects in gas emission initial velocity method,a technology of dynamic separation of drill cuttings and gas has been developed in this study.The migration characteristics and influencing factors of gas leakage,leakage rate curve are investigated using theoretical analysis,orthogonal experimental method and single index range analysis.The results show that:the method of dynamic separation of drill cuttings and gas is feasible in engineering practice;the factors influencing the gas leakage includes the length and diameter of drillhole blocking,the size of drill cuttings,the total flow of drill emission gas,and the rotational speed of electric coal drill.Among these factors,the size of drill cuttings is more important than the rotational speed of electric coal drill,far more important than the length of drillhole blocking.The study has a reference value and guiding significance for the improvement of gas emission initial velocity method.Key words:outburst prediction;gas emission initial velocity method;continuous flow method;dynamic separation technology of drill cutting and gas;orthogonal experimental;single index range analysis;gas leakage;leakage rate curve0引言收稿日期：2011-09-10煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的严重自然灾害之一，而煤巷掘进时期发生的煤与瓦斯突出次数占矿井突出总次数的首位[1].国内外开采突出煤层的实践证明，突出煤层并非处处都有突出危险，突出只发生在煤层中的局部地带[2]，其突出危险带的面积一般还不到突出煤层面积的10%[3].因此，进行煤巷掘进工作面的突出危险性预测具有非常重要的意义.在现有诸多煤巷掘进的突出危险性预测方法中，钻孔瓦斯涌出初速度法被公认为最能全面反映煤的各种力学参数变化，列入中国《防治煤与瓦斯突出规定》[4]，得到了广泛应用.但是在实际工作中，测定钻孔瓦斯涌出初速度的距离标准存在较大差异，平顶山八矿、芙蓉矿务局白皎矿、六枝矿务局四角田矿等地的测试结果表明，一般情况下，在具有突出危险工作面前方煤体4～8m 处q 值达到最大，与《规定》中3.5m 的钻孔深度存在差异[5]；而河南理工大学在英岗岭建山煤矿的测定表明[6]，q 值在0～2min 之间呈直线下降的趋势，6基金项目：国家重点基础研究发展计划（973项目）资助项目（2006CB202204-3）作者简介：王公达（1988-），男，安徽淮北人，硕士研究生，主要从事煤与瓦斯突出预测及防治向研究.本文编校：朱艳华177第2期王公达，等：连续流量法中钻屑与瓦斯动态分离技术min 后平稳略有波动，在现有钻孔瓦斯涌出初速度的方法下，封孔时间的滞后性导致测得结果时常偏小，达不到预期效果.基于球壳失稳机理[3]和初始释放瓦斯膨胀能理论，煤层中每一点煤体的突出危险性与破坏后的初始释放瓦斯流量大小密切相关.在非突出煤体中钻进，钻头钻进释放的初始瓦斯流量较小；而突出煤体中钻进，钻进过程中初始瓦斯流量较大[7-8].因此可以采用连续测定钻进过程初始瓦斯流量的方法（即连续流量法），以线预测方式来预测煤巷的突出危险性.这种方法的研究能够在很大程度上解决上述问题，对于煤巷安全、快速掘进具有非常重要的意义.应用连续流量法进行预测，为了准确采集钻孔中瓦斯流量信息，必须尽可能的使钻孔涌出瓦斯都通过流量传感器，同时在保障足够密封效果的前提下提高打钻效率.因此，必须找出将打钻过程从钻孔涌出的瓦斯与钻屑动态分离的方法.本文提出利用煤仓外加煤屑与打钻过程中麻花钻杆带出的钻屑一同充斥钻屑排出通道，起到密封作用，迫使钻孔涌出瓦斯通过过滤网沿传感器通道涌出并加以记录，具体示意图见图1，这种方法称为钻屑与瓦斯动态分离法.使用动态煤屑对瓦斯进行密封，密封效果的好坏决定着这种方法成功与否.图1钻屑封堵瓦斯模型结构Fig.1seal gas model with drill chip of construction drawing1瓦斯泄露量与其影响因素从图1可以看出，这种钻屑与瓦斯动态分离装置中瓦斯除去从传感器通道涌出，还有煤仓的敞口和钻屑出口管两个泄露通道.由于煤仓中的煤可以不停的补充，煤屑厚度较大较密实，瓦斯在煤仓煤屑中主要以渗流的方式发生泄漏，可以忽略，因此主要研究的是钻屑出口管瓦斯泄露的情况.对钻屑与瓦斯动态分离技术进行理论分析，就要对在封堵装置中动态的煤屑中的瓦斯运移规律进行分析.假设钻屑是自然散落的粒径较小的煤颗粒，且钻屑在封堵装置中是随着麻花钻杆定方向旋转的.为了分析瓦斯在随麻花钻杆一同旋转的动态煤屑中的运移规律就需要首先分析瓦斯在静态的煤屑中的运移规律[9-10].麻花钻杆带出的钻孔内钻屑与麻花钻杆、煤仓下落煤屑一起充斥在煤屑封堵段内，在静态情况下影响瓦斯运移的只有煤屑，封堵装置中的煤屑可以看成是一维均质的多孔介质，即整个煤屑封堵段的煤屑渗透率是各点相等、各向同性的，则有连续方程0xν=，（1）式中，ν为瓦斯到达煤屑封堵段时的流速，m/s ；x 为钻孔长度方向位移，m.动量方程k p gxνρμ=+，（2）式中，k 为渗透率，Darcy ；μ为粘性系数，厘泊；P 为瓦斯压力，MPa ；ρ为瓦斯密度，kg/m 3.麻花钻杆过滤网煤仓钻屑出口管(铜管)三通忽略煤屑颗粒重力的影响，则上式转化为k px νμ=.（3）联立式（1）与式（3）得PLk Δ=νμ，（4）式中，L 为煤屑封堵段长度，m.根据v =QS ，可得24L Q k D Pμ=πΔ，（5）式中，L 为煤屑封堵段的长度，m ；Q 为流量，m 3/s ；P Δ为动压，Pa ；D 为煤屑封堵段的直径，m.由式（5）可以得出瓦斯在煤屑封堵段中流量2π4D k Q P L μ=Δ流量.（6）瓦斯通过煤屑封堵段时，流速与动压满足下面关系式178辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第31卷220)(2121SQ v P 总ρρ==Δ.（7）渗透系数K 静是一个表示松散煤体输运流体能力的标量，它与流体和松散煤体的性质有关，是密度ρ及粘度μ的表征，单位为m/s.静K =ρgk/μ.（8）联立以上各式得到瓦斯在静态煤屑封堵段内的运移规律221πQ D K g L=总流量静2Q .