煤和瓦斯突出防治技术-哈尔滨.ppt

煤与瓦斯突出防治技术 中煤科工集团重庆研究院 胡千庭 2013.8于哈尔滨 一、煤与瓦斯突出的基本情况 煤与瓦斯突出现象 一、煤与瓦斯突出的基本情况 历史上中国、日本、前苏联、波兰、法国、德国、英国、澳大利亚、美国等20多个采煤国家都发生过煤与瓦斯突出，其中尤为严重的要数中国、日本、前苏联等国家； 突出矿井开采成本高、事故风险大、有效控制突出成为世界性难题，1990年后，日本煤矿基本关闭，英法德等国煤矿也急剧减少，前苏联的突出矿井也大多予以关闭，美、澳等开采煤层自然条件远比中国好，开采突出煤层少;露天开采占主体； 一、煤与瓦斯突出的基本情况 我国2012年有1191对突出矿井，有史以来已发生近3万次突出，最大一次突出发生在1975年8月8日重庆天府矿务局三汇一矿，突出煤量12780t，涌出瓦斯140万m3；涌出瓦斯量最多的一次突出发生于1968年1月20日南桐矿务局鱼田堡煤矿+150m的1406大巷，涌出瓦斯量3.50×106m3，突出吨煤涌出瓦斯量达700m3/t；北票、阜新、营城、窑街、铜川、永荣等矿区也发生过岩石与瓦斯突出。窑街突出的瓦斯气体主要是CO2。 年突出次数最多的1100多次、死亡近400人，多次引发特大型死亡百人以上的瓦斯爆炸事故；最近十年高瓦斯突出矿井平均开采深度由460m增加到635m，突出矿井数量也由不足250对增加到1191对，净增3.8倍。 二、煤与瓦斯突出演化过程 煤与瓦斯突出的统计特征 突出多发生于构造破坏带 突出多发生于软煤层内 煤与瓦斯突出煤炭具有明显的堆积分选性，孔洞多呈口小腔大的倒梨形，突出吨煤涌出瓦斯量多在50m3/t以上； 压出型突出分选性不明显，孔洞多呈口大腔小的锥形、有时看不到孔洞，但周围较大范围煤体产生裂纹松动，突出吨煤涌出瓦斯量30m3/t以上，否则不属于突出研究范畴。 二、煤与瓦斯突出演化过程 典型煤与瓦斯突出经历准备、发动、发展、终止四个演化过程 二、煤与瓦斯突出演化过程 突出力学条件的孕育 采掘活动使一部分煤岩体失去承载能力，形成支承压力； 采掘空间使煤体内瓦斯压力逐步下降，形成压力梯度。 二、煤与瓦斯突出演化过程 采掘应力集中，使煤岩体形成应力卸压区、集中区和原始区，在煤壁到峰值区进入塑性变形状态，形成剪切破坏裂纹，使煤体外移，孕育了突出条件 。 二、煤与瓦斯突出演化过程 突出的激发 煤岩体承载超过极限强度时发生应变软化，剪破坏产生裂纹 微裂纹在应力和瓦斯作用下尖端形成拉破坏，促使裂纹扩展 采掘开挖出现应力转移，应力转移过程中出现短时增压现象。 二、煤与瓦斯突出演化过程 外加振动循环载荷或反复加卸载使煤岩体破坏失稳，（风镐、顶板断裂等） 煤岩体蠕变加剧使之失稳岩体（延期突出）。 以上都是激发突出的力学机理 二、煤与瓦斯突出演化过程 粉化破坏 突出的激发使深部煤岩体径向受力状态瞬间改变，瓦斯压力梯度迅速增加，煤壁附近承受短时高拉应力受拉破坏。 拉应力位于法线方向，无规则拉破坏定义为粉化破坏。 二、煤与瓦斯突出演化过程 二、煤与瓦斯突出演化过程 突出激发后，煤壁水平应力突然卸载，卸载波在煤体中传播，使煤体产生拉应力将煤层拉破坏形成初始层裂。 二、煤与瓦斯突出演化过程 对低瓦斯条件，激发形成新暴露面，但形不成高瓦斯梯度的拉应力，因而仅压应力和瓦斯作用下裂纹扩展形成层裂，发生层裂破坏。 二、煤与瓦斯突出演化过程 暂停和终止 孔洞煤体堆积量增加、洞内瓦斯压力升高，孔壁支撑力加强，壳层仅可移动而不能被破坏，进入突出暂停阶段或终止阶段；随着瓦斯进一步释放，孔内瓦斯压力进一步升高到冲出堆积物时，再次发生粉化和层裂破坏。 二、煤与瓦斯突出演化过程 ——突出发生的条件 谢谢! 1、对防治突出技术和管理进行梳理，提出了“以区域四位一体为主、局部四位一体为辅”的“两个四位一体”防治突出新的技术模式，并将其载入《防治煤与瓦斯突出规定》法规中，规范突出矿井的生产和技术管理行为。 “局部四位一体”为辅 预测采掘工作面 局部突出危险性？ 执行消除采掘工作面 局部突出危险措施 检验采掘工作面 局部措施是否有效？ 执行安全防护措施 前提下采掘作业 “区域四位一体”为主 预测区域 突出危险性？ 合理采掘部署 执行消除区域 突出危险措施 检验区域措施 是否有效？ Y Y N N N Y Y Y N N 防突规定 五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法 2、发明了预警方法和系统 原理：防治突出的技术管理涉及突出危险性、措施有效性以及管理措施有效性的判定，依据判定采取应急措施控制事故发生，而要达到这一目的需要足够的有效信息和正确的判定决策，这些工作完全靠人是难以满足的，需要利用自动监测信息和判定模型实现危险预警和应急自动控制。 五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法 建立了