煤与瓦斯突出机理及一般规律 - 副本
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。
煤与瓦斯突出的预测及防治措施详细版
文件编号:GD/FS-4282(解决方案范本系列)煤与瓦斯突出的预测及防治措施详细版A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing.编辑:_________________单位:_________________日期:_________________煤与瓦斯突出的预测及防治措施详细版提示语:本解决方案文件适合使用于对某一问题,或行业提出的一个解决问题的具体措施,过程包含确定问题对象和影响范围,分析问题,提出解决问题的办法和建议,成本规划和可行性分析,最后执行。
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1 煤与瓦斯突出的机理、类型与一般规律1 1 煤与瓦斯突出的机理许多国家对煤与瓦斯突出机理的研究都很重视,并取得了一定成果,但由于突出机理的复杂性及突出现象的多样性,目前对突出机理的认识仍处于假说阶段。
国外对煤与瓦斯突出机理的认识可归纳为4种:地应力假说、瓦斯作用假说、化学本质假说和综合作用假说。
我国从60年代起就对突出煤层的应力状态、瓦斯赋存状态、煤的物理力学性能等开展了一系列的研究,根据现场资料和实验研究对突出机理进行了探讨,提出了新的见解和观点,概括起来主要有中心扩张学说、流变假说、二相液体假说、固流耦合失稳理论、球壳失稳理论等。
此外中国科学院力学研究所从力学角度对突出过程做了大量的研究工作,并提出了突出破坏过程及瓦斯渗流的机制方程。
1 2 煤与瓦斯突出的类型煤与瓦斯的突出包括:煤与甲烷突出、岩石与甲烷突出、煤与CO2突出、岩石与CO2突出等。
由于突出时的原动力和所表现现象的不同,煤与瓦斯突出可分为突出、倾出、压出3种情况。
煤与瓦斯突出机理及防突措施
煤与瓦斯突出机理及防突措施摘要:针对煤矿煤与瓦斯突出发生的一般规律突出机理进行综合防突体系的建设和发展,“四位一体”综合防突措施的应用,煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验,区域预测,单指标预测技术,有效的防治煤与瓦斯突出的发生,使煤与瓦斯突出矿井达到安全生产,杜绝煤与瓦斯突出的发生。
关键词:煤与瓦斯突出;防突措施一、突出发生的一般规律危险性随开采深度增加而增大;危险性随煤层(特别是软分层)厚度的增大而增大;大多数发生掘进工作面,掘进面占80%(其中石门占6.75%)以上,采面占15.8%;石门突出平均强度最大;突出前作业方式以放炮为主:放炮占64.6%, 手、风镐落煤占21%, 其它占12.1%;多发生在地质构造带和应力集中带;多数突出有突出预兆。
二、突出机理世界上尚未形成完整的公认的突出机理,目前机理研究尚停留在各种假说阶段,各种假说可概括为3种类型:应力学说、瓦斯学说、综合学说,其中综合学说得到较多支持。
综合学说认为突出是应力、瓦斯和煤岩物理力学性质三者综合作用的结果。
三、综合防突体系防突技术的发展历程大致可归纳为3个发展阶段。
第一阶段:在20世纪50年代以前,以安全防护措施为主,避免人员伤亡。
主要措施是采取震动放炮;第二阶段:20世纪50至70年代,以防止突出措施为主,普遍采取防突措施(区域和局部措施),辅以安全防护措施;第三阶段:综合防突措施,增加了突出预测和措施效果检验内容,形成了包括突出危险性预测、防突措施、措施效果检验和安全防护措施的“四位一体”综合防突措施。
四、“四位一体”综合防突措施《规程》规定:“ 开采突出煤层时,必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施等综合防治突出措施”。
五、煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验的目的和意义在于保障安全生产,判识区域或工作面突出危险性、确定防突措施的有效性,为预防突出事故提供依据,同时提高安全管理效率;提高防突措施的针对性,减少防突措施工程量,减少防突成本,提高采掘进度,从而在安全的前提下解放生产力,提高矿井经济效益。
突出机理与规律
2.4 2.4
突出发生规律
2.4 2.4
突出发生规律
突出危险区呈带状分布。 5)突出危险区呈带状分布。 上山掘进比下山掘容易突出, 6)上山掘进比下山掘容易突出,突出次数 随着煤层倾角增大而增多。 随着煤层倾角增大而增多。 采掘工作往往可以激发突出。 7)采掘工作往往可以激发突出。 突出大多有预兆。 8)突出大多有预兆。 9)突出危险性随着有硬而厚的围岩存在而 增高。 增高。 10)石门突出危险性最高。 10)石门突出危险性最高。
2.3 2.3
突出发生条件及过程
d、突出煤层,地应力处于紧张状态; 突出煤层,地应力处于紧张状态; 突出主要发生在地质构造带内; e、突出主要发生在地质构造带内; 围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。 f、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。 因此, 因此,围岩的应力状态变化和能量的释放是造 成突出的首要原因,瓦斯是突出的基本能源之一, 成突出的首要原因,瓦斯是突出的基本能源之一,瓦 斯压力决定了突出的强度。 斯压力决定了突出的强度。
2.2 2.2
煤与瓦斯突出机理
1、突出原因思考
怎样发生?原因何在?过程如何? 怎样发生?原因何在?过程如何?
