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矿井瓦斯考试重点

第一节概述

一、瓦斯的定义

广义上:

矿井瓦斯是煤矿生产过程中,从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。

煤矿井下的有害气体有甲烷(沼气)、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氢、氮等,其中甲烷所占比重最大,在80%以上。

狭义上:

矿井瓦斯单指甲烷。

二、瓦斯的化学性质

瓦斯的化学名称叫甲烷(CH4),是无色、无味、无毒的气体。

瓦斯混合到空气中后,既看不见,又摸不着,还闻不出来,只能依靠专门的仪器才能检测到。

甲烷分子的直径为0.3758×10-9m,可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。

其扩散速度是空气的1.34倍,从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。

甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3,比空气轻,与空气相比的相对密度为0.554。

瓦斯微溶于水。

三、瓦斯的“三害一用”

1.窒息:

甲烷虽然无毒,但其浓度如果超过57%,能使空气中氧浓度降低至10%以下。

瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷,往往积存大量瓦斯.如果未经检查就贸然进入,因缺O2而很快地昏迷、窒息,直至死亡,此类事故在煤矿井不鲜见。

2.燃烧爆炸:

瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。

3.突出:

在煤矿的采掘生产过程中,当条件合适时,会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出,产生严重的破坏作用,甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。

4.利用:

瓦斯可作为燃料和化工原料(碳黑和甲醛)。

把煤层中的瓦斯抽到地面可以变害为利。

第二节煤层瓦斯赋存与含量

一、瓦斯的成因与赋存

(一)矿井瓦斯的成因

煤矿并下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层,关于它的成因学说有多种多样。

但是.目前国内外多数学者认为煤中的瓦斯是在成煤的煤化作用过程中形成的.即有机成因说。

有机成因说认为:

煤层瓦斯是腐植型有机物(植物)在成煤过程中生成的。

成气过程可分为两个阶段。

(1)生物化学成气时期:

从植物遗体到泥炭居于生物化学成气时期。

在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中,有机物(主要成分纤维素和木质素)在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下,被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。

由于这一过程发生于地表附近,上覆盖层不厚且透气性较好,因而生成的气体大部分散失于古大气中。

随泥炭层的逐渐下沉和地层沉积厚度的增加,压力和温度也随之增加,生物化学作用逐渐减弱并最终停止。

(2)煤化变质作用时期:

从褐煤到烟煤,直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。

随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加,泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期,有机物在高温、高压作用下,挥发分减少,固定碳增加,这时生成的气体主要为CH4和CO2。

这个阶段中,瓦斯生成量随着煤的变质程度增高而增多。

但在漫长的地质年代中,在地质构造(地层的隆起、浸蚀和断裂)的形成和变化过程中,瓦斯本身在其压力差和浓度差的驱动下进行运移,一部分或大部分瓦斯扩散到大气中,或转移到围岩内。

所以不同煤田,甚至同一煤田不同区域煤层的瓦斯含量差别可能很大。

(二)瓦斯在煤体内存在的状态

煤体是一种复杂的多孔性固体,包括原生孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙,形成了很大的自由空间和孔隙表面。

煤层中瓦斯赋存两种状态:

游离状态、吸附状态

(1)游离状态:

也叫自由状态,这种状态的瓦斯以自由气体存在,存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于0.01um)内。

游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比,与瓦斯温度成反比。

(二)瓦斯在煤体内存在的状态

(2)吸附状态:

吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上(吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯),吸着态是在孔隙表面的固体分子引力作用下,瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上,形成很薄的吸附层;而吸收状态是瓦斯分子充填到几埃到十几埃的微细孔隙内,占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间,如同气体溶解于液体中的状态(固溶体)。

煤体中的瓦斯含量是一定的,但以游离状态和吸附状态存在的瓦斯量是可以相互转化的,这取决于温度和压力以及煤中水分等条件的变化。

例如,当温度降低或压力升高时,一部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态,这种现象叫做吸附。

反之,如果温度升高或压力降低时,一部分瓦斯就由吸附状态转化为游离状态,这种现象叫做解吸。

在现今开采深度内,煤层内的瓦斯主要是以吸附状态存在,游离状态的瓦斯只占总量的10﹪左右。

二、煤层中瓦斯垂直分带

形成原因:

