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1、煤煤矿防突工作防突工作业邯邯郸矿业集集团培培训中心中心周敬朝周敬朝第一部分、突出概述一一.煤与瓦斯突出基本概念煤与瓦斯突出基本概念二、二、煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出简史史三三.煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出的危害四四.突出煤的物理力学性突出煤的物理力学性质五五.煤与瓦斯突出的分煤与瓦斯突出的分类六六.煤与瓦斯突出的煤与瓦斯突出的预兆兆七七.煤与瓦斯突出的煤与瓦斯突出的规律律八八.典型案例典型案例一、煤与瓦斯突出的基本概念煤与瓦斯突出是在煤煤与瓦斯突出是在煤矿井下开采井下开采过程中，程中，在地在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤岩由煤体或岩体内突然向采掘空岩由煤体或岩
2、体内突然向采掘空间抛出，抛出，并伴随涌出大量瓦斯的一种很复并伴随涌出大量瓦斯的一种很复杂的异常的异常动力力现象。象。二.煤与瓦斯突出简史（1）根据根据资料料记载，世界上突出已有，世界上突出已有170多年的多年的历史。史。1834年年3月月22日，法国日，法国鲁阿雷煤田依阿雷煤田依萨克煤克煤矿，在急，在急倾斜厚煤斜厚煤层平巷掘平巷掘进工作面工作面发生了世界上第一次煤与瓦斯突出。生了世界上第一次煤与瓦斯突出。据不完全据不完全统计，世界上，世界上约有有20多个国家和地多个国家和地区区发生煤与瓦斯突出生煤与瓦斯突出30000多次。其中中国、多次。其中中国、俄俄罗斯、法国、波斯、法国、波兰和日本五个国家
3、突出比和日本五个国家突出比较严重。重。世界上最大一次突出世界上最大一次突出发生在生在1969年年7月月13日，日，是前是前苏联的的顿巴斯巴斯矿区加加林煤区加加林煤矿，当石，当石门揭穿厚揭穿厚仅1.3米煤米煤层时，发生了突出，突出生了突出，突出煤（岩）煤（岩）14200吨，涌出瓦斯吨，涌出瓦斯25万立方米。万立方米。煤与瓦斯突出简史（2）中国中国是世界上突出最中国是世界上突出最为严重的国家，目前重的国家，目前有有270多个突出多个突出矿井，已井，已发生突出生突出15000余余次，占世界各种突出次，占世界各种突出总数的数的40%以上。突出以上。突出的主要省份有四川、重的主要省份有四川、重庆、湖南、
4、湖南、贵州、州、江西、河南、江西、河南、辽宁、黑宁、黑龙江等。江等。国有重点煤国有重点煤矿有有记载的最早的一次突出的最早的一次突出发生于生于1950年年4月月20 日，是吉林日，是吉林辽源源矿务局富局富国国矿西二坑。西二坑。我国最大的一次突出我国最大的一次突出发生在生在1975年年8月月8日，日，是四川天府是四川天府矿务局三局三汇坝一一矿在主平在主平硐揭揭穿煤穿煤层时发生的，突出煤（岩）生的，突出煤（岩）12780吨，吨，涌出瓦斯近涌出瓦斯近140万立方米。万立方米。三.煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出是一种及其复煤与瓦斯突出是一种及其复杂的的动力力现象，它在短象，它在短时间内向采掘空内向采掘空