2、突出假说 1)瓦斯作用说 认为煤内存在高压瓦斯是突出中起主要作用的 因素。 因素。
2.2 2.2
煤与瓦斯突出机理
瓦斯包” “瓦斯包”: 多聚甲烷” “多聚甲烷”:CH4在煤中形成不稳定的多聚甲 或结晶水合( 烷(( CH4 )n)或结晶水合( 斯并夹带大量煤炭而喷出。 斯并夹带大量煤炭而喷出。
500 450 416
突出发生规律
400
突出次数 平均突出强度/t
350
百分比/%
300 示值
第二章煤与瓦斯突出分类及规律
第二章煤与瓦斯突出分类及其规律第一节煤与瓦斯突出的概念、分类及危害一、煤与瓦斯突出的相关概念和特点煤矿在采掘过程中,在地应力和瓦斯(含二氧化碳)的共同作用下,破碎的煤(岩)和瓦斯由煤(岩)体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象,叫做煤与瓦斯突出。
它是矿井瓦斯涌出的一种形式。
突出矿井是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。
其中,突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。
煤与瓦斯突出的主要特点是:(1)煤与瓦斯突出后,会喷出大量的瓦斯和煤尘,突出时间极短,一般持续几分钟或几秒钟。
(2)破碎的煤(或岩石)常常被抛出一定的距离。
使突出地点人员窒息死亡或被掩埋、卷走,巷道被堵塞或冲垮。
(3)突出后在煤(岩)体内,往往形成大小不同、开关不一的孔洞。
(4)突出时,常常伴有猛烈响声和强大的动力效应。
所谓动力效应,就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推倒矿车、移动巨石等的一种动力现象。
(5)喷出的瓦斯量大大超过煤层的瓦斯含量,往往有几千到几万甚至几百万立方米。
(6)突出过程中,不但能顺风流向回风方向冲击,而县常常发生瓦斯逆流现象,即瓦斯流沿着通风相反方向流动。
有的逆流很远,可达几百米甚至上千米;冲击波能破坏通风系统,改变风流方向造成通风混乱,不利于人员的撤退和救灾。
(7)煤与瓦斯突出后的高浓度瓦斯,开始不会立即爆炸,但在一定供氧条件下,遇火则能引起燃烧;待降到爆炸界限内,遇火源就会爆炸。
因此,突出矿井的火源管理非常重要。
(8)煤与瓦斯突出后,可能在同一地点发生第二次、第三次突出。
二、煤与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类方法有两种,一是按突出现象的力学特征分类,二是按突出强度分类。
(一)按突出现象的力学特征分类1、煤与瓦斯突出(简称突出)发生突出的主要因素是地应力和瓦斯压力和联合作用,通常以地应力为主、瓦斯压力为辅。
实现突出的基本能量是煤体仙积蓄的高瓦斯能量。
判断突出现象的基本特征是:(1)突出的固体物具有气体搬运的特征。
煤与瓦斯突出机理
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。
简述煤与瓦斯突出的一般规律
简述煤与瓦斯突出的一般规律煤与瓦斯突出是煤矿矿井中常见的一种灾害,不仅对矿工的生命财产安全造成威胁,还对矿井开采工作带来极大困扰。
煤与瓦斯突出是指在煤矿开采过程中,由于矿岩的变形和岩石裂隙中积聚的瓦斯压力突然释放,造成煤壁和顶板失稳,导致煤体进行解体分离并向井下喷出,同时伴随着大量瓦斯的喷出。
煤与瓦斯突出的发生是有一定规律可循的,下面将简述煤与瓦斯突出的一般规律。
首先,煤与瓦斯突出与煤层的地质条件密切相关。
通常情况下,煤与瓦斯突出多发生在煤层中的软弱层位和煤与顶板之间的夹矸层。
这些层位的物理力学性质较差,容易发生破碎和变形。
此外,煤层中存在的构造破裂、断层等地质构造也会影响煤与瓦斯突出的发生。
其次,煤与瓦斯突出与煤层开采方式紧密相关。
目前,常见的煤层开采方式主要包括综采、切割工艺和矿井柱状开采等。
综采指的是采用煤矿综合开采机械和设备进行开采,煤层的整体破坏程度较大,容易导致煤与瓦斯突出。
切割工艺是指采用切割机械和设备进行局部开采,相比综采,切割工艺的破坏程度较小,煤与瓦斯突出的发生率也较低。
而矿井柱状开采是指在煤层中保留一定的基本柱体,使煤层的破坏程度最小化,因此煤与瓦斯突出的发生率较低。
此外,煤与瓦斯突出还与煤层的厚度和埋深有关。
