煤与瓦斯突出特征解析

1、专题讲演煤与瓦斯突出灾害特征学生姓名： 王晓阳专业班级：煤层12-2学 号：1201160217指导教师：张立新完成日期：2016.1.10综合成绩：辽宁工程技术大学煤与瓦斯突出灾害特征摘要煤与瓦斯突出的发生将危及井下工作人员的生命财产安全，同时也将发生井下巷道、设备等的损毁，造成煤矿企业的经济损失。为了避免上述情况的出现， 了解煤与瓦斯突出的概况、分类、显著特征、发生机理是十分必要的。煤与瓦斯 突出是一种极其复杂的矿井动力现象， 在突出之前均具有明显的征兆，因此本文 也简要介绍了煤与瓦斯突出的预测和防治方法。在预测方面，可以分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测两大类， 同样，在治理方

2、面也相应分为区域 防突措施和局部防突措施两方面。了解煤与瓦斯突出的基本知识后，结合预测和 防治方法，在相关区域对矿井进行突出的预处理， 充分做好保护井下工作人员和 生产设备的安全工作，防止出现重大的生产事故，不让悲剧再次发生。关键词：煤与瓦斯突出；分类和特征；预测方法；防治措施icharacteristics of coal and gas outburst disasterabstractthe occurrence of coal and gas outburst will endanger the safety of life and property of the undergroun

3、d personnel, and it will also cause damage to roadway, equipment and so on, which will result in the economic loss of coal enterprises. in order to avoid the above situation, it is very necessary to understand the general situation, classification, prominent features and mechanism of coal and gas ou

4、tburst. coal and gas outburst is a very complicated phenomenon, which has obvious signs before outburst, so the prediction and control method of coal and gas outburst is also introduced in this paper. in the forecast, it can be divided into two categories: the regional outburst risk prediction and t

5、he work face outburst risk prediction, the same, in terms of governance is also divided into two aspects of the regional conflict prevention measures and local prevention and control measures. understanding of coal and gas outburst of the basic knowledge, combined with prediction and control methods

6、, in the related area of mine were prominent pre processing, do a good job of protecting the safety of the underground work personnel and production equipment, prevent the occurrence of major accidents in production, dont let the tragedy happen again.keywords： coal and gas outburst;classification an

7、d characteristicsprediction method;prevention and control measuresn目录1煤与瓦斯突出的含义和危害 11.1 含义11.2 危害12煤与瓦斯突出概况 13煤与瓦斯突出的分类和显现特征 13.1 按突出动力现象特征进行分类 13.1.1 煤与瓦斯突出13.1.2 煤与瓦斯倾出1.3.1.3 煤与瓦斯压出1.3.1.4 岩石与瓦斯突出 2.3.1.5 瓦斯突出喷出23.2 按突出强度进行分类24煤与瓦斯突出机理25煤与瓦斯突出的防治35.1 突出危害预防35.1.1 区域突出危险性预测 35.1.2 工作面突出危险性预测 3.5.2

8、 煤与瓦斯突出的防治措施45.2.1 区域防突措施45.2.2 局部防突措施4参考文献 5专题讲演煤与瓦斯突出特征1煤与瓦斯突出的含义和危害1.1 含义：在极短时间内，从煤岩内以极快速度向采掘空间涌出煤岩和瓦斯，1.2 危害：突出时还有细粒煤（岩）体的气流产生动力冲击作用，能摧毁巷道设 施，破坏通风系统，甚至风流逆转。喷出的瓦斯由几百立方米到几百万立 方米，能使井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。喷出的 煤，岩由几顿到几千吨，甚至百万吨以上。2 煤与瓦斯突出概况煤与瓦斯突出是煤矿生产中最为严重的动力灾害之一。它能在瞬间由煤体向巷道或菜场喷出大量的瓦斯，碎煤和煤粉，在煤体中形成特殊形

