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1、会计学1煤与瓦斯突出及其防治煤与瓦斯突出及其防治危害：危害：危害：危害：1 1、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破、产生的高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破坏矿井通风系统。坏矿井通风系统。坏矿井通风系统。坏矿井通风系统。2 2、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。3 3、喷出的煤岩，造成煤流埋人。、喷出的煤岩，造成煤流埋人
2、。、喷出的煤岩，造成煤流埋人。、喷出的煤岩，造成煤流埋人。4 4、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。到到到到19921992年底全国已有年底全国已有年底全国已有年底全国已有282282个突出矿井，截止个突出矿井，截止个突出矿井，截止个突出矿井，截止19951995年共发生了年共发生了年共发生了年共发生了1600016000多次突出。多次突出。多次突出。多次突出。第1页/共70页 定义定义定义定义：在很短时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘：在很
3、短时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘：在很短时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘：在很短时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘工作面空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。工作面空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。工作面空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。工作面空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。特点特点特点特点：伴有声响和猛烈的力能效应（：伴有声响和猛烈的力能效应（：伴有声响和猛烈的力能效应（：伴有声响和猛烈的力能效应（摧毁井巷设施、破坏矿摧毁井巷设施、破坏矿摧毁井巷设施、破坏矿摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统井通风系统井通风系统井通风系统），窒息、煤流埋人，可能引起瓦斯燃烧和爆炸。），窒息、
4、煤流埋人，可能引起瓦斯燃烧和爆炸。），窒息、煤流埋人，可能引起瓦斯燃烧和爆炸。），窒息、煤流埋人，可能引起瓦斯燃烧和爆炸。4.2 4.2 矿井瓦斯动力现象及分类矿井瓦斯动力现象及分类矿井瓦斯动力现象及分类矿井瓦斯动力现象及分类一、按力学特征分类一、按力学特征分类一、按力学特征分类一、按力学特征分类1 1、煤（岩）与瓦斯突然喷出、煤（岩）与瓦斯突然喷出、煤（岩）与瓦斯突然喷出、煤（岩）与瓦斯突然喷出-突出突出突出突出主要特点主要特点主要特点主要特点：n n突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征：形成固体与气体两相混合流，可以流动：形成固体与气体两相混合流，可以流动：形成
5、固体与气体两相混合流，可以流动：形成固体与气体两相混合流，可以流动到很远处。到很远处。到很远处。到很远处。n n突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征：分选、沉积轮回，堆积角：分选、沉积轮回，堆积角：分选、沉积轮回，堆积角：分选、沉积轮回，堆积角 安息角安息角安息角安息角（35403540）第2页/共70页n n突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征：产生大量手捻无颗粒的微尘。：产生大量手捻无颗粒的微尘。：产生大量手捻无颗粒的微尘。：产生大量手捻无颗粒的微尘。n n瓦斯量瓦斯量瓦斯量瓦斯量：突出瓦斯量（：突出瓦斯量（：突出瓦斯量（：突出瓦斯量
6、（mm3 3/t/t煤）煤）煤）煤）瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；n n喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状：口小内大的犁形，：口小内大的犁形，：口小内大的犁形，：口小内大的犁形，倒并形（与应力分布一致）倒并形（与应力分布一致）倒并形（与应力分布一致）倒并形（与应力分布一致）n n作用力作用力作用力作用力：地应力（弹性变形能）：地应力（弹性变形能）：地应力（弹性变形能）：地应力（弹性变形能）瓦斯压力（瓦斯潜能）瓦斯压力（瓦斯潜能）瓦斯压力（瓦斯潜能）瓦斯压力（瓦斯潜能）重力。重力。重力。重力。2 2、煤（岩）突然压出并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然压出并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然压出
