瓦斯突出机理及防治

压出事例
南桐矿务局原东林井8石门1960年8月8日向北掘 进煤巷时，发生了突然压出。该处距地表垂深 120m，煤层倾角82°，正处于煤层厚度沿走向由 厚变薄的地区。
压出事例
由于煤层特别松软，所以当时用风镐落煤。 突然压出前在工作面用风煤钻打一个直径200mm的超 前钻孔，当超前距还剩1.3m时，工作面听到煤体中 由远而近的闷雷声，支架不断格格作响，并掉煤渣， 随即发生了压出。 工作面煤体整体向外移动3.8m，该部分煤体已被压 裂，有两支架被推斜，底部钢轨被抬高0.2~0.4m。 移动后瓦斯变化不明显，

突出特征



小型煤与瓦斯突出，强度小于10t；中型煤与瓦斯突出， 强度10~99t；次大型煤与瓦斯突出，强度100~499t； 大型煤与瓦斯突出，强度500~999t；特大型煤与瓦斯 突出，强度等于或大于1000t。 煤与瓦斯突出时喷出瓦斯量，取决于煤层瓦斯含 量和突出的煤量等。特大型煤与瓦斯突出时，短时间 能涌出数十万至数百万立方米的瓦斯，吨煤瓦斯涌出 量高达100~800m3，超过煤层瓦斯含量5~30倍。 煤与瓦斯突出的动力效应常表现为推翻矿车，搬 动居室，破坏木支架，造成冲击气浪以及声响等。 突出的预兆分为有声预兆和无声预兆。
岩石与瓦斯突出
随着开采深度的增加，在我国一些矿井中相继 发生了岩石与瓦斯突出，尽管目前岩石与瓦斯 突出次数还不多，但已引起人们的高度重视。 在我国突出的岩石主要为砂岩，也含有砾砂岩 和安山岩，参与瓦斯突出的主要是二氧化碳和 甲烷。例如营城煤矿五井为砾岩和二氧化碳突 出，营城煤矿九井为安山岩岩和二氧化碳突出， 北票矿务局台吉竖井为砂岩与甲烷突出。

压出特征
第二类为突然挤出，多发生在倾斜和缓 倾斜煤层的回采工作面。 它是在构造应力大，煤层中有软分层， 有平行工作面的解理裂缝，在直接顶板 上有弹性岩石（砂岩、石灰岩）和放顶 不好、悬顶过大等条件下，煤层受到采 动应力作用使工作面边缘煤体被压碎而 发生的，瓦斯随着煤的突然挤出而加剧 涌出南桐矿务局原东林井+220m水平南5石门，1958年10月21日在 揭开4号煤层时发生了大倾出。 早班用风镐挖煤脚，1h后即发生倾出。 倾出前一天夜班即开始出现无声预兆，煤特别松软（用手抚 摸感觉冰凉），工作面掉煤渣。倾出前1h，工作面瓦斯忽大 忽小。倾出前半小时，支架压力增加，棚顶背板受压发响， 而后压断，同时煤中有轰隆声，随即发生了倾出。 倾出过程发展速度不快，当工人发现从工作面倾出2~3t煤时， 即迅速撤出，碎煤流也向外“流动”，当工人跑出石门口后， 碎煤流才到达石门口。 煤倾出后瓦斯不大，清理过程中瓦斯浓度正常。倾出碎煤 250t，分选现象不明显，只有几架棚子发生了位移及倒塌。
突出事例
白沙矿务局红卫煤矿里王庙井主斜井车场揭开6号煤层时 发生了煤与瓦斯突出。突出前石门已掘进143m，揭煤点 刚好在煤包最厚处，该处煤层水平厚度30m（真厚19m）， 向两翼变薄至5.5m，煤层倾角约40°
突出事例