9、式的孔洞，具有 明显的动力效应，如破坏支架，推倒矿车，损坏和抛出安装在巷道内的设施。喷 出的瓦斯量经常超过煤体的瓦斯含量，有时甚至使风流逆转，引发瓦斯爆炸事故。3 煤与瓦斯突出的分类和显现特征3.1 按突出动力现象特征进行分类3.1.1 煤与瓦斯突出 突出的煤向外抛出的距离较远且具有明显的分选现象。突出抛出的煤可距突出点数米至数百米，甚至超过1000m以上，突出强调越大煤炭抛出的距离越 远 突出的煤炭破碎程度高且含有大量粉煤，手捻无颗粒感 具有明显的甚至非常强大的动力效应。大型突出，特大型突出，突出的煤炭可以堵塞数百米甚至千米以上的巷道， 涌出的瓦斯可以逆风运行数千米甚至 波及整个矿井。 有大

10、量瓦斯气体喷出，部分大型和特大型突出每突出吨煤的瓦斯涌出量，吨 煤瓦斯涌出量高达20700m3/t,超过煤层中吨煤瓦斯含量的130倍。 突出孔洞呈口小强大的梨形，舌形，倒瓶形或其他分岔等不规则形状。3.1.2 煤与瓦斯倾出从本质上来，煤与瓦斯倾出亦是一种小型突出，其区别仅在于瓦斯的涌出 量较小或很少，瓦斯参与突出的作用较微弱且倾出的过程较缓慢，不像突出那样突出发生，在几秒或几分钟时间完成，因此其危害性相对较小。其主要特点包括 如下几方面一一 煤与瓦斯倾出的发展过程相对比较缓慢，无明显的破坏性动力效应 倾出常发生在煤质较松软的急倾斜煤层中， 倾出过程中重力往往起主要作用 倾出的煤一般自然安息角堆

11、积，堆积的煤无分选现象 倾出的孔洞沿倾出口上发展，对于急倾斜煤层具轴线沿煤层的倾向孔洞轴线 则向垂直或陡倾方向展布 倾出时涌出的瓦斯量虽然不太大，但巷道中的瓦斯量亦有明显增加 倾出的煤主要为碎煤，较少见到粉煤3.1.3 煤与瓦斯压出煤与瓦斯的突然压出实质上时煤的压出，尽管有时瓦斯在巷道中浓度稍高，但瓦斯对煤的压出只起很次要作用。 没得突然压出可以分为两种形式，即突然移 动和突然挤出。前者多发生在采准巷道，而后者则主要发生在井斜或换倾斜回采 面工作面，且无论时煤的移动还是煤的挤出均受较大的采动应力集中作用引起。煤与瓦斯压出具有如下特征一一 无论是突然移动或突然挤出，煤体均比较完整，虽然被整体移动

12、或挤出一定 距离，但其距离都比较小，煤不抛出，无分选现象 压出的煤的整体性较好，虽然其中存在大量次级裂隙，但多呈块状 压出的强度较小，挤出的煤通常只有数十吨瓦斯涌出量小，无明显的动力效应，危险程度小3.1.4 岩石与瓦斯突出随着开采深度不断增加，煤矿亦发生了一些岩石和瓦斯突出。 岩石与瓦斯突 出具有如下的特征一一岩石与瓦斯突出经常发生在爆破时，由诱发引起 有突出危险性的岩石多为砂岩，具有较大的孔隙性和瓦斯含量 巷道中瓦斯或二氧化碳涌出量增加并有明显的动力效应 突出的岩石为碎块状和片状，突出强度不等，岩石抛出的距离可达百余米 突出孔洞常位于洞顶或拱脚应力集中部位的上方，形状各异3.1.5 瓦斯突

13、出喷出瓦斯喷出，是指从煤或者岩体裂缝，孔洞或炮眼中有大量瓦斯异常涌出的现 象。在20m巷道范围，瓦斯涌出量超过1.0m3/min且持续时间在8h以上时，该 采掘区即定为瓦斯喷出危险区域。 其特点时瓦斯在短时间内从煤，岩层的某一特 定地点突然涌向采掘空间且涌出的量可能很大。 由于喷出的瓦斯在时间上突然性 和在空间上的集中性，可能使工作面或巷道风流中的瓦斯浓度突然增加，造成井下人员窒息；同时高浓度瓦斯在流动过程中遇到高温热源还可以发生爆炸，破坏通风系统，通风设施，造成风流紊乱或短时间逆转，人员伤亡等重大事故。 3.2按突出强度进行分类按突出的煤量和瓦斯量的多少可将突出分为以下五类：轻微突出一一突出

