課件四煤與瓦斯突出危險性預(yù)測

礦井瓦斯防治翟成副教授聯(lián)系方式：本文檔共180頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分知識點(diǎn)：掌握礦井動力現(xiàn)象的分類、煤與瓦斯突出的機(jī)理及規(guī)律、突出預(yù)測及鑒定的方法，了解各種煤與瓦斯突出防治方法的原理、參數(shù)、工藝與適用條件。第四章礦井瓦斯突出危險性預(yù)測本文檔共180頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分章節(jié)目錄4321突出預(yù)測指標(biāo)臨界值的確定方法煤與瓦斯突出危險性預(yù)測礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律

煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律煤與瓦斯突出(GasandCoalOutburst)煤與瓦斯突出具體表現(xiàn)為在幾秒至幾十秒極短的時間內(nèi)，大量的煤和瓦斯由煤體向采場、巷道等采掘空間噴出。噴出的煤從幾噸到上萬噸，瓦斯量從數(shù)米3到百萬m3。突出時常伴有較大的動力效應(yīng)，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風(fēng)設(shè)施，使風(fēng)流反向等。突出后，常在煤體中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞，堆積的煤常有明顯的分選現(xiàn)象，表面含有大量的粒度極細(xì)的煤粉。物理概念具體表現(xiàn)煤與瓦斯突出是煤開采過程中嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，是井工開采煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤、巖和瓦斯，個別有二氧化碳參與的瓦斯動力現(xiàn)象。本文檔共180頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南桐東林礦石門突出突出煤量130t本文檔共180頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分22時09分12秒～22時12分26秒瓦斯?jié)舛葟?.12%升到40%以上.大平煤礦“10.20”事故瓦斯突出及擴(kuò)散過程演示22時31分31秒~22時35分15秒,瓦斯?jié)舛葟?.17%升到4.0%.21軌道下山巖石掘進(jìn)工作面,突出煤巖量1894t(其中煤1300),瓦斯量25萬m322時32分16秒~22時39分45秒,瓦斯?jié)舛葟?.5%升到6.3%.本文檔共180頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律1礦井瓦斯突出的分類本文檔共180頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

煤與瓦斯突出的分類按成因和特征，將煤與瓦斯突出分為三類：（1）煤與瓦斯突出（簡稱為突出）（2）煤與瓦斯壓出（簡稱為壓出）（3）煤與瓦斯傾出（簡稱為傾出）4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律①突出的煤向外拋出距離較遠(yuǎn)，具有分選現(xiàn)象；②拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角（35°～40°）；③

拋出的煤破碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無粒感的煤粉；④有明顯的動力效應(yīng)，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施；⑤有大量的瓦斯(CO2)涌出，瓦斯(CO2)涌出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過突出煤的瓦斯(CO2)含量，有時會使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。發(fā)動突出的主要作用力是地應(yīng)力和瓦斯壓力的共同作用下發(fā)生的，通常以地應(yīng)力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實(shí)現(xiàn)突出的基本能源是煤內(nèi)積蓄的高壓彈性潛能和瓦斯?jié)撃堋Ｍ怀鍪侨N中危害最大的。煤與瓦斯突出的基本特征本文檔共180頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分“傾出”的基本特征①傾出的煤就地按自然安息角堆積，并無分選現(xiàn)象；②傾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞軸線壓風(fēng)自沿煤層傾斜或鉛垂方向（厚煤層）發(fā)展；③無明顯動力效應(yīng)；④傾出常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜厚煤層中；⑤巷道瓦斯涌出量明顯增大。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分“壓出”的基本特征①壓出有兩種形式，即煤的整體位移和煤有一定距離的拋出，但位移和拋出的距離都較小；②壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中，常留有細(xì)煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙；③壓出的煤呈塊狀，無分選顯現(xiàn)；④巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；⑤壓出可能無孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞。⑥壓出時常伴隨巷道底鼓。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

突出事故按動力現(xiàn)象強(qiáng)度分類小型突出：＜50噸；中型突出：50—99噸；大型突出：100—999噸；特大型突出：≧1000噸4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律2礦井瓦斯突出發(fā)生的一般規(guī)律1）突出發(fā)生在一定的深度上一般一個礦井或一個煤層有一個開始發(fā)生突出的深度，當(dāng)小于該深度時不會發(fā)生突出，當(dāng)開采大于該深度時，就有發(fā)生突出的危險，在煤與瓦斯突出領(lǐng)域，該深度稱為始突深度。本文檔共180頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律2礦井瓦斯突出發(fā)生的一般規(guī)律隨著開采深度的增加，煤層突出危險性增大，具體表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、突出強(qiáng)度增大。在淺部開采為高瓦斯礦井，甚至為低瓦斯礦井，開采到深部后，由于煤層賦存條件的變化，煤層瓦斯壓力增大，而轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅V井；一些在淺部開采突出危害較輕的突出礦井，開采到深部后，轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重突出礦井。開始發(fā)生突出的最淺深度稱為始突深度，一般它比瓦斯風(fēng)化帶的深度深一倍以上?本文檔共180頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分2）突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨著煤層厚度特別是軟分層的厚度的增加而增多

突出最嚴(yán)重的煤層一般是最厚的主采煤層?因此突出對礦井的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益有重大影響?

注：“軟分層”是煤層中煤質(zhì)結(jié)構(gòu)松軟、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造受到嚴(yán)重破壞的煤分層。它們表現(xiàn)為碎屑狀、碎粒狀、片狀和鱗片狀等。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分3）突出的氣體種類主要是甲烷

個別礦井（吉林營城、甘肅窯街）突出二氧化碳，突出煤層的瓦斯含量、開采時的相對瓦斯涌出量都在10m3/t以上，即突出都發(fā)生在高瓦斯礦井內(nèi)?4）突出煤層的特點(diǎn)煤的力學(xué)強(qiáng)度低（f<0.8）而且變化大；透氣性差（透氣性系數(shù)<10m2/（MPa2·d））；瓦斯放散初速度高（△P>15）；濕度小；層理紊亂、遭受過地質(zhì)構(gòu)造力嚴(yán)重破壞的“構(gòu)造煤”?4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分5）煤層突出危險區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布

突出危險區(qū)呈帶狀分布。究其原因，目前的觀點(diǎn)是突出危險區(qū)受到地質(zhì)構(gòu)造控制，而地質(zhì)構(gòu)造具有帶狀分布的特征，如斷層、向斜軸部、火成巖侵入地區(qū)、煤層扭轉(zhuǎn)地區(qū)、煤層產(chǎn)狀急劇變化、壓性及壓扭性斷層地帶、煤層構(gòu)造分岔、頂?shù)装咫A梯狀凸起地區(qū)，特別是軟分層變厚地區(qū)和各種地質(zhì)構(gòu)造交匯處都是突出點(diǎn)密集地區(qū)，發(fā)生大型甚至特大型突出地區(qū)。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分采掘形成的應(yīng)力集中帶，如采掘工作面鄰近煤柱、采止線、兩條巷道貫通之前的應(yīng)力集中帶，相向采掘的兩工作面互相接近的采煤工作面集中應(yīng)力帶內(nèi)煤層突出危險性增大。這些地區(qū)往往也有帶狀分布的特點(diǎn)，在這些地帶不僅突出頻繁，而且極易發(fā)生大強(qiáng)度煤與瓦斯突出。因此，在突出煤層開采過程中，地質(zhì)部門應(yīng)隨時掌握工作面附近地質(zhì)構(gòu)造變化情況，能夠針對性地指導(dǎo)防突工作的進(jìn)行。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分6）突出的次數(shù)有隨著煤層傾角增大而增多的趨勢受煤自重影響，由上前方向巷道方向的突出占大多數(shù)，從下方向巷道的突出為數(shù)極少?4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分7）采掘工作往往可激發(fā)突出