（9）对于瓦斯在动态煤屑中的运移规律，煤屑是随着麻花钻杆以一个钻孔轴向前进的速度和自身在钻进带动下的旋转速度，在钻孔内运动，是以动态的方式来封堵具有一定压力的瓦斯.在试验过程中，始终保持煤仓充满煤屑，这样能够增大封堵段内瓦斯渗流的阻力，迫使瓦斯大多数从阻力小的地方——流速传感器处流出.即使麻花钻钻杆具有一个旋转速度和一个向前的速度，封堵段中也是始终充满煤屑的，只不过由于麻花钻杆的转动导致了煤屑的空隙率、流体渗透方向上空隙的几何形状和颗粒排列方向的改变.这种改变就使得渗透率不止于煤屑粒径的大小有关，还与麻花钻的转速有关，进而导致渗漏系数也发生了改变.综上所述，若钻屑封堵段瓦斯泄漏量用Q 泄露表示，有下面关系式221πQ D K g L=泄露动总2Q .（10）渗透系数K 动是一个表示瓦斯在动态煤屑封堵段运移能力的标量，它的大小和煤样粒径、煤电钻的转速和钻杆的前进速度有关，由此可以得到影响煤屑封堵段瓦斯泄漏量Q 泄露的大小有以下五个因素：钻屑封堵段的长度L 、钻屑封堵段的直径D 、煤屑粒径、钻孔涌出瓦斯的总流量和煤电钻的转速.2瓦斯泄露率与影响因素排序实验2.1实验设计在以上影响煤屑封堵段瓦斯泄漏量Q 泄露的因素中，从式（10）可以知道，Q 泄露的大小与钻屑封堵段的直径D 成正比，为了保证Q 泄露尽可能的小，需要D 尽可能的小，为了保证麻花钻杆的正常钻进和麻花钻杆带出钻屑能够顺利排出，经实验考查取D 为60mm.对于剩余4个影响因素进行以下分析与实验设计：钻屑封堵段的长度L ：钻屑封堵段过长会加重钻孔外装置的重力，进而影响钻孔工作的顺利进行；过短会影响钻屑封堵装置的密封效果.根据易于操作又满足工程使用的原则，考察三种钻屑封堵段的长度L ，分别为650mm 、900mm 、1200mm.煤样粒径：由敞口式钻屑封堵装置泄漏量计算公式可知，煤屑粒径越小封堵效果越好，现场预测工作所用煤屑粒径可以选择粒径尽量小的煤样进行实验.本文考察三种大小的煤屑粒径，分别为：1mm 以下、1~3mm 、3~5mm.煤电钻主轴转速：目前工程中使用的煤电钻主轴转速一般为425r/min 、520r/min 、640r/min 三种，对这三种转速的煤电钻全部考察.钻孔中涌出瓦斯的流量：在煤与瓦斯突出矿井，在煤巷中钻孔涌出的瓦斯一般都较大，而连续流量法煤巷突出预测主要就是在这些矿井中进行.本次实验考察7种从小到大的不同流量：2m 3/h 、4m 3/h 、6m 3/h 、8m 3/h 、10m 3/h 、16m 3/h 、30m 3/h.其中，钻屑封堵段的长度L 、煤样粒径、煤电钻主轴转速在实际应用中可以主动选择，为第一类影响因素.钻孔涌出瓦斯的流量随煤层不同而变化，为第二类影响因素.若全面考虑所有因素对于实验影响，需要做3×3×3×7=189组实验，实验量过大.使用正交设计助手Ⅱ（v3.1）软件，采用正交试验法对可以优化的前三组因素进行简化处理，得出的第一类影响因素的实验计划表见表1.表1第一类影响因素实验计划表Tab.1the first impact factor test schedule影响因素实验组煤电钻主轴转速/(r min -1)煤屑粒径/mm封堵段长度/mm 1425<165024251~390034253~512004520<190055201~3120065203~56507640<1120086401~365096403~5900179第2期王公达，等：连续流量法中钻屑与瓦斯动态分离技术需要设计工作台，工作台大小：长×宽×高=1500mm ×800mm ×800mm ；设计了一个两头开口，长2m 、直径98mm 、厚8mm 的钢管，而且必须保证钢管的内壁光滑，保证钻孔密封段密封住气体一端可以做卸压带模拟钻孔，一端可以通空气用.用钢箍把钢管固定在工作台上，实现模拟的煤巷和煤巷的卸压带钻孔.2.2实验结果根据表1中各个实验要求，使用不同型号煤电钻、不同粒径煤样和不同长度的钻屑出口管，连接好各部分装置后，分别给模拟钻孔管路通入9种不同大小风流，使用流量传感器采集涌出流量，通过电流-流量耦合转换关系得到流量值测量值，得到结果见表2。
冲击地压诱发煤与瓦斯突出的灾害分析
（ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｄａ ｙ ｏ ｕ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｃ ｏ ， Ｌቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔ ｄ ．， Ｉ ｑ ｍａ ４ ７ ２ ３ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｍｉ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｅ ｐ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ａ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｓ ｗｈｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｔ ｒ ｉ ｇ ｇ ｅ ｒ ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｄ ｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｓ ｕｃ ｈ ａ ｓ ｒ ｏ ｃ ｋ ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｏ ｕ ｔ ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ． Ｔｈｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｋ ｉ ｎｄ ｓ ｏ ｆ ｄａ ｔ ａ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏａ ｌ ａ ｎｄ ｇ ａ ｓ ｏ ｕｔ ｂ ｕｒ ｓ ｔ ｄｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｉ ｇ ｇ ｅ ｒ ｅ ｄ ｂｙ ｒ ｏ ｃ ｋ
新 义煤矿 位 于河 南 省 洛 阳市 新 安 县 北 部 ， 该 矿 自１ １ ０ １ １ 首 采 面两 巷煤 层 巷 道 掘 进 以来 ， 已发 生煤
象基 本不漏 记 。为 可 视 化井 下 动 力 现 象调 查 结 果 ， 将动 力现 象 的定 性描 述进 行量 化处理 。用 数字 代表 动力 现象 的强 度 和类 型 ， １ ． ０为 一 般 或 无 描 述 强 度
ｂ ｕｒ ｓ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐａ ｐ ｅ ｒ ， ｗｈｏ ｓ ｅ ｐ ｕｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｉ ｓ ｔ ｏ ｅ ｘ ｐｌ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍ ｍｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｌ ｒ ｕ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ． Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ，
近10年我国煤矿瓦斯灾害事故规律研究.
