防治煤與瓦斯突出講座.ppt

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1、防治煤與瓦斯突出講座一、煤與瓦斯突出概念及機(jī)理1、煤與瓦斯突出——煤（巖）與瓦斯突出在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、巖和瓦斯由煤體巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常的動(dòng)力現(xiàn)象。　　這里所指的突出是煤與瓦斯突出、煤的突然傾出、煤的突然壓出、巖石與瓦斯突出的總稱(chēng)。2、煤與瓦斯突出的機(jī)理。突出的機(jī)理是關(guān)于解釋突出的原因和過(guò)程的理論。突出是十分復(fù)雜的自然現(xiàn)象，它的機(jī)理還沒(méi)有統(tǒng)一的見(jiàn)解，假說(shuō)很多。目前世界上存在著煤與瓦斯突出機(jī)理的有4大類(lèi)27種假說(shuō)。即：(一)瓦斯為主導(dǎo)作用的假說(shuō)1、“瓦斯包”說(shuō)；2、突出波說(shuō)；3、裂縫堵塞

2、說(shuō)；4、閉合孔隙說(shuō)；5、瓦斯膨脹說(shuō)；6、卸壓瓦斯說(shuō)：認(rèn)為突出煤層的透氣性較低，瓦斯難以流出。由于采掘而使之卸壓，迅速壓的瓦斯造成瓦斯壓力升高，將分散的煤迅速拋出或向巷道擠出；7、瓦斯說(shuō)；8、瓦斯粉煤說(shuō)：認(rèn)為突出時(shí)的粉煤原來(lái)就存在煤層中。當(dāng)有瓦斯時(shí)，這些粉煤就象流體一樣，瓦斯壓力不大時(shí)就能引起突出。9、地質(zhì)破壞帶說(shuō)：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。10、瓦斯解吸說(shuō)：認(rèn)為卸壓時(shí)煤的微孔隙擴(kuò)張，孔隙吸附潛能降低，吸附、吸著瓦斯解吸，使瓦斯壓力增高，可破壞不堅(jiān)硬的煤，而引起突出。（二）地壓為主導(dǎo)作用的假

3、說(shuō)1、巖石變形潛能說(shuō)：認(rèn)為突出是由于積聚在煤層周?chē)淖冃蔚膹椥詭r石的潛能所引起的，而這種潛能則是以往發(fā)生過(guò)的地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)所造成的。2、集中應(yīng)力說(shuō)3、塑性變形說(shuō)4、振動(dòng)波動(dòng)說(shuō)5、應(yīng)力疊加說(shuō)：認(rèn)為瓦斯突出是由于地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力、火山與巖漿活動(dòng)的熱力變形應(yīng)力、自重應(yīng)力、采掘壓力和放頂作用而造成的；6、放炮突出說(shuō)7、頂板位移不均勻說(shuō)（三）化學(xué)本質(zhì)說(shuō)1、瓦斯水化物說(shuō)2、“爆炸的煤”說(shuō)3、“重煤”說(shuō)4、地球化學(xué)說(shuō)5、硝基化合物說(shuō)以上各種單項(xiàng)假說(shuō)往往與突出的實(shí)際情況不符，或不能對(duì)井下煤瓦斯突出現(xiàn)象作出解釋。（四）綜合假說(shuō)1、能量說(shuō)：它

4、是蘇聯(lián)B。B霍多特提出的，認(rèn)為突出是煤的變形潛能和瓦斯內(nèi)能所引起的。2、應(yīng)力分布不均勻說(shuō)；3、破壞區(qū)說(shuō)：日本的磯部俊郎認(rèn)為，突出是瓦斯壓力和地應(yīng)力共同作用的結(jié)果。在高壓力作用下，由強(qiáng)度最小點(diǎn)首先發(fā)生破壞在其周?chē)斐蓱?yīng)力集中，使破壞向鄰點(diǎn)擴(kuò)展而形成破壞區(qū)，由于煤體破壞釋放的彈性能供給熱量使吸著瓦斯得到解吸，并使煤的內(nèi)摩擦力下降，變成易流動(dòng)狀態(tài)而發(fā)生煤與瓦斯突出。4、動(dòng)力效應(yīng)說(shuō)5、游離瓦斯壓力說(shuō)：法國(guó)的耿代爾等人認(rèn)為，突出是綜合作用的結(jié)果，但游離瓦斯壓力是發(fā)動(dòng)突出的力量，解吸的吸著瓦斯只是參與了煤搬運(yùn)過(guò)程。上述各種綜合他