8月20日，工作面仍为全岩，放炮后6号煤层大部分揭 开，仅左下角留有岩柱，此时瓦斯浓度超过10%，并出 现像爆竹声似的单个煤炮，支架加压，掉渣，工作面 发冷，随即停止作业。在工作面左下角打四个炮眼， 右下角打一个炮眼，23日在地面放炮。放炮后即发生 了煤与瓦斯突出，一股黑烟冲出井口，将地面安全牌 吹出10m外，井口5m内瓦斯浓度超过10%，此次共突出 煤1600t，喷出瓦斯52万m3，突出的煤堆满了全长143m 的石门及斜井井底向上3m处，从工作面起80m巷道内的 木棚全部冲垮，突出的煤具有分选现性，在石门堆积 煤的上部留有高约0.5m瓦斯煤粉流排出通道。

突出特征
突出空洞的位置和形状是各式各样的，大部分空洞位于 巷道上方及上隅角，但也位于巷道下隅角的。突出空洞的形 状为口小腹大的梨形或椭圆形，有时呈很复杂的奇异的外形。 空洞中心线与水平面之夹角可以小于或大于自然安息角，但 很少为水平方向的。 喷出的煤具有分选现象，即在靠近突出空洞和巷道下部 为 块煤，其次为碎煤，离突出空洞较远处和煤堆上部是粉煤， 有时煤粉能被抛出很远。 煤的抛出距离取决于突出强度 ，可以由数米到百米，突 出的煤可以堆满全断面，造成巷道堵塞。煤的堆积坡度通常 小于自然安息角。 突出煤量，可以由数吨到上千吨
矿井动力现象国际分类标准
倾出特征
煤的突然倾出是矿中常见的瓦斯动力现象， 在顿巴斯煤田的急倾斜煤层中，煤的突然 倾出占突出总数的50%以上。 煤的突然倾出主要是重力引起的，而瓦斯 在一定程度上也参与了倾出过程，这是由 于瓦斯的存在进一步降低了煤的机械强度， 瓦斯压力还促进了重力的显现，由于这种 关系，煤的倾出能引起或转化为煤与瓦斯 突出

岩石与瓦斯突出特征
1.岩石与瓦斯突出大多发生在构造破坏带。如营城五 井的突出地点发生在井田西北部的F1和F2断层之间， 龙煤矿松下坪的23次突出大多发生在断层附近。一般 当煤层有突出危险时，该煤层也有突出可能。 2.国外的岩石与瓦斯突出毫无例外发生在放炮时，我 国岩石与瓦斯突出除一次有冒顶引起外，其余均有放 炮引起。 3.岩石与瓦斯突出后，在岩石中形成一定形状的空洞。 根据前苏联502次突出空洞统计资料，绝大多数空洞 （411次）接近于垂直（偏差在正负10°范围内）， 213个空洞位于巷道顶板，169个位于巷道底板。
压出事例
南桐煤矿一井4305上段回采工作面突然压出。该处距地 表垂深200m，4号层厚2.4m，倾角34°。邻近煤层均未 开采。采用走向长壁采煤法，风镐落煤，木支柱支护。 采用全部垮落法管理顶板，用密集支柱和木垛切断顶板。
压出事例
发生压出的前一班进行放顶，从一顺槽往上40m范围 内的直接顶均未放下，所以工作面支架压力较大。挤 出前工人正用风镐落煤，发现顶板来压，支架断裂， 煤壁内出现劈裂声（由远而近），于是工人撤出工作 面，然后发生压出。 该次压出共抛出煤140t，抛出2m远，打到了14根支柱。 抛出煤多为块煤，无分选现象，堆积坡度比自然安息 角小。挤出空洞分布在中间槽口炭分层，断面呈唇形， 长30m，最大断面1.4m，最高1.5m。挤出后工作面浓 度增至10%以上，通风后逐渐下降至正常浓度。
压出特征


原因：构造应力的水平挤压作用造成的 1.工作面整体移动，或底板煤体向上鼓起0.2~0.4m （有时达1m)，不形成空洞； 2.煤不抛出，无分选现象； 3.强度一般在10~20t以下，个别达50t以上； 4.瓦斯涌出量小与煤层瓦斯含量，通常不引起巷道 瓦斯含量超限； 5.动力效应较小，支柱一般不被破坏，只是嵌入压 入的煤体中，底板鼓起时，可以把矿车、钻机抬起； 6.压出钱的预兆是：支柱压力增加，掉煤渣，媒体 出现劈裂声、闷雷声。
突出的概况