第21卷第9期2011年9月中国安全科学学报China Safety Science JournalVol．21No．9Sep．2011近10年我国煤矿瓦斯灾害事故规律研究*李润求1,2高级工程师施式亮1,2教授念其锋1,2讲师蒋敏2(1中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙4100832湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201学科分类与代码:6206010(安全管理工程中图分类号:X928．01文献标志码:A基金项目:国家自然科学基金资助(50774033。
资助项目:湖南省教育厅科研资助项目(10C0690;煤矿安全开采技术湖南省重点实验室资助项目(201002。
【摘要】针对我国煤矿瓦斯灾害事故多发及防控现状,从事故发生的年度变化、事故类型、事故等级、事故发生的省(自治区、直辖市和煤矿企业性质等多个方面对2001—2010年2246起煤矿瓦斯灾害事故进行交叉耦合综合分析,并通过饼图、柱状图、堆积图、趋势图、省(自治区、直辖市分布示意图等多种图形方式直观明了显示出近10年我国瓦斯灾害事故发生规律。
结果表明:煤矿瓦斯事故起数高峰期是2003年,2008年后进入稳定期;事故死亡人数高峰期是2005年,2006年后进入快速下降阶段;瓦斯爆炸是煤矿瓦斯灾害的主要类型,且比中毒窒息和煤与瓦斯突出事故后果更严重,重特大瓦斯事故的发生造成死亡人数急剧增长,全国煤矿瓦斯灾害事故与乡镇煤矿事故的变化趋势呈现出一致性。
贵州、山西、黑龙江、湖南、重庆、四川、河南、云南等是煤矿瓦斯灾害防控的重点省(直辖市;乡镇煤矿仍然是瓦斯灾害防控的重点;煤矿企业在加大安全生产基础建设和科技投入的同时,迫切需要强化职工的安全教育,促进煤矿安全可持续发展。
【关键词】事故统计;瓦斯爆炸;中毒窒息;煤与瓦斯突出;煤矿安全Research on Coalmine Gas Accident Rules in China in Recent Decade LI Run-qiu1,2SHI Shi-liang1,2NIAN Qi-feng1,2JIANG Min2(1School of Resource＆Safety Engineering,Central Southern University,Changsha Hunan410083,China 2School of Energy＆Safety Engineering,Hunan University of Science＆Technology,Xiangtan Hunan411201,ChinaAbstract:In view of the prevention and control situation of gas disasters in coal mines in China,a cross-coupling comprehensive analysis was conducted on the2246gas accidents occurring2001to2010from the aspects of annual changes,accidenttypes,accident levels,location of accidents,and the properties of coal mines．By applying pie charts,bar charts,packing diagram,tendency charts,and schematic diagram of provinces distributing,the rule of gas accidents was distinctly revealed．The results show that number of gas accidents peaks in2003and getts into the stable periodfrom2008;accident death toll peaks in2005 and then getts into the stage of rapid decline;coal mine gas explosion is the main type of disaster and its consequence is most serious compared with poisoning and suffocation and coal and gas outburst accidents; extraordinary serious gas accidents cause a rapid growth of death;annual variation trends of gas accidents in all coal mines is as same as township coalmines．Guizhou,Shanxi,Heilongjiang,Hunan,Chongqing, Sichuan,Henan and Yunnan are the key provinces to prevent and control gas disasters;township coal mines are still the focus for gas prevention and control;coal mines should increase safety infrastructure and technology investment to promote safety and sustainable development,and also it is very urgent to strength-en the safety education of coal mine employees．Key words:accident statistics;gas explosion;coal and gas outburst;poisoning and suffocation;coal mine safety*文章编号:1003－3033(201109－0143－09;收稿日期:2011－07－20;修稿日期:2011－09－060引言长期以来,煤矿企业是我国安全生产事故发生最严重的行业,生产过程中的灾害类型众多,瓦斯、火灾、粉尘、顶板和水等构成煤矿井下五大典型灾害,尤以瓦斯爆炸以其破坏性强、经济损失大、人员死亡多等显著特点对煤矿安全生产造成严重危害,引起社会强烈反响,瓦斯被称为煤矿安全生产的“第一杀手”。