通常情况下,煤层越厚、埋深越大,煤与瓦斯突出的发生概率越高。
这是因为厚煤层在开采过程中需要经历更多次的切割和支护,容易导致煤与瓦斯突出的发生。
而埋深越大,地下压力越大,煤层受力更加剧烈,也增加了煤与瓦斯突出的风险。
最后,煤与瓦斯突出的发生与采煤工艺和工作面进度密切相关。
采煤工艺的变化以及工作面进度的加快都会增加煤与瓦斯突出的风险。
采煤工艺的变化可能导致煤层的受力状态发生变化,进而影响煤与瓦斯突出的发生。
同时,工作面的迅速推进也会增加煤与瓦斯突出的可能性。
总结起来,煤与瓦斯突出的发生有一定的规律可寻,与地质条件、煤层开采方式、煤层厚度和埋深以及采煤工艺和工作面进度等因素紧密相关。
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
煤与瓦斯突出的防治专业知识
煤与瓦斯突出的防治专业知识煤与瓦斯突出是煤矿井下矿井灾害的重要形式之一,指的是在煤矿开采过程中,煤层中的瓦斯和煤层气体大量突出到工作面或井筒中,危害矿工安全的一种现象。
煤与瓦斯突出与矿井开采方法、煤层地质条件、采煤速度、瓦斯含量等因素有关。
下面将从煤与瓦斯突出的形成机理、突出防治措施等方面进行阐述。
一、煤与瓦斯突出的形成机理煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中,煤层中的瓦斯和煤层气体突然释放并迅速窜出的现象,主要是由于以下几个原因造成的:1. 煤层内部应力的改变:煤层开采后,煤体受到应力释放,煤体中原有的应力分布状态发生改变,这种改变会导致煤体内部的瓦斯和煤层气体重新排列,从而引发煤与瓦斯突出。
2. 煤体变形和破裂:煤层开采过程中,采煤工作面上的煤体受到巨大的压力,导致煤体变形和破裂,煤体破碎释放的空隙会形成通道,使瓦斯和煤层气体快速释放。
3. 瓦斯扩散和积聚:煤层开采过程中,工作面上的采煤机、风机等设备产生的风流和振动会推动瓦斯和煤层气体的扩散,煤层中的瓦斯和煤层气体很容易在采煤工作面或井筒中积聚,导致煤与瓦斯突出。
4. 煤与瓦斯共存特性:瓦斯是煤层中常见的气体,与煤体有一定的吸附和吸附解吸规律。
煤与瓦斯的相互作用会使瓦斯在煤层中积聚,而且在采煤过程中,随着煤体的破裂和变形,煤层中的瓦斯和煤层气体会释放出来,形成突出。
二、煤与瓦斯突出的防治措施为了有效防治煤与瓦斯突出,保障矿工安全,需要采取一系列的防治措施,包括预防、控制和救援等方面的工作。
下面将从开采方法调整、瓦斯抽采、通风控制、监测预警和事故救援等方面介绍常用的防治措施。
1. 开采方法调整:通过调整开采方法,减少煤层开采对煤层构造、瓦斯分布等产生的影响,避免煤与瓦斯突出的发生。
常用的方法包括:控制采场的长度和宽度,减少采煤工作面的推进速度,合理布置支护和通风设施等。
2. 瓦斯抽采:通过合理设置和使用瓦斯抽采设备,将瓦斯从煤层中抽采出来,减少煤层中的瓦斯积聚。
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。
煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出:煤矿在生产过程中,在地应力和瓦斯压力的作用下,大量的煤与瓦斯突然抛向采掘空间且伴有强烈的动力和声响的现象。
1、煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出的机理非常复杂,国内外通过统计分析、实验室研究和现场观测方法广泛深入研究,,提出了很多假说,尚未完全破解。
突出机理假说:瓦斯主导假说:“瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合孔隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“卸压瓦斯”说、“地质破坏带”说、“瓦斯解吸”说等。
地质主导假说:“岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪切应力”说、“塑性变型”说、“拉应力”说、“应力叠加”说、“冲击移动”说、“放炮突出”说、“顶板位移不均匀”说等。
化学本质假说:“瓦斯水化物”说、“爆炸的煤”说、“重煤”说、“地球化学”说、“硝基化合物”说等。
上述假说多以推测为主,缺乏实践或实验室依据。
