突出机理与规律.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
质松软，地质构造复杂。
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； e、突出主要发生在地质构造带内； f、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。 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，瓦 斯压力决定了突出的强度。
2.3 突出发生条件及过程
P
σ
2、突出过程及特点
（1）准备阶段
p0
P
由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐
发展到临界破坏，或过载的脆弱平衡状态。
特点：工作面煤壁内形成高 σ 和 呈现出多种有声或无声的预兆。
dP ，
dl
2.3 突出发生条件及过程
（2）激发阶段 特点：地应力状态突然改变。 表现为：极限应力状态的部分煤体突然破坏；
2.2 煤与瓦斯突出机理
3）地应力作用说 突出主要是高地应力作用结果。
自重应力 构造应力
地应力
集中应力(采掘面前方)
4）综合作用说
突出主要是地应力、瓦斯、煤的力学性质等
因素综合作用结果。
2.3 突出发生条件及过程
1、发生突出的条件： a、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构； b、突出煤与非突出煤层的特性不同； c、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤
发生巨响和冲击；向巷道方向作用的瓦斯压力的推 力由于煤体的破裂，大大增加；膨胀瓦斯流形成， 大量瓦斯解吸。
引发原因：落煤、打钻、修整工作面等。
（3）发展阶2段.3 突出发生条件及过程
特点： a）突出从激发点起向内部连
续剥离并破碎煤。 （由地应力和瓦斯压力共同作用）
b）破碎的煤在不断膨胀的承 压瓦斯风暴中边运送，边粉碎，此 过程主要是瓦斯内能作功的过程。
2.4 突出发生规律
2）煤与瓦斯突出与地质构造的关系 绝大多数突出发生在距地质破坏5m的范围 内，5％的突出至地质破坏5~10m，2％的突出至地 质破坏10～12m。
2.4 突出发生规律
示值 416
46.5 93
21 81.1
5 10
62.8 2
500 450 400 350 300 250 200 150 100
2.4 突出发生规律
5）突出危险区呈带状分布。 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。 7）采掘工作往往可以激发突出。 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。 10）石门突出危险性最高。
2.4 突出发生规律
2、煤与瓦斯突出分布规律 1）岩石井巷揭煤时煤与瓦斯突出 岩石井巷包括石门、竖井和斜井。岩石井巷 发生的矿井瓦斯动力现象以突出为主，而且强度 大，一般比煤巷高一个数量级。我国发生的70次特 大型突出中，约80%发生在岩石井巷揭穿煤层过程 中。
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？
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。
2.2 煤与瓦斯突出机理
“瓦斯包”： “多聚甲烷”：CH4在煤中形成不稳定的多聚甲
烷（（ CH4 ）n）或结晶水合（ CH 4 6H 2O ），
当煤层揭开后，促使它们急剧分解，从而放出大量瓦 斯并夹带大量煤炭而喷出。
2.3 突出发生条件及过程
二者比较： 地应力要远大于瓦斯压力，但是，由地应力压缩 所引起的弹性变形能要远小于瓦斯膨胀能。
2.4 突出发生规律
1、突出发生的一般规律 1）突出发生在一定深度以后。 始突深度：矿井开始发生突出的最浅深度。 不同矿区差别很大， 2）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加。 3）突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯压力 4）突出煤层的强度低，而且变化大。
2.3 突出发生条件及过程
3、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用 地应力的作用： a）激发突出； b）发展阶段与瓦斯压力共同作用，对煤体进行 剥离、破碎； c）影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新 的裂隙。
2.3 突出发生条件及过程
瓦斯压力的作用： a）当瓦斯压力梯度很大时，能独立激发突出； b）发展与实现突出的主要因素 ； c）膨胀瓦斯破碎，搬运煤岩，孔壁附近保持较 高的地应力梯度和瓦斯压力梯度为连续剥离煤体创造 必要条件。
50 0 0~5
突出次数 平均突出强度/t 百分比/%
距断裂 地质破坏不 同距离处煤 与瓦斯突出 分布
6~10 距离/m
11~20
2.4 突出发生规律
3）煤的变质程度 煤层的潜在突出危险性从低变质程度
（Vdaf=40%）开始，按抛物线规律增加，在中变质 程度（Vdaf=10% ~ 20%）煤层达到最大，然后在高 变质的无烟煤减小。
2.4 突出发生源自文库律
c）煤的剥离与破碎具有脉冲 特性，存在多轮回过程。
2.3 突出发生条件及过程
（4）终止阶段 两种情况突出可能终止：
a）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤
体；或地应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体。
b）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的