煤与瓦斯突出机理
机械波造成煤与瓦斯突出的机理阳泉煤业集团和顺新大地有限责任公司王庆军邮箱 516804201＠摘要：机械波是造成煤与瓦斯突出的主要原因，为此我研究了机械波对煤体、围岩结构的影响和瓦斯赋存状态的变化，探讨了机械波造成煤与瓦斯突出的机理。
结果表明，在机械波、上覆岩层的作用下，煤体破碎支撑力降低，空隙减小，煤的体积相对缩小，造成顶板下沉，同时造成煤体解析瓦斯的能力提高，解析瓦斯增多，由于顶板的下沉使游离瓦斯的压力增高，较高的瓦斯压力与破碎的煤形成具有大量解析瓦斯、高压、流动性很强的煤体，当工作面揭露这些区域或储存的能量达到破坏煤层稳定的条件后即发生煤与瓦斯突出。
关键词：机械波振动煤与瓦斯突出裂隙煤体流动性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的机理。
但是至今为止，人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识仍没有确定，对于突出过程中哪些因数起主要作用以及与其他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析，还不能形成一个完整的理论体系。
为了能够改变煤与瓦斯突出防治被动局面，本文研究了机械波对煤体、围岩结构的影响。
并对煤体、围岩结构的变化对瓦斯形态的产生的影响进行了分析，探讨了机械波造成煤与瓦斯突出的机理，以便为突出危险性预测和防突措施的制定与设施提供科学依据。
一、机械波的概念机械波是机械振动在媒质中的传播。
机械波是震动状态或说是相位的传播，“上游”的质元依次带动下游的质元振动。
机械波传播实质上是能量、动能等的传播。
1、机械波产生的条件（1）、要有作机械振动的物体作为振源；（2）、传播机械振动的弹性介质。
2、机械波的分类按介质质点振动方向分为横波和纵波，质点的振动方向与波的传播方向垂直叫横波，质点的振动方向与波的传播方向一致叫纵波。
3、机械波的特点波传播表面上是波形的移动，实际上是能量的传递，质点只在平衡位置作简谐振动，各质点的起振方向与振源的起振方向相同。
煤与瓦斯突出冲击波传播规律实验研究
ｄｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ ２ ９ ．０ ０ ０ ．０ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ５— ７ 播 规 律 实验 研 究
魏建平 ， 朱会启 ， 温志辉 ， 少杰 潘
（ 南理 工 大 学 瓦斯 地 质 与 瓦 斯 治理 重 点 实验 室 ， 南 焦 作 河 河 ４ ４０ ） ５ ０ ０
摘
要： 利用 自主设计加 工的实验 系统 ， 模拟煤 与瓦斯 突 出。以空气动力 学基本 理论为指 导 ， 对突 出冲击
波在直线和拐弯巷道传播时的实验数据进行分析 ， 出了突出冲击 波在直线 和拐弯巷道中的传 播规 律。 得
关 键 词 ： 与瓦 斯 突 出 ； 击波 超 压 ； 斯 压 力 ； 角 拐 弯 巷 道 煤 冲 瓦 直
关键 的因素 ， 以在本 实验 中 ， 重 对 瓦斯压 力 实现 三段 为开 口管 道 ， 段管 道之 间用 法 兰连 接 ， 兰 中 所 着 三 法 突 出进行模 拟 。 加入 耐压 薄 膜 ； 验 中对 煤 样 室 、 压 室 分 别 充 入 实 变
１ 实验系统概述
１ １ 实验 系统 ． 实 验 系 统 由两 部 分组 成 （ 图 １ ： 一 部 分 为 如 ）第
Ｋｅ ｗ ｏ ｄｓ： ｏ ｎ ａｓｏ ｔ ｕ ｓ ； ｖ ｒ ｒ ｓ ｕ ｅ； ａ ｒ ｓ ｕ ｅ；ｉｈ ｎ ｌ ｎ ｕｎ ｅ ｙ ｒ ｃ ａ ａ ｄ ｇ ｕ ｂ ｒｔ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｇ ｓｐ ｅ ｓ ｒ ｒｇ ｔａ ｇ ｅｂｅ ｄ ｔ ｎ ｌ ｌ
包 变 煤 与瓦斯突 出（ 简称 突 出 ） 在很 短 时间 （ 分钟 ） 突 出实 验 装 置 （ 括 煤 样 室 、 压 室 和 实 验 管 几 内从煤体喷 出煤 与瓦斯 ， 它是具 有剧烈 力 能效应 的动 道 ） 第 二部 分为 数据采 集 系统 。突 出实验 装置 和实 ； 力现象¨ ， Ｊ它往往摧毁矿井设 施 、 坏井 下通风 系统 ， 破 验 管道 主要 实现模 拟 突 出及 突 出后煤 与 瓦斯 气 流在 能造成人员窒息 、 煤流埋 人 ， 冲击波 伤人 ， 有可 能 引 管 道 中的传播 ， 据采 集 系 统 主 要 实 现 对 冲击 波 超 并 数 起 瓦斯爆炸 事故 。煤 与瓦 斯 突 出对井 下 生产 安 全造 压 信号 的采集 与 处理 。 成严 重威胁 。随着我 国开采深 度加深 ， 开采 地质 条件 的复杂性增加 ， 煤与 瓦斯 突出灾害越来越 明显 。 国内外 针 对 煤 与 瓦 斯 突 出 进 行 过 一 维 Ｊ 二 、 维 、 三维 的模 拟实 验 ， 些实 验着 重对煤 与 瓦斯 这 发生 的机 理进 行 研 究 ， 对 突 出后 产 生 的冲 击 波 问 而 题 研究较 少 ， 由于煤 与瓦斯 突 出机理 比较 复杂 ， 目 在 前 无法治 本 的情 况 下 ， 开展 煤 与 瓦斯 突 出冲 击 波 的 研究 ， 矿井制 定应 急预案 ， 对 防止突 出灾 害 范 围扩 大
瓦斯爆炸冲击波在并联巷道中传播特性的数值模拟
