煤厚变化对煤与瓦斯区域突出危险性的控制研究
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煤与瓦斯突出的影响因素及其预防措施摘要煤与瓦斯突出是煤矿生产作业过程中,可能产生的自然安全灾害之一,其造成的后果不堪设想。
本文将对影响煤与瓦斯突出问题的因素进行分析,并提出预防措施。
关键词煤与瓦斯突出;影响因素;预防在矿井作业过程中,如果出现煤与瓦斯突出事故,大量的瓦斯气体、煤岩固体物就会迅速喷出,超大冲击力既会破坏井下装备,喷射的煤岩也可能将巷道堵塞,影响作业人员的安全撤出,同时破坏井下通风系统,造成人员伤亡事故。
如果突出的瓦斯遇到火源,就可能发生燃烧、爆炸风险,甚至井毁人亡。
因此,煤与瓦斯突出问题不容忽视。
1 煤与瓦斯突出的影响因素1.1 地应力地应力是产生地质运动的主要动力,也是发生煤与瓦斯突出现象的动力来源。
一般情况下,可以将地应力分为采掘附加应力、地质构造应力、自身重力三大类型。
采掘附加应力主要来自采掘作业影响,将原有的应力状态破坏,造成应力状态的重新分布,而应力的改变,直接造成煤与瓦斯突出;地质构造应力来自矿区内的地质构造影响,也可认定为常数;自身重力来自岩体自重,在一个较小范围内,地表不会产生较大变化,也可认定为定值。
1.2 地质构造矿井的地质构造,可包含褶曲、断层、节理等形式,在煤与瓦斯突出的诸多影响因素中,地质构造的影响力具有一定决定性、控制性。
一般断层和褶皱等现象,出现在成煤的后期构造作用下。
由于地质构造对矿区的控制作用,尤其是断层与褶皱的重要性,往往是形成煤与瓦斯突出的重要条件,且具有的风险易损不同,因此必须加强重视。
由于断层造成的煤与瓦斯突出较为复杂,可以将断层分为逆断层和正断层两种形式,其落差大小、断层性质以及延伸长度等有所不同,这些因素的差别既可能造成煤的原生结构破坏,也助推突出的发展。
张性断裂利于排放瓦斯,而压性断裂则不利于排放瓦斯,封闭作用明显,聚集瓦斯,提升了瓦斯的内容,成为突出动力。
另外,褶曲构造对煤与瓦斯突出问题的影响力也不容忽视,据大量工程实践表明,一般容易出现煤与瓦斯突出问题的部位,主要是褶皱的紧密部位或者强烈部位、背斜的倾伏端、向斜的轴部端、褶皱的牵引部位等。
煤矿煤与瓦斯突出治理技术的研究与应用随着煤矿工作条件的不断改善,煤矿瓦斯事故的发生频率明显减少。
然而,仍有许多煤矿存在煤与瓦斯突出的隐患,给矿井安全带来了巨大压力。
因此,研究和应用煤矿煤与瓦斯突出治理技术成为当前煤矿安全工作中的重要任务。
本文旨在探讨煤矿煤与瓦斯突出治理技术的研究与应用情况,并提出改进措施,以进一步提高煤矿煤与瓦斯突出治理的效果。
一、煤与瓦斯突出的原因分析煤矿煤与瓦斯突出是由煤层瓦斯超前排出过程中的煤与瓦斯相互作用引起的现象。
煤层结构、煤层气含量、煤层应力等因素都会影响煤与瓦斯突出的发生。
其中,主要原因包括以下几个方面:1. 煤层结构不稳定:煤层中存在断层、节理等结构缺陷,这些缺陷会导致煤层的稳定性下降,从而增加了煤层瓦斯突出的概率。
2. 煤层气含量高:煤层中瓦斯含量超过安全范围,煤与瓦斯的相互作用会导致煤与瓦斯突出。
3. 煤层应力变化:煤与瓦斯突出与煤层应力的分布有密切关系。
煤层应力分布异常会导致煤与瓦斯突出的发生。
二、煤与瓦斯突出治理技术的研究进展针对煤与瓦斯突出现象,煤矿煤与瓦斯突出治理技术的研究从传统的治理方法向先进的治理技术转变,取得了一定的进展。
1. 瓦斯抽放技术:通过抽取矿井内的瓦斯,降低瓦斯浓度,减少瓦斯对煤层的刺激程度,从而减轻煤与瓦斯突出的危险性。
2. 瓦斯钻孔抽采技术:通过在煤层中钻孔,将瓦斯抽出矿井,减少瓦斯的积聚,从而减少煤与瓦斯突出的风险。
3. 预裂爆破技术:通过爆破的方式改变煤层的应力分布,减轻煤层的变形速度,降低煤与瓦斯突出的可能性。