一般认为,煤与瓦斯突出是一种能量猛烈释放的一种动力现象。
因此,煤与瓦斯突出的内在因素是应力(岩石自重的垂直应力、地质构造的水平应力、采掘附加应力),瓦斯和煤的物理及力学性质,外在因素是形成集中应力和造成突然卸载的条件。
(1)地应力作用(自重应力、构造应力、采动应力)。
(2)瓦斯是起抛扔作用。
(3)煤的强度起阻止突出作用。
“流变假说”:含瓦斯煤在外力作用下是一种强流变介质;减速蠕变—匀速蠕变—加速蠕变—破坏四个阶段。
流变假说”指出:含瓦斯煤本质上没有突出危险和非突出危险之分,只要具备高速流变条件,原非突出危险可转化为突出危险(徐州、平顶山矿区实践已证明)。
2、煤与瓦斯突出发生的一般规律(1)突出多发生在一定深度。
把发生第一次突出的深度称为始突深度。
以后随着开采深度的增加,突出次数和强度随之增加。
(2)突出的次数和强度随瓦斯含量和压力的升高而升高。
(3)有构造残余应力的地方,煤体强度小,容易发生突出,如断层带、破碎带、煤层厚度和软分层厚度变化带、褶曲地点、倾角变化地点都容易发生突出。
煤与瓦斯突出的防治专业知识范本
煤与瓦斯突出的防治专业知识范本煤与瓦斯突出是煤矿安全生产中的严重问题之一。
针对煤与瓦斯突出的防治,需要了解相应的专业知识。
本文将介绍与煤与瓦斯突出相关的专业知识,包括煤与瓦斯突出的原因、特点,以及防治对策。
一、煤与瓦斯突出的原因煤与瓦斯突出是由于煤层与瓦斯压力超过了岩石的抗压强度,从而导致煤层破碎和瓦斯从煤层中发生喷出的现象。
主要的原因包括:1. 煤体的物理力学特性:煤体具有一定的膨胀特性和弹性特性,当煤体受到外部压力的作用时,容易发生破碎和突出。
2. 岩石结构和构造:煤层中的主要岩石为页岩、泥岩等软弱岩石,其抗压强度较低,容易发生破碎和突出。
3. 瓦斯压力:煤层中含有一定量的瓦斯,当瓦斯压力超过一定范围时,容易引发煤与瓦斯突出。
4. 煤层厚度和倾角:煤层厚度较大或倾角较大时,容易发生破碎和突出。
5. 采掘工艺和施工方法:不合理的采掘工艺和施工方法会增加煤与瓦斯突出的发生概率。
二、煤与瓦斯突出的特点煤与瓦斯突出具有以下特点:1. 突发性强:煤与瓦斯突出往往是突然发生的,难以预测和避免。
2. 速度快:煤与瓦斯突出时,煤层和瓦斯会迅速喷出,速度较快。
3. 真空效应:煤与瓦斯突出时,周围空间会产生真空效应,对矿工和设备造成威胁。
4. 破坏性强:煤与瓦斯突出时,矿体会发生破碎和塌陷,造成严重的破坏。
三、煤与瓦斯突出的防治对策为了防治煤与瓦斯突出,采取一系列的措施是必要的。
下面介绍几种常用的防治对策:1. 采取合理的采掘工艺和施工方法:合理的采掘工艺和施工方法可以减少煤与瓦斯突出的发生概率。
例如,合理控制瓦斯抽采量、改变采掘方向等。
2. 加强煤层管理:对于存在突出危险的煤层,需要加强煤层管理,加强测量和监测,确保煤层的安全稳定。
3. 提高瓦斯抽放效果:加强瓦斯抽放工作,提高抽放效率,降低瓦斯压力,减少煤与瓦斯突出的发生概率。
4. 增加工作面的支护强度:采取合理的支护措施,提高工作面的支护强度,减少煤与瓦斯突出的发生。
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。
7任务七 煤与瓦斯突出机理和规律
任务七煤与瓦斯突出机理和规律【主要内容】一、煤与瓦斯突出的分类二、瓦斯突出的分布特点三、煤与瓦斯突出的机理四、煤与瓦斯突出的基本规律五、实训与操作-观察识记煤与瓦斯突出的预兆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大量煤(岩)和瓦斯(CH4、CO2)的现象,称为煤(岩)与瓦斯突出,简称突出。
煤与瓦斯突出是矿井瓦斯特殊涌出的一种形式。
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,破坏通风系统,使井巷充满瓦斯与煤粉,造成人员窒息,煤流埋人,甚至引起火灾和瓦斯爆炸事故。
因此,是煤矿中严重的自然灾害。
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,三个工人立即撤离,巷道煤尘弥漫,一人被煤流埋没死亡,一人窒息牺牲,一人幸免于难,突出煤炭充满13m 长的巷道,煤粉散落长度15m,迎头支架倾倒。
