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煤与瓦斯突出

/coal and gas outburst/
条目作者张奇

张奇

最后更新 2024-05-21
浏览 268
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在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的现象。煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象,是煤炭地下开采过程中比较普遍的严重灾害形式

英文名称
coal and gas outburst
所属学科
力学

煤与瓦斯突出的基本特征:①突出的煤向外抛出距离较远,从数米到数百米不等。②抛出的煤堆积坡度小于煤的自然安息角,具有分选现象。③抛出的煤破碎程度较高,含有大量的粉煤和煤尘。④突出有明显的动力效应,如破坏支架、推倒矿车、摧毁风门、破坏设备、搬运煤(岩)等。⑤突出时,伴随有大量瓦斯涌出,使回风流瓦斯较长时间超限,有时还会发生逆流;其波及范围视其突出强度和矿井通风能力可达一个或几个采区乃至全矿井。⑥突出后的孔洞形状呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形及其他形状;多数位于巷道的上方或上隅角。

煤与瓦斯突出规律:①随煤层深度增加,突出的危险性增大,即突出的次数增多,突出强度增大,突出煤层的层数增加,突出危险区域增大。②突出严重程度随煤层厚度增加而增大,突出最严重的煤层一般都是最厚的主采煤层。③突出的主要气体是瓦斯,个别矿井突出气体是二氧化碳。一般突出都发生在高瓦斯矿井。同一煤层中瓦斯压力越高的地方,突出危险性越大;发生突出的瓦斯压力一般都在500千帕以上。④突出煤层的特点是煤的强度低、变化大、透气性差、瓦斯放散速度高、湿度小、层理紊乱,地质破坏大。⑤由于煤的自重影响,向上方向掘进巷道时突出较多,向下方向掘进巷道时突出较少,突出次数随煤层倾角的增大而增加。⑥突出危险区呈带状分布,如向斜轴部地区、向斜轴与断层或褶曲交会地区、火成岩侵入形成的变质煤和非变质煤交混地区等地质构造附近。⑦绝大多数突出发生在落煤时,尤其是在爆破时。⑧大多数突出都有预兆。⑨突出危险性随硬而厚的顶底板存在而增大。

自1834年3月22日世界上有文字记载的煤与瓦斯突出事故第一次发生以来,世界各主要产煤国都投入了大量的人力、物力,开展煤与瓦斯突出的研究工作,取得了丰富成果。对煤与瓦斯突出机理,各国研究者经过长期的努力提出了包括瓦斯主导作用、地应力主导作用、化学主导作用和综合作用等假说,基本定性地解释了煤与瓦斯突出现象,为煤与瓦斯突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供了依据。但由于影响煤与瓦斯突出的主要因素中,煤岩物理力学性质是非线性的,煤岩体破坏形式是多样性的,瓦斯赋存与运移过程是复杂性的,这导致对于突出的原因、过程及一些细节还不十分明确。实际观测资料表明,现有的这些突出机理还不能解释所有突出现象,还停留在定性或近似定量的假说阶段,没有形成定量的统一完整的理论体系。

瓦斯主导作用假说认为煤体内存储的高压瓦斯在突出中起主要作用。地应力主导作用假说认为煤和瓦斯突出主要是高地应力作用的结果。化学主导作用假说认为突出主要是在化学作用下形成高压瓦斯和放热反应。综合作用假说认为,突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯及煤体自身物理力学性质等综合作用的结果。

  • 周世宁,林柏泉.煤矿瓦斯动力灾害防治理论及控制技术.北京:科学出版社,2007.

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