煤與瓦斯突出及其基本規(guī)律

煤與瓦斯突出及其規(guī)律重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講人：喻曉峰第四章礦井瓦斯的認(rèn)識

任務(wù)一煤與瓦斯突出知識點一煤與瓦斯突出及其規(guī)律煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出是礦井瓦斯涌出的一種形式，也就是煤礦在采掘過程中，在地應(yīng)力和瓦斯（含二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（巖）和瓦斯由煤（巖）體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動力現(xiàn)象，

煤與瓦斯突出在以往還稱另一種形式，即瓦斯噴出，就是大量的承壓狀態(tài)的瓦斯從可見的煤、巖裂縫中快速噴出到采掘工作面和巷道的現(xiàn)象。突出煤層：

是指在礦井井田范圍內(nèi)發(fā)生過突出的煤層或者經(jīng)鑒定有突出危險的煤層。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》定義：突出礦井：

是指在礦井的開拓、生產(chǎn)范圍內(nèi)有突出煤層的礦井。煤與瓦斯突出一二三四礦井中一旦發(fā)生煤瓦斯突出，大量的煤巖固體物和瓦斯氣體即以極快的速度噴出，巨大的沖擊力會破壞井巷設(shè)施和裝備。沖出的煤巖會堆塞巷道、埋壓人員和阻絕人員撤出。煤與瓦斯突出會使通風(fēng)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，使人員窒息、死亡。?煤與瓦斯遇火還可能引發(fā)瓦斯爆炸燃燒，造成井毀人亡的特大災(zāi)害事故。主要危害煤與瓦斯突出突出發(fā)生機(jī)理以及一般的規(guī)律現(xiàn)在大家主要認(rèn)同的是“綜合作用說”，這種是認(rèn)為“地應(yīng)力、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)”三種因素綜合作用結(jié)果。地應(yīng)力和瓦斯是主動作用，煤的力學(xué)性質(zhì)是被動作用。當(dāng)主動作用的綜合結(jié)果超過煤的抵抗能力時，即會發(fā)生突出。

第一種是“瓦斯作用說”，認(rèn)為煤內(nèi)存在高壓瓦斯是突出中起主要作用的因素。“瓦斯包”和“多聚甲烷”即這類假說；

第二種“地應(yīng)力作用說”，認(rèn)為突出主要是由“自重應(yīng)力+構(gòu)造應(yīng)力”和“采掘工作面前方的集中應(yīng)力而形成的”高地應(yīng)力作用結(jié)果。地應(yīng)力的主要作用010203作用

1)激發(fā)突出

3）影響煤體內(nèi)部裂隙系統(tǒng)的閉合程度和生成新的裂隙2）發(fā)展階段與瓦斯壓力共同作用，對煤體進(jìn)行剝離、破碎瓦斯壓力的作用010203作用

a）當(dāng)瓦斯壓力梯度很大時，能獨立激發(fā)突出

c）膨脹瓦斯破碎，搬運煤巖，孔壁附近保持較高的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度為連續(xù)剝離煤體創(chuàng)造必要條件。b）發(fā)展與實現(xiàn)突出的主要因素；煤體力學(xué)性質(zhì)主要作用為抵抗以上兩種因素瓦斯突出的過程01020304

（1）準(zhǔn)備階段----能量積蓄

（2）激發(fā)階段

（3）發(fā)展階段

（4）終止階段由于地質(zhì)、采礦原因，煤體內(nèi)的能量積聚逐漸發(fā)展到臨界破壞，或過載的脆弱平衡狀態(tài)。其主要特點：工作面煤壁內(nèi)形成高應(yīng)力和高應(yīng)力梯度，呈現(xiàn)出多種有聲或無聲的預(yù)兆。時間有長，有短。（1）準(zhǔn)備階段----能量積蓄瓦斯突出的過程特點：地應(yīng)力狀態(tài)突然改變。表現(xiàn)為：極限應(yīng)力狀態(tài)的部分煤體突然破壞；發(fā)生巨響和沖擊；向巷道方向作用的瓦斯壓力的推力由于煤體的破裂，大大增加；膨脹瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。引發(fā)原因：落煤、打鉆、修整工作面等。（2）激發(fā)階段瓦斯突出的過程01a）突出從激發(fā)點起向內(nèi)部連續(xù)剝離并破碎煤。（由地應(yīng)力和瓦斯壓力共同作用）02b）破碎的煤在不斷膨脹的承壓瓦斯風(fēng)暴中邊運送，邊粉碎，此過程主要是瓦斯內(nèi)能作功的過程。03c）煤的剝離與破碎具有脈沖特性，存在多輪回過程。瓦斯突出的過程（3）發(fā)展階段的特點這里輸入小標(biāo)題a）在剝離與破碎煤體的擴(kuò)展中遇到較硬的煤體；或地應(yīng)力和瓦斯壓力降低不足以破壞煤體。

b）突出孔道被堵塞，突出物支撐建立起新的拱平衡；孔洞內(nèi)瓦斯壓力因堵塞而升高，壓力梯度和應(yīng)力梯度下降，不足以破壞煤體。（4）終止階段——兩種情況突出可能終止：煤與瓦斯突出規(guī)律01突出發(fā)生在一定深度以后。一般地，礦井始突深度均大于瓦斯風(fēng)化帶深度；隨著開采深度增加，煤層突出危險性增高。02突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨著煤層厚度，特別是軟分層厚度的增加而增加。03突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯壓力04突出煤層的強(qiáng)度低，而且變化大。05突出危險區(qū)呈帶狀分布。一是地質(zhì)構(gòu)造呈帶狀；二是采動形成集中應(yīng)力帶。煤與瓦斯突出規(guī)律06上山掘進(jìn)比下山掘容易突出，突出次數(shù)隨著煤層傾角增大而增多。07采掘工作往往可以激發(fā)突出。08突出危險性隨著有硬而厚的圍巖存在而增高。09石門突出危險性最高。10突出大多有預(yù)兆。突出的預(yù)兆010203預(yù)兆地壓呈現(xiàn)：煤炮聲、支架聲響、掉碴、巷道底鼓、煤壁外鼓、等。煤的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)：層