4. 改良煤层结构技术:通过注浆、支护等方式加固煤层结构,提高煤层的稳定性,减少煤与瓦斯突出的风险。
三、煤与瓦斯突出治理技术的应用情况目前,煤与瓦斯突出治理技术在煤矿生产中得到了广泛的应用。
各种治理技术根据矿井的具体情况进行选择和应用。
1. 在煤与瓦斯突出高发矿井,瓦斯抽放技术得到了广泛应用。
通过设置专门的瓦斯抽放孔,将瓦斯抽出矿井,降低瓦斯浓度,减轻煤与瓦斯突出的危险性。
煤与瓦斯突出灾害预测与控制技术研究煤矿是我国重要的能源资源,但是在煤矿开采过程中,会产生大量的瓦斯气体,这种气体在空气中的浓度超过一定比例后,会引起爆炸。
因此,煤矿瓦斯突出灾害预测和控制技术显得尤为重要。
一、煤矿瓦斯突出灾害的危害煤矿瓦斯突出灾害是煤矿行业中的一种常见事故,其严重程度不亚于煤与瓦斯爆炸事故。
其危害包括:1.造成人员伤亡煤矿瓦斯突出灾害的燃烧产生大量的高温、高压气体,因此,事故现场会有强烈的爆炸冲击波和热辐射,对人体造成巨大危害。
在很多情况下,瓦斯突出事故的发生会导致多人死亡或受伤。
2.严重影响煤矿生产瓦斯突出事故不仅对矿工和公司造成严重的财产损失,而且还会限制采掘速度,并导致操作人员损失信心,使煤矿生产受到很大的影响。
3.威胁周边环境安全瓦斯突出事故会对周边环境造成很大影响,如:造成火灾,甚至引发其他可能对身体有害物质的散发。
二、煤矿瓦斯突出灾害预测技术煤矿瓦斯突出灾害的准确预测,对于矿山人员的安全和煤矿生产的正常运行至关重要。
目前,我国关于瓦斯突出的预测技术主要有以下几种:1.地质探测技术通过对煤层的岩层组成、气体赋存状态、渗透性等方面进行调查、勘察,可以大致预测出矿井瓦斯突出的可能性大小。
但是这种方法精度较低,需要考虑多种因素,因此在实际应用中较少使用。
2.煤矿大数据技术煤矿大数据技术是一种新型的预测方法。
通过对煤矿瓦斯含量等资料进行归纳,并利用大数据算法对数据进行处理和分析,从而有效提高瓦斯突出预测的准确性。
但是,由于数据量大,处理方法繁琐,该技术尚在发展中。
3.传感器技术传感器技术常见于地下管道和油田等领域,但是也被成功地应用于煤矿瓦斯突出预测。
通过安装传感器,可以实时监测矿井瓦斯含量、温度、湿度等参数,有效提高预测准确率。
三、煤矿瓦斯突出灾害控制技术与煤矿瓦斯突出灾害的预测相比,制定出可行的控制和应对方案更具挑战性。
一般认为,有效的控制方法包括以下几个方面:1.通风控制通风是煤矿瓦斯突出控制的首要关键。
煤与瓦斯突出事故发生的地质因素摘要: 随着我国煤矿开采力度和开采深度的加大,煤与瓦斯突出事故一直是煤矿的主要灾害,在我国煤矿的重大灾害事故中约70%是瓦斯事故。
而地质条件的变化在煤与瓦斯突出事故是重中之重。
关键词:煤与瓦斯突出地质结构煤层变化1 概述国内外对煤和瓦斯突出分布的研究表明,无论在煤田、矿区或井田范围内,突出都是不均匀分布的,它们往往比较集中地发生在某些区域,我们称之为突出的区域性分布。
一般而言,发生突出的面积只占突出煤层总面积的10%左右。
根据前苏联马凯耶夫[1]煤矿安全科学研究所的研究,在顿巴斯煤田各个矿井煤层中,突出危险区只占煤和瓦斯突出危险煤层总面积的5~7%。
在预报的非突出区中,由于不用采取预防措施,其产量和掘进速度可提高5~30%。
因此,研究煤和瓦斯突出的区域性分布,对合理的采取防止突出措施,减少盲目性,具有很大的现实意义。
2 地质构造对煤与瓦斯突出的影响大量实际资料表明,煤与瓦斯突出多分布在地质构造破坏带,地质构造是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素。
有些突出点,虽然其附近地质条件无明显异常,但却处于某些封闭型构造圈闭的范围内,或受某些特殊的构造边界所控制。
在我国很多突出矿区也有类似规律。
例如,四川南桐矿区(1955~1972年)在有资料记载的464次突出中,有436次(占94%)发生在构造带;红卫煤矿(1954~1976年)225次突出中有190多次(占85%)发生在煤包处。