拱平衡；孔洞内瓦斯压力因堵塞而升高， dP 和 d
dl
dl
下降 ，不足以破坏煤体。
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； e、突出主要发生在地质构造带内； f、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。 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，瓦 斯压力决定了突出的强度。
2.3 突出发生条件及过程
P
σ
2、突出过程及特点
（1）准备阶段
p0
P
由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐
发展到临界破坏，或过载的脆弱平衡状态。
特点：工作面煤壁内形成高 σ 和 呈现出多种有声或无声的预兆。
dP ，
dl
2.3 突出发生条件及过程
（2）激发阶段 特点：地应力状态突然改变。 表现为：极限应力状态的部分煤体突然破坏；
2.2 煤与瓦斯突出机理
3）地应力作用说 突出主要是高地应力作用结果。
自重应力 构造应力
地应力
集中应力(采掘面前方)
4）综合作用说
突出主要是地应力、瓦斯、煤的力学性质等
因素综合作用结果。
2.3 突出发生条件及过程
1、发生突出的条件： a、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构； b、突出煤与非突出煤层的特性不同； c、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤
发生巨响和冲击；向巷道方向作用的瓦斯压力的推 力由于煤体的破裂，大大增加；膨胀瓦斯流形成， 大量瓦斯解吸。
引发原因：落煤、打钻、修整工作面等。
（3）发展阶2段.3 突出发生条件及过程
特点： a）突出从激发点起向内部连
续剥离并破碎煤。 （由地应力和瓦斯压力共同作用）
b）破碎的煤在不断膨胀的承 压瓦斯风暴中边运送，边粉碎，此 过程主要是瓦斯内能作功的过程。
2.4 突出发生规律
2）煤与瓦斯突出与地质构造的关系 绝大多数突出发生在距地质破坏5m的范围 内，5％的突出至地质破坏5~10m，2％的突出至地 质破坏10～12m。
2.4 突出发生规律
示值 416
46.5 93
21 81.1
5 10
62.8 2
500 450 400 350 300 250 200 150 100
2.4 突出发生规律
5）突出危险区呈带状分布。 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。 7）采掘工作往往可以激发突出。 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。 10）石门突出危险性最高。
2.4 突出发生规律
2、煤与瓦斯突出分布规律 1）岩石井巷揭煤时煤与瓦斯突出 岩石井巷包括石门、竖井和斜井。岩石井巷 发生的矿井瓦斯动力现象以突出为主，而且强度 大，一般比煤巷高一个数量级。我国发生的70次特 大型突出中，约80%发生在岩石井巷揭穿煤层过程 中。
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？
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。
2.2 煤与瓦斯突出机理
“瓦斯包”： “多聚甲烷”：CH4在煤中形成不稳定的多聚甲
烷（（ CH4 ）n）或结晶水合（ CH 4 6H 2O ），
当煤层揭开后，促使它们急剧分解，从而放出大量瓦 斯并夹带大量煤炭而喷出。
2.3 突出发生条件及过程
二者比较： 地应力要远大于瓦斯压力，但是，由地应力压缩 所引起的弹性变形能要远小于瓦斯膨胀能。
2.4 突出发生规律
1、突出发生的一般规律 1）突出发生在一定深度以后。 始突深度：矿井开始发生突出的最浅深度。 不同矿区差别很大， 2）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加。 3）突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯压力 4）突出煤层的强度低，而且变化大。
2.3 突出发生条件及过程
3、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用 地应力的作用： a）激发突出； b）发展阶段与瓦斯压力共同作用，对煤体进行 剥离、破碎； c）影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新 的裂隙。
2.3 突出发生条件及过程
瓦斯压力的作用： a）当瓦斯压力梯度很大时，能独立激发突出； b）发展与实现突出的主要因素 ； c）膨胀瓦斯破碎，搬运煤岩，孔壁附近保持较 高的地应力梯度和瓦斯压力梯度为连续剥离煤体创造 必要条件。
50 0 0~5
突出次数 平均突出强度/t 百分比/%
距断裂 地质破坏不 同距离处煤 与瓦斯突出 分布
6~10 距离/m
11~20
2.4 突出发生规律
3）煤的变质程度 煤层的潜在突出危险性从低变质程度
（Vdaf=40%）开始，按抛物线规律增加，在中变质 程度（Vdaf=10% ~ 20%）煤层达到最大，然后在高 变质的无烟煤减小。
2.4 突出发生源自文库律
c）煤的剥离与破碎具有脉冲 特性，存在多轮回过程。
2.3 突出发生条件及过程
（4）终止阶段 两种情况突出可能终止：
a）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤
体；或地应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体。
b）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的
拱平衡；孔洞内瓦斯压力因堵塞而升高， dP 和 d
dl
dl
下降 ，不足以破坏煤体。