第4章 煤与瓦斯突出及其防治.ppt

第4章 煤与瓦斯突出及其防治 §4.1 煤与瓦斯突出概况 煤与瓦斯突出是矿井开采中危险性最大的灾害，是世界各主要产煤国突出矿井共同面临的技术难题。 Exp:1834年3月22日，法国鲁阿煤田，伊萨克矿井（世界上第一次有记录的突出）。 1950年，辽源富国西二井（我国第一次有记录的突出）。 最大的突出：前苏联（1969.7.19）：加加林矿，石门揭煤，1400t,250万m3瓦斯 。 中国（1975.8.8） ：三汇坝一井， 12780t,140万m3瓦斯 。 危害： 1、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破坏矿井通风系统。 2、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。 3、喷出的煤岩，造成煤流埋人。 4、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。 到1992年底全国已有282个突出矿井，截止1995年共发生了16000多次突出。 定义：在很短时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘工作面空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。 特点：伴有声响和猛烈的力能效应（摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统），窒息、煤流埋人，可能引起瓦斯燃烧和爆炸。 §4.2 矿井瓦斯动力现象及分类 一、按力学特征分类 1、煤（岩）与瓦斯突然喷出----突出 主要特点： 突出物的搬运特征：形成固体与气体两相混合流，可以流动到很远处。 突出物的堆积特征：分选、沉积轮回，堆积角α＜安息角（35°~40°） 突出物的破碎特征：产生大量手捻无颗粒的微尘。 瓦斯量：突出瓦斯量（m3/t煤）≥瓦斯含量； 喷孔孔形状：口小内大的犁形， 倒并形（与应力分布一致） 作用力：地应力（弹性变形能） 瓦斯压力（瓦斯潜能） 重力。 2、煤（岩）突然压出并涌出大量瓦斯----压出 主要特点： 突出物的搬运特征： 煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。 突出物的堆积特征：就地堆积（or很近距离）、无分选性、无沉积轮回，α＜安息角（35°~40°） 突出物的破碎特征：大小不同的块体与碎末混杂。 瓦斯量：瓦斯量（m3/t煤）≥瓦斯含量； 喷孔孔形状：口大内小、外宽内窄、楔形 作用力：地应力（围岩弹性位能突然释放）、 3、煤（岩）突然倾出并涌出大量瓦斯----倾出 主要特点： 突出物的搬运特征： 煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离； 突出物的堆积特征： 就地堆积（or很近距离）、 无分选性、无沉积轮回， α＜安息角（35°~40°） 突出物的破碎特征： 大小不同的块体与碎末混杂。 瓦斯量： 瓦斯量（m3/t煤）≈瓦斯含量； 喷孔孔形状： 口小内大、舌形 作用力：地应力（围岩弹性变形能）、重力。 多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆。 三类动力现象的发生都以地应力为主，所以它们的预兆相似，但三者的基本能源不同。人们习惯上将三类现象统称为煤与瓦斯突出。 二、按强度分类 强度----每次动力现象抛出的煤（岩）数量（t or m3为单位）和瓦斯量(m3)。 1、小型突出：强度＜50t/次（突出后，几十min，瓦斯浓度恢复正常）； 2、中型突出：50~99 t/次（突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正常）； 3、次大型突出：100~499 t/次（突出后，一天，瓦斯浓度恢复正常）； 4、大型突出：500~999 t/次（突出后，几天，瓦斯浓度恢复正常）； 5、特大型突出：＞1000 t/次（突出后，很长时间，瓦斯浓度恢复正常）。 三、突出危险程度划分 1、突出矿井和突出煤层：矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为突出矿井，发生突出的煤层即为突出煤层。 2、突出危险区和突出威胁区：突出煤层经区域预测可划分为突出危险区和突出威胁区。 3、突出危险工作面和突出威胁工作面：突出危险区进行工作面煤与瓦斯突出预测。 四、防突措施的规定 在突出危险区工作前，应采取防突措施，采取措施之后应进行检验，有效后方可进行作业；在突出威胁区，每推进一个工作面预测循环，都必须进行工作面预测，根据预测结果采取措施。 §4.3 采掘工作面瓦斯动力现象的特点 采掘面的类型对突出诸因素的边界条件及在煤内空间与时间上的分布产生重大影响，因