5、說(shuō)，雖然“瓦斯”說(shuō)、“地壓”說(shuō)和“化學(xué)”說(shuō)等單項(xiàng)假說(shuō)有所進(jìn)步。但是，除應(yīng)力分布不均勻說(shuō)外，其它假說(shuō)最大的弱點(diǎn)是沒(méi)有考慮構(gòu)造應(yīng)力在突出中的作用。因此，不能圓滿(mǎn)地解釋突出的區(qū)域性分布、煤層自行揭開(kāi)，過(guò)煤門(mén)的大強(qiáng)度突出等問(wèn)題，而應(yīng)力分布不均勻說(shuō)，則對(duì)瓦斯的作用考慮不夠，對(duì)過(guò)煤門(mén)時(shí)的大強(qiáng)度突出，突出的時(shí)瓦斯量超過(guò)煤層瓦斯含量數(shù)十倍的現(xiàn)象，同樣不能解釋。突出是十分復(fù)雜的自然現(xiàn)象，它的機(jī)理還沒(méi)有統(tǒng)一的見(jiàn)解，假說(shuō)很多。多數(shù)人認(rèn)為，突出是地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力綜合作用的結(jié)果。我國(guó)比較贊同的是瓦斯壓力和地應(yīng)力的綜合作用學(xué)說(shuō)的觀

6、點(diǎn)。所以，煤礦安全規(guī)程把煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出解釋為：在地應(yīng)力和瓦斯（二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（巖）和瓦斯（二氧化碳）由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的動(dòng)力現(xiàn)象。二、煤與瓦斯突出的分類(lèi)及其特征（一）分類(lèi)按照煤與瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的成因進(jìn)行分類(lèi)：分為煤的突然傾出、煤的突然壓出、煤和瓦斯突出。（二）各類(lèi)煤與瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的特征1、煤的突然傾出的特征：主要?jiǎng)恿υ词怯芍亓σ?，瓦斯壓力促進(jìn)重力作用的顯現(xiàn)，所以煤的傾出能引起或轉(zhuǎn)化為煤和瓦斯突出?！駜A出空洞具有較規(guī)則的幾何形狀（橢圓形、梨形等），在上山的空洞常沿煤層傾斜

7、延伸、多為梨形；在平巷，空洞多分布在上方及上隅角，橢圓形較多，一般空洞的上部帶自然拱的穩(wěn)定形狀?！駜A出的煤主要是碎煤，有時(shí)也能見(jiàn)到少量粉煤，無(wú)分選現(xiàn)象；1、煤的突然傾出的特征：其主要?jiǎng)恿υ词怯芍亓σ穑咚箟毫Υ龠M(jìn)重力作用的顯現(xiàn)，所以煤的傾出能引起或轉(zhuǎn)化為煤和瓦斯突出。●傾出空洞具有較規(guī)則的幾何形狀（橢圓形、梨形等），在上山的空洞常沿煤層傾斜延伸、多為梨形；在平巷，空洞多分布在上方及上隅角，橢圓形較多，一般空洞的上部帶自然拱的穩(wěn)定形狀。傾出的煤主要是碎煤，有時(shí)也能見(jiàn)到少量粉煤，無(wú)分選現(xiàn)象；煤的拋出距離及堆積情況，取決

8、于煤量的多少。一般不超過(guò)50米；堆積坡面角，一般近于自然安息角，沿傾斜空洞發(fā)生強(qiáng)大的傾出時(shí)，堆積坡面角可能小于自然安息角；傾出的煤量由數(shù)十噸到數(shù)百?lài)?，但多?shù)情況不超過(guò)100噸●煤傾出的瓦斯涌出量取決于煤層瓦斯含量，每噸傾出煤的瓦斯涌出量小于或近于煤層瓦斯含量。瓦斯不會(huì)逆風(fēng)流運(yùn)行，在正常通風(fēng)條件下，一般經(jīng)1小時(shí)左右能降至正常；●動(dòng)力效應(yīng)一般不大，