当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时,由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透,使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。

四带:

CO2-N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。

前三个带称为瓦斯风化带。

在近代开采深度内,瓦斯带内煤层的瓦斯含量和涌出量随深度增加而有规律地增大,所以确定瓦斯风化带深度,有重要的现实意义。

我国大部分低瓦斯矿井皆是在瓦斯风化带内进行生产的。

瓦斯风化带下界深度确定依据:

可以根据下列指标中的任何一项确定。

(1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2~3m3/t处;

(2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%(体积比);

(3)煤层内的瓦斯压力为0.1~0.15MPa;

(4)煤的瓦斯含量达到下列数值处:

长焰煤1.0~1.5m3/t(C.M.),气煤1.5~2.0m3/t(C.M.),肥煤与焦煤2.0~2.5m3/t(C.M),瘦煤2.5~3.0m3/t(C.M.),贫煤3.0~4.0m3/t(C.M.),无烟煤5.0~7.0m3/t(C.M.)(此处的C.M.是指煤中可燃质既固定碳和挥发分)

瓦斯风化带深度决定于煤层的地质条件和赋存情况,变化很大。

围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈,则瓦斯风化带下部边界就越深。

三影响煤层瓦斯含量的因素

(一)、煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量(标准状态下的瓦斯体积),单位为m3/m3(cm3/cm3)或m3/t(cm3/g)。

煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。

煤层未受采动影响时的瓦斯含量,称为原始瓦斯含量,如煤层受采动影响,已部分排出瓦斯,则剩余在煤层中的瓦斯量称为残余瓦斯含量。

(二)、主要影响因素:

1、煤的吸附特性(瓦斯保存条件)煤的吸附性能决定于煤化程度,一般情况下煤的煤化程度越高,存储瓦斯的能力越强。

主要是物理吸附,煤分子与瓦斯分子间的作用力(范德华力)2、煤层露头---长时间与大气接触3、煤层的埋藏深度---深,瓦斯大4、围岩透气性---泥岩、完整石灰岩低透气性5、煤层倾角----大,瓦斯小,小,瓦斯大6、地质构造----封闭地质构造,瓦斯大;开放的地质构造,瓦斯小7、水文地质条件----水流,带走瓦斯;水大瓦斯小,水小瓦斯大

四、煤层内的瓦斯压力

1.定义:

是处于煤的裂隙和孔隙中的游离瓦斯分子热运动撞击所产生的作用力。

2.意义

煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。

当煤的吸附瓦斯能力相同时,煤层瓦斯压力越高,煤中瓦斯量也就越大。

在研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽放与瓦斯突出问题时,都要事先掌握准确的瓦斯压力数据。

《规程》规定,开采有煤与瓦斯突出危险煤层时,必须测定煤层的瓦斯压力。

四、煤层内的瓦斯压力

3.测定方法

(1)直接测定法

直接测定煤层瓦斯压力的方法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯压力的地点打一钻孔,然后在钻孔中放置测压装置,再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力的。

直接测压法中的关键是封闭钻孔的质量。

(2)间接测定法

一般情况下,未受采动影响的煤层内的瓦斯压力,随深度的增加而有规律地增加通过不同深度煤层瓦斯压力测定,求出该煤层的瓦斯压力梯度,就可以预测其他深度的瓦斯压力。

瓦斯带内瓦斯压力变化规律:

末受采动影响的煤层内的瓦斯压力,随深度的增加而有规律地增加,可以大于、等于或小于静水压。

第三节矿井瓦斯涌出

瓦斯能够长时间地、持续地从煤体中释放出来,这是瓦斯涌出的基本形式,又叫瓦斯的普通涌出。

与其对应的瓦斯特殊涌出是指在时间上突然,在空间上集中、大量的瓦斯涌出,称为特殊涌出,主要有瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。

一、瓦斯涌出量

1、含义:

矿井建设或生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量;矿井瓦斯涌出量或冀、采区或工作面的瓦斯涌出量。

2、瓦斯涌出量表示方法

绝对瓦斯涌出量--单位时间涌出的瓦斯体积,单位为m3/d或m3/min:

相对瓦斯涌出量--平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量,单位是m3/t。

注意:

瓦斯涌出量与瓦斯含量的大小不相等!