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煤与瓦斯突出冲击波传播规律的研究
既合理可靠 ， 又简单实用 的煤与瓦斯 突出事故 的伤 害模型， 出适合于煤与瓦斯 突出冲击波伤害假设 ， 提
主要包 括 ：
Ｊ Ｖ
ｆｄ ｐ
（） ２
由绝 热 条件得 ：
Ｐ ： Ｐ ｏ
１ ）直线 性假 设
假设 巷道 的延 伸 是 直线 性 的 ，
式 中 ： 为参 加 突 出 过 程 做 功 的 吨煤 瓦斯 量 ，ｌｔ ｌ ／； ｌ ３
摘 要： 与瓦斯突 出严重威胁 井下安全 生产。研 究突出后气流流动和冲击作用机制对突出发生 煤 后抗 灾 防护和 灾 变通风 工 作有 着 重要 的意义 。分 析 了理 想状 态下 冲击 波 的传 播 规律 ， 立传 播 模 型 ， 建 并 根据突出的能量， 推导出超压与传播距离之间的关系方程 ， 从而为实际状态下冲击波传播规律的研 究奠 定 基础 。
・
作者简介 ： 张 强 （９ｏ － ， ， １８＿ ） 男 山东 淄博 人 ， 士 研 究 硕
生， 助理工 程 师， 事煤 矿 设 计 工 作及 煤 矿 瓦斯 防治研 究。 从
Ｅ—ｍａｌ ｓｂ ｓ ＠ １ ３．ｏ ｉ：ｄ ｅ ｔ ６ ｅ ｍ。
２１ ・
维普资讯
突跃过程 的起始状态 到终止状态 ， 考虑以理恕 的气
体膨 胀研 究 突 出后 产 生 的冲击波 问题 。假 定 ： １ 出前 ， 下巷 道 空 气 流速 相 对 突 出气 流 的 ）突 井
（） ４
设 突 出强度 为 Ｇ， 突 出过 程 中瓦 斯 所 做 的膨 则 巷 道 的支 护 形 式 、 面 、 伸 断 延 井巷 假 设 为 刚性 体 ， 冲 即
胀 功为
Ｗ ＝ｗ Ｇ
３ 致性假设 ）一 的方 向等 均一 致 。
科技成果——煤与瓦斯突出动力效应机理及安全防护关键技术
科技成果——煤与瓦斯突出动力效应机理及安全防护关键技术适用范围该技术主要应用于煤与瓦斯突出矿井及有气流冲击性灾害的矿井，可开展特定矿井条件下煤与瓦斯突出冲击波形成和传播机理、气流冲击性灾害的能量破坏特性、受气流冲击影响的通风构筑物（如风门、密闭等）的强度和结构设计、灾害影响范围预测和预警方法、有冲击性灾害危险地点的安全防护设施和装备设计和工作人员防护方案设计等相关技术服务。
该技术尚处于推广初级阶段，应用前景广阔，其中有关煤-瓦斯两相流的研究成果对煤与瓦斯突出机理探索也具有重要的实际意义。
技术原理通过研究矿井煤层参数、灾害事故特征、安全设施状况和巷道条件等资料，基于数理统计、物理实验、现场测试和数值模拟等方法，对突出灾害气流冲击能量特征、冲击波传播过程、矿井通风构筑物承载和变形特征、灾害流体和冲击波传播过程中巷道气体参数变化特征等方面展开研究，建立特定矿井条件下的突出灾害动力效应理论模型，并提出针对性的矿井安全防护措施。
关键技术1、基于矿井煤层基本参数特性和灾害统计特征，分析灾害动力效应，对灾害影响范围及灾害破坏能量进行预测。
2、计算分析冲击波在特定巷道网络中的传播过程，得到巷道不同地点和通风设施处的气体压力变化。
3、根据灾害流体及其冲击波运动和传播特性，提取灾害特征指标作为安全防护技术措施依据。
技术流程煤与瓦斯突出动力效应机理及安全防护关键技术流程如图所示。
主要技术指标（1）基于矿井综合信息，可预测突出灾害发生时孔洞内煤-瓦斯两相流体混合比例和能量衰减特征，进而得出灾害的动力效应参数。
（2）基于灾害冲击波传播机理，可预测出矿井巷道气压变化及矿井设备设施承载破坏特征。
典型案例以1977年中梁山煤矿实测突出资料为基础，应用煤与瓦斯突出动力效应机理理论，详细分析了突出发生时的声响记录、钻孔瓦斯压力记录和钻孔瓦斯流量记录数据，阐述了突出时冲击声响和冲击时间间隔的原理及其论证依据，对比分析了顶板冒落冲击声响与突出冲击声响的不同特征，并对钻孔瓦斯压力的变化趋势进行了理论解释说明。
煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说
煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说
蒋承林;俞启香
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】1995(000)002
【摘要】本文通过对突出过程的理论分析，提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说，并通过大量的实验室研究，证实了球壳失稳假说的两个推论。
同时，还对球壳失稳假说在指导突出过程中的某些现象及防突措施方面所起的作用做了解释和分析。
【总页数】9页(P17-25)
【作者】蒋承林;俞启香
【作者单位】中国矿业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TD713
【相关文献】
1.浅谈煤与瓦斯突出机理的假说：二相流体假说 [J], 李萍丰
2.旋流场假说--煤与瓦斯突出机理新探 [J], 冯明伟
3.基于球壳失稳理论的防突措施机理分析 [J], 曹湖;蒋承林;李晓伟
4.利用"球壳失稳"理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值 [J], 张九零;张云鹏
5.煤与瓦斯突出延期发生的原因探讨──“球壳失稳”假说的解释性研究之一 [J], 蒋承林
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
3、蒋承林—煤与瓦斯突出预测技术-培训3
突出的临界值：和103.8 mJ/g。准确率 90.9%
石门及井筒揭煤突出危险性预测方法：
采集石门及井筒周围卸压带范围内最软的煤 体，测定其最大的初始释放瓦斯膨胀能，按 “理想石门揭煤”条件下是否突出来预测。
4.石门及井筒揭煤突出快速预测技术
突出过程中的能量耗散规律