5、间抛出抛出的大量煤的大量煤(岩岩)并涌出大量的瓦斯，并涌出大量的瓦斯，给矿井安全生井安全生产造成造成严重威重威胁。(1)突出煤流充塞巷道，能摧突出煤流充塞巷道，能摧毁巷道巷道设施，施，机机电设备，破坏通，破坏通风系系统；(2)突出煤流埋人死亡，高突出煤流埋人死亡，高浓度瓦斯造成人度瓦斯造成人员窒息死亡；窒息死亡；(3)遇火源引遇火源引发瓦斯燃瓦斯燃烧和爆炸等。和爆炸等。案例1：1879年年4月月17日，比利日，比利时曾曾发生一次突出，生一次突出，突出突出强度度为420吨，涌出瓦斯吨，涌出瓦斯50万立方米，万立方米，瓦斯瓦斯喷出出时，逆，逆风流从提升井冲到地面，流从提升井冲到地面，距井口距井口2
6、3米的炉火米的炉火导致瓦斯燃致瓦斯燃烧，火焰高，火焰高达达50米，井口建筑物米，井口建筑物烧成成废墟。两小墟。两小时后，后，火焰将熄火焰将熄灭时，又引起瓦斯，又引起瓦斯连续爆炸爆炸7次，次，每隔每隔7分分钟爆炸一次。当爆炸一次。当时井下有井下有209人，人，死亡死亡121人，地面人，地面烧死死3人，人，11人被人被烧伤。案例2：97年年10月月3日，日，辽宁宁抚顺矿务局老虎台局老虎台矿-880m首采区首采区-780水平中央运水平中央运输石石门掘掘进工工作面作面发生煤与瓦斯突出，突出煤量生煤与瓦斯突出，突出煤量1017吨，吨，涌出瓦涌出瓦40337立方米，造成立方米，造成7人死亡。其中人死亡。其
7、中在工作面作在工作面作业的的6人被煤流与瓦斯冲出人被煤流与瓦斯冲出15m后被煤流埋住死亡，另有一人在距离工作后被煤流埋住死亡，另有一人在距离工作面面约80m以外的中央以外的中央进风石石门拐弯拐弯处被瓦斯被瓦斯窒息死亡。工作面装岩机和两台窒息死亡。工作面装岩机和两台矿车被冲被冲出出13到到15m远，部分支架扭曲，部分支架扭曲变形。突出煤形。突出煤堆堆积长度度85米，米，发生突出生突出时有有连续2分分钟左左右的右的轰隆声，并有大量瓦斯涌出，隆声，并有大量瓦斯涌出，进风石石门口瓦斯瞬口瓦斯瞬间达到达到10%，石，石门口以里瓦斯达口以里瓦斯达到到40%以上，造成以上，造成风流逆流逆转300米以上。米以
8、上。四.突出煤的物理力学性质（1）煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出发生在煤生在煤层中，煤的中，煤的结构特征构特征对突出也有突出也有显著影响。根据大量突出点的著影响。根据大量突出点的调查统计，在，在发生突出的地点及附近的煤生突出的地点及附近的煤层都都具有具有层理紊乱、煤理紊乱、煤质松松软的特点，人的特点，人们习惯上把上把这种煤叫做种煤叫做软分分层，或称，或称软煤。在突出煤。在突出矿井，煤井，煤质变软是突出的一种是突出的一种预兆。兆。所所谓软分分层或者或者软团块、软煤，是与正常煤煤，是与正常煤层相比而言的。相比而言的。这种煤种煤层比正常煤分比正常煤分层的的强度明度明显降低，具有极端的松散性和易碎性，降低，
9、具有极端的松散性和易碎性，用手捻搓易成厘米、毫米用手捻搓易成厘米、毫米级碎粒甚至煤粉。碎粒甚至煤粉。从地从地质角度分析，角度分析，软分分层煤属于构造煤，它煤属于构造煤，它是煤是煤层在构造在构造应力作用下形力作用下形变的的产物。物。突出煤的物理力学性质（2）按照煤在构造作用下的破碎程度，构造煤按照煤在构造作用下的破碎程度，构造煤分分为三种三种类型：型：碎裂煤：碎裂煤：煤被密集的相互交叉的裂隙切割煤被密集的相互交叉的裂隙切割成碎成碎块，这些碎些碎块保持尖棱角状，相互之保持尖棱角状，相互之间没有多大的位移，没有多大的位移，仅在一些剪性裂隙表在一些剪性裂隙表面煤被磨成面煤被磨成细粉，原生粉，原生结构可
