1、煤與瓦斯突出分類及其規(guī)律第1頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四主要內(nèi)容： 一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害。 二、煤與瓦斯突出機(jī)理。 三、煤與瓦斯突出規(guī)律及預(yù)兆。 第2頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四案 例 1983年1月22日地質(zhì)人員在檢查施上現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)異常變化后，提出工作面可能穿越煤層，要求在探明無煤后才能繼續(xù)掘進(jìn)的書面意見，但未引起有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)同志的重視，也未采取任何措施。 1月24日，皮帶運(yùn)輸機(jī)上山掘到561米處。8時(shí)30分開始打眼，第一個(gè)炮眼深1.8米，見煤長度0.6米，以后打的5個(gè)炮眼也見煤。10時(shí)40分， 打完20個(gè)炮眼，裝藥5.1公

2、斤。裝藥前工作面瓦斯?jié)舛葹?.42，在無任何安全技術(shù)措施的情況下，于11時(shí)15分放炮，引起煤與瓦斯的特大強(qiáng)度突出，突出煤量5000立方米，瓦斯55萬立方米。突出的煤炭和巖石沿皮帶運(yùn)輸機(jī)上山?jīng)_向下車第3頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四案 例場，堆積至二井平峒，在長達(dá)1200米的巷道內(nèi)，745米長的巷道三分之二的斷面被堵塞，突出瞬時(shí)風(fēng)流逆向，高濃度瓦斯充滿施工井巷并通過與生產(chǎn)共用的280水平平峒進(jìn)入三匯一井運(yùn)輸大巷和平區(qū)， 又通過施工臨時(shí)上山進(jìn)入該井46.5水平運(yùn)輸巷和北翼采區(qū)，使災(zāi)區(qū)47人被困，三匯一井229名工人受阻。經(jīng)過緊急搶救，除被困的47人中有12人遇難外，61

3、人輕度窒息。事故直接經(jīng)濟(jì)損失約33萬元。 二、 事故原因分析 1. 錯(cuò)誤地根據(jù)原有地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)文件認(rèn)為皮帶運(yùn)輸機(jī)上山只在巖層中掘進(jìn)，穿過F4斷層，不穿煤層。加之施工管理的盲目性，從指導(dǎo)思想上就放棄了預(yù)防措施。在編制兩條上山的施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，沒有提出掘進(jìn)時(shí)的防災(zāi)措施；編制作業(yè)規(guī)程時(shí)，沒有提出遇斷層時(shí)探明層位、防止煤和瓦煤突出問題，也未從技術(shù)上采取任何措施。 第4頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四案 例2. 施工中遇F4斷層后，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生異常變化，又未采取任何措施，直到皮帶運(yùn)輸機(jī)上山工作面炮眼穿媒后，也未采取任何安全措施，未撤離人員就違章放炮，誘導(dǎo)了煤和瓦斯突出。

4、3. 盲目突擊生產(chǎn)，不分條件，不講科學(xué)，片面號召誰先完成任務(wù)誰先放假過春節(jié)，以致出現(xiàn)包任務(wù)，不包安全，搶任務(wù)違章作業(yè)現(xiàn)象。當(dāng)施工現(xiàn)場險(xiǎn)情十分明顯時(shí)，既未落實(shí)排隱患搶險(xiǎn)的安全措施，又未制止不顧后果的違章放炮。 第5頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四案 例三、 防止同類事故的措施 1. 認(rèn)真執(zhí)行已定的施工措施和作業(yè)規(guī)程的編制審查制度，嚴(yán)格監(jiān)督檢查，當(dāng)生產(chǎn)條件變化時(shí)，要及時(shí)修改補(bǔ)充，重新核批。 2. 必須結(jié)合井下工程施工實(shí)際，編制好礦井災(zāi)害預(yù)防與處理計(jì)劃。針對施工中可能出現(xiàn)的瓦斯突出隱患，制訂防隱患排除的技術(shù)安全組織措施，并交生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)工人貫徹實(shí)施。 3. 加強(qiáng)施工現(xiàn)

5、場的技術(shù)管理工作，做到情況明，措施準(zhǔn)，排除隱患及時(shí)，從生產(chǎn)管理上全面落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主”的方針。 第6頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 煤與瓦斯突出的相關(guān)概念及特點(diǎn)1. 什么是煤與瓦斯突出？煤礦在采掘過程中，在地應(yīng)力和瓦斯（二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（巖）和瓦斯（二氧化碳）由煤（巖）體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動力現(xiàn)象，叫做煤與瓦斯突出。 煤與瓦斯突出是礦井瓦斯涌出的一種形式。是一種非正常的涌出。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害2. 什么是突出礦井和突出煤層？