7、并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然压出并涌出大量瓦斯-压出压出压出压出主要特点主要特点主要特点主要特点：n n突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征：煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。第3页/共70页n n突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征：就地堆积（：就地堆积（：就地堆积（：就地堆积（oror很近距离）、无分选性、很近距离）、无分选性、很近距离）、无分选性、很近距离）、无分选性、无沉积轮回，无沉积轮回，无沉积轮回，无沉积轮回，安息角（安息角（安息角（
8、安息角（35403540）n n突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征：大小不同的块体与碎末混杂。：大小不同的块体与碎末混杂。：大小不同的块体与碎末混杂。：大小不同的块体与碎末混杂。n n瓦斯量瓦斯量瓦斯量瓦斯量：瓦斯量（：瓦斯量（：瓦斯量（：瓦斯量（mm3 3/t/t煤）煤）煤）煤）瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；n n喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状：口大内小、外宽内窄、楔形：口大内小、外宽内窄、楔形：口大内小、外宽内窄、楔形：口大内小、外宽内窄、楔形n n作用力作用力作用力作用力：地应力（围岩弹性位能突然释放）、：地应力（围岩弹性位能突然释放）、
9、：地应力（围岩弹性位能突然释放）、：地应力（围岩弹性位能突然释放）、3 3、煤（岩）突然倾出并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然倾出并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然倾出并涌出大量瓦斯、煤（岩）突然倾出并涌出大量瓦斯-倾出倾出倾出倾出主要特点主要特点主要特点主要特点：n n突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征突出物的搬运特征：煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离；煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离；煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离；煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离；第4页/共70页突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征突出物的堆积特征：就地堆积（就地堆积（就地堆积（就地堆积（oror很近距离）、很近
10、距离）、很近距离）、很近距离）、无分选性、无沉积轮回，无分选性、无沉积轮回，无分选性、无沉积轮回，无分选性、无沉积轮回，安息角（安息角（安息角（安息角（35403540）n n突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征突出物的破碎特征：大小不同的块体与碎末混杂。大小不同的块体与碎末混杂。大小不同的块体与碎末混杂。大小不同的块体与碎末混杂。n n瓦斯量瓦斯量瓦斯量瓦斯量：瓦斯量（瓦斯量（瓦斯量（瓦斯量（mm3 3/t/t煤）煤）煤）煤）瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；瓦斯含量；n n喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状喷孔孔形状：口小内大、舌形口小内大、舌形口小内大、舌形口小内大、舌形n n作用力
11、作用力作用力作用力：地应力（围岩弹性变形能）、重力。：地应力（围岩弹性变形能）、重力。：地应力（围岩弹性变形能）、重力。：地应力（围岩弹性变形能）、重力。多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆。多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆。多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆。多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆。第5页/共70页 三类动力现象的发生都以地应力为主，所以它们的预兆相三类动力现象的发生都以地应力为主，所以它们的预兆相三类动力现象的发生都以地应力为主，所以它们的预兆相三类动力现象的发生都以地应力为主，所以它们的预兆相似，但三者的基本能源不同。似
