煤与瓦斯突出基本知识

三、煤与瓦斯突出特点及规律
5．突出煤层大都具有较高的瓦斯压力和瓦斯含量 ➢ 突出煤层具有瓦斯压力高、瓦斯含量高、解吸速度快、强度低、
渗透性低的特点。正是这些特点控制着煤与瓦斯突出的发生， 也影响着瓦斯的治理。 ➢ 根据重庆地区的资料显示，一般情况下突出煤层的瓦斯压力大 于0.75 MPa，瓦斯含量大于6 m3/t。但突出与煤层瓦斯含量及 压力之间没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可能发 生突出，瓦斯压力高、含量大的煤层也可能不发生突出，因为 突出是多种因素综合作用的结果。
煤与瓦斯突出基本知识
2019年8月
概述
• 煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的自然灾害之一。我国是一 个煤与瓦斯突出比较严重的国家，每年都会有事故发生，造成大量 人员伤亡。
• 2018年8月6日，贵州省盘州市石桥镇梓木戛煤矿发生一起煤与瓦斯 突出事故，共造成13人死亡。
概述
• 煤与瓦斯突出（以下简称突出）是采掘过程中发生的严重自然灾害 之一，随着矿井开采深度的增加，生产过程中的突出事故越来越多， 目前突出事故给煤矿带来的危害已超过瓦斯爆炸事故，成为煤矿各 类灾害之首。
• 炮响3~4s后发生突出，峒口一阵狂风，将小碎石卷起，吹到50m以外； • 大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐渐下降； • 距突出点700多m远的三道风门被毁； • 风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远； • 1t多重的一块巨石被冲走120多m； • 另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90°的急弯进入变电所。
煤与瓦斯突出历史
• 国外情况： • 1879年4月17日，比利时《阿拉波二号井》发生一次强
度420t，瓦斯50万m3的突出。 • 瓦斯逆流从提升井冲至地面，距井口23m的绞车房附近
的火炉引燃了瓦斯，火焰高达50m，井口建筑烧成一片 废墟。 • 2h后，火焰快要熄灭时，井下又连续发生7次瓦斯爆炸。 • 井下209人，死亡121人，地面3人烧死，11人烧伤。
窒息死亡； 〉 3.遇火源引发瓦斯燃烧和爆炸； 〉 4.破坏正常的采掘生产。
二 、煤与瓦斯突出的危害
〉 案例: 〉 1879年4月17日，比利时曾发生一次突出，突出强度
为420吨，涌出瓦斯50万立方米，瓦斯喷出时，逆风流从 提升井冲到地面，距井口23米的炉火导致瓦斯燃烧，火 焰高达50米，井口建筑物烧成废墟。两小时后，火焰将 熄灭时，又引起瓦斯连续爆炸7次，每隔7分钟爆炸一次。 当时井下有209人，死亡121人，地面烧死3人，11人被 烧伤。
煤与瓦斯突出基本概念
物理概念
具体表现
煤与瓦斯突出是煤开采 过程中严重的自然灾害 之一，是井工开采煤矿 井下发生的一种复杂的 有煤、岩和瓦斯（个别 有二氧化碳）参与的瓦 斯动力现象。
具体表现为在几秒至几十秒极短的时间内，大量的 煤和瓦斯由煤体向采场、巷道等采掘空间喷出。喷 出的煤从几吨到上万吨，瓦斯量从数米3到百万米3 。突出时常伴有较大的动力效应，如摧毁支架、推 倒矿车、破坏通风设施，使风流反向等。突出后， 常在煤体中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞，堆积 的煤常有明显的分选现象，表面含有大量的粒度极 细的煤粉。
煤与瓦斯突出的相关知识
瓦斯的定义：
化学式：CH4 分子量：16.042kg/kmol 密度：0.7168kg/m3 沸点：-161.7℃（0.1MPa下） 液态密度：415kg/m3 水中的溶解度：55.6 l/m3 发热量：8568大卡/m3
瓦斯的形成
是腐植型有机物在成煤过程中经历生物 化学成气、煤化作用成气两个阶段形成的。 新的研究认为存在次生物成气阶段。
二 、煤与瓦斯突出的危害
〉 案例: 〉 1999年12月26日沈阳矿务局红菱矿揭煤时发生特大型突
出，突出煤量2000吨，瓦斯逆流2000多米，死亡28人，遇害 多为局矿级和基层单位领导，其中包括矿总工、副总、局通风 处处长5名处级干部，其他人员除放炮施工人员外，也多为区 队长和矿救护人员。 〉 2002年4月7日，安徽省淮北矿业集团公司芦岭煤矿发生了 一次煤与瓦斯突出事故，突出煤量5000余吨，涌出瓦斯30余 万立方米。突出的煤充填巷道700多米，其中400多米巷道被 填实，造成13人死亡。
①强度条件：煤愈硬 ，所需的破碎功愈大 ②瓦斯解析和放散能 力。 ③煤层透气性能。 ④不均质性条件。
一、煤与瓦斯突出定义
• 在煤矿井下采掘过程中，在极短的时间内（几秒或几十 秒），在瓦斯和地应力的作用下，突然从煤岩体内喷出 大量的煤岩与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出。是一种 伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，是煤矿最为严重 的灾害之一。