6、 突出礦井：是指在礦井開拓、生產(chǎn)范圍內(nèi)有突出煤層的礦井。突出煤層：是指在礦井井田范圍內(nèi)發(fā)生過突出的煤層或者經(jīng)鑒定有突出危險(xiǎn)的煤層。3. 煤與瓦斯突出的主要特點(diǎn) 煤與瓦斯突出后，會噴出大量的瓦斯和煤塵，突出時(shí)間短，一般持續(xù)幾分鐘或幾秒鐘。第8頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 破碎的煤（巖石）常常被拋出一定的距離。使突出地點(diǎn)人員窒息死亡或被埋、卷走，巷道被 堵塞或沖垮。 突出后在煤（巖）體內(nèi)，往往形成大大小小不同、形狀不一的孔洞。 突出時(shí)，常常伴有猛烈響聲和強(qiáng)大的動力效應(yīng)。（動力效應(yīng)就是突出所形成的沖擊波能破壞支護(hù)、推倒礦車、移動巨石等的

7、一種動力現(xiàn)象） 噴出的瓦斯量大大超過煤層的瓦斯含量，往往有幾千立方米到幾萬甚至幾百萬立方米。第9頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 突出過程中，不得能順風(fēng)流向回風(fēng)方向沖擊，而且常常發(fā)生瓦斯逆流現(xiàn)象（即突出的瓦斯流沿著進(jìn)風(fēng)風(fēng)流的反方向流動），有的逆流很遠(yuǎn)，可以達(dá)到幾百米甚至上千米；沖擊波能破壞通風(fēng)系統(tǒng)，改變風(fēng)流方向，造成通風(fēng)混亂，不利于人員的撤退和救災(zāi)。 煤與瓦斯突出后的高濃度瓦斯，開始不會爆炸，但在一定的供氧條件下，遇火則到燃燒；待瓦斯?jié)舛冉档奖ń缦迌?nèi)時(shí)，遇火源則會爆炸，因此，突出礦井的火源管理非常管理重要。 煤與瓦斯突出后，可能在同

8、一地點(diǎn)發(fā)生第二次、第三次甚至更多次突出。第10頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 煤與瓦斯突出的分類1. 煤與瓦斯突出分類的方法煤與瓦斯突出分類方法有兩種：一是按突出現(xiàn)象的力學(xué)特征分類；二是按突出強(qiáng)度分類。2. 按突出現(xiàn)象的力學(xué)特征分類共分三類：煤與瓦斯突出（簡稱突出）；煤突然壓出并涌出大量瓦斯（簡稱壓出）；煤突然傾出并涌出大量瓦斯（簡稱傾出）。 煤與瓦斯突出（簡稱突出）發(fā)生煤與瓦斯突出的主要因素是地應(yīng)力和瓦斯壓力的聯(lián)合作用，通常以地應(yīng)力為主、瓦斯壓力為輔。實(shí)現(xiàn)突出的基本能量是煤體內(nèi)積聚的高瓦斯能量。第11頁，共30頁，2022年，5月

9、20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害2. 按突出現(xiàn)象的力學(xué)特征分類 煤與瓦斯突出（簡稱突出）突出現(xiàn)象的基本特征有以下幾方面： 突出的固體物具有氣體搬運(yùn)的特征。突出的煤有明顯的分選性，由外向突出點(diǎn)的煤的顆粒度由粉末狀到煤塊逐漸增加（即先是煤粉，其后是細(xì)顆粒的煤，再后是粗顆粒的煤或塊煤）；煤（巖）被 高瓦斯氣流運(yùn)至遠(yuǎn)處，隨巷道而拐彎，煤炭堆積的坡度小于煤的自然安息角。 突出的固體物具有被高壓氣體粉碎的特征。大量的極細(xì)的煤炭粉末是突出時(shí)煤炭被高壓瓦斯膨脹粉碎的結(jié)果，有時(shí)突出固體物被搗固壓實(shí)，需要用風(fēng)鎬或手鎬來清理。第12頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星

10、期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 突出的大量的瓦斯（二氧化碳）噴出，有瓦斯逆流現(xiàn)象。突出的強(qiáng)度越大，瓦斯逆流越遠(yuǎn)，100t以下的突出一般為幾十米，1000t以下的大型突出的瓦斯逆流達(dá)幾百米、甚至達(dá)千米；超過1000t的特大型突出的瓦斯逆流可達(dá)千米至數(shù)千米以上，嚴(yán)重破壞礦井通風(fēng)系統(tǒng)。 突出的孔洞口小內(nèi)大，通常為梨形或倒瓶形狀。突出中心線沿煤層傾斜方向向上延伸或與煤層傾向線成不大的夾角，一般長度為幾米到幾十米，有時(shí)可能看到到孔洞，主要是被突出時(shí)位移的煤或碎煤所充填。第13頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 煤突然壓出并涌出大量瓦斯（簡