1879年4月17日,比利时的阿格拉波2号井,向上掘进580~610m水平之间联络眼时,发生了当时在世界上第一次猛烈的突出。
突出强度420t煤,瓦斯50万m3以上。
最初瓦斯喷出量2000m3/min以上。
瓦斯逆风流从提升井冲至地面,距该井口23m处绞车附近的火炉引燃了瓦斯,火焰在井口上高达50m,井口建筑物烧成一片废墟,2小时后火焰将熄灭时,又连续发生7次瓦斯爆炸(每隔7分钟一次),井下209人,死亡121人,地面3人被烧死,11人被烧伤。
迄今为止,世界各主要产煤国家都发生过煤和瓦斯突出现象。
世界上最大的一次煤与瓦斯突出发生在1969年7月13日前苏联的加加林矿,在710m水平主石门揭穿厚仅1.03m 煤层时,发生了煤和瓦斯突出,突出煤炭14000t,瓦斯25万m3。
我国有文字记载的第一次煤与瓦斯突出是1950年吉林省辽源矿区富国西二坑,在垂深280m煤巷掘进时发生突出。
煤与瓦斯突出分类特点机理及规律讲解
一、煤与瓦斯动力现象的分类及其危险程 度的划分
二、突出假说、突出过程现场测定实例和 突出机理
三、突出发生的一般规律
煤与瓦斯突出概念
煤与瓦斯突出是煤层中存储的瓦斯能和 应力能的失稳释放,表现为在极短的时间内 向生产空间抛出大量煤岩和瓦斯。抛出煤岩 从几吨到上万吨瓦斯从几百到上百万立方米, 并可能诱发瓦斯爆炸。
煤层走向垂直;突出后打钻确定出一个断距3m走向逆断层; 受开采应力叠加影响。
煤与瓦斯突出实例及分析 芦岭矿自行破岩突出瓦斯涌出量随时间的变化
2004年10月20日,郑州大平 煤矿发生特大型突出,引发 瓦斯爆炸,死亡148人。
南桐矿务局鱼田堡矿+150m水平主运输石门突出
运输石门 ,自顶板方向揭穿 4号煤层。该处距地表垂深 325m, 煤层倾角 30°,煤厚 2.4m,煤层松软,顶板正常,底板有小错 动。压力 2.26MPa。石门工作面距煤层 2m时,曾听到十多次声 响,第—次放震动炮揭开煤层时发生了突出,抛出煤粉 36t,岩 石20t,瓦斯4500m3。瓦斯浓度恢复正常后,沿煤门向前掘进, 在第二次突出前一个班发现煤亮度变暗,层理紊乱,煤壁往巷 道空间鼓动,有煤流出,工作面发冷,当放底炮崩4号煤底板时, 发生了第二次突出,突出煤粉 1473t,岩石80m3,瓦斯逆流冲 出进风竖井井口到地面。
红卫矿坦井 1166-1煤巷突出
? 1979.2.19 ? .该巷放炮突出煤1200t,瓦斯23万m3。 ? 突出点煤厚48m,距地表垂深167m, ? 水力冲孔不充分地段与两巷接近集中应力叠加。
北票三宝一井—175西9B煤巷突出
? 1967.3.14. ? 该巷放炮突出煤1500t,瓦斯10万m3以上。 ? 突出点B煤顶板是厚12m的火成岩;底板是火成岩砂页岩;
第13章 煤与瓦斯突出分类、特点、机理及规律——【矿井瓦斯防治】
二、矿井瓦斯动力现象分类及危险程度划分
16
二、矿井瓦斯动力现象分类及危险程度划分
2. 按照动力现象强度分类
小型突出
煤
中型突出
与
瓦
斯
次大型突出
突
出
大型突出
强度<50t,突出后,经过几 十分钟瓦斯浓度可恢复正常
强度50-99t,突出后,经过 一个作业班瓦斯浓度可恢复 正常
强度100-499t,突出后,经 过一天瓦斯浓度可恢复正常
30
31
五、瓦斯突出的一般规律
32
五、瓦斯突出的一般规律
2. 煤巷掘进工作面发生突出最多,发生突出的概率由大 到小排序为:平巷、回采面、上山、石门、下山及其它
各类巷道突出情况
巷道 类别
石门 平巷 上山 下山 回采 其他 合计
统配煤矿 (1951~1991 年)
平均强 次%
度/t.次-1 336 5.2 586.1 2917 45.2 68.9 1172 18.2 70.3 180 2.8 61.4 1851 28.6 46.9
6456 100 89.5
南桐矿务局
(1955~1991 年) 平均强
次% 度/t.次-1
40 3.4 575
387 32.8 42.5
228 19.3 35.3
6 0.5 29.8
425 36 30.9
91 8
15.2
1180 100 70.7
六枝矿务局 (1961~1991)
平均强 次%
度/t.次-1 73 9.3 286.8 445 56.9 61.6 192 24.6 54.6 46 5.9 53.8 26 3.3 86.8
• 突出过程为39s。
煤与瓦斯突出机理及一般规律 副本
