防治煤与瓦斯突出基础知识

防治煤与瓦斯突出基础知识

煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象，它是威胁煤矿安全生产的严重自然灾害之一，如果由于煤与瓦斯突出引起瓦斯爆炸和火灾事故，后果更为严重。因此，如何防止煤与瓦斯突出，确保矿井安全生产事关重大。世界各国在防治突出方面虽进行了大量的工作，但到目前为止，对各种地质、开采条件下突出发生的规律还没有完全掌握，也未能完全杜绝突出发生。对煤矿安全生产来看，防治突出的任务有两个方面：一是防止突出发生，或减少突出的频率和强度；二是避免突出造成人身伤亡事故。

一、煤与瓦斯突出的概念

煤与瓦斯突出是指煤与瓦斯在一个很短的时间内突然地自煤（岩）壁抛向巷道空间所引起的动力现象。在煤与瓦斯突出过程中，抛出的煤体有几十吨至几千吨，同时涌出大量的瓦斯充满整个巷道空间。根据目前的研究结果，引起煤与瓦斯突出的动力有地应力和瓦斯的压力。

二、煤与瓦斯突出的危害

1、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破坏矿井通风系统。

2、喷出大量的煤岩造成埋住施工人员。

3、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。

三、煤与瓦斯突出的形式及基本特征

1、突出。地应力和瓦斯压力的联合作用，重力不起决定作用。

（1）突出的向外抛出距离较远，具有分选现象；

（2）抛出的煤堆积角度小于自然安息角；

（3）抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和细小的煤粉；

（4）有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；

（5）有大量的瓦斯喷出，瓦斯喷出量大大超过突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转；

（6）突出的孔洞呈口小腔大的梨形、舌型、倒瓶形以及其它特殊的形状。

2、压出。主要因素是受采动影响所产生的地应力，瓦斯压力和煤的自重是次要因素。

（1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；

（2）压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；

（3）压出的煤呈块状，无分选现象；

（4）巷道瓦斯涌出量增大；

（5）压出可能无孔洞或口大腔小的楔形孔洞。

3、倾出。主要因素是地应力和重力。

（1）倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象；

（2）倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂方向发展；

（3）无明显的动力效应；

（4）倾出常发生在媒质松软的急倾斜煤层中；

（5）巷道瓦斯涌出量明显增加。

四、突出危险煤层的基本特征

突出煤层和非突出煤层在媒质、结构、赋存条件以及特征等方面存在着明显的差异，这些差异是煤层突出危险性评价的依据。一般来说，突出危险煤层具有以下特征：

1、具有较高的变质程度。

2、具有较高的瓦斯压力和瓦斯含量。（0.74MPa，8m3/t）

3、透气性较低，顶底板一般为封闭型。

4、结构破坏类型较高、强度低。（III、IV、V类，f<0.5）

5、瓦斯放散初速度较大。10m2MPa·d

6、突出危险煤层具有明显区别于非突出煤层的孔隙结构特征。大孔多，小孔少。

★在突出煤层中有下列情况之一的，视为突出危险工作面：

1、在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等；

2、煤层赋存条件急剧变化的区域；

3、采掘应力叠加的区域；

4、在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；

5、工作面出现明显的突出预兆。

五、煤与瓦斯突出的一般规律

（1）随着开深程度的增加，突出的危险性增大。

（2）突出强度随煤层的厚度，特别是软分层厚度的增加而增加。

（3）瓦斯含量和瓦斯压力越大，突出危险越严重。突出的气体主要是瓦斯，少数情况下突出二氧化碳。

（4）煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，突出危险越大。

（5）由上向下的突出占大多数，由下向上的突出是极少数。突出的危险性随着煤层倾角的增大而增加。

（6）突出与地质构造有密切关系。

（7）在采掘形成的应力集中地区，突出危险性增加。

（8）与其他类型的巷道相比，石门揭煤的突出危险性最大，突出强度也最高，突出一般以煤巷掘进时较多，回采工作面次之。

（9）突出主要发生在工作面放炮时，其他有震动的作业或冒顶也能诱发突出。

（10）煤层顶、底板的透气性越差，越有利于煤层瓦斯的储存，其突出危险性也越大。

（11）突出前一般都有预兆：煤体和支架压力增大，煤壁移动加剧，煤向外鼓出，掉碴，煤脱落，煤块射出，有劈裂声、煤炮声、似跑车一样的闷雷声，煤尘变大，瓦斯忽大忽小，温度降低或升高，顶钻或夹钻，煤硬度变化，煤质干燥、光泽变暗、层理紊乱等。掌握预兆，及时采取措施，对保证人员安全是非常重要的。

六、各类巷道突出的特点

巷道类型不同，突出的条件也不同，这就引起突出诸因素的作用发生一定的变化，形成突出的各自特点。

（一）石门突出

石门突出有三种类型：爆破揭开煤层时的突出、延期突出、过煤门时的突出。其中以放炮揭开煤层时的突出所占比重最大，因为它对发生突出的条件来讲最有利。

1、爆破揭开煤层时的突出

石门揭开煤层前，如煤层内的瓦斯未经排放，保存着原始的高瓦斯压力。当放炮揭开煤层的瞬间，在很高的瓦斯压力和一定的地应力共同作用下，就可能造成暴露的煤（岩）壁的表层突然破碎，破碎的煤（岩）被膨胀着的高压瓦斯所携带抛向巷道，这种连锁破碎抛出过程使突出向煤体深部扩展。从突出类型来看，爆破揭开煤层时的突出绝大部分属于瓦斯突出类型，除具有瓦斯突出的基本特征外，还有以下特征：

（1）靠近突出点一段距离的直巷几乎被突出煤堵满，弯曲巷道或上山也有堆积；

（2）有时只有煤层的某一分层或某几个分层突出，突出孔洞沿这些分层扩展；

（3）突出孔洞位置和深度主要受瓦斯压力和煤结构分布的控制，在许多大突出中，突出孔洞往往深入到巷道集中应力带以外很远，深度超过10米以上。