采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响'

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1、Vo1．15．№．31992皇5月重l庠大学学抠JOURNALOFCHONG0INGUN1VERSITYMay．1992第15卷苇3甜·研笼简报·1牛一p采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响’THEEFFECTOFTHESTRESSOFLONGWALLANDSTRUCTUREOFCOALONTHEBUMPOFCOALANDMETHANE邱贤德堡整垫吴刚QiouXiandeZhuangQianchengWuGang(重庆大学资源及环境工程系)摘要文通过具体实．分析舌论了采场应力对矿井煤与瓦斯突出的控制作用；煤的物理性质对矿井煤与瓦斯突出曲影响。研究表明：煤的灰分、挥发分含量直接

2、影响着媒体瓦斯压力、含量及熳与瓦斯的突出。关键词采场应力；媒瓦斯突出；瓦斯压力中国图书资料分类法分类号TD323；TD7l2AIkN'TRACTTheproblemsthattheblimpofcoalandmethameinthemineiscontraledbythestressoflongwallandthatthecoalandmethanebumpinthemineisaffectedbythephysicalproper—tiesofthecoalareanalysedanddiscussedthroughsomespecificbumpca∞stItisshow

3、nthatthecompressivestress，thecontentofthemethaneofthecoa1．andthebumpofcoalandmethanearedirectlyaffectedbythecontentoftheashandthevolatileofthecoal+KEYWORDSStreSSoflongwall：bumpofcoalandmetI1ane：compreSSivestreSSofmethane0引言煤与瓦斯突出是煤矿生产中相当严重的自然灾害。煤与瓦斯突出的强度太，频率高，严重影响着我国煤炭工业的发展及国家财产和工人的安全。造成煤与瓦

4、斯突出的因素很多，其中地质、矿压是最重要的因素。它们能改变煤的物理性质、化学结构．形成应力集中而引起煤与瓦斯突出。l静应力下煤的突出一压突目前一些学者、专家对煤突出的力学形式研究较多。有的作为静定性问题研究，有的把突出与各种扰动，如冲击波等联系起来。一般来说，静力学占主导地位，而动力学的扰动不可*收文日期199112lO四川省科委应用基础研究资助项目第】5巷苇3期邱要德等：熹场应h卸燥捂构踺与瓦斯突出的嚣响l35能成为形成突出的主要原因。地下工程的扰动是很频繁的，而突出的发生却不频繁。扰动对突出有影响．一般仅在静应力达到极限的情况下，扰动才有可能诱发突出。因此+从静力学方面讨

5、论突出的机理是很有意义的。V采掘生产过程中，我们熟知的应力集中是处q于工作面或巷道附近的区域内+如图l所示的；曲线。曲线为水平方向的应力。设扰动区的长度，／gd／n／=／／为，这些变化的应力，在扰动区以外就都变成了原岩应力及蜘，按照广义虎克定律有：f，I(10)l36重压大学茔报将(5)式、(8)式代入上式，并考虑边界条件可得：h一(0／q)下tart9__(11)从(11)式中看出，当原岩应力增加时，扰动区的长度也将增加。当各参数的值一定时，得出的值的结果就为极限应力下扰动区长度。一般来说。越长。破坏区的范围就越大。发生突出的强度就越大。当存在构造应力场时。如前假设，将用g

6、+代替口．使突出的可能性增加。当增长时，突出的几率变小，因为这时要在很大的应力下才能产生突出。现在煤矿上的突出事故中大型突出占的比倒较小，与此结果相吻合￡的大小还与so、有关，即与煤的物理性质、化学结构有关2煤的结构对突出的影响煤的形成是在特定的沉积环境下形成的。由成煤植物沉积，经泥炭化作用形成泥炭，再经煤化作用形成煤，其厚度已经压缩了数十倍，而其面积的变化却不大，这种变化致使煤具有各向异性．沿层面方向层理发育。现代煤岩学的发展表明，在煤中存在大量的扁平的微孔隙，这些微孔隙绝大多数平行于层理面。由此特征，煤沿其层面就形成了弱面。煤化程度不同，其物理性质、化学结构就不同，也就导

7、致了宏观现象的不同。在大多数煤矿中．突出都是首先从煤软分层中开始的。如南桐矿务局可采煤层中，4号煤层为松软煤层。5号、6号煤层为中硬煤层、而且在4号煤层中还有一层更软的分层一槽口炭．其突出的统计见表l、表2从表】、表2看出：4号层突出次数占总突出次数的42，3。突出煤量占总突出煤量的70．7。】OOt以上的突出次数占的比例为59+而且该矿务局的7次lkt以上的特大型突出事故都发生在号煤层，引起突出的原因很多，这里先谈谈煤的物理性质、化学结构方面的原因。表】南桐矿务局各煤层瓦斯突出统计表(1955一l98