特別是落煤與震動作業(yè)，不僅可引起應(yīng)力狀態(tài)的變化，而且可使動載荷作用在新暴露煤體上造成煤的突然破碎?例如，據(jù)我國7765次突出的統(tǒng)計資料，放炮引起的突出為4243次，占55%；打鉆引起的突出為197次，占2.5%；風(fēng)動工具引起的突出602次，占7.8%；手鎬作業(yè)的突出為979次，占12.6%；水力落煤的突出111次，占1.4%；機(jī)組采煤的突出62次，占0.8%（以上落煤作業(yè)總計達(dá)6194次，占80%）；作業(yè)情況記錄不詳?shù)牡耐怀?338次，占17.2%；其他作業(yè)的突出177次，占2.3%；突出前沒有作業(yè)的僅56次，占0.7%?4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分突出作業(yè)方式分布表作業(yè)方式突出次數(shù)（次）突出煤量（t）突出瓦斯量（m3）平均煤量（噸）平均瓦斯量（m3）比例(%)放炮726647.6382806.792.35316.846.5割煤54417618074977.33347.234.8打鉆76259.4664596894.294942.34.5其它2211125898350.52681.014.24.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分8)突出前大多有突出預(yù)兆

突出預(yù)兆響煤炮瓦斯異常瓦斯忽大忽小片幫掉碴煤結(jié)構(gòu)變化噴頂夾鉆兩種以上預(yù)兆無預(yù)兆其它統(tǒng)計次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)55.457.669.545.054.2128.178.494.856.2突出次數(shù)（次）141547110174081918246253630350294.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律多數(shù)煤與瓦斯突出事例發(fā)生前，都會出現(xiàn)各種不同的有聲或無聲預(yù)兆。在統(tǒng)計的我國5029次有明確突出預(yù)兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預(yù)兆，占89.3%，無突出預(yù)兆僅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤與瓦斯突出，對防止突出造成人身傷亡事故，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文檔共180頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分預(yù)兆大體可分為三個方面：地壓顯現(xiàn)方面的預(yù)兆有，煤炮聲、支架聲響、掉碴、巖煤開裂、底鼓、巖與煤自行剝落，煤壁外鼓、來壓、煤壁顫動、鉆孔變形、垮孔頂鉆、夾鉆扦、鉆粉量增大、鉆機(jī)過負(fù)荷等；瓦斯涌出方面的預(yù)兆有，瓦斯涌出異常、瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂?、煤塵增大、氣溫與氣味異常、打鉆噴瓦斯、噴煤、哨聲蜂鳴聲等；煤力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)方面的預(yù)兆有，層理紊亂、煤強(qiáng)度松軟或軟硬不均、煤暗淡無光澤、煤厚變化大、傾角變陡、波狀隆起、褶曲、頂、底板階狀凸起、斷層、煤干操等等。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分突出影響因素與突出次數(shù)統(tǒng)計規(guī)律表開采深度（m）作業(yè)方式地質(zhì)構(gòu)造突出預(yù)兆巷道類型煤層厚度（m）500-600爆破斷層響煤炮平巷4-5400-500采煤機(jī)割煤無構(gòu)造噴頂夾鉆回采面3-4≧700打鉆煤厚變化片幫掉碴下山2-3300-400掘進(jìn)機(jī)割煤煤層傾角變化無預(yù)兆上山5-6600-700無作業(yè)軟分層變厚瓦斯忽大忽小石門≧64.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分突出預(yù)兆縱向風(fēng)險率排序四礦五礦六礦八礦十礦十二礦全局響煤炮噴頂夾鉆響煤炮響煤炮片幫掉碴響煤炮響煤炮噴頂夾鉆響煤炮噴頂夾鉆噴頂夾鉆噴頂夾鉆噴頂夾鉆噴頂夾鉆片幫掉碴片幫掉碴片幫掉碴片幫掉碴響煤炮瓦斯異常片幫掉碴瓦斯異常瓦斯異常瓦斯異常瓦斯異常瓦斯忽大忽小片幫掉碴瓦斯異常煤結(jié)構(gòu)變化瓦斯忽大忽小煤結(jié)構(gòu)變化煤結(jié)構(gòu)變化瓦斯忽大忽小煤結(jié)構(gòu)變化瓦斯異常瓦斯忽大忽小煤結(jié)構(gòu)變化瓦斯忽大忽小瓦斯忽大忽小煤結(jié)構(gòu)變化煤結(jié)構(gòu)變化瓦斯忽大忽小4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分9)突出危險性隨著有硬而厚的圍巖存在而增大

主要是硅質(zhì)灰?guī)r和砂巖等堅硬巖層的存在，有時造成巷道或工作面支架大面積不接頂，給彈性潛能的積聚創(chuàng)造條件，同時增大工作面前方應(yīng)力梯度。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分10）從巷道類型與突出危險性的關(guān)系上看以石門為最危險

從石門工作面距煤層2m起至穿過煤層全厚而進(jìn)入頂板或底板2m止，整個揭穿過程都有危險，也曾發(fā)生過僅2m厚煤層在石門揭穿過程中突出兩次的實(shí)例。在各種突出中，采面突出強(qiáng)度最小。4.1礦井瓦斯突出的分類及其一般規(guī)律本文檔共180頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分不同施工工藝期間突出分布表施工工藝突出次數(shù)（次）突出煤量（t）突出瓦斯量（m3）平均煤量（t）平均瓦斯量（m3）比例(%)回采4130489513574.342320.3726.5掘進(jìn)1018447.6482005.783.64772.365.2石門揭煤33588216119.332738.671.9其它106341.4701778634.170177.86.4總計155181951287134.793.25594.24100.0本文檔共180頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分煤厚2.8m,金屬骨架及震動放炮措施，揭開石門過煤門時突出，3500t，125萬m3。金屬骨架孔12個，插入15kg/m鋼軌南桐局一井三號石門揭開四煤層突出示意圖本文檔共180頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分測壓：3.5~4.4MPa措施：施工11個排放鉆孔及4個松動爆破孔。震動放炮誘導(dǎo)突出，突出煤量5270t，煤拋出280m遠(yuǎn)，瓦斯逆流2200m以上。天府局+110水平北六石門對掘揭九煤突出示意圖本文檔共180頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分該次突出是自行沖破巖柱發(fā)生的，盡管未進(jìn)行爆破揭煤，但在應(yīng)力作用下，巖柱已破壞，具有突出危險的軟煤突然暴露，發(fā)生了煤與瓦斯突出。南桐局東林礦+310水平南十石門揭四煤突出示意圖本文檔共180頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施控制范圍本文檔共180頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施控制范圍很多石門揭煤由于只采取了控制范圍很小的局部防突措施，當(dāng)出現(xiàn)即使是不大的冒頂、片幫等現(xiàn)象后也可能導(dǎo)致嚴(yán)重突出煤體距離工作面太近或直接暴露到工作面空間，引起突出的發(fā)生。足夠的巖柱如果揭煤未能一次穿透煤層頂（底）板，則在繼續(xù)揭煤作業(yè)時，仍應(yīng)保證巷道輪廓線外保持至少12m（或急傾斜下部6m）、前方至少15m的范圍內(nèi)進(jìn)行了有效的預(yù)抽煤層瓦斯，否則，應(yīng)立即補(bǔ)充實(shí)施預(yù)抽鉆孔并檢驗(yàn)效果。本文檔共180頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分11）煤層突出危險性隨煤厚增加而加大

對同一礦區(qū)、同一礦井來說，突出煤層厚度越大，突出危險性也越大，特別是軟分層的厚度的增加，突出的次數(shù)增多，突出度增大。南桐礦務(wù)局三號煤煤層厚度0.3～0.5m，平均突出強(qiáng)度2噸，最大突出強(qiáng)度5噸；五號煤煤厚0.7~0.8m，平均突出強(qiáng)度38噸，最大突出強(qiáng)度38噸；六號煤厚1.0~1.5m，平均突出強(qiáng)度43噸，最大突出強(qiáng)度450噸；而煤層厚度較大的4號層，煤厚為2.5~3.2m，平均突出強(qiáng)度88噸，最大突出強(qiáng)度5000噸。該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層，突出次數(shù)占全局突出次數(shù)的60%以上。類別三號煤層四號煤層五號煤層六號煤層煤層厚度（m）0.3～0.52.6～3.20.7～0.81.0～1.5突出次數(shù)（次）93258697平均突出強(qiáng)度（t/次）2883843突出最大強(qiáng)度（t/次）55000766450本文檔共180頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分12）突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶

在有嚴(yán)重突出危險的礦務(wù)局的3082次有明確有無地質(zhì)構(gòu)造記錄的突出中，有2525次突出突出地點(diǎn)有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質(zhì)構(gòu)造，無地質(zhì)構(gòu)造的突出有557次，僅占18.1%。需要指出的是，對剛剛開始突出的突出礦井、突出煤層，突出幾乎都和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，而對突出已有幾十年歷史的嚴(yán)重突出礦井、突出煤層，當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)無地質(zhì)構(gòu)造時，也可能發(fā)生煤與瓦斯突出。構(gòu)造類型斷層褶曲煤厚變化軟分層變厚煤傾角變化火成巖侵入無構(gòu)造其它統(tǒng)計次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)48.474.864.7194.9116.847.353.048.0突出次數(shù)（次）88234257471003565572642525本文檔共180頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分1-瓦斯流失區(qū)；2-瓦斯含量降低區(qū)；3-瓦斯含量增高區(qū)；4-瓦斯含量正常區(qū)；5-地表斷層對煤層瓦斯含量影響示意圖本文檔共180頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分13）煤體破壞程度越高突出危險性越大

突出煤層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是是破壞程度高，多為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤，煤的堅固性系數(shù)f一般小于0.5，煤層瓦斯放散初速度ΔP大，煤層透氣性系數(shù)小，層理紊亂，多為遭受到地質(zhì)構(gòu)造揉皺的構(gòu)造煤。隨著煤結(jié)構(gòu)破壞程度的增大，煤的空隙體積增大,煤的強(qiáng)度減小，煤的瓦斯解吸和放散初速度增大。煤強(qiáng)度的減小,連結(jié)力和內(nèi)摩擦角減小，使得煤在地壓和瓦斯壓力作用下更易于破碎，減少了破碎煤所需要的功。解吸速度的提高，使煤的瓦斯能量釋放速度加快。以上這些因素都為煤和瓦斯突出創(chuàng)造了有利條件。參數(shù)單位ⅠⅡⅢⅣⅤ連結(jié)力，KMPa2.481.731.050.73內(nèi)摩擦角，度38.837.534.633.3滲透孔隙體積，Vcm3／g0.012060.013050.021550.031360.0825煤的堅固性系數(shù)，f0.69～2.20.25～1.330.13～0.52<0.1～0.33<0.1瓦斯放散初速度，P0.5~2.80.5~81~19.33.8~21.713.7~22.1本文檔共180頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分北票三寶一井西一采區(qū)反眼延期突出情況示意圖突出煤矸1500t，瓦斯5.44萬m3，突出煤充滿125m巷道，瓦斯逆流400m以上。延期突出實(shí)例放炮18~20min后聽到兩聲巨響發(fā)生了突出本文檔共180頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.1

－石門揭煤的突出實(shí)例：實(shí)例一本文檔共180頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.2

－石門揭煤的突出實(shí)例：實(shí)例二本文檔共180頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.3－石門揭煤的突出實(shí)例：實(shí)例三本文檔共180頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.4－煤巷突出實(shí)例：實(shí)例四本文檔共180頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.5－掘煤層上山突出實(shí)例：實(shí)例五本文檔共180頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.6－掘煤層下山突出實(shí)例：實(shí)例六本文檔共180頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.7－回采工作面的突出實(shí)例：實(shí)例七本文檔共180頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.8－鉆進(jìn)大直徑鉆孔時的突出實(shí)例：實(shí)例八本文檔共180頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分圖2.9－鉆進(jìn)大直徑鉆孔時的突出實(shí)例：實(shí)例九本文檔共180頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分（三）鉆孔直徑應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯情況確定，一般為75～120mm，地質(zhì)條件變化劇烈地帶也可采用直徑42～75mm的鉆孔。若鉆孔直徑超過120mm時，必須采用專門的鉆進(jìn)設(shè)備和制定專門的施工安全措施；第八十九條本文檔共180頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分解釋瓦斯突出是——怎樣發(fā)生？原因何在？過程如何？4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.2煤與瓦斯突出機(jī)理1）瓦斯主導(dǎo)作用假說：

(1)“瓦斯包”說(2)粉煤帶說(3)煤孔隙結(jié)構(gòu)不均勻說(4)突出波說(5)裂縫堵塞說(6)閉合孔隙瓦斯釋放說(7)瓦斯膨脹說(8)卸壓瓦斯說(9)火山瓦斯說(10)地質(zhì)破壞帶說(11)瓦斯解吸說1單因素作用假說本文檔共180頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.2煤與瓦斯突出機(jī)理2)地壓主導(dǎo)作用假說：(1)巖石變形潛能說(2)應(yīng)力集中說(3)塑性變形說(4)沖擊式移近說(5)拉應(yīng)力波說(6)應(yīng)力疊加說(7)放炮突出說(8)頂板位移不均勻說3)化學(xué)本質(zhì)作用假說：(1)瓦斯水化物說(2)地球化學(xué)說(3)硝基化合物說本文檔共180頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.2煤與瓦斯突出機(jī)理2綜合作用假說(1)振動說(2)分層分離說(3)破壞區(qū)說(4)游離瓦斯壓力說綜合作用假說認(rèn)為：煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、包含在煤體中的瓦斯以及煤體自身物理力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果。主要有：本文檔共180頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說1、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?！巴咚拱保和咚拱械耐咚箟毫Ρ揉徑鼌^(qū)域要高得多，且包圍“瓦斯包”的煤體透氣性極小，使高壓瓦斯得以保存。當(dāng)工作面接近這一“瓦斯包”時，高壓瓦斯破壞了煤壁，瓦斯攜帶破碎煤猛烈噴出，發(fā)生瓦斯突出?！岸嗑奂淄椤保篊H4在煤中形成不穩(wěn)定的多聚甲烷（（CH4

）n）或結(jié)晶水合物

），當(dāng)煤層揭開后，促使它們急劇分解，從而放出大量瓦斯并夾帶大量煤炭而噴出。本文檔共180頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說2、地應(yīng)力(in-siturockstress，geostress)作用說地應(yīng)力：地殼在各種運(yùn)動過程中和自重作用下，巖體在天然條件下產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。

本文檔共180頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

地應(yīng)力垂直應(yīng)力(Brown&Hoek,1978)開采深度

垂直應(yīng)力:

巖層因自重引起的垂直應(yīng)力隨深度增加呈線性增大。本文檔共180頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

隨著開采深度的增加，應(yīng)力逐漸增大。本文檔共180頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

德國魯爾礦區(qū)在1100m下開采，巷道寬6m，煤層厚1.9m。底板在24小時內(nèi)臌起0.8m，煤層移出0.5m。本文檔共180頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分鶴壁礦務(wù)局10礦

-575水平南大巷

（采深725m）支架

扭曲變形本文檔共180頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分本文檔共180頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

采場礦壓顯現(xiàn)劇烈

我國煤礦生產(chǎn)實(shí)踐表明：采深對采場支護(hù)方面的影響不十分明顯，而煤壁片幫、端面冒落帶高度卻隨采深的增加而明顯增大。國外金屬礦開采實(shí)踐表明：深部采場更容易發(fā)生巖爆等動力災(zāi)害。長壁工作面房柱工作面本文檔共180頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

美國LuckyFriday金屬礦采場中發(fā)生的巖爆：

(埋深超過700m,震級3.6-4.2,發(fā)生于1988年10月18日)本文檔共180頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分1991年11月11日巖爆導(dǎo)致采場壁破壞深達(dá)1m(采深超過700m)美國LuckyFriday金屬礦采場中發(fā)生的巖爆：本文檔共180頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分1991年5月23日巖爆導(dǎo)致采場水平巷道破壞

