煤与瓦斯突出机理课件.ppt

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1、煤与瓦斯突出及其防治技术程远平教授、博导中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心煤与瓦斯突出及其防治技术讲座第二讲煤与瓦斯突出机理目录一、煤与瓦斯突出分类二、煤与瓦斯突出机理三、煤与瓦斯突出的条件四、煤与瓦斯突出现场测定一、煤与瓦斯突出分类1、按突出动力现象分类煤的突然倾出：主要由重力引起，瓦斯在一定程度上参与倾出过程。煤的突然压出：由构造应力或开采集中引起，瓦斯起次要作用。按形式不同，压出分为两类：突然移动，煤体整体移动，不抛出煤、不形成孔洞突然挤出，发生在构造应力大，有软分层等条件下煤与瓦斯突出：地应力和瓦斯压力共同参与。小型突出：强度<50t/次中型突出：强度

2、50～99t/次次大型突出：强度100～499t/次大型突出：强度500～999t/次特大型突出：强度>1000t/次2、按动力现象强度分类煤巷掘进突出：平巷、上山、下山石门揭煤突出：次数不多，但强度最大回采工作面突出竖井突出岩巷突出3、按作业地点分类分类二、煤与瓦斯突出机理1、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理：是煤与瓦斯突出的原因、条件及发生、发展过程。目前的突出机理理论大部分是根据现场统计资料及实验室研究提出的各种假说，主要有以下几种：瓦斯为主导作用的假说地压为主导作用的假说化学本质说综合假说瓦斯为主导作用的假说主要有：瓦斯包说；粉煤带说；煤透气性不均匀说；突出

3、波说；裂缝堵塞说；闭合裂隙瓦斯释放说；瓦斯膨胀应力说；火山瓦斯说；瓦斯解吸说；瓦斯水化物说；瓦斯—煤溶体说2、瓦斯为主导作用的假说地压为主导作用的假说主要有：岩石变形潜能说；应力集中说；剪应力说；振动波说；冲击式移近说；顶板位移不均匀说；应力叠加说3、地压为主导作用的假说化学本质说主要有：“爆炸的煤”说；重煤说；地球化学说；硝基化合物说4、化学本质说综合假说有：能量说；应力分布不均匀说；分层分离说；破坏区说5、综合假说三、煤与瓦斯突出的条件1、突出发生的条件煤与瓦斯突出是在地应力、瓦斯及煤结构力学性质综合作用下产生的。地应力、瓦斯压力是突出的动力，煤结构及力学性质是

4、阻碍突出发生的因素。2、地应力条件地应力作用有3个：围岩或煤层弹性变形潜能做功，使煤体破坏和位移；地应力控制瓦斯瓦斯压力场；地应力控制着煤层透气性。3、瓦斯条件瓦斯作用有3个：压缩煤的骨架，使煤体产生潜能；吸附在微孔表明瓦斯，起楔子作用，降低煤强度；形成瓦斯压力梯度。4、煤结构和力学性质条件煤体和煤的强度性质(抵抗破坏的能力)、瓦斯解吸和放散能力、透气性等对突出的发动和发展都有重要的作用。四、煤与瓦斯突出现场测定1、中梁山煤矿石门揭煤突出中梁山煤矿于1977年11月4日现场实测到一次石门突出，突出817t煤(矸)，瓦斯38540m3，瓦斯涌出量最大时1200m3/m

5、in，全过程延续39s。1.1试验地点及煤层参数地点：南井＋290m水平南西二半抬高石门煤层：K10煤层垂深：320m1、中梁山煤矿石门揭煤突出1.2突出测点布置采用四参数仪对瓦斯浓度、温度、瓦斯流量和瓦斯压力进行遥测。西小茅口灰岩巷西二半抬高石门瓦斯流量瓦斯压力煤层温度1、中梁山煤矿石门揭煤突出1.3初始测定参数一号孔瓦斯压力1.85MPa，二号孔为1.55MPa，三号孔瓦斯流量0.7L/min，四号孔煤层温度21℃。西小茅口灰岩巷西二半抬高石门瓦斯流量瓦斯压力煤层温度1、中梁山煤矿石门揭煤突出1.4揭煤突出过程实测结果1、中梁山煤矿石门揭煤突出1.4揭煤突出过程

6、实测结果1、中梁山煤矿石门揭煤突出1.5对突出过程的认识震动放炮诱导突出不是炮后立刻发生，有一个短暂的准备期；瓦斯潜能的释放是从自由面的浅部向煤体深部扩展，扩展速度约3～4m/s，突出过程中煤体的破坏先于瓦斯压力下降；参与突出的瓦斯量不仅来自突出煤本身，还包括突出孔周围的卸压部分的煤体；突出过程的总时间一般几十秒。2、红色国际工会矿煤巷突出2.1研究区矿山地质特征“红色国际工会”矿K3煤层是顿巴斯突出最危险的煤层。自1915到1959年，该煤层共突出221次，选择西翼突出最严重区进行研究。k3煤层在537m水平产状稳定，倾角65～70°，厚度1.35～1．75m，平

7、均l.5m；煤层为复杂结构，由五个分布较稳定不同厚度的分层组成，揉皱煤分层呈带状。煤层顶板为1.0m的泥岩和0.5m的细砂岩，再往上是20m的细、粗粒砂岩。底板主要是6m左右的砂岩。区内无其它地质构造。2、红色国际工会矿煤巷突出2.2研究方法沿不突出的，厚度仅0.3m的查洛塔尔卡煤层布置考察平巷，该巷距K3突出煤层底板10m。考察巷道长90m，考察范围75m，从考察巷沿走向每隔2~4m向K3煤层打3个穿层钻孔，共布置40个钻孔（直径为45～50mm）测瓦斯压力、16个钻孔（直径为54～56mm）测量煤层压缩变形、在距煤层0.5m底板内安设仪器记录震动、在突出层巷