煤与瓦斯突出机理及一般规律研究一、煤与瓦斯突出机理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。
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。
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.下面来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.该类学说主要包括以下假说:1)"瓦斯包"说(前苏联贝可夫提出)突出的原因在于煤层中存在"瓦斯包".该瓦斯包中的瓦斯压力比邻近区域要高得多,且包围"瓦斯包"的煤体透气性极小,使高压瓦斯得以保存.当工作面接近这一"瓦斯包"时,高压瓦斯破坏了煤壁,瓦斯携带破碎煤猛烈喷出,发生瓦斯突出.2)突出波说(前苏联赫利斯特尔维切提出)突出是煤层中所含潜能的显现,每吨煤中所含瓦斯的潜能要比煤层储蓄的弹性变形能大10倍左右.在煤强度低的区域,煤层中的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度,在采掘工作面接近这些区域时,在瓦斯压力作用下,可产生连续破坏煤体的"突出波".3)瓦斯膨胀说(1)煤层中存在高压瓦斯含量地带,吸附瓦斯引起了煤体膨胀,增加了煤层应力,且在这样的煤层中透气系数接近于零.当巷道接近这一区域时,使应力急剧降低,造成煤的破坏和突出.(前苏联尼靠林提出)(2)突出是由于含有高压瓦斯的煤层,没结构不均匀.透气性低的硬煤包围着透气性高的软煤,当巷道工作面接近硬煤与软煤边界时,运动着的高压瓦斯就可以冲破煤壁夹带着随煤而喷出发生突出(别土哈夫提出).4)瓦斯水化物说(前苏联学者提出)在一定温度和压力下,空隙煤体中有可能形成瓦斯的水化物CH4.6H2O.当它与水结合时,在一立方米的水中可以含有200立方米的瓦斯.煤层中的瓦斯水化物以不稳定的化合物存在,储存着巨大的潜能,受到采动影响即能迅速分解,形成高压瓦斯,突破煤体而造成突出.5)瓦斯运移说煤是多孔裂隙物质,其中存在着大小不等的空隙,孔隙之间由若干大小裂隙沟通。
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煤与瓦斯突出机理及一般规律研究一、煤与瓦斯突出机理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。
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。
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.下面来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.该类学说主要包括以下假说:1)"瓦斯包"说(前苏联贝可夫提出)突出的原因在于煤层中存在"瓦斯包".该瓦斯包中的瓦斯压力比邻近区域要高得多,且包围"瓦斯包"的煤体透气性极小,使高压瓦斯得以保存.当工作面接近这一"瓦斯包"时,高压瓦斯破坏了煤壁,瓦斯携带破碎煤猛烈喷出,发生瓦斯突出.2)突出波说(前苏联赫利斯特尔维切提出)突出是煤层中所含潜能的显现,每吨煤中所含瓦斯的潜能要比煤层储蓄的弹性变形能大10倍左右.在煤强度低的区域,煤层中的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度,在采掘工作面接近这些区域时,在瓦斯压力作用下,可产生连续破坏煤体的"突出波".3)瓦斯膨胀说(1)煤层中存在高压瓦斯含量地带,吸附瓦斯引起了煤体膨胀,增加了煤层应力,且在这样的煤层中透气系数接近于零.当巷道接近这一区域时,使应力急剧降低,造成煤的破坏和突出.(前苏联尼靠林提出)(2)突出是由于含有高压瓦斯的煤层,没结构不均匀.透气性低的硬煤包围着透气性高的软煤,当巷道工作面接近硬煤与软煤边界时,运动着的高压瓦斯就可以冲破煤壁夹带着随煤而喷出发生突出(别土哈夫提出).4)瓦斯水化物说(前苏联学者提出)在一定温度和压力下,空隙煤体中有可能形成瓦斯的水化物CH4.6H2O.当它与水结合时,在一立方米的水中可以含有200立方米的瓦斯.煤层中的瓦斯水化物以不稳定的化合物存在,储存着巨大的潜能,受到采动影响即能迅速分解,形成高压瓦斯,突破煤体而造成突出.5)瓦斯运移说煤是多孔裂隙物质,其中存在着大小不等的空隙,孔隙之间由若干大小裂隙沟通。