(采深超過900m)美國LuckyFriday金屬礦采場中發(fā)生的巖爆本文檔共180頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分1991年11月13日巖爆導(dǎo)致采場水平巷道破壞(采深超過900m)本文檔共180頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南非某金礦巖巷中的巖爆(巷道埋深3500m)巷道混凝土噴層破壞本文檔共180頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分巖爆造成損害細(xì)部巖塊嵌入水管表面電纜被高速拋出的巖塊割斷(實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：巖石彈射速度>50m/s)本文檔共180頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分50年代中期印度某金礦巷道中巖爆造成的戲劇性效果(dramaticeffect)巖爆前中度破壞區(qū)本文檔共180頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分嚴(yán)重破壞區(qū)完全閉合區(qū)本文檔共180頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分南非某礦巖爆對巷道的破壞(巷道尺寸3m*3m,埋深1540m,震級4)本文檔共180頁；當(dāng)前第86頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分巷道尺寸3m*3m深度2600m震級4本文檔共180頁；當(dāng)前第87頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分深度3100m震級1.8本文檔共180頁；當(dāng)前第88頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分深度2700m震級2.1本文檔共180頁；當(dāng)前第89頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分震級3.7對上圖巷道破壞的推斷，估計是由巷道中部巖層的剪切破壞引起的本文檔共180頁；當(dāng)前第90頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分發(fā)生在上山中的煤與瓦斯突出(德國魯爾礦區(qū)，突出煤量30t，瓦斯涌出量300m3)本文檔共180頁；當(dāng)前第91頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分德國某一煤巷中的煤與瓦斯突出：(巷道寬6m，高3m。同時從掘進(jìn)頭兩幫的煤壁中向掘進(jìn)空間拋出，約50m巷道被毀，瓦斯涌出量4.2萬m3)向前15m巷道被擠壓成一個小孔本文檔共180頁；當(dāng)前第92頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分煤巷中煤的突出(巷道寬2.5m，高1.6m,煤體從兩壁拋出，在巷道中線箭頭處相互擠壓,而頂?shù)装鍏s穩(wěn)定)本文檔共180頁；當(dāng)前第93頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說2、地應(yīng)力作用說

突出主要是高地應(yīng)力作用結(jié)果。本文檔共180頁；當(dāng)前第94頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說3、綜合作用說突出主要是地應(yīng)力、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)等因素綜合作用結(jié)果。1)能量說前蘇聯(lián)B.B.霍多特提出，突出是煤的變形能（w）和瓦斯內(nèi)能突然釋放引起工作面煤體的高速破碎。激發(fā)突出的第一條件對于回采對于掘進(jìn)對于石門揭煤式中W----煤的變形能；

Э----頂板巖石動能；

Q----煤內(nèi)游離瓦斯所含的內(nèi)能；

F----煤向巷道移動功；

U----煤的破碎功。激發(fā)突出的第二條件

式中Vp----煤的破碎速度；

Vx----煤裂隙中瓦斯壓力下降速度。本文檔共180頁；當(dāng)前第95頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說激發(fā)突出的第三條件式中P----瓦斯壓力；

s----煤破碎區(qū)段的橫斷面積；

f----煤沿某一表面移動時，該面的摩擦系數(shù)；

α----煤沿某一表面移動時，該面與水平面所成傾角；

g----重力加速度；

m----煤的質(zhì)量；

a----為了將煤拋出必須給煤的加速度；

+，-----煤移動方向，向上拋出取“+”，反之取“-”。

在瓦斯礦井，激發(fā)突出的第二與三條件實(shí)際上總是可以滿足，因此，第一條件便成為發(fā)生突出的主要而必需條件。本文檔共180頁；當(dāng)前第96頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分一、突出原因假說2）地應(yīng)力分布不均說前蘇聯(lián)馬可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出。突出機(jī)理（原因）：突出煤層的圍巖具有增高的和不均勻的應(yīng)力分布；產(chǎn)生圍巖的不均勻位移；頂?shù)装褰咏摹巴焙汀叭印钡男纬桑a(chǎn)生一種脆弱的平衡；靠近工作面的破碎帶的尺寸降低，在近工作面范圍內(nèi)部保持著較高的瓦斯壓力。采掘工作破壞圍巖脆弱平衡時，造成急劇的位移和搓揉，產(chǎn)生沖擊和煤的破碎，發(fā)生突出。發(fā)生突出的條件：a、突出煤層具有不同的地質(zhì)構(gòu)造與煤的結(jié)構(gòu)；b、突出煤與非突出煤層的特性不同；c、突出區(qū)：瓦斯壓力大，煤層透氣性低，煤質(zhì)松軟，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。d、突出煤層，地應(yīng)力處于緊張狀態(tài)；e、突出主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)；f、圍巖地應(yīng)力不均是突出危險性的一種標(biāo)志。

因此，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)變化和能量的釋放是造成突出的首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯壓力決定了突出的強(qiáng)度。本文檔共180頁；當(dāng)前第97頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分二、力能計算1、地應(yīng)力煤體內(nèi)存在著地應(yīng)力（自重應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造力和采動集中應(yīng)力）、瓦斯壓力和煤的自重重力。自重應(yīng)力：鉛垂方向水平方向地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力：水平方向采動集中應(yīng)力：鉛垂方向煤的自重力：鉛垂方向

一般地，通常地應(yīng)力在數(shù)值上為瓦斯壓力的幾倍到幾十倍，突出過程中破碎煤體的主導(dǎo)力是地應(yīng)力，特別是存在地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力時，尤其如此。本文檔共180頁；當(dāng)前第98頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分二、力能計算

2、煤體彈性潛能單向應(yīng)力狀態(tài)：

三向應(yīng)力狀態(tài)：式中wt----煤的彈性變形潛能，mj/m3；σ----煤的平均應(yīng)力,Mpa；σ1

、σ2、

σ3----分別為三個方向的主應(yīng)力，MPa；μ、E----分別為煤的泊松比和彈性模量。本文檔共180頁；當(dāng)前第99頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分二、力能計算3、瓦斯內(nèi)能作用：破碎煤體；搬運(yùn)突出物；使突出不斷向煤體深部擴(kuò)展。熱力學(xué)變化過程：突出瞬間，膨脹瓦斯屬于等溫過程；破碎煤脫離煤體后，屬于多變過程；最后接近絕熱過程。根據(jù)熱力學(xué)，可推得一噸煤瓦斯膨脹內(nèi)能計算式為：式中v1----噸煤瓦斯涌出量；P0、P1----突出前后，煤層瓦斯壓力；n----過程指數(shù)。本文檔共180頁；當(dāng)前第100頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分三、突出過程及特點(diǎn)1、突出發(fā)生過程（1）準(zhǔn)備階段----能量積蓄由于地質(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)。特點(diǎn)：工作面煤壁內(nèi)形成高σ和，呈現(xiàn)出多種有聲或無聲的預(yù)兆。時間有長，有短。（2）激發(fā)階段特點(diǎn)：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。本文檔共180頁；當(dāng)前第101頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分三、突出過程及特點(diǎn)（3）發(fā)展階段特點(diǎn)：a)突出從激發(fā)點(diǎn)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）b)破碎的煤在不斷膨脹的承壓瓦斯風(fēng)暴中邊運(yùn)送，邊粉碎，此過程主要是瓦斯內(nèi)能作功的過程。c)煤的剝離與破碎具有脈沖特性，存在多輪回過程。本文檔共180頁；當(dāng)前第102頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分三、突出過程及特點(diǎn)（4）終止階段

兩種情況突出可能終止：

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，和下降，不足以破壞煤體。本文檔共180頁；當(dāng)前第103頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分三、突出過程及特點(diǎn)2、地應(yīng)力和瓦斯壓力在突出過程中的作用地應(yīng)力的作用：a）激發(fā)突出；b）發(fā)展階段與瓦斯壓力共同作用，對煤體進(jìn)行剝離、破碎；c）影響煤體內(nèi)部裂隙系統(tǒng)的閉合程度和生成新的裂隙。瓦斯壓力的作用：a）當(dāng)瓦斯壓力梯度很大時，能獨(dú)立激發(fā)突出；b）發(fā)展與實(shí)現(xiàn)突出的主要因素；c）膨脹瓦斯破碎，搬運(yùn)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。本文檔共180頁；當(dāng)前第104頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分單因素作用假說單因素作用假說主要有：瓦斯主導(dǎo)作用假說，地壓主導(dǎo)作用假說以及化學(xué)本質(zhì)作用假說，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)單因素起主導(dǎo)作用。