12、，但三者的基本能源不同。似，但三者的基本能源不同。似，但三者的基本能源不同。人们习惯上将三类现象人们习惯上将三类现象人们习惯上将三类现象人们习惯上将三类现象统称为统称为统称为统称为煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出。二、按强度分类二、按强度分类二、按强度分类二、按强度分类 强度强度强度强度-每次动力现象抛出的煤（岩）数量（每次动力现象抛出的煤（岩）数量（每次动力现象抛出的煤（岩）数量（每次动力现象抛出的煤（岩）数量（t or mt or m3 3为单位）和为单位）和为单位）和为单位）和瓦斯量瓦斯量瓦斯量瓦斯量(m(m3 3)。1 1、小型突出小型突出小型突出小型突出：强度：强度：
13、强度：强度50t/50t/次（次（次（次（突出后，几十突出后，几十突出后，几十突出后，几十minmin，瓦斯浓度恢，瓦斯浓度恢，瓦斯浓度恢，瓦斯浓度恢复正常复正常复正常复正常）；）；）；）；2 2、中型突出中型突出中型突出中型突出：5099 t/5099 t/次（次（次（次（突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正常常常常）；）；）；）；3 3、次大型突出次大型突出次大型突出次大型突出：100499 t/100499 t/次（次（次（次（突出后，一天，瓦斯浓度恢复突出后，一天，瓦斯浓度恢复突出后，一天，瓦斯浓度恢复
14、突出后，一天，瓦斯浓度恢复正常正常正常正常）；）；）；）；第6页/共70页 4 4、大型突出大型突出大型突出大型突出：500999 t/500999 t/次（次（次（次（突出后，几天，瓦斯浓度恢复正突出后，几天，瓦斯浓度恢复正突出后，几天，瓦斯浓度恢复正突出后，几天，瓦斯浓度恢复正常常常常）；）；）；）；5 5、特大型突出特大型突出特大型突出特大型突出：1000 t/1000 t/次（次（次（次（突出后，很长时间，瓦斯浓度突出后，很长时间，瓦斯浓度突出后，很长时间，瓦斯浓度突出后，很长时间，瓦斯浓度恢复正常恢复正常恢复正常恢复正常）。）。）。）。三、突出危险程度划分三、突出危险程度划分三、突出
15、危险程度划分三、突出危险程度划分 1 1、突出矿井和突出煤层突出矿井和突出煤层突出矿井和突出煤层突出矿井和突出煤层：矿井在采掘过程中，只要发生过矿井在采掘过程中，只要发生过矿井在采掘过程中，只要发生过矿井在采掘过程中，只要发生过1 1 1 1次次次次煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同），该矿井即为突出突出突出突出矿井矿井矿井矿井，发生突出的煤层即为，发生突出的煤层即为，发生突出的煤层即为，发生突出的煤层即为突出煤层突出煤层突出煤层突出煤层。2 2 2
16、2、突出危险区突出危险区突出危险区突出危险区和和和和突出威胁区突出威胁区突出威胁区突出威胁区：突出煤层经区域预测可划分为：突出煤层经区域预测可划分为：突出煤层经区域预测可划分为：突出煤层经区域预测可划分为突出危险区突出危险区突出危险区突出危险区和和和和突出威胁区突出威胁区突出威胁区突出威胁区。3 3 3 3、突出危险工作面突出危险工作面突出危险工作面突出危险工作面和和和和突出威胁工作面突出威胁工作面突出威胁工作面突出威胁工作面：突出危险区进行工作：突出危险区进行工作：突出危险区进行工作：突出危险区进行工作面煤与瓦斯突出预测。面煤与瓦斯突出预测。面煤与瓦斯突出预测。面煤与瓦斯突出预测。第7页/共
17、70页四、防突措施的规定四、防突措施的规定四、防突措施的规定四、防突措施的规定 在突出危险区工作前，应采取防突措施，采取措施之后应在突出危险区工作前，应采取防突措施，采取措施之后应在突出危险区工作前，应采取防突措施，采取措施之后应在突出危险区工作前，应采取防突措施，采取措施之后应进行检验，有效后方可进行作业；在突出威胁区，每推进一进行检验，有效后方可进行作业；在突出威胁区，每推进一进行检验，有效后方可进行作业；在突出威胁区，每推进一进行检验，有效后方可进行作业；在突出威胁区，每推进一个工作面预测循环，都必须进行工作面预测，根据预测结果个工作面预测循环，都必须进行工作面预测，根据预测结果个工作面
18、预测循环，都必须进行工作面预测，根据预测结果个工作面预测循环，都必须进行工作面预测，根据预测结果采取措施。采取措施。采取措施。采取措施。4.3 4.3 采掘工作面瓦斯动力现象的特点采掘工作面瓦斯动力现象的特点采掘工作面瓦斯动力现象的特点采掘工作面瓦斯动力现象的特点 采掘面的类型对突出诸因素的边界条件及在煤内空间与时采掘面的类型对突出诸因素的边界条件及在煤内空间与时采掘面的类型对突出诸因素的边界条件及在煤内空间与时采掘面的类型对突出诸因素的边界条件及在煤内空间与时间上的分布产生重大影响，因此各类工作面的动力现象具有间上的分布产生重大影响，因此各类工作面的动力现象具有间上的分布产生重大影响，因此各