1)封闭向斜轴附近向斜是由水平侧压力作用形成的,在其中性面的下部产生张应力,在中性面上部产生压应力。
在轴部地带,上面受到强大的压应力作用,而下面受到深部地层的阻力,是地应力较高的地带。
因此,封闭向斜的轴部地带往往是突出点分布密集的区域。
例如,四川南桐矿区区域上处于川黔南北构造带与新华夏至华夏式构造的复合部位,属于构造应力集中区。
南桐煤矿的大部分突出,包括最大的一次3500吨的突出,都发生在王家坝向斜的轴部附近。
浅析煤与瓦斯突出的危险性评价指标体系煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力、煤岩物理力学性质等多因素综合作用的结果。
在地应力较大、瓦斯压力较高、煤体强度低和结构遭破坏层理紊乱的区域,煤和瓦斯突出危险性就越大。
因此,在井下采掘过程中,根据引起煤与瓦斯突出的主要危险性因素,选取相应的突出危险性预测指标,科学地预测开采区域煤与瓦斯突出危险性即是保证矿井安全生产的一个主要环节,也是防突措施效果检验和治理煤和瓦斯突出的前提条件。
长期以来,现场工程技术及研究人员在煤与瓦斯突出预测方面作了大量的工作,提出了种种假说和经验公式[1][6],但由于引起煤与瓦斯突出的原因相当复杂,影响煤与瓦斯突出的相关因素很多,这些因素之间的关系也较为复杂,因此在现场应用中常常会出现预测准确性较低的情况。
本文结合煤层特性[2],构建了煤与瓦斯突出危险性评价指标体系,为现场瓦斯治理提供参考依据。
1.物理特性煤的物理特性是决定煤层是否具有突出危险性的基本参数。
对于煤的破坏类型,由于地质构造或采动影响,同一区域内的煤层赋存形式有很大不同,我们按照不同破坏类型的煤层在该区域内所占的比例来确定其相应的突出危险程度;对于瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数的评价,可在本区域内选择若干个有代表性的煤样,通过实验室分析并与指标临界值[5]进行对照来确定其相应的突出危险程度;对于煤层瓦斯压力和瓦斯含量的评价可选择不同钻孔并测量对应的参数值,然后依据钻孔数量和指标标准值来计算其相应的突出危险程度。
1.1 煤的破坏类型煤的破坏类型指煤体受到构造应力作用后,由于其受破坏的程度不同,在物理、力学性质和特征方面产生的变化,因而形成的类别。
煤的主要物理、力学性质和特征包括以下几个方面:煤的光泽、煤的构造与构造特征、煤的节理性质、煤的节理面性质、煤的断口性质以及煤的强度。
煤的破坏程度越大,发生突出的危险性也会越大。
依据以上煤的特性及防治煤与瓦斯突出细则[3]的规定,我们用煤的破坏类型来表示煤体的破坏程度大小,可将煤划分为五种类型,即非破坏煤、破坏煤、强烈破坏煤、粉碎煤和全粉煤。
煤与瓦斯突出致灾机理与防治研究的手段和方法的创新一、煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出是指在煤矿井下开采过程中,由于地质构造、采动影响等因素,导致煤层和岩层之间的应力分布不均衡,从而使得瓦斯和煤与岩层之间的接触面积增大,压力降低,从而引发气体和岩屑的喷出现象。
其机理主要包括以下几个方面:1. 地质构造因素:地质构造是影响突出的主要因素之一。
在复杂地质条件下,如断层、褶皱、岩溶等地质构造形态下,易发生突出。
2. 采动因素:采动是导致突出的另一个重要因素。
在开采过程中,由于掏空了原有的支撑体系,使得周围岩体对煤体施加的约束力减小,从而增加了突出事故发生的概率。
3. 瓦斯含量:瓦斯是导致突出事故发生的另一个重要因素。
当瓦斯含量超过安全限值时,在采掘过程中就容易发生瓦斯爆炸,从而引发突出事故。
二、煤与瓦斯突出的防治手段为了有效地预防和控制突出事故的发生,需要采取一系列的防治措施。