14、的煤量不超过10,t ,或者仅为发生煤体位移的一般倾出和 压出，瓦斯涌出量不大，在正常通风条件不逆流，动力效应很小，对安全生 产影响不大。 一般突出一一突出煤量在10500t之间，瓦斯有一定的逆流，但用抑制逆流 的风门可以使逆流的高浓度瓦斯按正常通风系统排出，动力效应较大，对工 作面作业工员和生产具有较大的危险性。 严重突出一一突出煤量在100500t之间，瓦斯涌出量大且显著地逆流，可 逆流用入采区其他地点，突出的动力效应，不但直接威胁工作人员安全，而 且可能危及采区其他人员安全。 大型突出一一突出量在5001000t之间，瓦斯涌出量很大，可逆流波及其他 采区甚至矿井的一翼，突出的动力效应很大

15、，其危害可涉及几个采区。 大大型突出一一突出煤量在1000t以上，瓦斯涌出量特别大，通常达 10万 m3以上，瓦斯逆流可波及整个矿井，突出的动力效应特别大，严重威胁井下 工作人员，对井下生产设施造成严重破坏。4 煤与瓦斯突出的机理自煤与瓦斯突出出现以来，人们对于其发生机理经过长期探索。由于突出机 理的复杂性和突出现象的多样性，目前对突出机理的认识形成了多种假说。早期 学者提出以地应力，瓦斯作用和化学作用为主导的单元素作用学说。随着研究的深入，逐步认识到煤与瓦斯突出是瓦斯，地应力和煤岩体的力学性质或其中某一 因素起主导作用导致的，并提出了许多有关煤与瓦斯突出机理的假说。其中，综 合假说一一地应力

16、，瓦斯和煤体结构三因素综合作用假说得到了广泛认可。这类 假说认为煤与瓦斯突出是由于地压，瓦斯和煤的物理性质这三种主要因素综合作 用的结果。5 煤与瓦斯突出的防治世界各国防治煤与瓦斯突出技术的发展均经历了三个阶段， 在走过以安全防 护措施为主和普遍采用防治技术措施两个阶段之后，近 30年来进入综合防治阶 段，把煤与瓦斯突出防治技术明确地归结为危险性预测， 防突措施，措施效果检 验，安全防护四个方面。5.1 突出危险预测5.1.1 区域突出危险性预测区域预测的目的，是阐述突出煤层区域特征，建立突出各主要因素与突 出危险之间的联系。其预测的方法有单项指标法，瓦斯地质统计法和综合指 标法等。5.1.1

17、.1 单项指标法煤层突出危险性预测指标主要有煤的破坏类型，瓦斯放散初速度指标，煤的 坚固性系数和煤层瓦斯压力。煤的破坏类型，是指根据煤层在构造应力作用原生结构和构造受到破坏而产 生碎裂。揉皱，擦光面等构造变动的程度所进行的结构分类。国内外大量研究表明，煤与瓦斯突出煤层均发育有一定厚度的破坏煤体，煤体破坏越强烈，煤与瓦斯突出危险性越高。因此可以根据煤体的破坏类型进行煤与瓦斯突出区域预测。瓦斯发散初速度指标（a p）,是表示含有瓦斯的煤体暴露时的发散瓦斯快慢 的指标。ap表示放散瓦斯初速度越大，煤的破坏程度越严重，越易形成具有携 带破碎煤能力的瓦斯流，即越有利于突出的发生和发展煤的坚固性系数（？）