10、构可见。碎粒煤：碎粒煤：煤已破碎成粒状，由于运煤已破碎成粒状，由于运动过程程中中颗粒粒间相互磨擦，大部分相互磨擦，大部分颗粒被磨去了粒被磨去了棱角，并被重新棱角，并被重新挤压，主要粒，主要粒级在在1mm以以上。原生上。原生结构已破坏，构造构已破坏，构造镜面面发育。育。糜棱煤：糜棱煤：煤已破碎成煤已破碎成细粒状或粒状或细粉状，并粉状，并被重新被重新挤压，其主要粒，其主要粒级在在1mm以下，有以下，有时煤粒磨得很煤粒磨得很细，只相当于岩石的粉砂，只相当于岩石的粉砂级。由于由于这种煤是在种煤是在强烈形烈形变和和发生塑性流生塑性流动情况下造成的，肉眼和情况下造成的，肉眼和镜下常可看到流下常可看到流动构
11、造，如构造，如长条状条状颗粒的定向排列等。粒的定向排列等。突出煤的物理力学性质（3）煤煤结构破坏程度的分构破坏程度的分类国内外不少研究者采用煤国内外不少研究者采用煤结构的破坏程度构的破坏程度预测煤与瓦斯突出的危煤与瓦斯突出的危险性。性。煤的煤的结构与突出的关系主要表构与突出的关系主要表现在原生在原生结构被破坏的构造构被破坏的构造结构上。煤的构上。煤的结构破坏越构破坏越严重，煤的机械重，煤的机械强度也就越小，而且破坏后的度也就越小，而且破坏后的煤增加了破裂面，煤内瓦斯的放散速度亦大煤增加了破裂面，煤内瓦斯的放散速度亦大为提高，因而，突出危提高，因而，突出危险煤煤层的全部或大部的全部或大部分是由裂
12、隙极多、分是由裂隙极多、镜面面发育、育、层理紊乱、破理紊乱、破碎碎严重的煤所重的煤所组成，成，这就是所就是所谓的的“构造煤构造煤”。苏联和我国一些和我国一些单位位对煤煤结构破坏程度的构破坏程度的研究，研究，进行了煤的破坏行了煤的破坏类型划分，从突出危型划分，从突出危险性区域性区域预测的需要出的需要出发，对煤的破坏煤的破坏类型型做了划分，做了划分，见下下页煤的破坏煤的破坏类型表型表突出煤的物理力学性突出煤的物理力学性质（4）突出煤的物理力学性质（5）煤的物理力学性煤的物理力学性质研究意研究意义1.构造煤是引起突出的必要条件之一（构造煤是引起突出的必要条件之一（发生突出的地点必生突出的地点必须有构
13、造或叫有构造或叫软分分层的存的存在）。在）。2.突出煤突出煤层中构造煤厚度的增大，突出危中构造煤厚度的增大，突出危险性也相性也相应的增的增强。3.对构造煤宏构造煤宏观、微、微观的研究，有助于我的研究，有助于我们认识突出突出发生的内在原因和机理。生的内在原因和机理。4.构造煤的厚度构造煤的厚度变化和分布化和分布规律在一定程律在一定程度上度上标志着突出志着突出发生的危生的危险程度，程度，对构造构造煤分布煤分布规律的研究有助于我律的研究有助于我们从地从地质角度角度进行突出行突出预测。五.煤与瓦斯突出的分类5.1 按按动力力现象的力学特征分象的力学特征分类 按照按照动力力现象的力学的基本特征，可分象的
14、力学的基本特征，可分为三三类，即：，即：突出突出、压出出、倾出出，统称称为煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出。5.2 按突出的按突出的强度分度分类 按照突出按照突出强度的大小可分度的大小可分为四四类，即：，即：小型小型、中型中型、大型大型和和特大型特大型。1、突出的基本特征煤与瓦斯突出，煤与瓦斯突出，简称突出，其基本特征称突出，其基本特征为：1.突出的煤向外抛出距离突出的煤向外抛出距离较远，具有明，具有明显的分的分选现象；象；2.抛出的煤堆抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；角小于煤的自然安息角；3.抛出的煤破碎程度高，含有大量的抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤煤和手捻无粒感的煤粉；和手捻无粒感的煤粉；