游离瓦斯存在于孔隙之中,而吸附瓦斯存在于煤的表面。
在目前开采条件下。
吸附瓦斯主要存在于微空隙的表面,因为地压只能对大孔隙和裂隙有压缩变形的作用,所以地压的变化对煤的吸附能力影响很小,而对煤层的透气性则有重大影响。
煤层中的大孔和裂隙是瓦斯流动的通道,是构成煤层透气性的基本部分。
采掘工程开始后必将在井巷两边和前方巷壁上形成应力“三区”,这些重新分布的应力“三区”随工作面的推进而前移。
工作面前方应力显现区生成预成裂隙并半有瓦斯解吸。
工作面前方应力显现区煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方运移积累。
煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方不断运移的同时,楔子作用的瓦斯在预成裂隙中(或沿煤层层理)运移时不断冲刷、导致裂隙、层理周边煤体破坏成为粉煤(或碎煤),使得粉煤和瓦斯混合相间积累。
采掘工作面不断推进,应力“三区”随工作面的推进而不断前移,工作面前方应力显现区煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方不断运移积累,不断冲刷破坏裂隙和层里周边煤体,运移积累瓦斯的同时积累了破坏的粉煤。
多个采掘工作循环导致支承应力不断前移促使瓦斯运移积累的结果,使工作面前方煤体相互联系的裂隙中形成了大量高压瓦斯和破坏的粉煤的存在。
这些积累瓦斯的压力来自于自身解吸和积存瓦斯对采掘支承压力挤压的传递(同时,若有地质构造存在,地质构造残余应力同时作用)。
当运移瓦斯积累到其瓦斯压力足以导致一定煤岩壁破坏时,此时,当采掘工作继续进行时(特别是放炮、工作面周期来压或初次来压时),工作面应力向深部转移,在工作面前方形成卸压的瞬间,工作面煤壁三向应力场变为两向或一向,煤岩壁抵抗强度最低,高压瓦斯作用于抵抗强度最低的煤岩壁,导致其破坏发生瓦斯突出。
(二)地应力为主导作用的假说1)岩石变形潜能说在地址构造带储藏着构造应力,在煤层顶底板的岩层中积蓄着强大的弹性能.当巷道接近厚的岩层弹性变形地区时,围岩象弹簧一样地伸张,破碎和粉碎煤体,瓦斯随之大量涌出发生突出.瓦斯在突出过程中仅起辅助作用。
2)集中应力说在回采工作面前方的支撑压力带,由于厚的坚硬顶板悬顶突然折断而引起的附加应力,致使煤体在集中应力的作用下遭受破坏而引起突出。
3)应力叠加说瓦斯突出是由于地质构造赢利,自重应力,火山与岩浆活动的热力变形应力,采矿应力和放顶动压等应力叠加而引起的。
(三)能量假说该假说是在实验室研究实验的基础上提出的.认为:除了重力和瓦斯压力外,不存在别的激发突出原因.突出现象可以解释为煤层状态突然改变,以及煤潜能突然释放所引起的煤层高速破碎.只有在煤突然破碎时,潜能与动能瞬时显现,瓦斯来不及正常排放,并将部分动能传递给煤层,突出才会发生。
发生煤与瓦斯突出的条件是:1)煤的内能W和岩石动能E足以完成煤向巷道内移动的功F和煤的破碎功U,即W+E>F+U沿层掘进巷道的情况下,上式变为w>F+U巷道开石门时,则变为W+Q>F+U式中的Q为煤层游离瓦斯内能.2)煤的破碎速度v1应大于煤裂隙中瓦斯压力下降的速度v2,即v1>v2在完成煤破碎前,瓦斯压力p应比已破碎煤的抛出阻力更高,即p>m[g(fcosA+sinA)+v]/s式中m----煤的质量;s----破碎煤快的横断面积;g----重力加速度;f----煤沿某一表面移动时与该面的摩擦系数;A----煤层倾角;v----煤抛出时的加速度.(四)应力分布不均匀假说突出是由地应力,瓦斯压力和煤层构造分布的不均匀引起的.而煤层构造是影响煤的强度,透气性和瓦斯含量等瓦斯地质参数的主要因素.(五)化学本质假说(1)爆炸说:瓦斯突出是由于煤在很大的深度内变质时发生的化学反应而引起的.(2)重碳说在煤的形成时有许多重碳(原子量13)及带氢同位素(原子量2)的重水,他们所形成的重的煤同位素称为重煤原子.当进行开采时能发生突出.(六)综合假说此假说种类很多,有代表性的是前苏联霍多特等人于1976年最先提出的.其要点是:1)除了地层重力,高压瓦斯外,在煤层中不存在任何其他能源.