煤与瓦斯突出的现状及分析讲解

煤与瓦斯突出的现状及分析

摘要

煤与瓦斯突出是煤矿的主要自然灾害之一，长期以来严重威胁着煤矿的安全生产和影响着矿井的经济效益。煤与瓦斯突出及其防治技术的研究一直是我国煤矿，特别是高、突瓦斯矿井的研究课题。

在煤层巷道的掘进过程中,对于煤层瓦斯封闭条件好、煤层瓦斯含量高、瓦斯涌出量较大的矿区，需首先摸清该地区的原始瓦斯含量、瓦斯分布状况及煤与瓦斯的突出危险性，必须对该区域煤层瓦斯基本参数、瓦斯涌出状况进行测定和分析，以保证采掘工作面的安全生产；探明并了解煤层的煤与瓦斯突出危险性、瓦斯的最终来源、瓦斯赋存及瓦斯涌出规律，以便为制定切实可行的措施来防治煤与瓦斯突出。

目前，煤巷掘进防突措施主要有超前钻孔、抽放瓦斯、松动爆破、水力冲孔、煤层高压注水和前探支架等局部防突措施。在煤矿实际生产过程中，主要采用预先抽放瓦斯、高压注水。

人们对矿井煤与瓦斯突出灾害危险性及其防治技术等方面进行了长期的研究，这方面的研究成果也较多；但是不同矿区、不同煤层的瓦斯也有各自的特殊性该专题中，本人结合自己所学及在现场实践中所掌握的知识，于高瓦斯矿井在瓦斯突出综合治理提出自己的一些见解。由于本人的知识有限，现场经验不足，有些纰漏在所难免，本文观点只代表我本人的观点。

关健词：煤与瓦斯突出、瓦斯抽放、抽放钻孔、防突措施

第一章概况

煤矿生产过程中,瞬间从煤和围岩中涌出大量的煤（岩石）与瓦斯的现象,就是煤（岩石）与瓦斯突出,简称突出。煤与瓦斯突出是煤矿中的一种动力现象，因发生机理复杂，且突出要素之间相互制约，因而预测突出地点与突出强度，难度较大。煤与瓦斯突出具有突发性，且破坏性极大，是煤矿安全生产中

主要的灾害之一。自1879年4月12日比利时的《阿格拉波2号矿》突出后引起瓦斯爆炸以来，引起世界各国采矿工程技术界对煤与瓦斯突出问题的关注。随着矿井开采深度增大，导致地压加大，煤层瓦斯含量增加，突出发生的频率和强度日益加大，发生煤与瓦斯突出的国家也越来越多。百余年来，为了防治突出，各国采矿工程科技界对煤与瓦斯突出机理、预测和防治措施等进行了大量科学研究和试验，取得了明显的成效，但迄今尚不能完全杜绝突出，因而突出造成的伤亡仍屡见不鲜。

从1834年，法国鲁阿雷煤田依阿克矿井发生第一次突出，世界上有二十多个国家和地区发生突出。椐不完全统计，发生突出的总次数在4万次以上。其中，我国是突出严重的国家。自年辽源局发生首次煤与瓦斯突出以来，至1988年为止发生突出的矿井约为250个（其中国有重点煤矿约130个），突出总次数约1.43万次，占世界突出总次数的35%。我国最大的煤与瓦斯突出发生

煤层时，突出煤在天府局三汇一矿+280m水平，平峒于1975年8月8日揭开K

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与岩石12780t，甲烷140万m3。我国绝大多数突出是煤与瓦斯突出，在北票矿区深部阜新东梁和王营矿发生过为数不多砂岩和甲烷突出。

世界上发生突出后引起的瓦斯爆炸事故多起。例如1879年4月17日比利时阿拉波二号井上山眼掘进时发生了世界上第一例大强度突出，突出强度420t煤，喷出50万m3以上的瓦斯，逆流瓦斯进入提升井口23m处绞车房附近的火炉，并燃烧，火焰高达50m，井口建筑一片废墟，在2小时后火焰将要熄灭时，又连续发生了7次恶性瓦斯爆炸事故，造成124人丧生，其中地面烧死3人，烧伤11人。