因为瓦斯涌出量中除开采煤层涌出的瓦斯外,还有来自临近层和围岩的瓦斯,所以相对瓦斯涌出量一般要比瓦斯含量大。

矿井瓦斯涌出量是决定矿井瓦斯等级和计算风量的依据。

由于绝对瓦斯涌出量不能反映出矿井瓦斯涌出的严重程度。

煤炭生产中通常采用相对瓦斯涌出量。

煤矿井巷和工作面的瓦斯主要有四个来源

(1)从采落下来的煤炭中放出瓦斯:

(2)从采掘工作面煤壁内放出瓦斯;(3)从煤巷两帮及顶底板放出瓦斯,(4)从采空区及邻近煤层中放出瓦斯。

二、影响瓦斯涌出的因素

决定于自然因素和开采技术因素的综合影响。

(一)自然因素1、煤层和围岩的瓦斯含量。

瓦斯含量越高,瓦斯涌出量越大。

当前矿井的瓦斯涌出量预测把煤层瓦斯含量作为主要因素。

2、地面大气压变化。

当地面大气压突然下降时,瓦斯积存区的气体压力将高于风流的压力,瓦斯就会更多地涌入风流中,使矿井的瓦斯涌出量增大。

反之,矿井的瓦斯涌出量将减少。

(二)开采技术因素1、开采规模—产量与瓦斯涌出量的关系复杂,开采深度、开拓与开采范围和矿井产量大,矿井瓦斯涌出量也就越大。

2、开采顺序与回采方法---先开采,大;回采率低,大;顶板管理3、生产工艺---初期大,呈指数下降;落煤时瓦斯涌出量大4、风量变化---单一煤层,随风量减而增;煤层群随风量增而增5、采区通风系统---上隅角大6、采空区的密闭质量---采空区积存着大量高浓度的瓦斯(可达60%-70%)

三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理

为了有效地治理瓦斯,每一个矿井都要掌握影响瓦斯涌出的主要因素和各涌出来源在总量中所占的比重,这是矿井风量分配和日常瓦斯治理工作的基础。

按划分目的不同,对矿井瓦斯来源有三种划分方式:

按水平、翼、采区来进行划分,作为风量分配的依据之一;

按掘进区、回采区和已采区来划分,它是日常治理瓦斯工作的基础;

按开采区、临近区划分,它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础

一般是将全矿(或冀、水平)的瓦斯来源分为回采区(包括回采工作面的采空区)、掘进区和已采区三部分。

其测定方法是同时测定全矿井、各回采区和各掘进区的绝对瓦斯涌出量。

四、瓦斯涌出不均系数

正常生产过程中,矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响其数值是经常变化的,但在一段时间内只在一个平均值上下波动,峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。

矿井瓦斯涌出不均系数表示为:

kg=Qmax/Qa

方法:

确定区域,进回风量、瓦斯浓度

五、矿井瓦斯等级

1.矿井瓦斯等级划分

《规程》第一百三十三条一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:

(一)低瓦斯矿井:

矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t,且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。

(二)高瓦斯矿井:

矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。

(三)煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作,报省(自治区、直辖市)煤炭管理部门审批,并报省(自治区、直辖市)煤矿安全监察机构备案。

新矿井设计文件中,应有各煤层的瓦斯含量资料。

矿井在采掘过程中,只要发生过煤层定为突出煤层。

2、矿井瓦斯等级鉴定

(1)鉴定时间和基本条件矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产的条件下进行,选择矿井瓦斯绝对涌出量较大的月份,一般在七、八月份。

(2)测点选择和测定内容及要求,确定矿井瓦斯等级时,是按每一自然矿井、煤层、一翼、水平和各采区分别计算相对瓦斯涌出量,并取其中最大值(而不是全矿井的平均值)。

所以测点应布置在每一通风系统的主要通风机的风硐、各水平、各煤层和各采区的回风道测风站内。

(3)矿井瓦斯等级的确定,矿井瓦斯等级以最大的相对瓦斯涌出量和有、无煤与瓦斯突出,按分级标准确定

六、矿井瓦斯涌出量预测

1、瓦斯涌出量的预测:

指根据某些已知相关数据,按照一定的方法和规律,预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。

瓦斯涌出量的预测的方法:

从目前的研究现状来看:

瓦斯涌出量预测方法主要可分为两类:

其一是建立在数理统计规律基础上的统计预测法,该方法是依据矿井瓦斯涌出量与开采深度等参数之间的统计规律,外推到预测区域的瓦斯涌出量;主要用于生产矿井;

其二是以煤层瓦斯含量为基本参数的分源计算,通过计算井下各瓦斯涌出源的涌出量,得到矿井或某一预测区域的相对瓦斯涌出量,主要用于新建矿井,以煤层瓦斯含量为基础进行计算。

统计预测法是国内外有关矿井长期以来普遍采用的矿井瓦斯涌出量预测方法。

该方法的基本原理是:

根据矿井已采区域历年测定的相对瓦斯涌出量及相应的开采深度,采用数理统计方法建立二者之间的线性或非线性回归方程,用于对深部(或条件相同矿井)未采区域的瓦斯涌出量作出预测。

目前在瓦斯矿井中,最常用、最简单的预测方法还是线性回归法。

2.简易统计法预测步骤及计算方法

使用这种预测方法时,一般分为两步:

即首先需将矿井历年生产过程中积累的实际测定的相对瓦斯涌出量,计算出相对瓦斯涌出量梯度;其次,根据计算出的瓦斯涌出量梯度,外推至预测深部区域,计算出深部待采煤层的相对瓦斯。

3.注意事项

使用这种方法预测时,应注意如下几个方面:

(1)该法只适用于甲烷带,外推(预测)的深度不宜超过200m,煤层倾角越小。

外推的深度也应越小,否则可能会有较大的误差。

(2)预测工作的精度决定于原始统计资料的精度和预测区同已采区的采矿及地质条件的相似程度。

因此.要求已采水平和设计水平的开采条件(包括煤层开采顺序、采煤方法、顶板管理方法等)以及地质构造条件(包括煤层的地层顺序、构造等)应该相似。

第四节瓦斯喷出

瓦斯喷出:

大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象。

它是瓦斯特殊涌出中的一种形式。

其特点是瓦斯在短时间内从煤、岩层的某一特定地点突然涌向采矿空间,而且涌出量可能很大,风流中的瓦斯突然增加。

由于喷出瓦斯在时间上的突然性和空间上的集中性,可能导致喷出地点人员的窒息、高浓度瓦斯在流动过程中遇高温热源有可能发生爆炸、有时强大的喷出还可以产生动力效应并导致破坏作用。

一、瓦斯喷出的原因及分类

1.原因

产生瓦斯喷出的原因是,天然的或因采掘工作形成的孔洞、裂隙内,积存着大量高压游离瓦斯,当采掘工作接近或沟通这样的地区时,高压瓦斯就能沿裂隙突然喷出。

2.特点

喷出时的瓦斯涌出量和持续时间,决定于积存的瓦斯量和瓦斯压力,从几m3到几十万m3,几分钟到几年,甚至几十年。

瓦斯喷出时并不带出煤,所以煤体中没有喷出空洞。

一般地,瓦斯喷出前都有明显的预兆,如煤层变软、变湿顶板来压、支架断裂和底鼓、工作面风流中的瓦斯浓度增加或忽大忽小,有嘶嘶的瓦斯涌出声等。

3.分类

瓦斯喷出按成因分为两大类:

(1)地质来源的:

瓦斯喷出一般发生在能贮存瓦斯的地质构造破坏带,如断层、破裂、褶曲和石灰溶洞附近。

(2)采掘卸压形成的:

发生于煤层顶(底)板、围岩分层断裂的回采工作面。

二、瓦斯喷出的预防

根据一些矿井的经验,总结为“探、排、引、堵”。

探——探明地质构造。

在瓦斯喷出可能性大的地区掘进时,可在掘进巷道的前方和两侧打钻孔,探明是否存在断层、裂隙和溶洞,以便了解它们的位置、大小和瓦斯赋存情况。

排——排放或抽放瓦斯。

如探明断层、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多时,则可让它自然排放;如溶洞体积大、范围广、瓦斯量大、喷出强度大、持续时间长,则可插管进行抽放。

