下载文档原格式
第二章煤与瓦斯突出分类及其规律第一节煤与瓦斯突出的概念、分类及危害一、煤与瓦斯突出的相关概念和特点煤矿在采掘过程中，在地应力和瓦斯（含二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，叫做煤与瓦斯突出。
它是矿井瓦斯涌出的一种形式。
突出矿井是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。
其中，突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。
煤与瓦斯突出的主要特点是：（1）煤与瓦斯突出后，会喷出大量的瓦斯和煤尘，突出时间极短，一般持续几分钟或几秒钟。
（2）破碎的煤（或岩石）常常被抛出一定的距离。
使突出地点人员窒息死亡或被掩埋、卷走，巷道被堵塞或冲垮。
（3）突出后在煤（岩）体内，往往形成大小不同、开关不一的孔洞。
（4）突出时，常常伴有猛烈响声和强大的动力效应。
所谓动力效应，就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推倒矿车、移动巨石等的一种动力现象。
（5）喷出的瓦斯量大大超过煤层的瓦斯含量，往往有几千到几万甚至几百万立方米。
（6）突出过程中，不但能顺风流向回风方向冲击，而县常常发生瓦斯逆流现象，即瓦斯流沿着通风相反方向流动。
有的逆流很远，可达几百米甚至上千米；冲击波能破坏通风系统，改变风流方向造成通风混乱，不利于人员的撤退和救灾。
（7）煤与瓦斯突出后的高浓度瓦斯，开始不会立即爆炸，但在一定供氧条件下，遇火则能引起燃烧；待降到爆炸界限内，遇火源就会爆炸。
因此，突出矿井的火源管理非常重要。
（8）煤与瓦斯突出后，可能在同一地点发生第二次、第三次突出。
二、煤与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类方法有两种，一是按突出现象的力学特征分类，二是按突出强度分类。
（一）按突出现象的力学特征分类1、煤与瓦斯突出（简称突出）发生突出的主要因素是地应力和瓦斯压力和联合作用，通常以地应力为主、瓦斯压力为辅。
实现突出的基本能量是煤体仙积蓄的高瓦斯能量。
判断突出现象的基本特征是：（1）突出的固体物具有气体搬运的特征。
煤与瓦斯突出机理及一般规律一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出给煤矿安全生产，特别是井下人员的生命财产安全造成了极其严重的威胁。
为了防止这类灾害事故的发生，保障煤矿井下安全生产．世界上各主要产煤国均投入了大量的人力、物力研究煤与瓦斯突出机理．以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。
但是，迄今为止，人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识还停留在定性与假说性阶段，对于突出过程中哪些因素起主要作用以及与其它因素间的作用机理还把握不准，故而只能对某些突出现象给予解释，还不能形成统一完整的理论体系。
人类对煤与瓦斯突出机理的研究已经近200年了,对突出机理的假说不下40 种,尽管各有差别,但归纳起来有六类,主要的仍然是三大类:瓦斯主导学说;地压主导学说;综合作用假说.下面来介绍有代表性的几种假说.(一)瓦斯主导学说该类学说认为,瓦斯是突出的主要原因和能源,而地压和煤的物理力学性能则是为突出创造了有力条件.该类学说主要包括以下假说:1)"瓦斯包"说(前苏联贝可夫提出)突出的原因在于煤层中存在"瓦斯包".该瓦斯包中的瓦斯压力比邻近区域要高得多,且包围"瓦斯包"的煤体透气性极小,使高压瓦斯得以保存.当工作面接近这一"瓦斯包"时,高压瓦斯破坏了煤壁,瓦斯携带破碎煤猛烈喷出,发生瓦斯突出.2)突出波说(前苏联赫利斯特尔维切提出)突出是煤层中所含潜能的显现,每吨煤中所含瓦斯的潜能要比煤层储蓄的弹性变形能大10倍左右.在煤强度低的区域,煤层中的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度,在采掘工作面接近这些区域时,在瓦斯压力作用下,可产生连续破坏煤体的"突出波".3)瓦斯膨胀说(1)煤层中存在高压瓦斯含量地带,吸附瓦斯引起了煤体膨胀,增加了煤层应力,且在这样的煤层中透气系数接近于零.当巷道接近这一区域时,使应力急剧降低,造成煤的破坏和突出.(前苏联尼靠林提出)(2)突出是由于含有高压瓦斯的煤层,没结构不均匀.透气性低的硬煤包围着透气性高的软煤,当巷道工作面接近硬煤与软煤边界时,运动着的高压瓦斯就可以冲破煤壁夹带着随煤而喷出发生突出(别土哈夫提出).4)瓦斯水化物说(前苏联学者提出)在一定温度和压力下,空隙煤体中有可能形成瓦斯的水化物CH4.6H2O.当它与水结合时,在一立方米的水中可以含有200立方米的瓦斯.煤层中的瓦斯水化物以不稳定的化合物存在,储存着巨大的潜能,受到采动影响即能迅速分解,形成高压瓦斯,突破煤体而造成突出.5)瓦斯运移说煤是多孔裂隙物质，其中存在着大小不等的空隙，孔隙之间由若干大小裂隙沟通。
煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出：煤矿在生产过程中，在地应力和瓦斯压力的作用下，大量的煤与瓦斯突然抛向采掘空间且伴有强烈的动力和声响的现象。
1、煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出的机理非常复杂，国内外通过统计分析、实验室研究和现场观测方法广泛深入研究，，提出了很多假说，尚未完全破解。
突出机理假说：瓦斯主导假说：“瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合孔隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“卸压瓦斯”说、“地质破坏带”说、“瓦斯解吸”说等。
地质主导假说：“岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪切应力”说、“塑性变型”说、“拉应力”说、“应力叠加”说、“冲击移动”说、“放炮突出”说、“顶板位移不均匀”说等。
化学本质假说：“瓦斯水化物”说、“爆炸的煤”说、“重煤”说、“地球化学”说、“硝基化合物”说等。
上述假说多以推测为主，缺乏实践或实验室依据。
一般认为，煤与瓦斯突出是一种能量猛烈释放的一种动力现象。
因此，煤与瓦斯突出的内在因素是应力(岩石自重的垂直应力、地质构造的水平应力、采掘附加应力)，瓦斯和煤的物理及力学性质，外在因素是形成集中应力和造成突然卸载的条件。
（1）地应力作用（自重应力、构造应力、采动应力）。
（2）瓦斯是起抛扔作用。
（3）煤的强度起阻止突出作用。
“流变假说”：含瓦斯煤在外力作用下是一种强流变介质；减速蠕变—匀速蠕变—加速蠕变—破坏四个阶段。
流变假说”指出：含瓦斯煤本质上没有突出危险和非突出危险之分，只要具备高速流变条件，原非突出危险可转化为突出危险(徐州、平顶山矿区实践已证明)。
2、煤与瓦斯突出发生的一般规律（1）突出多发生在一定深度。
把发生第一次突出的深度称为始突深度。
以后随着开采深度的增加，突出次数和强度随之增加。
（2）突出的次数和强度随瓦斯含量和压力的升高而升高。
（3）有构造残余应力的地方，煤体强度小，容易发生突出，如断层带、破碎带、煤层厚度和软分层厚度变化带、褶曲地点、倾角变化地点都容易发生突出。
任务七煤与瓦斯突出机理和规律【主要内容】一、煤与瓦斯突出的分类二、瓦斯突出的分布特点三、煤与瓦斯突出的机理四、煤与瓦斯突出的基本规律五、实训与操作-观察识记煤与瓦斯突出的预兆煤矿地下采掘过程中，在很短时间(数分钟)内，从煤(岩)壁内部向采掘工作空间突然喷出大量煤(岩)和瓦斯(CH4、CO2)的现象，称为煤(岩)与瓦斯突出，简称突出。
煤与瓦斯突出是矿井瓦斯特殊涌出的一种形式。
它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象。
它能摧毁井巷设施，破坏通风系统，使井巷充满瓦斯与煤粉，造成人员窒息，煤流埋人，甚至引起火灾和瓦斯爆炸事故。
因此，是煤矿中严重的自然灾害。
1834年3月22日，法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载的突出。
支架工在架棚子时，发现工作面煤壁外移，三个工人立即撤离，巷道煤尘弥漫，一人被煤流埋没死亡，一人窒息牺牲，一人幸免于难，突出煤炭充满13m 长的巷道，煤粉散落长度15m，迎头支架倾倒。
1879年4月17日，比利时的阿格拉波2号井，向上掘进580～610m水平之间联络眼时，发生了当时在世界上第一次猛烈的突出。
突出强度420t煤，瓦斯50万m3以上。
最初瓦斯喷出量2000m3／min以上。
瓦斯逆风流从提升井冲至地面，距该井口23m处绞车附近的火炉引燃了瓦斯，火焰在井口上高达50m，井口建筑物烧成一片废墟，2小时后火焰将熄灭时，又连续发生7次瓦斯爆炸(每隔7分钟一次)，井下209人，死亡121人，地面3人被烧死，11人被烧伤。
迄今为止，世界各主要产煤国家都发生过煤和瓦斯突出现象。
世界上最大的一次煤与瓦斯突出发生在1969年7月13日前苏联的加加林矿，在710m水平主石门揭穿厚仅1．03m 煤层时，发生了煤和瓦斯突出，突出煤炭14000t，瓦斯25万m3。
我国有文字记载的第一次煤与瓦斯突出是1950年吉林省辽源矿区富国西二坑，在垂深280m煤巷掘进时发生突出。