19、类工作面的动力现象具有间上的分布产生重大影响，因此各类工作面的动力现象具有不同的特点。不同的特点。不同的特点。不同的特点。ExpExp:石门突出：突出危险性最大，突出强度大，概率高，典型石门突出：突出危险性最大，突出强度大，概率高，典型石门突出：突出危险性最大，突出强度大，概率高，典型石门突出：突出危险性最大，突出强度大，概率高，典型突出次数最多。突出次数最多。突出次数最多。突出次数最多。第8页/共70页一、石门突出一、石门突出一、石门突出一、石门突出 类型类型类型类型：（1 1）放炮揭开煤层时的突出；放炮揭开煤层时的突出；放炮揭开煤层时的突出；放炮揭开煤层时的突出；（2 2）过煤门时的突出；
20、）过煤门时的突出；）过煤门时的突出；）过煤门时的突出；（3 3）自行冲破岩柱的突出。）自行冲破岩柱的突出。）自行冲破岩柱的突出。）自行冲破岩柱的突出。其中，放炮揭开煤层时的突出所占的比例最大。其中，放炮揭开煤层时的突出所占的比例最大。其中，放炮揭开煤层时的突出所占的比例最大。其中，放炮揭开煤层时的突出所占的比例最大。1 1、揭煤与过煤门时的突出、揭煤与过煤门时的突出、揭煤与过煤门时的突出、揭煤与过煤门时的突出 exp1exp1：exp2exp2：原因原因原因原因：采掘应力叠加。：采掘应力叠加。：采掘应力叠加。：采掘应力叠加。石门石门第9页/共70页 2 2、自行冲破岩柱的突出、自行冲破岩柱的突
21、出、自行冲破岩柱的突出、自行冲破岩柱的突出 原因原因原因原因：一般都存在于有利的地质构造条件。：一般都存在于有利的地质构造条件。：一般都存在于有利的地质构造条件。：一般都存在于有利的地质构造条件。例如例如例如例如：断层、褶曲、扭转等地质构造处。：断层、褶曲、扭转等地质构造处。：断层、褶曲、扭转等地质构造处。：断层、褶曲、扭转等地质构造处。3 3、延期突出、延期突出、延期突出、延期突出 突出过程突出过程突出过程突出过程：准备、发动、发展、终止。：准备、发动、发展、终止。：准备、发动、发展、终止。：准备、发动、发展、终止。延期时间延期时间延期时间延期时间：几十分钟：几十分钟：几十分钟：几十分钟 几
22、十小时几十小时几十小时几十小时 延期突出的实质：延期突出的实质：延期突出的实质：延期突出的实质：放炮后，突出的准备阶段沿未结束，在此期间煤层内发生不稳定的放炮后，突出的准备阶段沿未结束，在此期间煤层内发生不稳定的放炮后，突出的准备阶段沿未结束，在此期间煤层内发生不稳定的放炮后，突出的准备阶段沿未结束，在此期间煤层内发生不稳定的蠕变，新暴露面附近煤内产生能量积累。蠕变，新暴露面附近煤内产生能量积累。蠕变，新暴露面附近煤内产生能量积累。蠕变，新暴露面附近煤内产生能量积累。新暴露煤壁支承能力较大，能承受爆破时已升高的载荷和瓦斯压力新暴露煤壁支承能力较大，能承受爆破时已升高的载荷和瓦斯压力新暴露煤壁支
23、承能力较大，能承受爆破时已升高的载荷和瓦斯压力新暴露煤壁支承能力较大，能承受爆破时已升高的载荷和瓦斯压力作用，并继续积蓄弹性能。作用，并继续积蓄弹性能。作用，并继续积蓄弹性能。作用，并继续积蓄弹性能。当震动放炮不规范时，煤壁的稳定性降低，使地应力大大升高，直当震动放炮不规范时，煤壁的稳定性降低，使地应力大大升高，直当震动放炮不规范时，煤壁的稳定性降低，使地应力大大升高，直当震动放炮不规范时，煤壁的稳定性降低，使地应力大大升高，直至处于过载应力状态。至处于过载应力状态。至处于过载应力状态。至处于过载应力状态。煤体突然破碎，瓦斯压力的推力也因煤体破碎裂隙增加而成倍增加，煤体突然破碎，瓦斯压力的推力
24、也因煤体破碎裂隙增加而成倍增加，煤体突然破碎，瓦斯压力的推力也因煤体破碎裂隙增加而成倍增加，煤体突然破碎，瓦斯压力的推力也因煤体破碎裂隙增加而成倍增加，导致突出的发生。导致突出的发生。导致突出的发生。导致突出的发生。第10页/共70页二、平巷突出（煤巷掘进面）二、平巷突出（煤巷掘进面）二、平巷突出（煤巷掘进面）二、平巷突出（煤巷掘进面）与石门突出相比，突出平均强度低。与石门突出相比，突出平均强度低。与石门突出相比，突出平均强度低。与石门突出相比，突出平均强度低。原因：原因：原因：原因：地应力方面地应力方面地应力方面地应力方面：缺少像石门那样硬岩约束条件，即无能量积累：缺少像石门那样硬岩约束条件
25、，即无能量积累：缺少像石门那样硬岩约束条件，即无能量积累：缺少像石门那样硬岩约束条件，即无能量积累的过程条件。限制了合成的过程条件。限制了合成的过程条件。限制了合成的过程条件。限制了合成 和和和和 增大。增大。增大。增大。瓦斯方面瓦斯方面瓦斯方面瓦斯方面：工作面前方煤体的：工作面前方煤体的：工作面前方煤体的：工作面前方煤体的CHCH4 4和平和平和平和平 远低于石门工作面远低于石门工作面远低于石门工作面远低于石门工作面前方煤体。因为瓦斯排放时间长。前方煤体。因为瓦斯排放时间长。前方煤体。因为瓦斯排放时间长。前方煤体。因为瓦斯排放时间长。三、上山突出三、上山突出三、上山突出三、上山突出 倾出所占
26、比例增多。倾出所占比例增多。倾出所占比例增多。倾出所占比例增多。煤的自重在动力现象中起作用。煤的自重在动力现象中起作用。煤的自重在动力现象中起作用。煤的自重在动力现象中起作用。第11页/共70页四、下山突出四、下山突出四、下山突出四、下山突出 主要是突出和压出主要是突出和压出主要是突出和压出主要是突出和压出。煤的自重在动力现象中起阻力作用。煤的自重在动力现象中起阻力作用。煤的自重在动力现象中起阻力作用。煤的自重在动力现象中起阻力作用。五、采煤工作面突出五、采煤工作面突出五、采煤工作面突出五、采煤工作面突出 煤层倾角越小，突出危险性越大。煤层倾角越小，突出危险性越大。煤层倾角越小，突出危险性越大