如在掘进工作面上喷出瓦斯的裂隙多,而已分布较广,可暂时停止掘进,封闭巷道接管抽放。

二、瓦斯喷出的预防

引——引导瓦斯到回风道。

喷出瓦斯的裂隙范围较小且瓦斯喷出量不大时,可用风筒将瓦斯引到回风道或引到距离工作面20米以外的巷道中,以保证工作面能安全放炮。

堵—-堵塞裂隙。

当喷出瓦斯的裂隙范围较广,但喷出量很小时,可用黄泥或水泥堵住裂隙,阻止瓦斯喷出,以保证掘进工作面的安全。

对于有瓦斯喷出的工作面要有独立的通风系统并加大供风量。

职工配备隔离式自救器,并熟悉避灾路线。

前探钻孔的要求:

(1)10m外,打钻75mm,3个

(2)边掘边打超前钻,超前5m,不少3个孔;(3)裂隙、溶洞、破坏带打超前钻,75mm,2个,超5m

第五节煤与瓦斯突出及其预防

一、概述

1.定义:

煤矿地下采掘过程中,在极短的时间内(几秒到几分钟),从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤(岩)和瓦斯(CH4、CO2)的现象,称为煤与瓦斯突出。

《规程》中所指的煤与瓦斯突出是突出、压出和倾出的总称。

2.危害:

(1)它所产生的高速瓦斯流(含煤粉或岩粉)能够摧毁巷道设施,破坏通风系统,甚至造成风流逆转;

(2)喷出的瓦斯由几百到几万m3,能使井巷充满瓦斯,造成人员窒息,引起瓦斯燃烧或爆炸;(3)喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上,能够造成煤淹埋人;(4)猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。

国有重点煤矿矿井类型构成:

低瓦斯矿,瓦斯突出矿,高瓦斯矿

3.突出的外部特征

(1)突出的煤、岩在高压气流搬运过程中,呈现分选性堆积,即从上到下、由近至远煤粒度逐渐减小,堆积坡度小于煤的自然安息角(一般为40°);

(2)突出过程中煤岩进一步被粉碎,产生极细的粉尘(手捻无粒感的“狂粉”),有时突出的堆积物好似风力充填一样密实;(3)突出孔洞口小肚大,呈梨型、倒瓶型,其轴线往往沿煤层倾斜向上延伸,或与倾向线成不大的夹角;(4)突出的相对瓦斯涌出量可以大于煤层的瓦斯含量。

(5)有明显的动力效应,破坏支架、推倒矿车等

二、突出的机理

突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。

突出是十分复杂的自然现象,它的机理还没有统一的见解,假说很多。

多数人认为,突出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。

概括起来,突出假说大概有三类:

1.瓦斯作用说:

认为煤内存储的瓦斯在突出中起着主要的积极作用。

2.地应力说:

认为突出主要是地应力作用的结果。

3.综合作用说:

认为煤和瓦斯突出是地压(包括岩层静压力、地质构造力和集中应力等)、瓦斯(包括瓦斯压力、含量和吸附瓦斯瞬时解吸速度等)、重力(急倾斜煤层)和煤的力学性质(包括煤的强度和破坏类型)综合作用的结果。

综合作用说综合考虑了突出动力(地应、瓦斯等)和阻力(煤的强度)两个方面的因素,因此,该假说得到了国内外的普遍承认。

突出的发展过程包括:

1.准备阶段:

指突出前工作面前方煤体及围岩中能量的局部积聚过程。

在回采和掘进工作面前方煤层内形成所谓“极限应力状态区”,该区内煤层的完整性遭到破坏,但与围岩还保持着力学上的联系.煤层的稳定性由煤层内部向外逐渐下降,透气性则逐渐增加,游离瓦斯含量增高,产生了沿巷轴方向的瓦斯压力梯度,此时的煤壁强度已处于一触即溃的极限状态。

2.激发阶段:

即发动阶段。

当工作面瞬间向前推进(如震动放炮时),或煤层、围岩的强度发生变化,或煤层突然卸压、增压等情况下,处于极限应力状态的部分煤体突然破碎卸压,发出巨响和冲击,同时突然释放的高压瓦斯开始膨胀形成瓦斯流,瓦斯作用在破碎煤体上的推力向巷道自由方向突然增加几倍至几十倍,使破碎煤体得以随高速瓦斯流被搬运和抛出。