1)瓦斯主導(dǎo)作用假說：以瓦斯為主導(dǎo)作用的假說。主要有“瓦斯包’’說前蘇聯(lián)的比1I．沙留金和英國的R．威廉姆等提倡的“瓦斯包’’學(xué)說認(rèn)為，煤層內(nèi)存在著可以積聚高壓瓦斯的空洞，其壓力超過煤層強(qiáng)度減低區(qū)的煤體強(qiáng)度極限，當(dāng)工作面接近這種瓦斯包時，煤壁就會發(fā)生破壞，產(chǎn)生突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第105頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(2)粉煤帶說前蘇聯(lián)的幾比貝可夫、德國的M．魯夫、英國的H．布列斯克以及日本的植木七郎提倡的粉煤帶說認(rèn)為，由于地質(zhì)構(gòu)造或礦山壓力的作用，原生煤層被破碎成粉狀．這些粉煤極易放出瓦斯。當(dāng)巷道接近這一地帶時，粉煤在較小的瓦斯壓力作用下，就能與瓦斯一起噴出。

(3)煤孔隙結(jié)構(gòu)不均勻說前蘇聯(lián)的P．M．克里切夫斯基等人提出了這一假說，這一假說認(rèn)為．煤層中有透氣性變化劇烈的區(qū)域，在這些區(qū)域的邊緣，瓦斯流動速度變化很大。如透氣性小的恰好是堅硬的煤．而透氣性大的又是不堅硬的煤，那么當(dāng)巷道接近這兩種煤的邊界時，瓦斯?jié)撃芫陀锌赡苁姑和怀觥?.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第106頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(4)突出波說前蘇聯(lián)的c．兒赫里斯基阿諾維奇提倡的這一假說認(rèn)為，瓦斯?jié)撃芤让旱膹椥宰冃文艽笫蹲笥?，在煤的?qiáng)度低的地區(qū)，煤的瓦斯壓力大于煤的極限破壞強(qiáng)度。當(dāng)巷道接近這一地區(qū)時，在瓦斯壓力的作用下，可產(chǎn)生連續(xù)的破碎煤體的突出波，引起突出。

(5)裂縫堵塞說前蘇聯(lián)的H．L1．阿莫索夫提倡這一假說，他認(rèn)為由于均勻排放瓦斯的裂縫被封閉和堵塞，在煤層中形成增高的瓦斯壓力帶，從而引起突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第107頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(6)閉合孔隙瓦斯釋放說前蘇聯(lián)的兒比合爾巴尼提出了這一假說，他認(rèn)為：近工作面地帶，由于煤吸收和解吸瓦斯的周期性，使其機(jī)械強(qiáng)度降低，包含在閉合孔隙中的瓦斯、在孔隙閉合面與敞開面之間產(chǎn)生了很大的壓力差。當(dāng)煤體被破壞時，使被解吸的瓦斯拋向巷道。

(7)瓦斯膨脹說前蘇聯(lián)的B．LL尼柯林等人提倡這一假說，他們認(rèn)為在煤層中存在著瓦斯含量增高帶．因而引起煤體膨脹和煤層應(yīng)力增高，此處煤層的透氣性接近于零。當(dāng)巷道掘進(jìn)到該處時，其應(yīng)力急劇降低，造成煤的破碎和突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第108頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(8)卸壓瓦斯說前蘇聯(lián)的g．K里熱夫斯基提出的這一假說認(rèn)為．突出煤層富含瓦斯，但透氣性低．瓦斯難以流出。而采掘工作可使局部卸壓，迅速卸壓的瓦斯涌向煤壁、造成煤壁局部瓦斯壓力升高，使粉碎的煤迅速拋出或向巷道擠出。

(9)火山瓦斯說日本的栗原一雄提倡這一假說，他認(rèn)為，瓦斯突出的動力來源于煤層中的游離瓦斯，突出時瓦斯壓力能達(dá)到一千幾百個大氣壓。由于火山的活動、煤受到了二次熱力變質(zhì)，產(chǎn)生瓦斯和熱流體帶來的巖漿瓦斯，從而在煤層內(nèi)，待別是在斷層內(nèi)，形成高壓瓦斯區(qū)，當(dāng)進(jìn)入這一地區(qū)進(jìn)行采掘作業(yè)時，即能引起突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第109頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(10)地質(zhì)破壞帶說日本的兵庫倍一郎提倡的這一假說認(rèn)為，由于有地質(zhì)破壞帶的存在，潛藏著一定數(shù)量的高壓瓦斯。當(dāng)巷道或工作面接近該帶時，在爆破及地壓的影響下，煤、巖壁裂縫增多．如覆蓋層的阻力與瓦斯壓力的平衡遭到破壞時，將會發(fā)生突出。它的中心點(diǎn)在于：由于地質(zhì)破壞帶的存在，增加了周圍巖體的異常拱壓，當(dāng)工作面接近這一破壞帶時、工作面與地質(zhì)破壞帶之間的煤層會被迅速破壞從而引起突出。

(11)瓦斯解吸說原民主德國的K．克歇爾倡導(dǎo)這一假說、他認(rèn)為，卸壓時煤的微孔隙擴(kuò)展、孔隙吸附潛能降低，吸附和吸著瓦斯解吸．潛伏的壓力(吸附瓦斯的內(nèi)能)轉(zhuǎn)化為“游離瓦斯”壓力，使瓦斯壓力增高，可破壞不堅硬的煤體而引起突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第110頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分瓦斯說能解釋突出中的一些現(xiàn)象、但與下面一些情況不符或不能解釋：

①迄今為止在煤層內(nèi)從未發(fā)現(xiàn)過上述的“瓦斯包”或特定的粉煤帶，

②人們在后來的實(shí)踐中統(tǒng)計的資料表明：突出危險性與煤層瓦斯含量之間沒有直接的聯(lián)系；

③在突出孔洞周圍出現(xiàn)過重復(fù)突出

④.巖石錯動的強(qiáng)烈聲響往往發(fā)生在突出之前的煤體深處

⑤.打小直徑徘放鉆孔，并不能有效地防治突出；

⑥.突出地點(diǎn)煤和巖石的溫度升高，拋出的煤體溫度也有⑦.煤層的自行揭開；

⑧.過煤門時的突出；

⑨.突出孔洞發(fā)生變形(體積縮小)；

⑩.大多數(shù)平巷的突出孔洞位于上隅角。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第111頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分地壓主導(dǎo)作用假說：以地壓為主導(dǎo)作用的假說。主要有：（1）巖石變形潛能說前蘇聯(lián)的11．M．別楚克和D．1’．阿爾沙瓦、法國的莫連、加拿大的伊格拿季葉夫及日本的外尾善次郎提倡這一假說，他們認(rèn)為突出的發(fā)生是變形的彈性巖石所積聚的潛能引起的．這些巖石位于煤層周圍，而這種潛能是以往的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動造成的。當(dāng)巷道掘到該處時，彈性巖石便像彈笛一樣伸張開來，從而破壞和粉碎煤體而引起突出，4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第112頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(2)應(yīng)力集中說前蘇聯(lián)的D．1L別和．1．M．卡爾波夫提倡這一假說．他們認(rèn)為．在采煤工作面前方的支撐壓力帶，由于厚彈性頂板的懸頂和突然沉降引起附加應(yīng)力、煤體在此集中應(yīng)力的作用下產(chǎn)生移動相遇到破壞。如果再施加動載荷，煤體就會沖破工作面煤壁而發(fā)生突出。煤突出時．伴隨有大量的瓦斯涌出。

(3)塑性變形說前蘇聯(lián)的A．B．瓦爾琴等提倡這一假說，他們認(rèn)為下，突出煤層發(fā)生彈塑性交形，使巷道周圍煤體突然破碎，引起突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第113頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(4)沖擊式移近說前蘇聯(lián)的兒A．包利生科倡導(dǎo)這一假說，他認(rèn)為，在突出中起主導(dǎo)作用的是地壓，具體地說是頂?shù)装宓臎_擊式移近。沖擊式移近發(fā)生的可能性和大小取決于巖體的性質(zhì)、巷道參數(shù)、掘進(jìn)方式和速度。其條件是：第一、煤層緊張程度增大；第二，煤層邊緣有脆性破壞；第三，從破壞的煤中涌出的瓦斯有一定的壓力。