27、。煤层倾角越小，突出危险性越大。采煤工作面突出表现出明呈的区域性，在地质构造上有采煤工作面突出表现出明呈的区域性，在地质构造上有采煤工作面突出表现出明呈的区域性，在地质构造上有采煤工作面突出表现出明呈的区域性，在地质构造上有如下几种类型如下几种类型如下几种类型如下几种类型：向斜轴部附近；向斜轴部附近；向斜轴部附近；向斜轴部附近；地质构造交汇处；地质构造交汇处；地质构造交汇处；地质构造交汇处；主向斜轴部的局部隆起区域；主向斜轴部的局部隆起区域；主向斜轴部的局部隆起区域；主向斜轴部的局部隆起区域；小断层群及顶底板凹陷或凸起群区域；小断层群及顶底板凹陷或凸起群区域；小断层群及顶底板凹陷或凸起群区域；
28、小断层群及顶底板凹陷或凸起群区域；煤厚及倾角突然变化区。煤厚及倾角突然变化区。煤厚及倾角突然变化区。煤厚及倾角突然变化区。第12页/共70页4.4 4.4 煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理一、突出原因假说一、突出原因假说一、突出原因假说一、突出原因假说 怎样发生？原因何在？过程如何？怎样发生？原因何在？过程如何？怎样发生？原因何在？过程如何？怎样发生？原因何在？过程如何？1 1、瓦斯作用说、瓦斯作用说、瓦斯作用说、瓦斯作用说 认为煤内存在认为煤内存在认为煤内存在认为煤内存在高压瓦斯高压瓦斯高压瓦斯高压瓦斯是突出中起主要作用的因素。是突出中起主要作用的因素。是突出
29、中起主要作用的因素。是突出中起主要作用的因素。“瓦斯包瓦斯包瓦斯包瓦斯包”：“多聚甲烷多聚甲烷多聚甲烷多聚甲烷”：CHCH4 4在煤中形成不稳定的多聚甲烷（在煤中形成不稳定的多聚甲烷（在煤中形成不稳定的多聚甲烷（在煤中形成不稳定的多聚甲烷（CHCH4 4 ）n n）或结晶水合物（）或结晶水合物（）或结晶水合物（）或结晶水合物（），当煤层揭开后，），当煤层揭开后，），当煤层揭开后，），当煤层揭开后，促使它们急剧分解，从而放出大量瓦斯并夹带大量煤炭而喷促使它们急剧分解，从而放出大量瓦斯并夹带大量煤炭而喷促使它们急剧分解，从而放出大量瓦斯并夹带大量煤炭而喷促使它们急剧分解，从而放出大量瓦斯并夹带大量
30、煤炭而喷出。出。出。出。第13页/共70页2 2、地应力作用说、地应力作用说、地应力作用说、地应力作用说 突出主要是突出主要是突出主要是突出主要是高地应力高地应力高地应力高地应力作用结果。作用结果。作用结果。作用结果。3 3、综合作用说、综合作用说、综合作用说、综合作用说 突出主要是突出主要是突出主要是突出主要是地应力、瓦斯、煤的力学性质地应力、瓦斯、煤的力学性质地应力、瓦斯、煤的力学性质地应力、瓦斯、煤的力学性质等因素综合作用等因素综合作用等因素综合作用等因素综合作用结果。结果。结果。结果。1 1）能量说）能量说）能量说）能量说 前苏联前苏联前苏联前苏联B.B.B.B.霍多特提出，突出是霍多
31、特提出，突出是霍多特提出，突出是霍多特提出，突出是煤的变形能煤的变形能煤的变形能煤的变形能（w w）和）和）和）和瓦斯瓦斯瓦斯瓦斯内能内能内能内能突然释放引起工作面煤体的高速破碎。突然释放引起工作面煤体的高速破碎。突然释放引起工作面煤体的高速破碎。突然释放引起工作面煤体的高速破碎。第14页/共70页激发突出的第一条件激发突出的第一条件激发突出的第一条件激发突出的第一条件 对于回采对于回采对于回采对于回采 对于掘进对于掘进对于掘进对于掘进 对于石门揭煤对于石门揭煤对于石门揭煤对于石门揭煤式中式中式中式中 W-W-煤的变形能；煤的变形能；煤的变形能；煤的变形能；-顶板岩石动能；顶板岩石动能；顶板岩
32、石动能；顶板岩石动能；Q-Q-煤内游离瓦斯所含的内能；煤内游离瓦斯所含的内能；煤内游离瓦斯所含的内能；煤内游离瓦斯所含的内能；F-F-煤向巷道移动功；煤向巷道移动功；煤向巷道移动功；煤向巷道移动功；U-U-煤的破碎功。煤的破碎功。煤的破碎功。煤的破碎功。激发突出的第二条件激发突出的第二条件激发突出的第二条件激发突出的第二条件 式中式中式中式中 V Vp p-煤的破碎速度；煤的破碎速度；煤的破碎速度；煤的破碎速度；V Vx x-煤裂隙中瓦斯压力下降速度。煤裂隙中瓦斯压力下降速度。煤裂隙中瓦斯压力下降速度。煤裂隙中瓦斯压力下降速度。第15页/共70页激发突出的第三条件激发突出的第三条件激发突出的第
33、三条件激发突出的第三条件式中式中式中式中 P-P-瓦斯压力；瓦斯压力；瓦斯压力；瓦斯压力；s-s-煤破碎区段的横断面积；煤破碎区段的横断面积；煤破碎区段的横断面积；煤破碎区段的横断面积；f-f-煤沿某一表面移动时，该面的摩擦系数；煤沿某一表面移动时，该面的摩擦系数；煤沿某一表面移动时，该面的摩擦系数；煤沿某一表面移动时，该面的摩擦系数；-煤沿某一表面移动时，该面与水平面所成倾角；煤沿某一表面移动时，该面与水平面所成倾角；煤沿某一表面移动时，该面与水平面所成倾角；煤沿某一表面移动时，该面与水平面所成倾角；g-g-重力加速度；重力加速度；重力加速度；重力加速度；m-m-煤的质量；煤的质量；煤的质量
