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1、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理 煤与瓦斯突出系指煤矿中这样一种煤体动力现象,即在极短时间内,由煤体向巷道(包括采场)中突然喷出巨量的瓦斯和粉碎的煤,并在煤体中形成某种特殊形状的空洞,喷出的粉煤被瓦斯流所携带运动,并造成一定的动力效应(推倒矿车,巨石,破坏支架等),大突出时粉煤可以充填数百米巷道,而喷出的瓦斯-粉煤流有时带有暴风般的性质,逆风流充满数千米长的巷道. 因此,煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的最严重的自然灾害.自从1834年法国发生世界上第一次煤和瓦斯突出以来,40多个产煤国家发生了突出.我国的瓦斯突出极为
2、严重,至今为止,已发生突出万次以上.今年1--8月全国发生较大以上的突出31起,死亡182人,其中有14起发生在非突出矿井,占45.2%.对云南来说,近年随着煤炭开采的向地下深部延伸和开发力度的加大,煤与瓦斯突出也随之加剧.东源集团的羊场煤矿,田坝煤矿,恩洪煤矿均是突出矿井,恩洪突出还很严重.云南在建的最大规模井工煤矿---白龙山煤矿也已经发生瓦斯突出.因此瓦斯突出灾害的严重性云南已经凸现.研究和掌握治理技术已经很迫切. 煤与瓦斯突出一般是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后随即发生的.这样的突出称之为正常突出.还有一种突出是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后延迟一定时间才发生,称之
3、为延期突出.延期突出由于延期时间有长有短,难以确定,不好预防.今年羊场曾经发生过一次延期突出.那么,煤与瓦斯突出的机理是如何的呢?讨论瓦斯抽放和突出治理的资料很多,但对突出机理进行详细描述的资料却很少,因此了解这方面知识对于研究和治理突出显得很有必要. 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.本文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
4、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. 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
5、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)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
6、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(笔者1988年提出) 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: 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带,由于厚的坚硬顶板悬顶突然折断而引起的附加应力,致使
7、煤体在集中应力的作用下遭受破坏而引起突出. 3)应力叠加说 瓦斯突出是由于地质构造赢利,自重应力,火山与岩浆活动的热力变形应力,采矿应力和放顶动压等应力叠加而引起的. (三)能量假说 该假说是在实验室研究实验的基础上提出的.认为:除了重力和瓦斯压力外,不存在别的激发突出原因.突出现象可以解释为煤层状态突然改变,以及煤潜能突然释放所引起的煤层高速破碎.只有在煤突然破碎时,潜能与动能瞬时显现,瓦斯来不及正常排放,并将部分动能传递给煤层,突出才会发生.
