煤与瓦斯突出机理研究进展[j]

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1、煤与瓦斯突出机理研究进展王永祥杜卫新平顶山工业职业技术学院（河南平顶山467001）摘要：随着煤矿开采深度的加大，煤与瓦斯突出这一灾害日益严重，要求对突出机理作深入研究。本文综述了瓦斯作用说，化学本质说，地应力作用说和综合假说。结果指出，进一步的研究应把瓦斯因素、煤的物理力学性质和结构特性的影响结合起来，从时间和空间上分析含瓦斯煤岩的强度、形变、流变、集气性和物理化学性等变化规律，才能最终解决煤与瓦斯突出机理问题，尤其是煤与瓦斯延迟突出机理问题。关键词：煤与瓦斯突出；机理；地应力；瓦斯ProgressinstudyonthemechanismofcoalandgasoutburstAbstra

2、ct:Withthedeepnessincreaseofcoalmining,thedisasterofcoalandgasoutburstbecomesincreasinglyserious.Thereforeitrequiresthemechanismofcoalandgasoutbursttobestudiedparticularly.Thecurrentresearchstatusofoutburstmechanismsuchasgaseffecttheory,chemistryessencetheory,groundpresseffecttheoryandsynthesistheor

3、yweresummarizedinthispaper.Itispointedthatfutureresearchshouldaimatthefollowingaspectswhichincludecombininggasfactorwithphysicsmechanicsandstructurepropertiesofcoal,analyzingtheruleofintension,shapechange,flowchange,accumulatinggasandphysicalchemistrycharacterofcoalandrockholdinggasfromspaceandtime.

4、Themechanismofcoalandgasoutburstanddelayoutburstespeciallywillbeaccountedforultimately.Keywords:coalandgasoutburst;mechanism;groundpress;gas1引言煤与瓦斯突出是煤矿井下生产过程中发生的一种伴有声响和猛烈力能效应的复杂动力现象，且随开采深度的加大，这一问题日益突出。我国自1988年颁布并执行《防治煤与瓦斯突出细则》以来，经过二十年来的技术攻关及“四位一体”综合防突技术的推广，防治突出的整体水平已得到较大提高。但是，迄今为止，对各种地质及开采条件下突出的机理还

5、未完全掌握，尤其是煤与瓦斯延期突出，因隐蔽性强，影响因素多，机理复杂，对煤矿安全生产危害更大。2煤与瓦斯突出机理近年来，国内外观测不少关于煤与瓦斯突出事件，积累了成千上万次突出纪录，总结了防治突出的经验和教训，并提出了许多假说，试图对突出现象的本质及影响因素在突出发生和发展过程中所起的作用进行描述，归纳起来，这些假说可分为四类[1]：瓦斯作用说，化学本质说，地应力作用说和综合假说。2.1瓦斯作用说这类假说[2]认为煤内存储的高瓦斯是突出中起主要作用的因素。在这类假说中“瓦斯包”说占有主要地位，它认为在煤层中存在着瓦斯压力和瓦斯含量比邻近区域高得多的煤窝，即“瓦斯包”，其煤质松软，孔隙与裂隙发育

6、，且被透气性差的煤或围岩所包围，因此具有较强的存储瓦斯能力，当巷道揭穿“瓦斯包”时，在瓦斯压力作用下将松软的煤窝破碎并抛出，从而诱发突出。另一类瓦斯说则认为，甲烷在煤中以不稳定的化合物形式而存在，如多聚甲烷(CH4)n或结晶水化物CH4·6H2O,当巷道揭开饱含不稳定化合物的煤区时，因温度上升或瓦斯压力下降，促使它们急剧分解，放出大量瓦斯并夹带着煤而喷出。在引发突出现象的诸多因素中，瓦斯解吸是一个主要原因[3-5]。在煤的骨架上和内部缝隙及煤分子中存在吸附瓦斯，这种相态的瓦斯是以扩散形式缓慢运移的，当它们扩散到达煤层的缝隙网络后，便迅速解吸为自由态的瓦斯并成为通过宏观孔隙流到工作面的自由流体。

7、吸附瓦斯在解吸过程中必然释放出大量内能，煤层内能有两种储存形式，分别为气体介质的内能和固体介质的内能。在矿井采掘作业中，由于煤体结构和状态均发生了变化，这两种能量将转化为动能，因此，煤与瓦斯突出是一种由于存储于煤层中的瓦斯能量转换为动能而发生的煤层崩塌和瓦斯气体溢出的失效破坏过程。这种失效破坏可能是由于煤层中的应力超过煤介质的强度，以及在瓦斯释放时单位体积煤所释放的瓦斯内能足以超过引起单位体积煤发