15、4.有明有明显的的动力力较应，破坏支架，推倒，破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道内的，破坏和抛出安装在巷道内的设施；施；5.有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）涌出量（二氧化碳）涌出量远远超超过突出煤的瓦突出煤的瓦斯（二氧化碳）含量，有斯（二氧化碳）含量，有时会使会使风流逆流逆转；6.突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、到突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、到瓶形以及其它分岔形等。瓶形以及其它分岔形等。煤与瓦斯突出基本特征图示2、压出的基本特征煤与瓦斯煤与瓦斯压出，出，简称称压出，其基本特征出，其基本特征为：1.压出有两种形式，即煤的整体位移和煤出有两
16、种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离较小；小；2.压出后，在煤出后，在煤层与与顶板之板之间的裂隙中，的裂隙中，常留有常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；的裂隙；3.压出的煤呈出的煤呈块状，无分状，无分选现象；象；4.巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；5.压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。洞。煤与瓦斯压出的基本特征图示3、倾出的基本特征煤与瓦斯煤与瓦斯倾出，出，简称称倾出，其基本特征出，其基本特征为：1.倾出的煤按自然安息角堆出的煤按
17、自然安息角堆积，并无分，并无分选现象；象；2.倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤沿煤层倾斜或斜或铅垂（厚煤垂（厚煤层）方向）方向发展；展；3.无明无明显动力效力效应；4.倾出常出常发生在煤生在煤质松松软的急的急倾斜煤斜煤层中；中；5.巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明显增加。增加。煤与瓦斯倾出的基本特征图示2、按突出的强度分类突出突出强度是指每次突出的煤岩数量和涌出度是指每次突出的煤岩数量和涌出的瓦斯量，主要以突出煤岩量做的瓦斯量，主要以突出煤岩量做为划分突划分突出出强度的依据。度的依据。小型突出：小型突出：强度小于度小于100吨吨；中型突出：中型
18、突出：强度度100吨吨（含（含100吨）吨）500吨吨（不含（不含500吨）之吨）之间；大型突出：大型突出：强度在度在500吨吨（含（含500吨）吨）1000吨吨（不含（不含1000吨）之吨）之间；特大型突出：特大型突出：强度在度在1000吨吨（含（含1000吨）吨）以上。以上。六.煤与瓦斯突出的预兆实践践证明，大多数突出都有一些能明，大多数突出都有一些能为人的人的感官感官觉察到的察到的预兆。熟悉和掌握它，并在兆。熟悉和掌握它，并在现场工作中注意工作中注意观察，察，对于减少突出危害，于减少突出危害，保保证人身安全，有着重要意人身安全，有着重要意义。突出的。突出的预兆主要表兆主要表现在以下三个方