• 在前三个阶段，地应力起主要作用； 在后三个阶段，瓦斯压力起主要作用。 • 地应力作用产生的弹性潜能消耗在煤 体的破碎过程中，增大了煤体的表面能， 为煤体内瓦斯的释放创造了条件。但决定 煤体破裂后能否突出的是煤体内初始释放 的瓦斯膨胀能，煤样的初始释放瓦斯膨胀 能代表了地应力，瓦斯压力及煤体强度三 者在突出过程中的作用。
掘进头前方非突出状态下的动态应力场
⑵.突出过程的动态应力场
⑶.单个煤体质点在突出过程中的变化
•(1) 原始应力状态 •(2) 应力集中过程 •(3) 地应力破坏过程 •(4) 瓦斯撕裂裂纹过程 •(5) 煤壳失稳抛出阶段 •(6) 搬运及静止解吸阶段
⑷. 发生煤与瓦斯突出的力学条件
• ① 含瓦斯煤体在地应力作用下发生剪切破坏
4 sin 3 3 R R R3 R PA 2 1 p p 1 sin p p ( 01 . k cot )[( ) 1 ]} t {w 0 (1 3 ) 01 . 3 R0 1 A2 1 A 2 2r 2r 3 2r
掘进头前方的静态应力场
掘进头前方含瓦斯煤体内的的静态应力场
打钻取样
取出的煤样(含有地应力作用的痕迹)
非突出
弱突出(压出)
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突出
初始释放瓦斯膨胀能测定
各次突出模拟中预测指标的 测定 1.软煤厚度； 2.初始释放瓦斯膨胀能。
缓倾斜煤层构造顶(底)板石门揭煤过程中岩石薄板压曲破坏临界值分析
缓倾斜煤层构造顶(底)板石门揭煤过程中岩石薄板压曲破坏临界值分析吴爱军;蒋承林;谢文强【摘要】为了解决缓倾斜煤层揭煤耗时长,穿过石门和煤门距离长,过煤门时易发生突出的问题,推出了一种新工艺--构造顶(底)板石门揭煤.该工艺关键难题是,构造顶(底)板石门一般为岩石薄板,它容易发生压曲导致突出发生.为此,基于弹性理论建立了薄板力学模型,应用能量法推导出岩石薄板发生压曲破坏的临界载荷和板厚,并分析影响因素.结果表明,适当增大底板岩石的厚度,减小岩石的宽度能够有效提高临界载荷,保证安全揭煤.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2011(020)005【总页数】4页(P31-34)【关键词】缓倾斜煤层;构造顶(底)板石门揭煤;岩石薄板;突出;压曲;能量法【作者】吴爱军;蒋承林;谢文强【作者单位】中国矿业大学,安全工程学院,江苏,徐州,221116;中国矿业大学,安全工程学院,江苏,徐州,221116;河南神火集团,薛湖煤矿,河南,永城,476600【正文语种】中文【中图分类】TD322从我国目前采煤产量来分析，缓倾斜煤层开采产量比重达到88%(其中煤层倾角＜12°为57%)，倾斜、急倾斜煤层比重分别占到为9%和3%，因此开采缓倾斜煤层是我国目前煤矿开采重点［1］。
缓倾斜煤层倾角一般为0～25°，在对此类煤层进行石门揭煤过程中，出现了众多问题，如揭煤周期长，穿过石门和煤门距离长，而过煤门时更易发生突出。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤矿安全规程》，石门揭开(揭穿)突出煤层前，石门掘进工作面与突出煤层间必须保持一定厚度的岩柱，在应采取相应的防突措施并经效果检验有效后，方可采用远距离放炮或震动放炮揭开(揭穿)煤层。
因此对于缓倾斜煤层来说，在掘进水平方向要穿过长距离岩柱，如图1(a)所示。
为此一般常规的做法是，改变石门掘进方向，减少穿越石门岩柱长度，从而增加了石门与煤层间的夹角［2］，工程示意如图1(b)所示。
煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析
煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析王大龙;周心权;张玉龙;曹洋
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2007(034)002
【摘要】瓦斯爆炸传播规律是分析爆炸破坏效应继而研发抑爆减灾装置和措施的基础.在大量典型实验总结和理论分析的基础上,分析瓦斯爆炸火焰波和前驱冲击波的传播规律及其衰减规律的相似性,即先加速后再减速传播,最终火焰波以正常层流预混气体燃烧速度传播,前驱冲击波衰减为声波.另外,实际参与反应的瓦斯量是影响瓦斯爆炸火焰波传播规律认识的重要因素.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】王大龙;周心权;张玉龙;曹洋
【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京,100083;首都博物馆,北京,100045
【正文语种】中文
【中图分类】TD712+.71
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1.数值模拟分析冲击波在注液结构中的传播规律 [J], 方维凤;吴理更
2.基于量纲分析的爆炸冲击波效应靶模型分析与实验研究 [J], 李丽萍;孔德仁;王芳;商飞;贾云飞
3.爆炸冲击波在多级穿廊结构坑道内传播规律的数值分析 [J], 潘飞;高朋飞;杨翎;朱祝稳;杨丽;穆朝民
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瓦斯防治书籍