突出是地应力,瓦斯压力和煤的物理力学性能综合作用的结果.2)地压破碎煤体是造成突出的首要原因,而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用.从突出总能量来说,瓦斯是完成突出的主要能源.3)实验资料表明,只有煤强度很低,与围岩摩擦力不大时,地压造成的煤的变形前能和围岩功能,才能把煤体破碎形成突出.煤强度是形成突出的一个极为重要的因素.从上面介绍的突出机理不难看出,瓦斯是突出的主要因素,没有瓦斯就谈不上瓦斯突出.没有瓦斯的动力现象称之为冲击地压;没有动力效应的瓦斯急剧涌出称之为瓦斯喷出.因此可以说:治理瓦斯突出的方向是消除高压瓦斯的存在.所以我国治理瓦斯的行政强制手段是"四位一体"防突.国家煤矿安全监察局要求:国有煤矿中的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,要严格按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求,制定和落实瓦斯先抽后采的措施,推进高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井加大瓦斯抽采力度,真正做到“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”,实现抽、掘、采关系平衡,确保不抽不采,达不到瓦斯抽采指标要求的不采。
发现达不到抽采指标要求的采掘工作面,要立即停止生产,限期达标,逾期仍不达标的,必须按瓦斯抽采达标煤量核减煤炭产量计划;对小煤矿中的煤与瓦斯突出矿井和应进行瓦斯抽采的高瓦斯矿井,必须制定并落实瓦斯抽采规划,建立瓦斯抽采系统,2008年底前全部装备到位并投入使用,逾期未安装或不投入使用的,一律停止生产。
高压的游离瓦斯是突出的根源,防治瓦斯的关键就是要消除煤层中的突出瓦斯。
其方向是:采取开采解放层、抽放等措施,减少乃至消除煤层瓦斯,使之形不成瓦斯突出的条件;采取控制地压新举措,消除采掘工作面周边应力集中,从而解除瓦斯在“应力三区”作用下运移形成突出条件。
根据瓦斯运移的理念,在采掘工作面前方一定距离抽放瓦斯,可以有较好的抽放效果。
二、煤与瓦斯突出的一般规律1、地压是发生突出的主要动力(1)突出的危险性随着煤层埋藏深度的增加而增加,一般矿井发生突出的最浅深度约为瓦斯风化带深度的2倍,随着深度的增加,突出的危险性增加,表现为突出次数增多,强度增大,突出煤层增加,突出危险区域扩大。
(2)采掘工作面形成的集中应力区是突出点密集区,如邻近层煤柱上下,相向的采掘接近处,两巷贯通之前的煤柱内、采掘工作面附近的应力集中区等,在这些地区不仅发生次数多,强度也大。
(3)突出危险区集中在地质构造带呈带状分布,向斜局部地区,背斜构造中部隆起地区,地层扭转、断层和褶曲附近,火成岩侵入形成的变质煤与非煤变质煤的交界附近地区都是突出密集区,也是大型甚至是特大型突出发生地区,一般突出危险带的面积小于突出煤层面积的10%。
(4)产生强烈震动的采掘作业可能诱发突出,这种作业不仅可引起应力状态的改变,而且可以使动载荷作用在新暴露的煤体上,造成煤的突然破碎。
(5)受煤自重的影响,上山掘进头发生突出的次数多,强度小,下山掘进头发生的次数少,强度稍大。
2、瓦斯是抛出煤体完成突出过程的主要动力(1)突出危险煤层的瓦斯压力一般在0.7—1mpa,统一煤层中瓦斯压力越高的区域,突出的危险性越大。
(2)突出危险煤层的瓦斯含量和开采时的瓦斯涌出量都在10m3 /t以上,突出发生时,吨煤瓦斯喷出量是煤层瓦斯含量的几倍至几百倍。
(3)突出气体的种类主要是甲烷,个别矿井突出二氧化碳,突出瓦斯中会有少量重烃类气体。
3、煤的物理力学性质决定突出发生发展的难易。
(1)突出的次数和强度随着煤层厚度,特别是软分层厚度的增加而增多,突出最严重的煤层一般是最厚的主采煤层。
(2)突出危险性随着煤层倾角的增大而增加。
煤层倾角的增加,岩层及煤层承重应力参与突出的作用就增加,从而使突出的危险性增加,表现为始突深度变浅,突出次数增加和平均强度增大。
(3)突出煤层的特点是强度低,手捻能成粉末,煤层结构软应相间,至少存在2个以上的软分层,光泽暗淡,层理紊乱,煤层松软,湿度小、透气低,瓦斯压力放散初速高,如果煤层顶底板坚硬致密,可以形成危险的瓦斯压力梯度,突出危险性更大。