例如,河南郑煤大平煤矿发生“10.20"特大型煤与瓦斯突出和特大型瓦斯爆炸事故。2004年10月20日22时09分，河南郑煤大平煤矿21岩石下山掘进工作面，发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤岩量1894t，突出瓦斯量25万t，突出瓦斯逆流进入进风西大巷，由架线电机车导电弓与架线产生火花，22时40分发生了特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡,21人受伤。突出已严重威胁煤矿的安全生产。

第二章煤与瓦斯突出的规律

在实践中，通过分析和总结，一般的突出都有预兆。突出预兆分为无声预兆和有声预兆。

1、突出预兆

（1）无声预兆

a、煤层层理紊乱，煤质变软、变疏、光泽暗淡，煤由湿变干、温度降低。

b、工作面煤体和顶板压力增大，煤壁外鼓、片帮、掉碴等压力显现。

c、瓦斯涌出增大，或瓦斯浓度忽小忽大。

d、打钻时卡钻、顶钻、吸钻、钻屑量增大、瓦斯喷孔。

e、煤尘增大。

（2）有声预兆

a、响炮声、闷雷声、厥炮声、连续的机关枪声等异常的声响。

b、顶板岩石或煤层的断裂声、支柱折断声等。

c、熟悉和掌握预兆，能够及时撤出人员，避开险情，减少伤亡具有重要的意义。例如，2007年1月30日，阳煤新景矿芦北3#煤采区7302切眼掘进工作面，已掘巷道160 m，中午班出勤7人，15时53分响过震动炮后，人员进入工作面准备恢复生产，这时听到工作面煤头有强烈的厥炮声，且煤尘增大，这一突出预兆被瓦斯检查员发现，他立即高喊撤人，待人员撤离煤头50m外，发生了突出，突出煤量90t，瓦斯量10000 m3。幸免了一场大的灾难。

2、突出强度q

突出强度是指每次突出的煤岩量或瓦斯量。一般按煤岩量分为：

小型突出：q＜100 t

中型突出： 100 t≤q＜500 t

大型突出：500 t≤q＜1000 t

特大型突出：q ≥1000 t

3、煤与瓦斯突出的机理及其分类

1）、突出的机理

突出是比较复杂的一个动力现象。对突出机理的进一步研究，掌握其内在的关系和规律，是治理突出的一个基础。有利于准确地进行突出的预测预报，正确地制定有效的防突技术措施。国内外许多专家通过长期的实践,对突出进行了广泛的分析和研究,提出了不少的假说。

(1)有以瓦斯为主导的假说，认为有煤岩中高压瓦斯的存在是导致突出的主要原因。其中假说有“瓦斯包说”、“煤粉带说”、“瓦斯膨胀说”、“瓦斯解吸说”、“卸压瓦斯说”和“火山瓦斯说”等。

(2)有以地应力为主导的假说，认为地应力的产生诱发了瓦斯突出。其中假说有“岩石变形潜能说”、“应力集中说”、“剪切应力说”、“塑性变形说”和“振动波动说”。

(3)有以化学反应为主导的假说。认为突出是由于煤变质时发生的化学反应引起的。其中假说有”瓦斯水化物说”、“爆炸的煤说”、“地球化学说”、“重煤说”和“硝基化合物说”等。

目前来说，较普遍认同的假说是，地应力、瓦斯压力和煤层结构三个因素综合作用的结果，导致了突出。

2）、煤与瓦斯突出的分类

把矿井瓦斯动力现象分为煤与瓦斯突出、岩石与二氧化碳突出、煤的突然压出、煤的突然倾出和瓦斯喷出五类。总称为煤与瓦斯突出，简称为突出。各类突出的基本特征见表1。

3、煤与瓦斯突出的基本规律

目前认为，虽然对突出的预测和防治还没有百分之百的把握，但是经大量的突出资料统计和分析，突出有以下基本规律：

1）、突出危险性随开采深度增加而增大。