主要包括以下几个方面:1. 采用合理的采矿方法:通过改变采矿方法,如改变开采顺序、调整工作面宽度等方法,可以减少对岩体和煤体的影响,从而降低突出事故发生的概率。
2. 加强通风管理:通风是预防和控制突出事故的重要手段之一。
通过加强通风系统建设和管理,提高通风效果,可以有效地降低瓦斯含量和温度,从而降低突出事故发生的概率。
3. 加强监测预警:通过加强对地质构造、岩层应力、瓦斯含量等因素的监测和预警工作,及时掌握井下情况,并及时采取相应措施进行调整。
4. 强化安全培训:通过加强安全培训工作,提高矿工的安全意识和技能,从而降低突出事故发生的概率。
三、煤与瓦斯突出防治方法的创新为了更好地预防和控制突出事故的发生,需要不断创新防治方法。
主要包括以下几个方面:1. 采用智能化技术:通过采用智能化技术,如无人驾驶采矿设备、智能化通风系统等,可以有效地降低对岩体和煤体的影响,从而降低突出事故发生的概率。
2. 加强数据分析:通过加强对地质构造、岩层应力、瓦斯含量等因素的数据分析工作,可以更准确地预测突出事故的发生时间和位置,并及时采取相应措施进行调整。
煤与瓦斯突出危险性影响因素分析江泽标【摘要】煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全最为严重的自然灾害之一,在综合假说的基础上,通过对影响突出的地应力因素、瓦斯以及煤体物理力学性质的分析,掌握了影响煤与瓦斯突出的影响因素,为预防突出事故的发生和保障煤矿的安全生产提供一定的理论依据.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P22-23,25)【关键词】煤与瓦斯突出;煤矿;影响因素分析【作者】江泽标【作者单位】贵州大学,矿业学院,贵州,贵阳,550003【正文语种】中文【中图分类】TD713+.1煤与瓦斯突出[1],简称瓦斯突出或突出,是煤矿地下采掘过程中发生的一种异常复杂的动力现象,它能在很短时间内,由煤体向巷道或采场突然喷出大量的瓦斯及碎煤,在煤体中形成特殊形状的空洞,并形成一定的动力效应,如推倒矿车、破坏支架等;喷出的粉煤可以充填数百米的巷道,喷出的瓦斯-粉煤流有时带有暴风般的性质,瓦斯可以逆风流运行,充满数千米的巷道,是威胁矿井安全生产最为严重的自然灾害之一。
多数学者认可的综合假说认为:煤与瓦斯突出是由地应力、煤层瓦斯和煤体结构物理力学性质公共作用的结果。
地应力由煤岩的自重应力、构造应力和和采动引起的集中应力以及煤吸附瓦斯引起的附加应力等组成,其中地应力是煤与瓦斯突出的主要动力能源。
影响煤与瓦斯突出的因素非常多,也非常复杂,既包括各种地质因素,也包括各种非地质因素。
就地质因素来讲,主要包括:煤层或煤质的地质构造条件及煤体结构特征;煤中瓦斯参数以及矿区或煤层所处的地应力,其中地质构造对煤与瓦斯的突出起到决定的控制作用。
煤体的结构力学性质则在煤与瓦斯突出中是阻碍突出发生的力。
1.1 地应力因素地应力是地质构造运动的动力,也是煤与瓦斯突出的主要动力来源。
通常我们把地应力分为自重应力、地质构造应力和采掘附加应力。
自重应力是由岩体的自重造成,在一个比较小的范围内,地表变化情况不大的情况下,可以认为是定值。
煤矿煤与瓦斯突出灾害的预防与控制随着工业发展和能源需求的增加,煤矿的开采规模不断扩大,然而,煤矿作为一项高风险行业,面临着严重的安全问题。
其中,煤与瓦斯突出灾害是煤矿生产中最为危险的一类事故,对人员和设备造成了严重威胁。
因此,预防和控制煤与瓦斯突出灾害已成为煤矿行业的重要课题。
本文将就煤矿煤与瓦斯突出灾害的预防与控制进行探讨,并提出一些解决方案。
一、认识煤与瓦斯突出灾害煤与瓦斯突出灾害是指煤层开采过程中,由于地质压力变化或矿井开采措施不当,导致地下煤层和岩层中的瓦斯突然释放出来,冲击到矿井空间中的危险现象。
这种突出现象往往伴随着大量煤与瓦斯的喷出,给工人生命和财产造成巨大威胁。