19、面：在以下三个方面：煤与瓦斯突出的预兆(1)地地压显现方面的方面的预兆：兆：煤炮声、支架折裂煤炮声、支架折裂声、煤岩开裂、自行剥落、掉渣、底鼓、声、煤岩开裂、自行剥落、掉渣、底鼓、煤壁煤壁颤动、钻孔孔变形、形、垮孔、孔、顶钻、夹钻等。等。瓦斯涌出方面的瓦斯涌出方面的预兆：兆：瓦斯涌出异常、瓦瓦斯涌出异常、瓦斯斯浓度忽大忽小、煤度忽大忽小、煤尘增大、气温和气味增大、气温和气味异常、打异常、打钻喷孔、出孔、出现哨声、哨声、风声和蜂声和蜂鸣声等。声等。煤煤层结构与构造方面的构与构造方面的预兆：兆：煤煤层层理紊理紊乱、煤体干燥、煤体松乱、煤体干燥、煤体松软或或强度不均匀、度不均匀、煤的色煤的色泽暗淡、
20、煤厚与暗淡、煤厚与倾角角变化、化、挤压褶褶曲、波状隆起、断曲、波状隆起、断层等。等。概括起来，概括起来，这些些预兆可分兆可分为有声有声预兆兆和和无声无声预兆兆。煤与瓦斯突出的预兆（2）有声有声预兆兆：地地压活活动剧烈、烈、顶板来板来压、不断、不断发生掉渣和支架断裂声；生掉渣和支架断裂声；煤煤层产生震生震动、手、手扶煤壁感到震扶煤壁感到震动和冲和冲击；听到煤炮声或听到煤炮声或闷雷雷声，一般是先声，一般是先远后近、先小后大、先后近、先小后大、先单响后响后连响，突出响，突出时伴有巨雷般响声。伴有巨雷般响声。无声无声预兆：兆：工作面遇到地工作面遇到地质变化、煤化、煤层厚度厚度不一，尤其是煤不一，尤其是
21、煤层中中软分分层变化；化；瓦斯涌出瓦斯涌出量增大或忽大忽小；量增大或忽大忽小；气温降低、煤气温降低、煤层层理紊理紊乱、硬度降低、光乱、硬度降低、光泽暗淡、煤体干燥、煤暗淡、煤体干燥、煤尘飞扬、有、有时煤体碎片从煤壁上煤体碎片从煤壁上弹出；出；打打钻时严重重顶钻、夹钻或或喷孔等。孔等。七、突出的一般规律(1)(1)开采深度增加，突出危开采深度增加，突出危险性增大；性增大；如平如平顶山山矿区，区，89年以前年以前矿井的开采深度井的开采深度大多在垂深大多在垂深400m以上开采，属非突出以上开采，属非突出矿区。区。但随着开采深度的增加，八但随着开采深度的增加，八矿、十二、十二矿、十十矿、五、五矿、四、
22、四矿相相继发生突出，由原来生突出，由原来的高、低瓦斯的高、低瓦斯矿井升格井升格为突出突出矿井。目前井。目前这些些矿井的开采深度已达到井的开采深度已达到800m以上。以上。(2)突出突出多多发生在地生在地质构造区；构造区；如平如平顶山山矿区的区的125次各次各类型突出，突出点有地型突出，突出点有地质构构造的占造的占73次，占次，占总突出次数的突出次数的58.4。(3)煤体破坏程度越煤体破坏程度越严重，煤的重，煤的强度越度越小，煤小，煤层越厚，特越厚，特别是是软分分层厚度增厚度增加，突出危加，突出危险越大。越大。如平如平顶山山矿区的突区的突出，出，60以上与煤以上与煤层中的中的软分分层厚度有关。厚
23、度有关。煤与瓦斯突出的一般规律（2）(4)采掘采掘应力集中区容易力集中区容易发生突出。生突出。有以下几种情况：有以下几种情况：a、相、相邻巷道的巷道的应力叠加（包括两巷相交和巷道力叠加（包括两巷相交和巷道贯通等）通等）;b、采区巷道的、采区巷道的应力叠加；力叠加；c、相、相邻采采场的的应力叠加；采力叠加；采场的影响范的影响范围比比较大，两采大，两采场互互 相接近，相接近，产生的生的应力叠加更加明力叠加更加明显。有以下几种情况：。有以下几种情况：采空区和采面采空区和采面应力叠加、相向回采和力叠加、相向回采和邻近煤近煤层采掘活采掘活动引引起的起的应力叠加等。力叠加等。(5)围岩的透气性越差，致密岩