(5)拉應(yīng)力波說前蘇聯(lián)的5．1L梅德維杰夫提倡這一假說，他認(rèn)為，突出煤層的力量是拉應(yīng)力波。而這個拉應(yīng)力波是脆性材料在地壓的作用下儲蓄了大量的彈性能．當(dāng)巷道工作面附近的煤體由三向受壓狀態(tài)轉(zhuǎn)為復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時．掘進(jìn)工作面破壞了平衡，造成能量釋放而產(chǎn)生突出的。在拉應(yīng)力波作用下．煤體破碎并拋出，而瓦斯的迅速排放又使動力效應(yīng)更加猛烈。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第114頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(6)應(yīng)力疊加說日本的矢野貞三提倡這一假說、他認(rèn)為，突出是由于地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、火山與巖漿活動的熱力變形應(yīng)力、自重應(yīng)力、采掘應(yīng)力和放頂動壓等疊加而引起的。突出危險煤層具有特殊的“分支性裂隙”的顯微結(jié)構(gòu)。

(7)放炮突出說日本橋本清等提倡這一假說，他們認(rèn)為．大多數(shù)瓦斯突出(包括沖擊地壓)主要是由于爆破的應(yīng)力作用而造成的。他們認(rèn)為：如果突出是由地壓引起的話．那么．采煤工作面應(yīng)該比巷道突出次數(shù)多，但事實(shí)與此相反。

(8)頂板位移不均勻說日友的小田仁平次等提倡這一假說，他們認(rèn)為，瓦斯突出是由于煤層頂?shù)装宀灰?guī)則和不連續(xù)移動而引起的一種動力現(xiàn)象。并指出．頂?shù)装逡平俣戎翟黾佑窒陆岛?，才發(fā)生突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第115頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

以地壓為主導(dǎo)作用的假說同樣也能解釋相當(dāng)一部分突出現(xiàn)場的現(xiàn)象、但也還有許多觀象不能解釋，如：

1.在瓦斯不大的礦井，即使開采深度很深(400一500m)，也不會發(fā)生突出。

2.二氧化碳參與突出的平均強(qiáng)度比甲烷參與突出的平均強(qiáng)度大。

3.突出前出現(xiàn)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛仍龃蠡蚝龃蠛鲂〉念A(yù)兆，也出現(xiàn)工作面煤壁或空氣溫度下降的預(yù)兆。

4.煤與瓦斯突出時，從突出煤的分選現(xiàn)象中可見到大量的細(xì)塵狀粉煤。

5.如果突出的發(fā)生是由地壓引起的，那么突出的孔洞應(yīng)該是圓錐形，而實(shí)際的突出孔洞常常是一些口小腔大特殊形狀的孔洞(如梨形、橢球形)。

4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第116頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

6.在一些特大型的突出中，每噸噴出煤的瓦斯涌出量比煤層瓦斯含量高得多．即可以在短時間內(nèi)涌出數(shù)十萬以致上百萬立方米瓦斯氣體．逆風(fēng)流運(yùn)行并可充滿數(shù)干米的巷道。

7.準(zhǔn)備巷道中地壓顯現(xiàn)不如回采巷道明顯，但準(zhǔn)備巷道的突出次數(shù)與強(qiáng)度均比回采巷道工作面的大。

8.在乎巷及下山也發(fā)生突出。

9.在進(jìn)行工作面支護(hù)甚至無人作業(yè)時，地壓作用并不大，也有突出發(fā)生。

10.當(dāng)增加煤體水分降低煤體強(qiáng)度時，煤的突出危險性反而降低。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第117頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分化學(xué)本質(zhì)作用假說：

以化學(xué)本質(zhì)為作用的假說。主要有：

1.瓦斯水化物說前蘇聯(lián)的B．T．巴利維列夫、陽．y．馬何貢和1’．卜克留金等提出了這一假說，他們認(rèn)為．在某些地質(zhì)構(gòu)造活動區(qū)，在一定的溫度壓力下，有可能生成瓦斯水化物(CH4

．6H20)，并以介穩(wěn)狀態(tài)保存在煤層和巖石滲透孔隙內(nèi)，它具有很大的潛能．受到采掘工作影響后．即迅速分解．形成高壓瓦斯(可達(dá)數(shù)百個大氣壓)，破壞煤體而造成突出。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第118頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

2.地球化學(xué)說前蘇聯(lián)的兒M．庫茲聶左夫提出這一假說，他認(rèn)為．瓦斯突出現(xiàn)象是煤層中不斷進(jìn)行的地球化學(xué)過程————煤層中的氧化還原過程。由于活性氧及放射性氣體的存在而加劇、生成一些活性中間物，導(dǎo)致高壓瓦斯的形成。中間產(chǎn)物和煤中有機(jī)物的相互作用，使煤分子遭到破壞。

3.硝基化合物說前蘇聯(lián)的BB．薩夫琴柯等提倡這一假說，他們認(rèn)為：突出煤中積蓄有硝基化合物，只要有不大的活化能量(如活動著的巖石應(yīng)力不均勻、瓦斯壓力等)就能產(chǎn)生熱反應(yīng)。當(dāng)其熱量超過分子的話化能時，反應(yīng)將自發(fā)地加速——發(fā)生突出?；瘜W(xué)本質(zhì)說沒有得到多大的支持和擁護(hù)，其原因是迄今為止在礦井中尚未發(fā)現(xiàn)瓦斯的水化物的實(shí)物。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第119頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分綜合作用假說綜合作用假說認(rèn)為：煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、包含在煤體中的瓦斯以及煤體自身物理力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果。持綜合作用假說觀點(diǎn)的學(xué)者都承認(rèn)，煤與瓦斯突出是綜合因素作用的結(jié)果，但對各種因素在突出中所起的作用卻說法不一。

例如，法國學(xué)者入伯蘭等認(rèn)為瓦斯因素是主要的；而前蘇聯(lián)學(xué)者B．比霍多特、日本學(xué)者肌部俊郎等許多學(xué)者則認(rèn)為地應(yīng)力是主要的，即地應(yīng)力是發(fā)動突出、發(fā)展突出的主要因素，瓦斯是幫助突出發(fā)展的因素。目前，具有代表性的綜合作用假說主要有：4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第120頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(1)振動說前蘇聯(lián)的兒Mo克利奧魯奇科認(rèn)為，煤與瓦斯突出的形成不是一個單獨(dú)的過程，而是由圍巖對煤層的振動作用有關(guān)的三個連續(xù)階段組成的：第一階段．煤受到來自圍巖方面的壓力作用而破壞，煤的體積縮小，游離瓦斯壓力增大，并有一部分轉(zhuǎn)化為吸附瓦斯；第二階段、卸壓，煤層體積膨脹，瓦斯壓力降低，瓦斯解吸；第三階段，包含粉碎的煤和大量的游離瓦斯的煤層又再次受壓，瓦斯壓力再次增大。當(dāng)巷道工作面接近上述破壞帶時。處于高壓的粉煤和瓦斯混合物就有可能沖破煤壁而發(fā)生突出。因此該假說認(rèn)為：瓦斯是造成突出的主體。而煤粉碎、瓦斯解吸和瓦斯粉煤混合物的噴出所需的能量是由煤層的圍巖通過振動來傳遞的。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第121頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(2)分層分離說前蘇聯(lián)的1LM．被圖霍夫等人認(rèn)為突出是由地應(yīng)力和瓦斯共同作用的結(jié)果‘突出過程分三個階段：①準(zhǔn)備階段。工作面附近的煤層始終處于地應(yīng)力的作用下，造成了發(fā)生突出的條件、增加了瓦斯向巷道方向滲透的阻力，促使煤層保持高的瓦斯壓力，煤體強(qiáng)度降低，煤校易于從煤體中分離。②顆粒分離波的傳播階段。突出時，顆粒的分離過程是一層一層進(jìn)行的。當(dāng)突出危險帶表面急劇暴露時．由于瓦斯壓力梯度作用使分層承受拉力，當(dāng)拉力大于分層強(qiáng)度時、即發(fā)生分層從煤體上的分離。分層分離是一切突出的重要組成部分，影響著突出的主要待征，但并沒有全面反映突出過程的多種形式。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第122頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分例如，分層分離波統(tǒng)過部分的壓碎帶，通常決定于地壓作用，伴隨聲響激發(fā)此時暴露面上約分層分離。突出常常是重復(fù)的破壞組合．一部分是瓦斯參與下的分層分離而破壞，另一部分是地應(yīng)力破壞。在急傾斜煤層的某些部分，則在自身的重力作用下分離。③瓦斯和顆?；旌衔锏倪\(yùn)動階段。從煤體分離的煤顆粒和瓦斯急速沖向巷道．隨著混合物運(yùn)動，瓦斯進(jìn)一步膨脹，速度繼續(xù)加快。當(dāng)其遇到阻礙時，速度降低而壓力升高、直到增高的壓力不能超過破壞條件時，過程才停止。