瓦斯防治书籍高瓦斯隧道施工指南:以家竹箐隧道为例姚振武人民交通出版社(2008-03出版)￥42.00 ￥31.50矿井瓦斯涌出理论及预测技术程五一,高坤,富向,等煤炭工业出版社(2009-07出版)￥35.00 ￥29.70煤矿井下瓦斯抽采(放)钻孔施工新技术石智军、胡少韵、姚宁平煤炭工业出版社(2008-11出版)￥50.00 ￥35.00煤矿瓦斯抽采与瓦斯灾害防治胡千庭中国矿大出版社(2007-11出版)￥17.00 ￥14.30矿井防治煤与瓦斯突出实用措施梁爱堂煤炭工业出版社(2010-07出版)￥21.00 ￥17.80煤与瓦斯突出潜在危险区预测的研究许江、等重庆大学出版社(2004-06出版)￥45.00 ￥37.40煤与瓦斯突出区域预测理论及技术程五一煤炭工业出版社(2008-08出版)￥38.00 ￥32.30煤与瓦斯突出预测和防治孙和应、常松岭中国矿业大学出版社(2008-12出版)￥18.00 ￥15.30瓦斯地质规律与瓦斯预测张予敏煤炭工业出版社(2007-08出版) ￥39.00 ￥33.20煤矿瓦斯动力灾害防治及控制技术周世宁、林柏泉科学出版社(2007-09出版)￥80.00 ￥64.80燃气燃烧与瓦斯爆炸(原著第3版)伯纳德·刘易斯中国建筑工业(2007-01出版)￥86.00 ￥61.50燃气燃烧与瓦斯爆炸(原著第3版)伯纳德? 刘易斯、京特?冯? 埃尔贝中国建筑工业出版社(2010-09出版)￥98.00 ￥83.30燃气燃烧与瓦斯爆炸(原著第3版) 伯纳德·刘易斯中国建筑工业(2007-01出版)￥86.00 ￥61.50煤矿瓦斯重大灾害预警理论及应用杨玉中、吴立云、何俊、等北京师范大学出版集团，北京师范大学出版社(2010-12出版) ￥39.00 ￥28.50瓦斯隧道建设关键技术丁睿人民交通出版社(2010-05出版)￥55.00 ￥44.50煤矿瓦斯检查工张振普中国矿大出版社(2008-11出版)￥24.00 ￥19.20煤矿瓦斯监测新技术董川、双少敏、李忠平、等化学工业出版社(2010-07出版)￥39.00 ￥27.70矿井瓦斯治理实用技术何国益煤炭工业出版社(2009-01出版)￥38.00 ￥32.30高瓦斯矿区千万吨级矿井建设朱晓明、姜铁明、赵玉岐、郝海金科学出版社(2006-08出版) ￥48.00 ￥36.00矿井瓦斯防治技术孙和应、常松岭中国矿业大学出版社(2009-01出版)￥25.00 ￥21.70煤矿瓦斯灾害特征挖掘与融合预测付华、邵良彬科学出版社(2011-02出版)瓦斯灾害防治技术中国煤炭工业劳动保护科学技术学会煤炭工业出版社(2007-09出版) ￥58.00 ￥49.30煤与瓦斯突出预测方法和防治措施博利申斯基、等、魏风清、张建国煤炭工业出版社(2003-12出版)￥30.00 ￥24.00瓦斯煤层冲击地压防治技术及应用李忠华、潘一山、纪海汛国防工业出版社(2009-05出版) ￥28.00 ￥21.80煤岩瓦斯动力灾害发生机理及综合治理技术卫修君、林柏泉科学出版社(2009-02出版) ￥100.00 ￥79.00矿井瓦斯综合治理示范工程张铁岗煤炭工业出版社(2004-01出版) ￥58.00 ￥46.40瓦斯检查员培训教材长沙中小煤矿安全技术培训中心中国劳动社会保障出版社(2005-07出版)￥18.00 ￥14.60瓦斯检查工李玉南中国劳动社会保障出版社(2007-04出版)￥17.00 ￥13.60煤矿瓦斯灾害防治技术手册马丕梁化学工业出版社(2007-05出版) ￥90.00 ￥75.60瓦斯检查工(复审)李玉南中国劳动社会保障出版社(2008-01出版) ￥7.00 ￥6.00瓦斯检查工考试习题集李玉南中国劳动社会保障出版社(2008-01出版)￥10.00 ￥8.00阳泉矿区综放面瓦斯综合治理技术游浩、李宝玉、张福喜煤炭工业出版社(2008-03出版) ￥58.00 ￥46.40全国煤矿安全技术培训通用教材?瓦斯抽放泵司机张军煤炭工业出版社(2008-04出版) ￥20.00 ￥17.20煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册(修订版)于不凡煤炭工业出版社￥120.00 ￥102.00瓦斯检验工劳动部、煤炭部煤炭工业出版社(2000-01出版)￥11.80 ￥10.00瓦斯检查员培训教材长沙中小煤矿安全技术培训中心中国劳动社会保障出版社(2005-07出版)￥18.00 ￥14.60瓦斯抽放工黄喜贵煤炭工业出版社(2003-01出版)￥15.00 ￥12.00煤矿瓦斯及粉尘防治煤炭工业出版社煤炭工业出版社(2005-01出版)￥7.50 ￥6.40抚顺煤矿瓦斯综合防治与利用孙学会冶金工业出版社(2009-04出版)￥50.00 ￥40.00典型瓦斯地质灾害与防治王志荣、蔡迎春、孙文标黄河水利出版社(2009-07出版) ￥29.00 ￥23.50煤矿瓦斯检查工操作资格培训考核教材国家安全生产监督管理总局宣传教育中心中国矿业大学出版社(2009-02出版)煤炭行业特有工种职业技能鉴定培训教材?瓦斯抽放工(初级、中级、高级)张慎勇煤炭工业出版社(2010-06出版)￥37.00 ￥30.70矿井瓦斯防治理论与技术(第2版)林柏泉、等中国矿业大学出版社(2010-06出版) ￥38.00 ￥31.90瓦斯检查员瓦斯抽放工通风安全监测工宁廷全煤炭工业出版社(2007-04出版)￥18.00 ￥15.30通风瓦斯常用数据测量实用手册张国枢、马心校、王怀珍、孙文标煤炭工业出版社(2010-12出版)￥40.00 ￥34.00煤矿瓦斯防治导航系统研究与应用宋建成、毛善君、李中州、李梅煤炭工业出版社(2007-11出版)￥78.00 ￥67.00瓦斯检查员(修订版)宁廷全煤炭工业出版社(2008-09出版)￥23.00 ￥18.40煤矿防治瓦斯事故培训教材:煤矿瓦斯治理十二字方针解析孙继平煤炭工业出版社(2005-06出版)￥28.00 ￥19.60《防治煤与瓦斯突出规定》读本国家煤矿安全监察局煤炭工业出版社(2009-09出版) ￥36.00 ￥28.10国家示范性高等院校核心课程规划教材?煤矿开采技术专业及专业群教材?矿井瓦斯防治黄建功、陈雄、何荣军重庆大学出版社(2010-03出版)￥32.00 ￥26.60防治煤与瓦斯突出规定煤炭工业出版社(2009-07出版)目前无货，欢迎选购其他类似产品。
突出矿井的鉴定指标新探
突出矿井的鉴定指标新探蒋承林,侯世松,李磊(中国矿业大学能源学院,江苏徐州221008)摘要:根据产生煤与瓦斯动力现象的原因,提出了现场判断煤与瓦斯动力现象的特征指标;对影响矿井瓦斯动力现象的因素进行了分析,提出了预测突出矿井的“理想石门揭煤”模型和相应的预测指标,可以定量地将矿井根据可能出现的煤与瓦斯动力现象大小分为非突出,压出及突出矿井三种类型。