24、岩的透气性越差，致密岩层越厚，突出危越厚，突出危险越大。越大。(6)突出常突出常发生在外力冲生在外力冲击作用下，如放炮、割煤作用下，如放炮、割煤等；等；如平如平顶山山矿区的区的125次突出，放炮次突出，放炮57次，割煤次，割煤48次，次，占突出占突出总次数的次数的84 煤与瓦斯突出的一般规律（3）(7)突出的气体主要是沼气，亦有二氧化碳突出的气体主要是沼气，亦有二氧化碳；如平如平顶山山矿区的突出气体均区的突出气体均为沼气等。沼气等。(8)发生突出前大都有生突出前大都有预兆。兆。如平煤如平煤125次突出，次突出，有突出有突出预兆的占兆的占114次，占次，占总次数的次数的91.2%。(9)绝大多数
25、突出大多数突出发生在煤巷掘生在煤巷掘进工作面。工作面。石石门突出危突出危险性最大。性最大。如平煤掘如平煤掘进工作面突出工作面突出计87次，占次，占总次数的次数的87%。(10)煤煤层突出危突出危险区常呈区常呈带状分布。状分布。第二部分煤与瓦斯突出的防治技术一一.煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理二二.“四位一体四位一体”综合防突措施合防突措施三三.煤煤层突出危突出危险性性预测四四.防治突出措施防治突出措施五五.防治突出措施的效果防治突出措施的效果检验六六.安全防安全防护措施措施 一.煤与瓦斯突出机理（1）突出机理就是解突出机理就是解释发生突出的原因生突出的原因和和过程的理程的理论。煤与瓦斯突出是
26、一种复煤与瓦斯突出是一种复杂的的动力力现象，世象，世界上界上许多多产煤国家煤国家对煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出的机理开展了广泛研究，提出了多种假开展了广泛研究，提出了多种假说。煤与瓦斯突出机理（2）1、国外煤与瓦斯突出假国外煤与瓦斯突出假说瓦斯瓦斯为主主导作用的假作用的假说地地压为主主导作用的假作用的假说化学本化学本质假假说能量假能量假说 综合假合假说2、国内煤与瓦斯突出假国内煤与瓦斯突出假说流流变假假说球壳失球壳失稳假假说 瓦斯为主导作用的假说地压为主导作用的假说 化学本质假说 能量假说苏联B.B.霍多特提出，霍多特提出，长期以来在国期以来在国际上享上享有盛誉。在有盛誉。在实验室室试验的基
27、的基础上，从能量上，从能量的的观点出点出发，用数学方法分析，用数学方法分析计算了煤算了煤层的的变形潜能形潜能Wt、瓦斯内能、瓦斯内能以及造成突出破以及造成突出破坏需要的能量坏需要的能量A，提出了能量假，提出了能量假说。球壳失稳假说突出的突出的发生生发展是以球盖状煤壳的形成、展是以球盖状煤壳的形成、发展及失展及失稳抛出抛出为特点的特点的突出突出过程的程的实质是地是地应力破坏煤体，煤体力破坏煤体，煤体释放瓦斯，瓦斯使煤体裂隙放瓦斯，瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成并使形成的球壳失的球壳失稳破坏破坏瓦斯膨瓦斯膨胀能是能是发动突出的真正的突出的真正的动力及能力及能源源流变假说含瓦斯煤岩体在外力的作用下，当达
28、到或含瓦斯煤岩体在外力的作用下，当达到或超超过其屈服其屈服载荷荷时，则明明显地表地表现为时间上的三个上的三个阶段，即段，即变形衰减形衰减阶段、均匀段、均匀变形形阶段和加速段和加速阶段段第第、第、第阶段段对应于突出的准于突出的准备阶段，段，第第阶段是突出的段是突出的发生生发展展阶段，突出是段，突出是含瓦斯煤岩体快速流含瓦斯煤岩体快速流变的的结果果瓦斯、地瓦斯、地应力、煤的物理力学性力、煤的物理力学性质和和时间过程是突出的重要影响因素程是突出的重要影响因素综合假说50年年代代中中期期，苏联A.A.斯斯科科琴琴斯斯基基院院士士根根据据开开采采突突出出危危险煤煤层的的经验以以及及当当时科科研研工工作作