二、预防煤与瓦斯突出灾害的措施为了预防煤与瓦斯突出灾害的发生,在煤矿生产中,应采取以下措施:1. 加强瓦斯涌出的预测与控制。
瓦斯涌出是煤与瓦斯突出灾害的前兆,通过系统的监测和预测,可以提前发现瓦斯涌出的趋势,采取相应的措施进行控制。
加强瓦斯抽采系统的建设和优化,确保瓦斯能够及时、有效地从矿井中排放出去,减少瓦斯积聚的可能性。
2. 优化矿井通风系统。
通风是预防和控制煤与瓦斯突出灾害的重要手段之一,合理优化矿井通风系统,增加风量、提高风速,保持矿井空气的流动,减少瓦斯积聚的可能性。
同时,定期对通风系统进行检修和维护,确保通风设备的正常运转。
3. 加强瓦斯浓度的监测与控制。
瓦斯的浓度是煤与瓦斯突出灾害发生的关键因素之一,建立起科学的瓦斯浓度监测网络,对矿井中瓦斯浓度进行实时监测和预警,一旦发现异常情况,及时采取相应措施,如停产排瓦斯,保证矿井安全。
4. 完善煤与瓦斯突出事故应急救援体系。
煤与瓦斯突出事故在发生后,需要及时、有效地进行救援工作,因此,应建立健全应急救援体系和预案,并进行定期演练,提高各级救援人员的应急处置能力,快速响应灾害,最大限度减少人员伤亡和财产损失。
三、控制煤与瓦斯突出灾害的技术手段除了采取上述的预防措施外,还可以通过一些技术手段来控制煤与瓦斯突出灾害的发生。
煤与瓦斯突出机理和影响因素及其防治措施摘要:对现有的煤与瓦斯突出机理研究成果进行了评述,阐述了煤与瓦斯突出机理的研究思路与方法和研究现状,分析影响煤与瓦斯突出的各种地质因素。
随着矿井开采深度逐渐增加,煤层瓦斯含量也逐渐增高,煤层的透气性越低,突出危险性也相应增大,所以研究防治突出措施有重要的现实意义,并提出煤与瓦斯突出的防治措施。
关键词:煤与瓦斯突出地质构造防治措施前言:煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一,可在极短时间内,由煤体内部向采场、巷道等采掘空间喷出大量的煤和瓦斯,突出物会造成埋人,破坏设施,突出的瓦斯使人窒息,或引起瓦斯爆炸,造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故。
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家自1950年发生有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来,在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区都发生了煤与瓦斯突出。
因此,解决矿井煤与瓦斯突出灾害问题是实现煤炭工业可持续发展的当务之急。
对于煤与瓦斯突出机理,各国研究者经过长期得到努力提出了包括瓦斯主导作用、地应力主导作用、化学本质作用和综合作用等假说,基本定性的解释了煤与瓦斯突出现象。
1 国内外研究现状1.1 国外研究现状国外关于煤与瓦斯突出机理的研究成果可以归纳为以下4个方面[1~4]:a.瓦斯主导作用假说这类假说认为煤体内存储的高压瓦斯在突出中起主要作用。
其中“瓦斯包”说占重要地位,认为“瓦斯包”是突出的动力来源。
瓦斯主导作用假说主要有:“瓦斯包”说、粉煤带说、煤空隙结构不均匀说、突出波说、裂缝堵塞说、闭合空隙瓦斯释放说、瓦斯膨胀说、卸压瓦斯说、火山瓦斯说、地质破坏带说、瓦斯解吸说等11种假说。
b.地应力主导作用假说这种假说认为煤和瓦斯突出主要是高地应力作用的结果。
高地应力包括2个方面,一方面指自重应力和构造应力,另一方面指工作面前方存在的应力集中。
地应力主导作用假说主要有:岩石变形潜能说、应力集中说、塑性变形说、冲击式移近说、拉应力波说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位移不均匀说等8种假说。