4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第123頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

(3)破壞區(qū)說日本的礬部俊郎等人認(rèn)為、典型的沖擊地壓是由于集中應(yīng)力所造成的破壞現(xiàn)象，而典型的瓦斯突出是瓦斯作用的結(jié)果。介于二者之間的現(xiàn)象．稱為沖擊地壓式突出，或叫做突出式的沖擊地壓。它是瓦斯壓力和地應(yīng)力共同作用的結(jié)果。他們認(rèn)為：不論是突出還是沖擊地壓，首先必須破壞煤體。而煤體的破壞過程是一致的．在不均質(zhì)的煤內(nèi)．各點(diǎn)的強(qiáng)度不同，在高壓力的作用下，由強(qiáng)度最低的點(diǎn)先發(fā)生破壞，并在其周圍造成應(yīng)力集中，如鄰點(diǎn)的強(qiáng)度小于這個集中應(yīng)力，就會被破壞成破壞區(qū)。在這種破壞區(qū)中，煤的強(qiáng)度顯著下降，變成弱應(yīng)力區(qū)。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第124頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分此區(qū)內(nèi)的吸附瓦斯由于煤體破壞時釋放的彈性能供給熱量而解吸、煤粒子間的瓦斯使煤的內(nèi)摩擦力下降，變成易于流動的狀態(tài)。當(dāng)這種粉碎的煤流噴射出時，便形成了突出。

(4)游離瓦斯壓力說法國的J．耿代爾等認(rèn)為，突出是煤質(zhì)、地應(yīng)力、瓦斯壓力綜合作用的結(jié)果、但瓦斯因素是主要的，煤體內(nèi)游離瓦斯壓力是發(fā)動突出的主要力量，解吸的瓦斯僅參與突出煤的搬運(yùn)過程。如果工作面在突出危險區(qū)是逐漸推進(jìn)的，那么工作面前方煤體處于勻速動態(tài)的狀態(tài)；如果工作面前方的過載應(yīng)力區(qū)的圍巖突然變化．將出現(xiàn)加速的動態(tài)而突出。有利的突出條件是：煤的結(jié)構(gòu)紊亂，瓦斯壓力高，煤和固巖的應(yīng)力大。

4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第125頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分上述的綜合假說比前面的單向因素的假說大大進(jìn)了一步，它們能解釋的突出現(xiàn)象也比其它各種單項(xiàng)因素的假說多。但是，還有其它一些突出現(xiàn)象不能解釋、如：①突出的區(qū)域性分布；②石門的自行揭開；③過煤門時的大強(qiáng)度突出；④震動放炮揭開煤層時的延期突出；⑤突出時瓦斯噴出量超過煤層的瓦斯含量幾十倍甚至幾百倍。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第126頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

60年代，前蘇聯(lián)的霍多特在前人研究的基礎(chǔ)上，通過大量的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。從能量的角度出發(fā)，用數(shù)學(xué)分析的方法計算了煤層的變形潛能、圍巖的動能、瓦斯的內(nèi)能以及造成突出所需要的動能。提出了能量“假說”。他對突出的解釋為煤層應(yīng)力狀態(tài)突然改變相煤體內(nèi)的各種潛能突然釋放所引起煤層的高速破碎。他對突出全過程的解釋是當(dāng)煤體由一種應(yīng)力狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)向另一種應(yīng)力狀態(tài)時，煤的變形跟不上應(yīng)力的變化．在巖石對煤層的直接破碎的同時，增添了彈性恢復(fù)所引起的破碎和移動功、使破碎煤的孔隙串增加，瓦斯壓力作用的面積增大。當(dāng)煤相當(dāng)破碎且煤的瓦斯含量足夠大時，瓦斯涌出的速度急劇增大，形成瓦斯流．把已粉碎的煤帶入巷道。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第127頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分他認(rèn)為：煤體的破碎是由彈性潛能釋放引起的，瓦斯在煤體破碎后才得以釋放、釋放的瓦斯能只參與了突出的發(fā)展過程。與霍多特同一時期的還有前蘇聯(lián)的M．Bl包布夫，他在進(jìn)行了大量的現(xiàn)場觀測的基礎(chǔ)上提出了“應(yīng)力分布不均勻”說，他認(rèn)為，在突出危險煤層的圍巖中，由于地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力約作用，造成了煤體深部應(yīng)力不均勻，由此使圍巖產(chǎn)生不均勻的移動。在突出發(fā)生前，圍巖的移動發(fā)生“停滯”，使工作面附近的媒體處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，其特點(diǎn)是起保護(hù)層作用的壓出帶尺寸大大減少．壓縮帶缺失，離工作面不遠(yuǎn)處的煤體就具有較高的穩(wěn)定的瓦斯壓力。當(dāng)工作面受機(jī)械作用破壞了不穩(wěn)定平衡時，巖石產(chǎn)生移動和伸直，引起突出。包布洛夫認(rèn)為：突出的首要原因是圍巖應(yīng)力的釋放。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第128頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

