煤与瓦斯突出是矿井最常见

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1、煤与瓦斯突出是矿井最常见、最主要、最严重的自然灾害，所谓煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯在极短的时间内，从煤（岩）体内突然向采掘空间大量喷出的异常动力现象。煤与瓦斯突出不仅可以摧毁井巷设施，破坏矿井通风系统和地质结构，甚至充塞巷道，产生瓦斯爆炸，造成极大地人员伤亡和财产损失。对此，本文简要剖析了影响煤与瓦斯突出的地质条件，瓦斯的形成，以及突出的预兆、过程、力能计算、机理以及规律，以便各矿井根据自身情况，做好煤与瓦斯突出的防治工作。  0. 引言煤是工业的粮食，改革开放以来，在我国的能源结构中煤炭约占70%到75%[1]，以煤

2、为主的格局在今后几十年不会发生根本改变。近年来，随着国家对煤炭开采力度的加大，开采深度不断增加，煤层赋存条件复杂多变，矿井灾害屡见不鲜，而由煤与瓦斯突出引起的事故更是时有发生，例如，2009年的鹤岗新兴煤矿事故；2008年的辽宁法库“8.18”事故：2005年辽宁阜新孙家湾“2.14”事故等，毋庸置疑，这些事故造成了严重的人员伤亡和财产损失，因此，全面了解煤与瓦斯突出的演化过程对矿井生产具有重大的科学意义。1. 地质构造对煤与瓦斯突出的影响1.1地质构造与煤与瓦斯突出的关系提到煤与瓦斯突出，就不得不考虑地质构造，因为不同的矿井有不同的地

3、质构造，不同的地质构造对煤与瓦斯突出有不同的影响。大量的研究成果表明突出与构造有直接的关系，如山西阳泉80%以上的突出发生在构造区[2]，开滦矿区60%的突出发生在以断层为主的构造附近，四川芙蓉矿47次的突出都发生在断层和褶皱构造附近[3]，安徽淮南矿区85%以上的突出与以断层为主的构造有关，河南平顶山矿区、江苏省含煤矿区的突出也与构造有关[4]。突出不仅需要良好的瓦斯形成和保存的地质条件，还需要具备瓦斯突出的地质条件。瓦斯的形成和保存奠定了突出发生的物质基础，地质构造因素则是发生瓦斯突出的必要条件。综合分析各方面的研究成果，从地质力学

4、的角度来看，构造区内突出危险性相对较大的部位是:构造体系的复合部位、弧形构造的弧顶部位、褶曲构造的褶扭部位、多种构造体系的交汇部位、压扭性断裂所夹的断块，以及旋转构造的收敛端和断层的尖灭端等[5]。1.2煤层厚度对煤与瓦斯突出的影响研究表明突出点常分布在煤层厚度大和煤层厚度变化大的部位，见表1，突出危险程度的差异与煤厚及其变化的关系有以下几种[4]:1)煤层厚度较稳定的多煤层矿井:各煤层的突出危险性决定于煤层的厚度，随着煤层厚度的增加,突出危险程度增加。2)煤层厚度变化大的矿井:突出多发生在厚煤地段和煤厚变化带。透镜状煤包和被薄煤带包围

5、的厚煤带的突出危险性大.3)煤层厚度变化大的多煤层矿井:不同煤层相比较,煤厚变化大的地段比煤厚变化小的地段突出危险性大。煤层厚度变化造成了瓦斯分布上的差异性，煤厚变化的梯度在一定程度上反映了瓦斯变化的梯度，造成了瓦斯突出点分布的不均衡性。[6]2.瓦斯的形成瓦斯是一种很复杂的混合气体，其主要成分是甲烷和一氧化碳（CO），少量二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，微量的烃类气体，如：乙烷、丙烷、硫化氢（H2S）等。2.1瓦斯成因煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的[7]。它包含两个阶段：（1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）4C6

6、H10O5→7CH4+8CO2+C9H6O+3H2O反映条件：空气隔绝，微生物作用。特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）泥炭　褐煤　烟煤　无烟煤如：4C16H18O5→C57H56O10+4CO2+3CH4+2H2O（泥炭）（褐煤）C57H56O10→C54H42O5+CO2+2CH4+3H2O（褐煤）（烟煤）C54H42O5→C13H4+2CH4+H2O（烟煤）（无烟煤）特点：（1）碳化过程生成的大量气体。（2）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生变化；（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存

7、。但煤层瓦斯含量远小于生成量[8]3.煤与瓦斯突出的预兆突出煤层开采多年实践表明，大多数突出前都会有有声或无声预兆，可以被人明显感觉到，利用所掌握的预兆知识，避免不必要的人身伤亡事故，对于减少突出危害，保证人身安全以及避免突出灾害的发生都有着十分重要的现实意义。其中，有声预兆：俗称响煤炮，通常在煤体深处打闷雷声（放炮声），劈啪声（枪声），霹雳声，嘈杂声，沙沙声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到近，由小到大，有短暂的，有连续的，时间间隔长短也不一致。煤壁发生震动和冲击，顶板来压，支架发出折裂声。无声预兆：煤变软，光泽变暗，掉渣和

8、小块煤剥落，煤面轻微颤动，支架压力增加，瓦斯涌出量增高或者忽大忽小，煤面温度或气温降低等。此外，煤壁被挤压，顶板下沿或底板鼓起，煤层层理紊乱、煤壁发凉，打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。　　井下工作人员发现