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1、煤与瓦斯突出机理及一般规律一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出给煤矿安全生产，特别是井下人员的生命财产安全造成了极其严重的威胁。为了防止这类灾害事故的发生，保障煤矿井下安全生产．世界上各主要产煤国均投入了大量的人力、物力研究煤与瓦斯突出机理．以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。但是，迄今为止，人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识还停留在定性与假说性阶段，对于突出过程中哪些因素起主要作用以及与其它因素间的作用机理还把握不准，故而只能对某些突出现象给予解释，还不能形成统一完整的理论体系。人类对煤与瓦斯突出机理的研究已经近200年了,对突出机理的假说不下40种,尽
2、管各有差别,但归纳起来有六类,主要的仍然是三大类:瓦斯主导学说;地压主导学说;综合作用假说.下面来介绍有代表性的几种假说.(一)瓦斯主导学说该类学说认为,瓦斯是突出的主要原因和能源,而地压和煤的物理力学性能则是为突出创造了有力条件.该类学说主要包括以下假说:1)"瓦斯包"说(前苏联贝可夫提出)突出的原因在于煤层中存在"瓦斯包".该瓦斯包中的瓦斯压力比邻近区域要高得多,且包围"瓦斯包"的煤体透气性极小,使高压瓦斯得以保存.当工作面接近这一"瓦斯包"时,高压瓦斯破坏了煤壁,瓦斯携带破碎煤猛烈喷出,发生瓦斯突出.-9-2)突出波说(前苏联赫利斯特尔维切提出)突出是煤层中所含潜能的显现,每
3、吨煤中所含瓦斯的潜能要比煤层储蓄的弹性变形能大10倍左右.在煤强度低的区域,煤层中的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度,在采掘工作面接近这些区域时,在瓦斯压力作用下,可产生连续破坏煤体的"突出波".3)瓦斯膨胀说(1)煤层中存在高压瓦斯含量地带,吸附瓦斯引起了煤体膨胀,增加了煤层应力,且在这样的煤层中透气系数接近于零.当巷道接近这一区域时,使应力急剧降低,造成煤的破坏和突出.(前苏联尼靠林提出)(2)突出是由于含有高压瓦斯的煤层,没结构不均匀.透气性低的硬煤包围着透气性高的软煤,当巷道工作面接近硬煤与软煤边界时,运动着的高压瓦斯就可以冲破煤壁夹带着随煤而喷出发生突出(别土哈夫提出).4)
4、瓦斯水化物说(前苏联学者提出)在一定温度和压力下,空隙煤体中有可能形成瓦斯的水化物CH4.6H2O.当它与水结合时,在一立方米的水中可以含有200立方米的瓦斯.煤层中的瓦斯水化物以不稳定的化合物存在,储存着巨大的潜能,受到采动影响即能迅速分解,形成高压瓦斯,突破煤体而造成突出.5)瓦斯运移说煤是多孔裂隙物质，其中存在着大小不等的空隙，孔隙之间由若干大小裂隙沟通。游离瓦斯存在于孔隙之中，而吸附瓦斯存在于煤的表面。在目前开采条件下。97312348:来源：四川安全生产网-9-吸附瓦斯主要存在于微空隙的表面，因为地压只能对大孔隙和裂隙有压缩变形的作用，所以地压的变化对煤的吸附能力影响很小
5、，而对煤层的透气性则有重大影响。煤层中的大孔和裂隙是瓦斯流动的通道，是构成煤层透气性的基本部分。采掘工程开始后必将在井巷两边和前方巷壁上形成应力“三区”，这些重新分布的应力“三区”随工作面的推进而前移。工作面前方应力显现区生成预成裂隙并半有瓦斯解吸。工作面前方应力显现区煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方运移积累。煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方不断运移的同时，楔子作用的瓦斯在预成裂隙中（或沿煤层层理）运移时不断冲刷、导致裂隙、层理周边煤体破坏成为粉煤（或碎煤），使得粉煤和瓦斯混合相间积累。采掘
6、工作面不断推进，应力“三区”-9-随工作面的推进而不断前移，工作面前方应力显现区煤层中的游离瓦斯和解吸瓦斯在支承压力作用下沿应力转移过程中形成的预成裂隙向前方不断运移积累，不断冲刷破坏裂隙和层里周边煤体，运移积累瓦斯的同时积累了破坏的粉煤。多个采掘工作循环导致支承应力不断前移促使瓦斯运移积累的结果，使工作面前方煤体相互联系的裂隙中形成了大量高压瓦斯和破坏的粉煤的存在。这些积累瓦斯的压力来自于自身解吸和积存瓦斯对采掘支承压力挤压的传递（同时，若有地质构造存在，地质构造残余应力同时作用）。当运移瓦斯积累到其瓦斯压力足以导致一定煤岩壁破坏时，此时，当采掘工作继续进行时（特别是放炮、工作面
7、周期来压或初次来压时），工作面应力向深部转移，在工作面前方形成卸压的瞬间，工作面煤壁三向应力场变为两向或一向，煤岩壁抵抗强度最低，高压瓦斯作用于抵抗强度最低的煤岩壁，导致其破坏发生瓦斯突出。(二)地应力为主导作用的假说1)岩石变形潜能说在地址构造带储藏着构造应力,在煤层顶底板的岩层中积蓄着强大的弹性能.当巷道接近厚的岩层弹性变形地区时,围岩象弹簧一样地伸张,破碎和粉碎煤体,瓦斯随之大量涌出发生突出.瓦斯在突出过程中仅起辅助作用.2)集中应力说在回采工作面前方的支撑压力