霍多特與包布洛夫兩人在60年代的工作把瓦斯突出帆理的研究推向了一個新的階段．他們從實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)到現(xiàn)場觀測都進(jìn)行了大量細(xì)致的工作，得出了一些有價值的具有普遍意義的觀點(diǎn)和論斷，直到目前這些觀點(diǎn)相論斷仍然對瓦斯突出的防治具有指導(dǎo)作用。但是．需要指出的是，霍多特與包布格夫?qū)ν咚雇怀鰴C(jī)理的研究也還是處于經(jīng)驗(yàn)的摸索階段，這從他們的研究方法和實(shí)驗(yàn)過程中可以看出來。他們確定了地應(yīng)力在發(fā)動突出時的作用，但對瓦斯在突出中的作用，突出過程中的階段劃分等細(xì)節(jié)問題說明的還比較粗略。對過煤門時的大強(qiáng)度突出、突出時瓦斯噴出量遠(yuǎn)超過煤層瓦斯含量及延期突出現(xiàn)象同樣也不能解釋。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第129頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分進(jìn)入80年代，突出機(jī)理的研究有了新的發(fā)展。包爾申斯基等測得孔隙壓力增長可使得煤樣拉伸變形增加。鄭哲敏就我國特大型突出實(shí)例所做的能量分析表明突出煤層中瓦斯內(nèi)能要比煤體的彈性潛能大一至三個量級。氏平增之通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瓦斯壓力梯度是導(dǎo)致煤體檢應(yīng)變增高從而破壞的直接原因，而后他又首次用有限元方法分析了突然暴露面附近的有效應(yīng)力場、證明瓦斯壓力梯度增大可引起有效拉應(yīng)力增加。丁曉良進(jìn)行了煤在瓦斯?jié)B流作用下的破壞與持續(xù)擴(kuò)展的研究，認(rèn)為突出的發(fā)生是煤體的破壞與瓦斯?jié)B流藕合的結(jié)果。俞善炳首次建立了煤層暴露面外氣固兩相各以不同速度作一維運(yùn)動，相間有質(zhì)量輸運(yùn)的氣相質(zhì)量守恒與動量守恒方程。4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第130頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分何學(xué)秋進(jìn)行了煤與瓦斯突出過程的流變學(xué)研究，提出了煤與瓦斯突出的流變假說，用該假說解釋了延期性突出問題。蔣承林通過對石門揭穿含瓦斯煤層時煤體破壞現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究、提出了煤與瓦斯突出的球殼失穩(wěn)作用假說。由于煤與瓦斯突出是極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，故而對突出機(jī)理的認(rèn)識目前仍然處于定性綜合作用假說階段，即煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果，是聚集在圍巖和煤體中大量潛能的高速釋放，并認(rèn)為高壓瓦斯在突出的發(fā)展過程中起決定性的作用．地應(yīng)力是激發(fā)突出的因素，而煤的物理力學(xué)性質(zhì)則是阻礙突出的因素4.2煤與瓦斯突出機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第131頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分發(fā)展階段的特點(diǎn)是煤體依靠釋放的彈性能和游離瓦斯的膨脹能使發(fā)生連續(xù)破碎，形成破碎波，已破碎的煤巖體在高速瓦斯流的攜帶下向巷道拋出。能量積聚過程，即工作面前方應(yīng)力集中，形成高的應(yīng)力梯度；應(yīng)力增大使煤體透氣性降低，煤體內(nèi)瓦斯壓力梯度提高。準(zhǔn)備階段使工作面處于突出危險狀態(tài),這樣的工作面會顯現(xiàn)各種的有聲或無聲的突出預(yù)兆。當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時，突出即告停止：①激發(fā)突出的能量業(yè)已耗盡；②突出過程中,繼續(xù)放出的能量不足以粉碎煤；③突出孔道受阻礙，不能繼續(xù)在突出空洞周圍建立較大的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力等。煤與瓦斯突出發(fā)展過程突出的發(fā)動階段。由于外力作用使工作面附近煤巖體應(yīng)力狀態(tài)突然改變，巖石和煤中積聚的彈性潛能、瓦斯膨脹能迅速釋放，使煤巖體發(fā)生突然的位移、破壞,激發(fā)突出。停止階段激發(fā)階段準(zhǔn)備階段發(fā)展階段3突出的發(fā)展過程及各因素的作用（1）突出的發(fā)展過程本文檔共180頁；當(dāng)前第132頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分煤與瓦斯突出階段劃分3突出的發(fā)展過程及各因素的作用本文檔共180頁；當(dāng)前第133頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分1）地應(yīng)力的主要作用有三：一是激發(fā)突出；二是在突出發(fā)展階段中與瓦斯壓力梯度聯(lián)合作用對煤體進(jìn)行剝離、破碎；三是影響煤體內(nèi)部裂隙系統(tǒng)的閉合程度和生成新的裂隙、控制著瓦斯的流動和解吸過程。當(dāng)煤體突然破壞時，伴隨著卸壓過程、新舊裂隙系統(tǒng)連通起來并處于開放狀態(tài)，頓時顯現(xiàn)卸壓流動效應(yīng)，形成可以攜帶破碎煤的有壓頭的膨脹瓦斯風(fēng)暴。3突出的發(fā)展過程及各因素的作用本文檔共180頁；當(dāng)前第134頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分瓦斯在突出過程中的主要作用有三：一是在某些場合，當(dāng)能形成高瓦斯壓力梯度時，可獨(dú)立激發(fā)突出；在自然條件下，由于有地應(yīng)力配合，可以不需要很高的瓦斯壓力梯度就可激發(fā)突出。二是發(fā)展與實(shí)現(xiàn)突出的主要因素，在突出的發(fā)展階段中，瓦斯壓力與地應(yīng)力配合連續(xù)地剝離破碎煤體使突出向深部傳播。三是膨脹著的、具有壓力的瓦斯風(fēng)暴不斷地把破碎的煤運(yùn)走、加以粉碎，并使新暴露的突出孔壁附近保持著較高的地應(yīng)力梯度與瓦斯壓力梯度，為連續(xù)剝離煤體準(zhǔn)備好必要條件。3突出的發(fā)展過程及各因素的作用本文檔共180頁；當(dāng)前第135頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分應(yīng)力極限平衡區(qū)寬度：卸壓區(qū)寬度：（1）卸壓區(qū)：（2）原始應(yīng)力區(qū)（3）集中應(yīng)力區(qū)4煤巷卸壓帶對煤與瓦斯突出的作用機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第136頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

煤巷卸壓帶對煤與瓦斯突出的作用機(jī)理

實(shí)踐表明：煤與瓦斯突出和工作面前方卸壓區(qū)的大小有關(guān)，一般情況下，當(dāng)卸壓區(qū)縮短、且煤面附近存在高壓瓦斯時，就會引起突出。煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、瓦斯和煤強(qiáng)度三者相互作用的結(jié)果。而實(shí)際上，在礦井中并不是只要滿足地應(yīng)力、瓦斯和煤強(qiáng)度三者的關(guān)系就會發(fā)生出．倘若高的地應(yīng)力、瓦斯壓力和低的煤強(qiáng)度所處位置遠(yuǎn)離采掘工作面，則理所當(dāng)然就不會引起突出。反之，在采掘工作面附近，就會引起突出．也就是說都工作面前方的卸壓區(qū)有關(guān)。本文檔共180頁；當(dāng)前第137頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分在理論研究和實(shí)際工作中，為了能夠應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論的成果，往往把煤(巖)體看作是連續(xù)介質(zhì)煤(巖)體來加以研究，這種假設(shè)在一定條件下是允許的、一般認(rèn)為在下列情況下煤(巖)體具有連續(xù)介質(zhì)的特征：①結(jié)構(gòu)面不連續(xù)延展，切割不成分離的物體，而具有完整結(jié)構(gòu)的煤(巖)體。②在較高的圍巖壓力作用下，結(jié)構(gòu)面閉合，在摩擦力作用下，使煤(巖)體在傳遞應(yīng)力或變形破壞過程中，結(jié)構(gòu)面不起主導(dǎo)作用。③在人工改造作用下，使煤(巖)體結(jié)構(gòu)面人工愈合，而使煤(巖)體變?yōu)橥暾Y(jié)構(gòu)煤(巖)體。本文檔共180頁；當(dāng)前第138頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分卸壓區(qū)中煤體將產(chǎn)生破壞，形成煤與瓦斯突出現(xiàn)象。所以，從卸壓區(qū)煤體穩(wěn)定性條件出發(fā)，卸壓區(qū)的安全寬度為：即：卸壓區(qū)的安全寬度X0與煤層（或軟分層）厚度m、地應(yīng)力σy，瓦斯壓力p成正比；與煤體強(qiáng)度σT成反比。m、σy、p值越大，X0

值也越大，反之，則可適當(dāng)減小。另外，當(dāng)σT值減小時，X0

值應(yīng)增大才能確保安全。卸壓區(qū)安全寬度確定：4煤巷卸壓帶對煤與瓦斯突出的作用機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第139頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分根據(jù)理論推導(dǎo)，在煤巷中，卸壓區(qū)煤體穩(wěn)定性的條件為：

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐表明：當(dāng)煤巷卸壓區(qū)中的煤體受到破壞時，則往往導(dǎo)致突出現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在煤巷中，發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象的條件為：上式表明：當(dāng)卸壓區(qū)長度X0一定時，地應(yīng)力σy、瓦斯壓力p越大，則突出現(xiàn)象的危險性就越大；反之，當(dāng)?shù)貞?yīng)力σy、瓦斯壓力p一定時，卸壓區(qū)長度X0越小，則越容易滿足上式，突出現(xiàn)象危險性就越大。卸壓區(qū)安全寬度的應(yīng)用：4煤巷卸壓帶對煤與瓦斯突出的作用機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第140頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分

煤與瓦斯突出現(xiàn)象和工作面前方卸壓區(qū)的大小有直接關(guān)系。一般情況下，卸壓區(qū)越短，則集中應(yīng)力區(qū)最大值越接近工作面，瓦斯壓力梯度越大，卸壓區(qū)被沖破而形成突出現(xiàn)象的可能性就越大。當(dāng)卸壓區(qū)的范圍足夠大時，即使工作面前方存在高壓瓦斯和急劇的應(yīng)力集中，突出現(xiàn)象也不可能形成；反之，卸壓區(qū)范圍越小，保護(hù)屏障就越薄，突出就越容易形成。

現(xiàn)行的許多防突措施如深孔松動爆破、開卸壓槽等，其理論基礎(chǔ)就在于此。因此，可以根據(jù)計算出來的卸壓區(qū)安全寬度來考慮松動爆破、開卸壓槽等的深度。4煤巷卸壓帶對煤與瓦斯突出的作用機(jī)理本文檔共180頁；當(dāng)前第141頁；編輯于星期六\17點(diǎn)15分4.3煤與瓦斯突出危險性預(yù)測單項(xiàng)指標(biāo)法工作面預(yù)測突出預(yù)測區(qū)域預(yù)