34、；煤的质量；a-a-为了将煤抛出必须给煤的加速度；为了将煤抛出必须给煤的加速度；为了将煤抛出必须给煤的加速度；为了将煤抛出必须给煤的加速度；+，-煤移动方向，向上抛出取煤移动方向，向上抛出取煤移动方向，向上抛出取煤移动方向，向上抛出取“+”+”，反之取，反之取，反之取，反之取“-”-”。在瓦斯矿井，激发突出的第二与三条件实际上总是可以满足，在瓦斯矿井，激发突出的第二与三条件实际上总是可以满足，在瓦斯矿井，激发突出的第二与三条件实际上总是可以满足，在瓦斯矿井，激发突出的第二与三条件实际上总是可以满足，因此，第一条件便成为发生突出的主要而必需条件。因此，第一条件便成为发生突出的主要而必需条件。因此
35、，第一条件便成为发生突出的主要而必需条件。因此，第一条件便成为发生突出的主要而必需条件。第16页/共70页2 2）地应力分布不均说）地应力分布不均说）地应力分布不均说）地应力分布不均说 前苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出。前苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出。前苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出。前苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出。突出机理（原因）突出机理（原因）突出机理（原因）突出机理（原因）：突出煤层的围岩具有增高的和不均匀的应力分布；突出煤层的围岩具有增高的和不均匀的应力分布；突出煤层的围岩具有增高的和不均匀的应力分布；突出煤层的围岩具有增高的和不均匀的应力分布；产生围岩的不均匀位移
36、；产生围岩的不均匀位移；产生围岩的不均匀位移；产生围岩的不均匀位移；顶底板接近的顶底板接近的顶底板接近的顶底板接近的“停滞停滞停滞停滞”和和和和“塞子塞子塞子塞子”的形成，产生一种脆弱的的形成，产生一种脆弱的的形成，产生一种脆弱的的形成，产生一种脆弱的平衡；平衡；平衡；平衡；靠近工作面的破碎带的尺寸降低，同时在近工作面范围内部靠近工作面的破碎带的尺寸降低，同时在近工作面范围内部靠近工作面的破碎带的尺寸降低，同时在近工作面范围内部靠近工作面的破碎带的尺寸降低，同时在近工作面范围内部保持着较高的瓦斯压力。保持着较高的瓦斯压力。保持着较高的瓦斯压力。保持着较高的瓦斯压力。采掘工作破坏围岩脆弱平衡时，
37、造成急剧的位移和搓揉，产采掘工作破坏围岩脆弱平衡时，造成急剧的位移和搓揉，产采掘工作破坏围岩脆弱平衡时，造成急剧的位移和搓揉，产采掘工作破坏围岩脆弱平衡时，造成急剧的位移和搓揉，产生冲击和煤的破碎，发生突出。生冲击和煤的破碎，发生突出。生冲击和煤的破碎，发生突出。生冲击和煤的破碎，发生突出。第17页/共70页发生突出的条件：发生突出的条件：发生突出的条件：发生突出的条件：a a、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构；、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构；、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构；、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构；b b、突出煤与非突出煤层的特性不同；、突出煤与非突出煤层的
38、特性不同；、突出煤与非突出煤层的特性不同；、突出煤与非突出煤层的特性不同；c c、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤质松软，地质构、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤质松软，地质构、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤质松软，地质构、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤质松软，地质构造复杂。造复杂。造复杂。造复杂。d d、突出煤层，地应力处于紧张状态；、突出煤层，地应力处于紧张状态；、突出煤层，地应力处于紧张状态；、突出煤层，地应力处于紧张状态；e e、突出主要发生在地质构造带内；、突出主要发生在地质构造带内；、突出主要发生在地质构造带内；、突出主要发生在地质构造带内；f f、围岩地应力不