1834年，法国鲁阿雷煤田依阿克矿井发 生了第一次煤与瓦斯突出，至今发生突 出的国家有中国，美国，前苏联，日本， 印度，南非等22国家和地区。据不完全 统计，发生突出的总次数在4万次左右。
突出的概况

中国至1988年为止，发生突出的矿井有250个，突出总 次数14300次，占世界突出总次数的37%，强度在千吨以 上的特大型突出100多次。
压出特征



1.压出空洞沿弧形条带分布，中间最宽达1~3m，有时达6m;长度一般 达7~30m,有时达60m。空洞分布在软分层中，空洞高度可达软分层全厚， 并向上下两个方向逐渐减小，其剖面是唇形。 2.抛出的煤为小块及大块，煤粉很少，无分选现象。 3.压出的煤可抛出1~3m，个别情况下在4m以上，堆积坡度小于自然安 息角。 4.压出的煤一般数十吨，最大强度为375t。 5.压出后短时间内瓦斯浓度可达10%以上，但在正常通风条件下 很快 能恢复正常。在大强度突然挤出时，大量瓦斯涌出可以持续较长时间， 每吨挤出瓦斯量小于煤层瓦斯含量。 6.动力效应抛出的煤一般可以将工作面支架打断、折断，在突然挤出 和老顶冒落时，有时出现冲击气浪，有时还发生顶板裂开。 7.压出前的预兆有：软煤分层厚度增加，工作面掉渣，煤体中出现劈 裂声、闷雷声。
突出的概况
突出的概况
突出的分类

根据我国实际情况，把矿井瓦斯动力现 象分为煤的突然倾出、煤的突然压出、 煤与瓦斯突出、岩石与瓦斯突出、瓦斯 喷出五类。前四类称为煤（岩石）与瓦 斯突出，简称为突出。
突出分类的基本特征

动力现象造成的空洞位置及形状（包括空洞中心 线和水平面所形成之倾角） 喷出煤（或岩石）的粒度及其分选情况 煤（或岩石）的抛出距离和堆积坡度 强度（喷出的煤量及岩石量） 喷出的瓦斯量及其流向 动力效应 现象发生前的预兆
突出的特征
突然性 强度高
波及范围广
容易引起其他灾害
突出的概况

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。
***瓦斯灾害防治技术培训***
煤与瓦斯突出机理 及特征
中国矿业大学（北京） 李成武 教授 博士生导师
主 要 内 容
煤与瓦斯突出的定义 煤与瓦斯突出特征 煤与瓦斯突出的机理 煤与瓦斯突出的规律 煤与瓦斯突出的征兆
突出的定义
煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象， 能在和短时间内，有煤体向巷道或采场突然喷出 大量的瓦斯及碎煤，再煤体中形成特殊的空洞， 并形成一定的动力效应，如推到矿车，破坏支架 等；喷出的煤粉可以充填数百米的巷道，喷出的 瓦斯——粉煤流具有暴风般的性质，瓦斯可以逆 风流运行，充满数千米的巷道。因此，煤与瓦斯 突出是威胁煤矿安全的严重自然灾害之一。

倾出特征


1.倾出空洞具有较规则的几何形状（椭圆形、梨形、舌形等）。 在上山，空洞常沿煤层倾斜延伸，多为梨形；在平巷，空洞多 分布在工作面上方及上隅角，椭圆形较为常见，一般空洞呈自 然拱的形状。在平巷，空洞中心线与水平面所成之夹角大于煤 的自然安息角。 2.倾出的主要是碎煤，有时也能见到少量粉煤，无分选现象。 3.煤的抛出距离及其堆积情况，取决于煤量的多少、空洞的大 小及倾角。煤的抛出距离一般不超过50m;倾出的煤的坡面角， 一般近于自然安息角，沿倾斜发生大强度倾出时，堆积坡面角 可能小于自然安息角