突出的危险性，特别是压扭性构造断裂带、向斜轴部、 背斜倾伏端、扭转构造、帚状构造收敛部位、煤层倾角 突变、煤层厚度变化地带。 ➢ 突出并不直接发生在断裂破坏处，而只是发生在断裂破 坏处的两翼。国内统计数据表明，93%的突出发生在距 地质破坏带5m的范围内，大约13%的突出发生在褶皱破 坏带。
三、煤与瓦斯突出特点及规律
现为突出次数增多，突出强度增大，突出煤层增加，突 出危险区域扩大。同一煤层，突出次数随开采深度增加 而增加，突出强度随开采深度增加而显著增大。在浅部 开采为高瓦斯矿井甚至为低瓦斯矿井；开采到深部后， 由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，因而转 变为突出矿井。
三、煤与瓦斯突出特点及规律
2．突出多发生在地质构造带 ➢ 根据瓦斯地质理论，地质构造复杂程度控制着煤与瓦斯
煤与瓦斯突出历史
我国最大的一次突出：突 出煤矸堆积情况 距突出点 110m，煤矸基本封顶堆积 高度缓慢下降，整个堆积 长度1170m，直到峒口南茅 口大巷，堆积60m(20m封 顶)；北茅口大巷，堆积 250m(约100m )。
煤与瓦斯突出历史
〉 国内事故：
〉
1. 2004年10月20日 22时许，河南省郑州煤电（集
煤与瓦斯突出的相关知识
突出类型的划分
突出类型
突出参与突 出物种类
煤
煤
煤
与
与
与
瓦
瓦
瓦

出
出
出
突
压
倾
出
出
出
煤 与 瓦 斯 突 出
岩 石 与 瓦 斯 突 出
煤
、
煤 与 二 氧 化 碳 突 出
岩 石 与 二 氧 化 碳 突 出
盐 与 二 氧 化 碳 突 出
岩
、
二 氧 化 碳 和 瓦 斯 突
出
煤与瓦斯突出的相关知识
突出的表现形式
• 1、突出过程短 • 2、具有轮回性 • 3、突出的孔洞形状各异 • 4、伴随有声音
煤与瓦斯突出历史
• 国外情况： • 根据资料记载，世界上突出已有170多年的历史。1834
年3月22日，法国鲁阿雷煤田依萨克煤矿，在急倾斜厚煤 层平巷掘进工作面发生了世界上第一次煤与瓦斯突出。 • 到目前为止，世界19个主要产煤国家发生突出次数在4万 次左右。 • 世界第一大突出—1969年7月13日前苏联顿巴斯《加加 林矿》石门揭煤(1.03m)突出煤(岩)14000t，瓦斯25万m3。
➢ 煤与瓦斯突出之所以多发生在地质构造带，是由于煤层 结构遭到破坏，抵抗突出的强度降低。同时，在构造带 煤层，储存瓦斯和排放瓦斯的条件发生了变化，加上较 高的地应力，使煤层透气性能降低，一旦采掘活动破坏 了瓦斯储存的平衡条件，将会加速煤层瓦斯解吸，并触 发工作面前方应力突变，从而导致突出发生。
3．突出多发生在集中应力区 如邻近层煤柱上下、相向掘进的工作面接近时，在工作面 集中应力区内掘进时，两巷贯通之前的煤柱内等。
三、煤与瓦斯突出特点及规律
6.大多数突出发生在爆破和落煤工序 ➢ 例如，焦作九里山煤矿53次突出中，爆破引起突出33次，
煤与瓦斯突出的相关知识
瓦斯的危害：
（1）污染环境，加剧大气“温室效应” （2）可造成瓦斯窒息事故
●瓦斯浓度≥43%时，呼吸短促 ●瓦斯浓度达≥57%时，即刻昏迷 （3）可酿成瓦斯燃烧事故 ●瓦斯浓度低于≤5%或≥15% （4）引起瓦斯爆炸事故 ●瓦斯浓度在5～15% （5）产生煤与瓦斯突出事故
煤与瓦斯突出的相关知识
三、煤与瓦斯突出特点及规律
〉 4．突出煤层大多具有软分层 〉 软分层又称构造煤，是地质构造挤压剪切破坏作用的产物，
所有的煤与瓦斯突出动力现象均发生在构造煤分布区，构造煤 的存在是突出的一个必要条件。煤体破坏越严重，突出危险性 越大；当煤层厚度、倾角、软分层厚度、层理突然发生变化时， 容易发生突出。构造煤层理紊乱，煤质松软，透气性低，瓦斯 含量高，瓦斯放散速度快。因软分层强度低，易于破碎，突出 时消耗矿压和瓦斯压力的能量较小，因此软分层厚度越大，突 出的危险性也愈大。
从腐植型有机物沉积在沼泽相和三角洲 相环境中开始，在不超过65oC的适当温度还 原条件下，腐植型有机物经厌氧微生物的化 学降解作用生成甲烷、二氧化碳和水。（纤 维素）微生物作用（类烟煤）在泥炭至褐煤 阶段生成的瓦斯，因为成气时埋深浅，大多 都排放到古大气中去，一般不易保留下来。 随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，压 力和温度也随之增，生物化学产气作用逐渐 减弱直至结束，煤化产气作用越来越强。
三、煤与瓦斯突出特点及规律
〉 始突深度不一
• 我国各煤矿由于受地质条件和其它一些因素的影响，开始发生煤与 瓦斯突出的深度差别很大。有的矿井距地表垂深50—60米就开始发 生突出。如在湖南省的邵阳地区距地表垂深50米就开始发生突出， 而一次1300T的特大突出，垂深仅为95米。表现为南方始突深度较 浅，北方较深。
•中小型突出占绝大多数，近年来煤与瓦斯突出强度呈增大趋势。
三、煤与瓦斯突出特点及规律
〉 突出煤层的特点
〉 强度低，软硬相间，透气性系数小，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，则突出危险 性增大。