39、均是突出危险性的一种标志。、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。因此，围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出的因此，围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出的因此，围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出的因此，围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出的首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯压力决定了突首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯压力决定了突首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯压力决定了突首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯压力决定了突出的强度。出的强度。出的强度。出的强度。第18页/共7
40、0页 二、力能计算二、力能计算二、力能计算二、力能计算 1 1、地应力、地应力、地应力、地应力 煤体内存在着煤体内存在着煤体内存在着煤体内存在着地应力地应力地应力地应力（自重应力、地质构造力和采动集（自重应力、地质构造力和采动集（自重应力、地质构造力和采动集（自重应力、地质构造力和采动集中应力）、中应力）、中应力）、中应力）、瓦斯压力瓦斯压力瓦斯压力瓦斯压力和煤的和煤的和煤的和煤的自重重力自重重力自重重力自重重力。自重应力：铅垂方向自重应力：铅垂方向自重应力：铅垂方向自重应力：铅垂方向 水平方向水平方向水平方向水平方向 地质构造应力：地质构造应力：地质构造应力：地质构造应力：水平方向水平方向水
41、平方向水平方向 采动集中应力：采动集中应力：采动集中应力：采动集中应力：铅垂方向铅垂方向铅垂方向铅垂方向 煤的自重力：煤的自重力：煤的自重力：煤的自重力：铅垂方向铅垂方向铅垂方向铅垂方向第19页/共70页 一般地，一般地，一般地，一般地，通常地应力在数值上为瓦斯压力的几倍到几十倍，突出通常地应力在数值上为瓦斯压力的几倍到几十倍，突出通常地应力在数值上为瓦斯压力的几倍到几十倍，突出通常地应力在数值上为瓦斯压力的几倍到几十倍，突出过程中破碎煤体的主导力是地应力，特别是存在地质构造应过程中破碎煤体的主导力是地应力，特别是存在地质构造应过程中破碎煤体的主导力是地应力，特别是存在地质构造应过程中破碎煤体
42、的主导力是地应力，特别是存在地质构造应力时，尤其如此。力时，尤其如此。力时，尤其如此。力时，尤其如此。2 2、煤体弹性潜能、煤体弹性潜能、煤体弹性潜能、煤体弹性潜能 单向应力状态：单向应力状态：单向应力状态：单向应力状态：三向应力状态：三向应力状态：三向应力状态：三向应力状态：式中式中式中式中 w wt t-煤的弹性变形潜能，煤的弹性变形潜能，煤的弹性变形潜能，煤的弹性变形潜能，mj/mmj/m3 3；-煤的平均应力煤的平均应力煤的平均应力煤的平均应力,Mpa,Mpa；1 1 、2 2、3 3-分别为三个方向的主应力，分别为三个方向的主应力，分别为三个方向的主应力，分别为三个方向的主应力，Mp
43、aMpa；、E-E-分别为煤的泊松比和弹性模量。分别为煤的泊松比和弹性模量。分别为煤的泊松比和弹性模量。分别为煤的泊松比和弹性模量。第20页/共70页 3 3、瓦斯内能、瓦斯内能、瓦斯内能、瓦斯内能 作用作用作用作用：破碎煤体；搬运突出物；使突出不断向煤体深部扩展。：破碎煤体；搬运突出物；使突出不断向煤体深部扩展。：破碎煤体；搬运突出物；使突出不断向煤体深部扩展。：破碎煤体；搬运突出物；使突出不断向煤体深部扩展。热力学变化过程热力学变化过程热力学变化过程热力学变化过程：突出瞬间突出瞬间突出瞬间突出瞬间，膨胀瓦斯属于，膨胀瓦斯属于，膨胀瓦斯属于，膨胀瓦斯属于等温过程等温过程等温过程等温过程；破碎
44、煤脱离煤体后，属于；破碎煤脱离煤体后，属于；破碎煤脱离煤体后，属于；破碎煤脱离煤体后，属于多变过程多变过程多变过程多变过程；最后接近；最后接近；最后接近；最后接近绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程。根据热力学，可推得一吨煤瓦斯膨胀内能计算式为：根据热力学，可推得一吨煤瓦斯膨胀内能计算式为：根据热力学，可推得一吨煤瓦斯膨胀内能计算式为：根据热力学，可推得一吨煤瓦斯膨胀内能计算式为：式中式中式中式中 v v1 1-吨煤瓦斯涌出量；吨煤瓦斯涌出量；吨煤瓦斯涌出量；吨煤瓦斯涌出量；P P0 0、P P1 1-突出前后，煤层瓦斯压力；突出前后，煤层瓦斯压力；突出前后，煤层瓦斯压力；突出前后，煤层瓦斯压力；
45、n-n-过程指数。过程指数。过程指数。过程指数。第21页/共70页三、突出过程及特点三、突出过程及特点三、突出过程及特点三、突出过程及特点1 1、突出发生过程、突出发生过程、突出发生过程、突出发生过程（1 1）准备阶段）准备阶段）准备阶段）准备阶段-能量积蓄能量积蓄能量积蓄能量积蓄 由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐发展到临界破由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐发展到临界破由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐发展到临界破由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐发展到临界破坏，或过载的脆弱平衡状态。坏，或过载的脆弱平衡状态。坏，或过载的脆弱平衡状态。坏，或过载的脆弱平衡状态。特点