关键词:突出;压出;初始释放瓦斯膨胀能;堆积角;鉴定指标中图分类号:TD713+.2文献标识码:B文章编号:1003-496X(2006)06-0047-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(50274067);国家重点基础研究专资经费资助项目(2005CB221504)在煤矿生产过程中,巷道周围的围岩及煤体中常有各种各样的动力现象出现,这些动力现象的出现影响着煤矿的安全生产,轻者使人惊吓,重者伤及工人的性命,破坏煤炭生产设施。
在各种动力现象中,又以煤与瓦斯动力现象危害最大。
与煤与瓦斯有关的动力现象有突出,压出等。
煤矿中一旦出现煤与瓦斯动力现象,在短时间内涌出大量的瓦斯,抛出几吨到几十吨以上的煤炭,冲毁生产设施,甚至引起瓦斯爆炸,给矿井的安全生产和工人的生命安全带来严重的威胁,人们把这类矿井叫做突出矿井[1]。
对煤矿中出现的动力现象进行鉴定、判断是否属于煤与瓦斯动力现象;或者对现有的矿井进行评价,判断是否会出现煤与瓦斯动力现象,在生产中具有非常重要的指导意义。
在那些出现了或可能出现煤与瓦斯动力现象的矿井,我们把它归于突出矿井,需要在生产中采取预测及防护措施,避免煤与瓦斯动力现象的再次发生;而在那些出现的动力现象不属于煤与瓦斯动力现象或近期不大可能出现煤与瓦斯动力现象的矿井,我们把它归于非突出矿井,就可以不采取防治煤及瓦斯动力现象的措施,加快生产进度,提高生产效益。
但是在如何准确地判断或预测一个矿井是否出现煤与瓦斯动力现象方面,尽管前人做了很多工作,取得了很多成果,但仍然存在着不尽如人意的地方,仍是一个尚未完全解决的难题。
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第 ６ 期 吴爱军等 ： 煤与瓦斯突出冲击波传播规律研究
８ ５ ３
煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的严重自 国内外关于煤与瓦斯突出冲击波规律 然灾害之一 ． ］ 研究 的 较 多 ， 文献［ 研究了煤与瓦斯突出冲击 １ ４ － 通过空气动力学理论建立了突出 波阵面传播规律 ， 冲击波超压一维绝热传播模型 ， 得到了超压与煤层 瓦斯压力存在非线性关系 ， 与突出强度存在线性关 系， 得出突出时产生的超压沿巷道一维传播随距离 的衰减规律 ． 突出冲击波不仅仅沿巷道方向传播 ， 而且在突 冲击波在其接触的煤体界面上发生剧烈 出源附近 ， 的反射 、 透射现象 ． 反射波随破碎煤体和瓦斯沿巷 道向前传播并逐渐衰减 ， 而透射波进入煤体继续传 播， 在煤体内反射 回 来 的 拉 伸 波 的 波 动 能 ， 对煤体
收稿日期 ： ２ ０ １ ０－０ ７－３ １ ） ） 基金项目 ：国家重点基础研究发展计划 （ 项目 （ ９ ７ ３ ２ ０ ０ ６ Ｃ Ｂ ２ ０ ２ ２ ０ ４ ３ － ， 作者简介 ：吴爱军 （ 男， 江苏省邳州市人 ， 工学博士 ， 从事煤与瓦斯突出力学机理方面的研究 ． １ ９ ７ ６－ ） ：ｗ ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｕ ａ ６ ６ ８＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ Ｔ ｅ ｌ １ ８ ７ ８ ０ ５ ７ ５ ８ ９ ９ ｊ
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中所发生现象的规律 ： ）冲击波在煤体界面上反射 、 透射规律 ； １ ）冲击波沿巷道方向向前传播规律 ； ２ ）冲击波透射进入煤岩体中的传播规律 ． ３
图 ３ 突出模拟实验残留煤样 Ｆ ｉ ． ３ Ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ａ ｍ ｌ ｅ ｏ ｆ ｏ ｕ ｔ ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ ｇ ｐ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ
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煤与瓦斯突出冲击波传播规律研究
２ ，蒋承林１ 吴爱军１，（ ） １．中国矿业大学 安全工程学院 ，江苏 徐州 ２ ２ １ １ １ ６； ２．西南科技大学 环境与资源学院 ，四川 绵阳 ６ ２ １ ０ １ ０
摘要 ：应用应力波理论研究了煤与瓦 斯 突 出 过 程 中 产 生 的 冲 击 波 在 煤 体 界 面 上 的 反 射 、 透射现 象， 得到了入射 、 反射和透射超压解析解 ， 根据空气动力学分析了冲击波沿巷道方向传播规律 ． 结 透射超压值为入射超压的两倍 ， 而反射超压值略小于入射超压 ． 冲击波超压与冲击气流 、 果表明 ： 突出的膨胀能量成正比 ， 与通风巷道的截面面积呈反比 ； 当 冲 击 波在 单 个层 状 煤 体中 传 播时， 它 反射波反向卸载 ， 自由 面 上 物 体 振 动 速 度 加 倍 ， 又将其撕裂成 会在其两端自由界面上出现反射 ， 若干个更薄的层状体 ； 当冲击波传播到构造煤和硬煤岩体的分界面上时 ， 产生了强烈的透射和反 射现象 ， 透射波在分界面上叠加 ， 其应力值加倍 ， 煤体 受 到 强 烈 压 缩 作 用 ， 当 其 超 过 软 煤 强 度 时， 软煤被压裂破坏 ． 关键词 ：突出 ；冲击波 ；透射 ；反射 ；超压 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ３ ． ２ 文献标识码 ：Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ １ ９ ６ ４ ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ８ ５ ２ ０ ６ － － －