突出的发展过程包括:

3.发展阶段:

煤体发生自发性的连续破碎,形成破碎波,已破碎的煤在高速瓦斯流的携带下向巷道抛出。

新暴露煤体所受支撑压力(包括前期突出所产生的动压)如果大于煤体强度,煤体将由外向内连续剥离破碎,与此同时进一步暴露的煤壁和新破碎的煤体内的瓦斯大量涌出补充瓦斯流并运走碎煤,使突出得以向煤体深部发展。

4.停止阶段:

在突出进行的过程中,或由于煤、岩力学性质的变化(破碎发展遇到硬煤段,地应力和瓦斯压力不足以继续破坏煤体),或由于喷出物的阻塞作用(突出物将孔洞堵塞),煤层能够达到新的力学平衡时,突出得以终止。

但是突出孔周围煤壁和突出的煤炭中,还能继续涌出大量瓦斯。

三、突出的一般规律

(1)突出发生在一定的采掘深度以后。

对于一个矿区、矿井或煤层来说,有一个发生突出的距地表最小深度,当小于该深度时不会发生突出,该深度简称始突深度,一般取为实际发生突出的最小深度。

自此以下,突出的次数增多,强度增大。

因为开采深度越深,发动突出的两个因素即瓦斯压力和地应力也相应增大。

(2)突出多发生在地质构造附近,如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附近。

(3)突出多发生在集中应力区,如巷道的上隅角,相向掘进工作面接近时,煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处,回采工作面的集中应力区内掘进时,等等。

(4)突出次数和强度,随煤层厚度、特别是软分层厚度的增加而增加。

突出最严重的煤层一般都是最厚的主采煤层;煤层倾角愈大,突出的危险性也愈大(这是由于煤自重的影响)。

(5)突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定的关系(6)突出煤层的特点是强度低,而且软硬相同,透气系数小,瓦斯的放散速度高,煤的原生结构遭到破坏,层理紊乱,无明显节理,光泽暗淡,易粉碎。

(突出的阻力小),如果煤层的顶板坚硬致密,突出危险性增大。

(7)大多数突出发生在放炮和落煤工序。

爆破作业引起的突出次数最大,突出的平均强度最大。

放炮后没有立即发生的突出,称延期突出。

廷迟的时间由几分钟到十几小时,它的危害性更大。

(8)突出绝大多数发生在掘进工作面。

其中石门揭穿煤层发生的突出虽然次数少,但强度大。

采煤工作面发生突出较少,原因为:

当前我国突出煤层的绝大多数采煤工作面机械化程度低,推进速度慢(9)突出前常有预兆发生:

a.声响预兆:

煤体中发出闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声,这些声响在许多地方统称为“煤炮”。

b.煤结构变化:

煤质干燥,光泽暗淡,层理紊乱,煤尘增多。

c.地压方面预兆:

煤体和支架压力增大,煤壁移动加剧,煤壁向外鼓出,掉碴,煤块进出;d.瓦斯方面预兆:

瓦斯增大或忽大忽小,打钻时顶钻或夹钻。

e.其他预兆:

煤壁和工作面温度降低,特殊气味等。

四、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施

防突措施分类:

区域性防突措施:

实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性的措施,称为区域性防突措施;

局部防突措施:

实施以后可使局部区域(如掘进工作面)消除突出危险性的措施称为局部防突措施。

将防治突出技术归纳为“四位一体”的综合性防突措施,其内容包括:

突出危险性预测、防治突出措施、防突措施的效果检验和安全防护措施。

(一)、区域性防突措施

区域性防突措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种。

1、开采保护层

开采保护层是预防突出最有效、最经济的措施。

保护层:

在突出矿井中,预先开采的、并能使其它相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。

被保护层:

后开采的煤层称为被保护层。

保护层位于被保护层上方的叫上保护层,位于下方的叫下保护层。

(一)、区域性防突措施

1)、开采保护层的作用

保护层开采后,由于采空区的顶底板岩石冒落,移动,引起开采煤层周围应力的重新分布,采空区上、下形成应力降低(卸压)区,在这个区域内的未开采煤层将发生下述变化:

(1)地压减少,弹性潜能得

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