29、的的成成果果，提提出出煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出是是由由地地应力力、煤煤层瓦瓦斯斯和和煤煤层物物理理力力学学性性质综合合作作用用的的结果。果。目目前前综合合假假说得得到到普普遍遍认同同，是是瓦瓦斯斯突突出出防防治技治技术的理的理论基基础。突出的突出的动力是力是 地地应力和力和 煤煤层中的瓦斯中的瓦斯;突出突出的阻力是的阻力是 煤煤层的物理力学性的物理力学性质。这三者称三者称为煤与瓦斯突出的煤与瓦斯突出的“三因素三因素”煤与瓦斯突出机理（3）3、煤与瓦斯突出的三因素：、煤与瓦斯突出的三因素：1地地应力的作用力的作用 突出煤突出煤层中存在着地中存在着地应力，它包括上覆岩力，它包括上覆岩层自重自重应力
30、、地力、地 质构造构造应力和采掘集中力和采掘集中应力，采掘工作面前方局部煤体内存在一个力，采掘工作面前方局部煤体内存在一个集中集中应力力带，这里的地里的地应力高于原始煤体力高于原始煤体的的应力，瓦斯力，瓦斯压力接近于原始煤体的瓦斯力接近于原始煤体的瓦斯压力。力。地地应力的作用，一是使煤体力的作用，一是使煤体产生位移和突生位移和突然破碎，煤由静然破碎，煤由静 态变为动态；二是地；二是地应力力影响煤体内部影响煤体内部结构，控制着瓦斯的流构，控制着瓦斯的流动。由于工作面前方煤体内存在着一个集中由于工作面前方煤体内存在着一个集中应力力带，使距掘，使距掘进迎迎头L米的集中米的集中应力力带内，内，煤的裂隙
31、、孔隙受煤的裂隙、孔隙受压缩 变小，阻碍煤体内小，阻碍煤体内瓦斯的正常运移流瓦斯的正常运移流动。那么，什么是地。那么，什么是地应力呢？我力呢？我们通通过一个一个简单的物理的物理现象来予象来予以以说明。明。煤与瓦斯突出的三因素我们知道，一个弹簧，给它一个压力，就产生一个反作用力1，也就是说，我们用力把弹簧压下去后，弹簧就蓄积一个弹起的能量。同样，煤岩层也具有一定的弹性，由于在几百米深的地下开采，必然受到上覆岩层给它的一个压力，使煤层蓄积一个向外膨胀的潜能.在没有开采前，煤岩体是处于三向应力平衡状态，当开掘巷道或进行回采工作时，就破坏了原来的应力平衡状态，使煤岩体的应力重新分布，煤体向作业空间膨胀
32、变形。煤与瓦斯突出的三因素采掘工作面地采掘工作面地应力状况及力状况及对突出的影响：突出的影响：采煤工作面前方存在一个集中应力区，其峰值距离采面煤壁的距离越小，越容易破坏采面煤体而引发煤与瓦斯突出。因此，必须加强工作面支护，使采面煤体的集中应力向煤体深部推移，或在采面采取人为卸压措施，如打排放钻孔、实施浅孔爆破等。掘进工作面前方的地应力，可分为三个带，即：卸压带、集中应力带和常压带，亦叫做原始应力区。从防突角度讲，集中应力区距离工作面越近，工作面煤体越易发生破坏而引发煤与瓦斯突出。解决该问题的措施，就是在突出危险区域采取人为卸压措施，如打排放钻孔、实施深孔爆破和放慢掘进速度等，使集中应力带向深部
