煤与瓦斯突出机理研究现状及研究新思路

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1、2010年第1期能源技术与管理21doi：10．39698．issn1672—9943．20100l0o8煤与瓦斯突出机理研究现状及研究新思路李国瑞，罗新荣，郑永昆，刘勇，吴电军(中国矿业大学安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室。江苏徐州221008)[摘要]煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井动力现象，也是国内外煤矿开采过程中所发生的主要灾害之一。国内外的许多学者对突出机理进行了研究，创立了一些假说。对现阶段煤与瓦斯突出机理研究成果进行总结和分类，根据突出过程的4个阶段提出一种新的研究思路。[关键词]瓦斯突出；研究现状；新

2、思路[中图分类号]TD713[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(201O)01O21．03提出了含瓦斯煤体贮存了大量的弹性势能，当工0引言作面接近该区域时，高应力区的弹性势能释放使煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的自煤体发生破坏而发生突出。这种假说主要包括：然灾害之一，是发生在煤矿生产中的一种极其复“岩石变形潜能”说、“集中应力”说、“应力叠加”杂的地质动力现象，有时造成十分巨大的动力效说、“顶板位移不均匀”说、“塑性变形”说、“振动应。1934年法国煤矿发生世界上开始有记载的第波”说、“放炮突出”说、“剪切应

3、力”说、“冲击式移一次煤与瓦斯突出，一个半世纪以来它始终是国近”说、“拉应力波”说等。内外学者所研究的重大课题，从长期的生产与研(3)化学本质假说。化学本质假说认为煤质究中积累了很多经验，认识上取得了很多进展，提在煤与瓦斯突出过程中起主导作用，即煤体破坏出并采用了各种防治措施而取得了很大的效果，时是否发生煤与瓦斯突出现象主要是煤质决定但由于问题复杂和条件困难，离解决问题尚有很的。还有学者认为煤体破坏发生煤与瓦斯突出是大距离，仍有许多方面需要研究探讨。煤体内部本身的特殊化学变化引起的，化学本质假说主要包括：“瓦斯水化物”说、“

4、爆炸的煤”说、1研究现状“重煤”说、“地球化学”说、“硝基化合物”说等。1．1国外的研究现状(4)综合假说。前苏联学者聂克拉索夫在20世界上一些煤与瓦斯突出严重的国家采用突世纪50年代提出地压和瓦斯综合作用假说后，前出实例的统计分析、实验室研究和现场观测的方苏联学者斯柯钦斯基根据突出煤层的经验和当时法，对煤与瓦斯突出机理进行了广泛深入的研究，的科研成果提出煤与瓦斯突出是地压、包含在煤提出了各种关于突出机理的假说，综合起来主要体的瓦斯、煤的物理力学性质、煤的微观结构、宏分为以下4种：观结构、煤层构造及煤的自重应力等因素综合作(

5、1)瓦斯主导假说。瓦斯主导假说认为在煤用的综合假说。综合假说中最具有代表性的是前体中存在着高压瓦斯，它是破坏工作面和高压瓦苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫提出的地应力不均斯之间的煤体的主要因素。这种假说主要包括：假说和前苏联BB．霍多特提出的能量假说。地应“瓦斯包”说、“粉煤带”说、“煤空隙结构不均匀”力不均假说认为围岩中不均匀分布的地应力、高说、“裂缝堵塞”说、“闭合孑L隙瓦斯释放”说、“瓦斯的瓦斯压力和低的透气性变形、破坏的松软煤体膨胀”说、“卸压瓦斯”说、“地质破坏带”说、“瓦斯是产生突出的有利条件。应力不均匀分布主要是解吸

6、”说等。由于围岩中存在着垂直应力、水平构造应力和采(2)应力主导假说。应力主导假说认为在煤动应力的影响，促使应力重新分布，在工作面附近体破坏发生煤与瓦斯突出过程中起主导作用的是形成卸压区、增压区(应力集中区)和正常压力区，地压，即煤体应力。前苏联的别楚克、法国的莫连、这三个区域的大小和范围与煤层赋存的顶底板岩加拿大的伊格那季耶夫和日本的外尾善次郎分别性有关。能量假说认为煤与瓦斯突出是煤的变形22李国瑞，等煤与瓦斯突出机理研究现状及研究新思路2010年第1期潜能和瓦斯内能引起的，在煤层应力状态发生突裂隙网补给。周世宁研究了瓦斯

7、在煤层中流动的然变化时，潜能释放引起煤体破坏。煤层埋深、瓦机理：认为瓦斯在孔隙结构中的流动主要是扩散，斯压力、瓦斯含量、煤的强度等是突出激发和发展符合菲克定律。在煤层裂隙系统的流动属于渗流的主要因素，采矿因素也有一定的影响。符合达西定律。煤层瓦斯的流动决定于裂隙系统1_2国内的研究现状的特性，而不决定于孑L隙结构。我国从20世纪60年代起就对煤与瓦斯突出愈善炳建立了突出的恒稳推进模型，得出了煤层的应力状态、瓦斯赋存状态、煤的物理力学性突出的一维流动解和启动判据。梁冰和章梦涛提能等开展了研究，并根据现场资料和实验研究对出煤与瓦

8、斯突出固流耦合失稳理论：突出是含瓦突出机理进行了探讨，特别是近几年随着研究的斯煤体在采掘活动影响下，局部发生迅猛、突然破深入及新手段的应用，产生了许多新的认识，目前坏而造成的，是地应力、瓦斯及煤体三个主要因素已经对突出发生的原因、条件、能量来源作出定性作用的结果。采深和瓦斯压力的增加都将使