46、特点特点特点：工作面煤壁内形成高：工作面煤壁内形成高：工作面煤壁内形成高：工作面煤壁内形成高 和和和和 ，呈现出多种有声或无声，呈现出多种有声或无声，呈现出多种有声或无声，呈现出多种有声或无声的预兆。时间有长，有短。的预兆。时间有长，有短。的预兆。时间有长，有短。的预兆。时间有长，有短。（2 2）激发阶段）激发阶段）激发阶段）激发阶段 特点特点特点特点：地应力状态突然改变。：地应力状态突然改变。：地应力状态突然改变。：地应力状态突然改变。表现为表现为表现为表现为：极限应力状态的部分煤体突然破坏；发生巨响和冲击；：极限应力状态的部分煤体突然破坏；发生巨响和冲击；：极限应力状态的部分煤体突然破坏；
47、发生巨响和冲击；：极限应力状态的部分煤体突然破坏；发生巨响和冲击；向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂，大大增加；向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂，大大增加；向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂，大大增加；向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂，大大增加；膨胀瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。膨胀瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。膨胀瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。膨胀瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。引发原因引发原因引发原因引发原因：落煤、打钻、修整工作面等。：落煤、打钻、修整工作面等。：落煤、打钻、修整工作面等。：落煤、打钻、修整工作面等。第22页/共70页（3 3）发展阶段）发展阶段
48、）发展阶段）发展阶段特点特点特点特点：a a）突出从激发点起向内部连续剥离）突出从激发点起向内部连续剥离）突出从激发点起向内部连续剥离）突出从激发点起向内部连续剥离并破碎煤。并破碎煤。并破碎煤。并破碎煤。（由地应力和瓦斯压力共同作用由地应力和瓦斯压力共同作用由地应力和瓦斯压力共同作用由地应力和瓦斯压力共同作用）b b）破碎的煤在不断膨胀的承压瓦）破碎的煤在不断膨胀的承压瓦）破碎的煤在不断膨胀的承压瓦）破碎的煤在不断膨胀的承压瓦斯风暴中边运送，边粉碎，此过斯风暴中边运送，边粉碎，此过斯风暴中边运送，边粉碎，此过斯风暴中边运送，边粉碎，此过程主要是瓦斯内能作功的过程。程主要是瓦斯内能作功的过程。程
49、主要是瓦斯内能作功的过程。程主要是瓦斯内能作功的过程。c c）煤的剥离与破碎具有脉冲特性，）煤的剥离与破碎具有脉冲特性，）煤的剥离与破碎具有脉冲特性，）煤的剥离与破碎具有脉冲特性，存在多轮回过程。存在多轮回过程。存在多轮回过程。存在多轮回过程。第23页/共70页（4 4）终止阶段）终止阶段）终止阶段）终止阶段 两种情况突出可能终止两种情况突出可能终止两种情况突出可能终止两种情况突出可能终止：a a）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤体；或地应力和瓦）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤体；或地应力和瓦）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤体；或地应力和瓦）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤
50、体；或地应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体。斯压力降低不足以破坏煤体。斯压力降低不足以破坏煤体。斯压力降低不足以破坏煤体。b b）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的拱平衡；孔洞内）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的拱平衡；孔洞内）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的拱平衡；孔洞内）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的拱平衡；孔洞内瓦斯压力因堵塞而升高，瓦斯压力因堵塞而升高，瓦斯压力因堵塞而升高，瓦斯压力因堵塞而升高，和和和和 下降下降下降下降 ，不足以破坏煤体。，不足以破坏煤体。，不足以破坏煤体。，不足以破坏煤体。2 2、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用