煤与瓦斯突出与瓦斯地质工作.ppt

1、煤与瓦斯突出与瓦斯地质工作,崔洪庆 博士/教授/博导 国家安全生产专家 辽宁省煤炭工业专家 河南省生产安全应急救援专家 河南省安全生产监督管理局专家 河南理工大学瓦斯地质研究所副所长13939132165 2010年11月25日,主要内容,煤与瓦斯突出的特点和成因 我国防治煤与瓦斯突出的工作流程 瓦斯地质工作的主要内容 瓦斯地质工作成果介绍,一、什么是煤与瓦斯突出,煤与瓦斯突出的定义： 在煤矿采掘生产过程中，破碎的煤与大量瓦斯由煤体内突然向采掘空间喷出，或局部煤体突然压出或倾出，并伴有明显的动力显现和大量瓦斯涌出的现象，统称为煤与瓦斯突出。 煤与瓦斯突出仿真演示和实

2、例简介 仿真演示 实例1：郑煤大平煤矿2004年10月20日瓦斯突出 （爆炸）事故 实例2：鹤壁六矿2008年10月13日煤与瓦斯突出 事故,二、煤与瓦斯突出的分类和基本特征,目前较为统一的四种分类 煤与瓦斯突出的基本特征 煤与瓦斯压出的基本特征 煤与瓦斯倾出的基本特征,课间休息,三、煤与瓦斯突出的一般规律,1. 煤层突出危险性随采深增加而增大 2. 绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 3. 石门突出危险性最大 4. 煤层突出危险性随煤厚增加而加大 5. 突出大多数发生在地质构造带 6. 大多数突出前有作业方式诱导 7. 突出前大多有突出预兆 8. 煤体破坏程度越高突出危险性越大 9. 煤层突出

3、危险区常呈条带状分布 10. 煤与瓦斯突出的危险性可以根据某些临界指 标来鉴定和预测,四、煤与瓦斯突出预兆,各种突出预兆主要有：声响预兆、瓦斯预兆、煤结构预兆、矿压显现预兆等。 1.声响预兆 2.瓦斯预兆 3.煤体结构预兆 4.矿压显现预兆 5.其它预兆 所有上述预兆，有时单独出现，有时同时出现。在工作面施工过程中出现上述预兆时，应立即停止作业，待预兆消失后方可重新恢复作业。,课间休息,五、煤与瓦斯突出机理,（一）瓦斯主导作用假说 1.“瓦斯包”说 2.粉煤带说 3.煤透气性不均匀说 4.突出波说 5.裂缝堵塞说 6.闭合孔隙瓦斯释放说 7.瓦斯膨胀应力说 8.火山瓦斯说 9.瓦斯解吸说 10

4、.地质破坏带说 11.卸压瓦斯说 12.瓦斯水化物说,瓦斯主导作用假说存在的问题,瓦斯主导说能解释突出中的一些现象，但与下面一些情况不符或不能解释： 统计表明，突出危险性与煤层瓦斯含量之间没有直接联系； 在突出孔洞周围出现过重复突出； 岩石错动的强烈声响往往发生在突出之前的煤体深处，不与突出同时发生； 打小直径排放钻孔，并不能有效地防治突出； 突出点的煤和岩石温度升高，抛出的煤体温度有升高现象； 煤层的自行揭开； 过煤门时的突出； 突出孔洞发生变形(体积缩小)； 大多数平巷的突出空洞位于上隅角。,五、煤与瓦斯突出机理,（二）地压主导作用假说 1.岩石变形潜能说 2.应力集中说 3.剪应力说（认

5、为煤在突出前的破碎始于最大剪应力，且是在剪应力作用下发生的。） 4.塑性变形 5.冲击式移近说 6.拉应力波说 7.应力叠加说 8.放炮诱导说 9.顶板位移不均匀说,地压主导作用假说存在的问题,以地压为主导作用的假说同样也能解释相当一部分突出现象，但也有许多现象不能解释，如： 在瓦斯不大的矿井，即使开采深度很深(400500m)，也不会发生突出。 二氧化碳参与突出的平均强度比甲烷参与突出的平均强度大。 突出前出现风流中的瓦斯浓度增大或忽大忽小的预兆，也出现工作面煤壁或空气温度下降的预兆。 煤与瓦斯突出时，从突出煤的分选现象中可见到大量的细尘状粉煤。 如果突出的发生是由地压引起的，那么突出的孔洞

6、应该是圆锥形；而实际的突出孔洞常常是一些口小腔大特殊形状的孔洞(如梨形、椭球形)。 在一些特大型的突出中，每吨喷出煤的瓦斯涌出量比煤层瓦斯含量高得多，即可以在短时间内涌出数十万以致上百万立方米瓦斯气体，逆风流运行并可充满数千米的巷道。 准备巷道中地压显现不如回采巷道明显，但准备巷道的突出次数与强度均比回采巷道工作面的大。 在进行工作面支护时，甚至无人作业时，地压作用并不大也有突出发生。 当增加煤体水分降低煤体强度时，煤的突出危险性反而降低。,五、煤与瓦斯突出机理,（三）化学本质作用假说 1.“爆炸煤”说 2.重煤说 3.地球化学说 4.硝基化合物说,化学作用假说存在的问题,化学本质说没有得到多

7、大的支持和拥护，其原因是迄今为止在矿井中尚未发现瓦斯的水化物的实物。有关化学本质的假说看来还是推测居多，缺乏现场实践或实验室研究。,课间休息,五、煤与瓦斯突出机理,（四）综合作用假说 综合作用假说认为：煤与瓦斯突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯以及煤体自身物理力学性质三者综合作用的结果。持综合作用假说观点的学者都承认，煤与瓦斯突出是综合因素作用的结果；但对各种因素在突出中所起的作用却说法不一。,五、煤与瓦斯突出机理,（四）综合作用假说 目前，具有代表性的综合作用假说： 1.“能量”假说 2.分层分离说 3.破坏区说 4.游离瓦斯压力说,综合假说存在的问题,综合假说比前面的单因素假说大大进了一步

8、，它们能解释的突出现象也比其它各种单因素假说多。但是，还有其它一些突出现象不能解释，如： 突出的区域性分布； 石门的自行揭开； 过煤门时的大强度突出； 震动放炮揭开煤层时的延期突出； 突出时瓦斯喷出量超过煤层的瓦斯含量几十倍甚至几百倍。,课间休息,六、我国防治煤与瓦斯突出工作基本流程,课间休息,七、瓦斯地质工作的主要内容,1.煤与瓦斯突出危险性评估 2.编制煤矿三级瓦斯地质图 3.突出煤层超前探测 4.地质构造预测和超前探测 5.区域突出危险性预测 6.确定煤层瓦斯风化带 7.预测和探测煤层层间距 8.预测和探测煤层厚度 9.为采掘工作面专项防突设计提供地质信息 10.监测采掘工作面位置，临近

9、未保护区时发出通知单 11.选定测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点,七、瓦斯地质工作的主要内容,其它几项具体工作： （1）石门和立井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开突出煤层前要求的最小距离（1.5-2.0m） （2）采用物探、钻探等手段探测前方地质构造，观察分析工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象，实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。 （3）及时发现工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种异常现象 （4）煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处，打钻孔查明煤层赋存条件。 （5）超前预测和探测突出煤层煤巷掘进工作面前方落差超过煤层厚度的断层，以便巷道按石门揭煤的措施跨域断层。 （6）及时探明煤层赋存状态发生变化情况，以便确定煤巷掘进工作面采用预抽瓦斯或超前排放钻