18、，是表示煤体坚固性的一个相对指标。脆性材料破碎所 消耗的功与破碎物性所增加的表面积成正比， 其值越大表明该煤体越稳定，在同 样的瓦斯压力和地应力作用下越不易发生突出。 煤的坚固性是煤与瓦斯突出的一 项重要预测指标。煤层瓦斯压力（p）,是指未暴露煤层煤体内的瓦斯原始气体压力。它是煤层孔隙内气体分子自由热运动撞击所产生的作用力，在某一点上各方向大小相等， 力的方向垂直于孔隙壁，其单位时 mpa煤层瓦斯压力标志煤体内含瓦斯压缩能 的大小，是煤与瓦斯突出的动力源。5.1.1.2 瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法的本质，是根据已开采区域所发生突出点分布与地质构造的 关系，依据瓦斯地质统计，观测资料和瓦斯地质

19、图等，结合未开采区域的地质构 造条件，综合分析确定未开采煤层的突出危险区域和突出危险等级。5.1.1.3 综合指标法煤与瓦斯突出预测，是指依据煤层的瓦斯压力（p）,煤层开采深度（沙，煤 层软分层的平均坚固性系数（?软），煤层软分层的瓦斯放散初速度指标（ap软） 四个综合指标计算d k值，判断和确定预测煤层突出区域和突出危险性等级。5.1.2 工作面突出危险性预测工作面突出危险性的接触式预测方法， 包括钻孔瓦斯涌出初速度法。钻屑瓦 斯解吸指标法，钻屑综合指标法等，非接触式连续动态预测方法包括声发射法， 瓦斯涌出法，温度法，电磁辐射法等。钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑瓦斯解吸指标法是前苏联运用最广泛的

20、日常预测法。钻孔瓦斯涌出初速度被确认为是一个反映煤体物理力学性质，煤层瓦斯和煤层应力状态的综合指标。这两个指标被广泛应用在我国煤层与瓦斯突出矿井 预测中。钻屑量被认为反映地应力大小的一个有效指标， 首先由德国学者提出并广泛 应用，钻屑综合指标法是通过考虑每米钻孔最大钻屑量，钻屑瓦斯解吸指标，钻屑瓦斯解吸衰减系数和启动解吸仪读书来预测工作面的突出危险性的。5.2 煤与瓦斯突出的防治措施5.2.1 区域防突措施区域防突措施，是指在突出煤层进行采掘前，对煤层实施大面积预先处理，以达到煤层卸压，排放瓦斯和改变煤层物理力学性质的目的， 从而大面积消除煤 层突出危险性。在选择防突措施时，应优先采用区域防突

21、措施。区域防突措施包 括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。5.2.1.1 开采保护层方法开采保护层方法，是指首先开采与煤层邻近而又无突出危险的煤层，由于采动影响而使突出煤层瓦斯压力，瓦斯含量大幅降低，煤层透气性显著提高大量高 压瓦斯释放从而消除突出煤层的突出危险。 在开采煤层群时，通过开采保护层实 现被保护层的卸压和瓦斯排放，消除被保护层的突出危险性。开采保护层时防治 煤与瓦斯突出最简单，最有效，最经济的区域性措施。5.2.1.2 预抽煤层瓦斯方法预抽煤层瓦斯，是指通过减少煤层瓦斯压力和含量， 降低瓦斯内能，以消除 煤层的突出危险性。预抽煤层瓦斯可采用的方式有一一地面预抽煤层瓦斯，井下 穿层钻孔或

22、顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯，穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯， 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。5.2.2 局部防突措施局部防治煤与瓦斯突出措施，是指在不具备采区域性防突措施条件的煤层， 在突出危险性煤层采掘时采用的影响范围比较小的防突措施。局部防突措施可以针对不同的地点采取不同的措施。 石门防突措施包括扩孔煤钻，高压注水，水利 冲孔，超前钻孔；煤巷掘进工作面防突措施包括水利冲孔， 超前钻孔，超前支护， 高压注水，卸压槽，掩护挡板。回采工作面防突措施包括超前支护，卸压槽，高 压注水，浅孔松动爆破等。地点防突措施名称适应条件优缺点石门揭煤震动放炮1 曷煤和突出危险性小的地点操作简便；一般不单独使用密集排放孔透气性好，有较长排放时间操作简单；揭煤时间长瓦斯抽采透气性好，有一定抽放时间措施时间短；增加抽采系统水利冲孔软煤，有自