第四节 煤与瓦斯突出及其防治.ppt

第四节 煤与瓦斯突出及其防治;在煤矿井下采掘过程中，在极短时间内(几秒或几分钟)，突然从煤(岩)体内喷出大量的煤(岩)与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出，简称突出。;*;（一）煤与瓦斯突出特征 （二）煤与瓦斯突出经历的阶段 ;（一）煤与瓦斯突出特征 1．煤与瓦斯突出，简称突出。 其基本特征是； ①突出的煤向外抛出距离较远，具有明显的分选现象。 ②抛出煤的堆积角小于煤的自然安息角。 ③抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。 ④有明显的动力效应。破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道内的设施。 ⑤有大量的瓦斯涌出，其涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，会使风流逆转。 ⑥突出孔洞呈口小肚大的梨形、舌形及倒瓶形，以及其他分岔形等。;2．煤与瓦斯压出简称压出。其基本特征是： ①煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小。 ②压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉；整体位移的煤体上有大量的裂隙。 ③压出的煤呈块状，无分选现象。 ④巷道瓦斯的涌出量增大，造成短时间内风流中瓦斯浓度超限。 ⑤压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。;3．煤与瓦斯倾出，简称倾出。其基本特征是： ①倾出的煤就地按自然安息角堆积，无分选现象。 ②倾出的孔洞呈口大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂(厚煤层)方向发展。 ③无明显动力效应。 ④倾出常发生在煤质 松软的急倾斜煤层中。 ⑤巷道瓦斯涌出量明 显增加。;（二）煤与瓦斯突出经历的阶段 煤与瓦斯突出的全过程，一般可划分为四个阶段：准备、发动、发展和停止阶段。 1．突出的准备阶段 即能量的积聚阶段。在此阶段，由于地应力的变化，瓦斯向某处运移、集中，形成高压瓦斯区，储存大量的弹性潜能。 2．突出的发动阶段 由于外力作用(如爆破或钻进等)，煤体应力状态发生突然变化，岩石和煤的弹性潜能迅速释放，这时，可听到从煤或岩体中发出的破裂声，并观察到煤层发生压缩变形，还出现掉碴，支架压力增大，煤中出现劈裂声及闷雷声等预兆。;3．突出的发展阶段 依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能，使煤体破坏并由瓦斯把碎煤抛出。 随看煤的破碎和抛出，压力降低，瓦斯解吸。解吸瓦斯的膨胀加剧了这一过程，又促使煤进一步破碎。如此反复进行，直到煤被粉碎为粉煤并形成粉煤瓦斯流。这种粉煤瓦斯流具有很大的能量，可以把煤抛出数十米，甚至数百米的距离，它可逆着风流运动或沿拐弯的巷道运动，能推翻矿车，搬运岩石等，造成一定的动力效应。 4．突出的停止阶段 当激起突出的能量已经耗尽，继续放出的能量便不足以粉碎煤体；如果突出孔道受到堵塞，就不能继续在突出空洞壁建立高的应力梯度和瓦斯压力梯度等。以上任何一种情况出现时，突出立即停止。 突出停止后，碎煤及粉煤沉降，其中的瓦斯继续解吸并涌向巷道。同时，由于煤的喷出，在煤体形成一些特殊形状的空洞，使其周围参与突出的煤体继续破碎，加剧了瓦斯放散。;突出过程中，煤体变形变化的延续时间为0.1~64s，一般只有几秒；瓦斯压力变化时间一般只有2~7s。煤与瓦斯突出的全过程一般只延续几十秒时间，少数突出可长达1~2.5min。 总之： 地应力、瓦斯压力是突出发生、发展的动力，即作用力。 煤的结构(坚固性)起阻碍突出的作用，相应地产生抵抗煤体破碎的阻力，即反作用力。 当突出的作用力大于反作用力时，突出就会发生；反之，不会发生突出。因此，降低地应力和瓦斯压力或设法增强煤（岩）体的坚固性，是防止煤与瓦斯突出的关键。;（一）煤与瓦斯突出机理概述 （二）煤与瓦斯突出的一般规律 （三）煤与瓦斯突出前的预兆 ;（一）煤与瓦斯突出机理概述 解释突出原因和突出过程的理论称为突出机理。 煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，受各种地质因素、煤结构、地应力、瓦斯等其他因素的影响。对瓦斯突出机理未完全认识，是世界公认的难题。这不但影响了对瓦斯突出防治方法的深入研究，也限制了防突措施的有效实施。 一般认为，煤层的地质构造及煤的结构特征，是发生瓦斯突出的地质背景；煤层的瓦斯含量、瓦斯压力是突出的物质基础；煤层所处的应力（原岩应力、瓦斯压力、构造残余应力、开采应力）状态是发生突出的动力条件；不当的开采方法和防治行为是发生突出的诱导因素。;（二）煤与瓦斯突出的一般规律 1．突出受地质构造影响，呈现明显的分区分带性。突出大都发生在地质构造带内，特别是压扭性构造断裂带、向斜轴部、背斜倾伏端、扭转构造、帚状构造收敛部位、层滑构造带、煤层光滑面与倾角突变、煤厚变化、岩浆岩侵入等地带。 2．开采深度增加，突出的危险性增大。其主要表现为突出次数增多，突出煤层数增加，突出危险区域扩大。有的矿区开采浅部时无突出，随着开采深度的增加产生了突出。 3．突出的气体主要是甲烷，少数情况下为二氧化碳。一般情况下，煤层瓦斯含量和压力越大，突出危险越严重。大多数煤与瓦斯突出都发生在瓦斯压力大于