33、推移.煤与瓦斯突出的三因素以上情况说明，具有较高的地应力是发生煤与瓦斯突出的先决条件，即起着发动突出的作用。在地质构造带，由于构造应力的存在，就是采深不大也可能发生突出。因此，发生煤与瓦斯突出的第一个充分必要条件是：煤层和围岩具有较高的地应力和瓦斯压力，并且在近工作面地带煤层的应力状态发生突然变化，使潜能有可能突然释放。应力状态的变化一般有下列原因：煤与瓦斯突出的三因素（）、巷道进入地质破坏区；（）、石门揭开煤层时；（）、巷道从硬煤进入软煤带；（）、煤的冒落等。另外还有工作面迅速推进时；煤层突然加载，如巷道顶板下沉；煤层突然卸压，如悬臂梁断裂等。煤与瓦斯突出的三因素 2瓦斯的作用瓦斯的作用 瓦
34、斯是成煤过程中的产物，以游离状态和吸附状态存于煤裂隙和孔隙中，促使煤体产生潜能，降低煤的强度。）煤体中瓦斯含量是指每吨煤所含的瓦斯量，也就是煤体中游离和吸附两种状态瓦斯量的总和。其中吸附瓦斯量占瓦斯含量的8090%以上。瓦斯压力决定煤层中瓦斯含量的多少，是造成瓦斯突出的重要能源。在卸压带瓦斯压力梯度是平缓的，在集中应力带瓦斯压力梯度显著增大，形成作用于压力降低方向（掘进迎头）的力，参与突出的发展。煤与瓦斯突出的三因素在掘进巷道揭露煤层引起瓦斯流动后，随着煤壁暴露时间 的不断增长，流动场范围 不断扩大，工作面附近瓦斯压力梯度不断下降变缓。最危险的是在时，即爆破见煤的瞬时，瓦斯压力梯度最大，此时最
35、容易发生突出。因此，煤与瓦斯突出发展的第二个必要和充分条件是：有足够的瓦斯流把碎煤抛出，并且突出孔道要畅通，以便在空洞壁形成较大的地应力梯度和瓦斯压力梯度，从而使煤破碎向深部扩展煤与瓦斯突出的三因素3煤的物理力学性煤的物理力学性质与突出的关系与突出的关系 煤结构和力学性质，与发生突出的关系很大。一般来说，煤愈硬、裂隙愈小，所需的破坏功愈大，要求的地应力和瓦斯压力愈高。反之亦然。因此，在地应力和瓦斯压力为一定值时，软煤分层易被破坏，突出往往沿软煤分层发展。煤与瓦斯突出的三因素4外部因素的影响外部因素的影响 外部因素（工作面推进度、爆破等）对煤与瓦斯突出的发生和发展也有重要影响。工作面快速推进时，
36、有助于应力状态发生突然变化，从而激发突出。反之，工作面缓慢推进时，应力状态变化是平缓的，发生突出的可能性就小。工作面若快速推进时，由于工作面前方煤体中集中应力带没有向深部推移时间，高压瓦斯没有有效排放，造成集中应力带距离工作面的正常距离1大于异常距离2，使工作面突出危险性增加，特别是在爆破瞬间的突出危险性最大。二.“四位一体”综合防突措施1.防突技防突技术的的发展展煤与瓦斯突出在煤矿出现已经超过一个半世纪，为了防治突出和避免造成人身伤亡事故，国内外进行了大量的研究，提出和应用了多种防突措施。纵观防突技术的发展史，大体有三个发展阶段：1、以安全防护措施为主的阶段，即在突出发生时，避免发生人身伤亡
37、事故。在本世纪50年代前，属于这一阶段。防突技术的发展2、是以防治突出措施为主的阶段，即在突出矿井普遍采用防突措施，使它不发生突出。本世纪5070年代属于这个阶段。3、是采取综合防突措施阶段，即将突出危险性预测引入综合防突措施。前苏联在70年代中期开始采用综合防突措施，我国80年代末开始采用防突综合措施，1988年我国防突细则颁布后，在各突出矿井普遍推广。2.“四位一体”综合防突措施突出危突出危险性性预测防治突出措施防治突出措施防治突出措施的效果防治突出措施的效果检验安全防安全防护措施措施三.突出危险性预测1、突出危突出危险性性预测分分类2、煤煤层突出危突出危险性性预测流程流程3、区域突出危区域突出危险性性预测4、工作面突出危工作面突出危险性性预测 1、突出危险性预测分类 突出危险性预测1工作面突出危工作面突出危险性性预测（日常（日常预测或工作面或工作面预测）2区域突出危区域突出危险性性预测（区域（区域预测）(1)煤煤层突出危突出危险性性预测(2)突出煤突出煤层突出危突出危险区域区域预测