11、稱壓出）發(fā)生與實(shí)現(xiàn)煤壓出的主要因素是煤層受采動壓力影響所產(chǎn)生的地應(yīng)力，瓦斯壓力和煤的自重力是次要因素。壓出的基本特征是： 壓出的固體物按彈性能釋放的方向堆積，即壓出的煤炭堆積在原來的位置，或在煤的自重力的參與下稍有偏移；煤炭堆積坡度一般小于自然安息角。 壓出的煤為大小不同的碎塊，雜亂無章；有時(shí)煤整體位移，向外鼓出。 壓出時(shí)往往出現(xiàn)楔形、縫形或袋形等形狀的孔洞，口大肚小，外寬內(nèi)窄，深度一般為幾米，多數(shù)壓出看不到孔洞。第14頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 壓出時(shí)有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，有時(shí)從煤層或巖的裂縫噴出瓦斯（二氧化碳），一般

12、沒有瓦斯逆流現(xiàn)象。 發(fā)生壓出時(shí)的瓦斯（二氧化碳）壓力可推走設(shè)備和破壞支護(hù)。 煤突然傾出并涌出大量瓦斯（簡稱傾出）發(fā)生傾出的主要因素是地應(yīng)力，即結(jié)構(gòu)松軟、富含瓦斯、仙聚力小的煤（巖），在較高的地應(yīng)力的作用下突然被破壞，失去平衡，為其能量的釋放創(chuàng)造了條件。實(shí)現(xiàn)突然傾出的主要?jiǎng)恿κ鞘Х€(wěn)煤體的自重力。傾出的基本特征有以下幾點(diǎn)：第15頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 傾出的煤按重力方向堆積，即煤堆積在原來的位置的下方，煤堆積的坡度小于自然安息角。 傾出的煤為大小不同的碎塊，雜亂無章。 傾出一般都有規(guī)則的孔洞，一般為舌形、梨形或袋形等口大內(nèi)小的形

13、狀；孔洞軸線沿煤層傾斜方向延伸，其傾角一般大于45，位于原集中應(yīng)力帶內(nèi)，孔洞的深度一般為幾米至數(shù)十米。 傾出時(shí)有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，但一般沒有逆流現(xiàn)象。第16頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害3. 按突出強(qiáng)度分類突出強(qiáng)度：是指每次發(fā)生突出現(xiàn)象所拋出的煤（巖）數(shù)量（一般以t 為單位）和涌出的瓦斯（二氧化碳）量（以m3為單位）。由于在突出時(shí)，統(tǒng)計(jì)和計(jì)算瓦斯（二氧化碳）的量比較困難，所以通常以煤（巖）數(shù)量作為劃分突出的主要依據(jù)。 小型突出：突出的煤（巖）數(shù)量小于100t； 中型突出：突出的煤（巖）數(shù)量為100500t； 大型突出：突出

14、的煤（巖）數(shù)量為5001000t； 特大型突出：突出的煤（巖）數(shù)量大于1000t；第17頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四一、煤與瓦斯突出的概念、分類及危害 煤與瓦斯突出的危害主要有以下幾方面1. 礦井中一旦發(fā)生煤與瓦斯突出，大量的煤巖固體物和瓦斯氣體即以極快的速度噴出，巨大的沖擊力會破壞井巷設(shè)施和裝備。2. 沖出的煤（巖）會堵塞巷道，埋壓人員的阻絕人員撤出。3. 煤與瓦斯突出會使通風(fēng)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，使眾多的人員窒息、死亡。4. 突出的瓦斯遇火還可能引發(fā)瓦斯爆炸、燃燒事故，造成井毀人亡的特大災(zāi)害事故。第18頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，

15、星期四二、煤與瓦斯突出機(jī)理 煤與瓦斯突出機(jī)理解釋突出的原因和突出過程的理論稱為突出機(jī)理。煤與瓦斯突出是一種受多因素影響的、極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，對煤與瓦斯突出發(fā)生的原因至今還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識，研究者提出了許多假說，總的來講可歸納為以下3種。1. 瓦斯作用說瓦斯作用說認(rèn)為煤與瓦斯突出的主要?jiǎng)恿碓从诟邏和咚?，即認(rèn)為煤與瓦斯突出是因?yàn)椴删蚬ぷ髅娼咏驕贤舜鎯τ写罅扛邏和咚沟膮^(qū)域（地點(diǎn)）時(shí)，高壓瓦斯突出噴出造成的。第19頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四二、煤與瓦斯突出機(jī)理2. 地壓作用說地壓作用說認(rèn)為煤與瓦斯突出是地壓作用的結(jié)果。地壓包括巖石靜壓力、地質(zhì)構(gòu)造力和采掘過程中形成

16、的集中壓力等。在地壓作用下，煤層處于彈性變形狀態(tài)，積蓄著很大的潛能，當(dāng)采掘工作接近或進(jìn)行這些區(qū)域（地點(diǎn)）時(shí)，彈性潛能突然釋放，使煤體破碎、拋出而發(fā)生突出。3. 綜合作用說綜合作用說認(rèn)為煤與瓦斯突出是地壓、瓦斯（包括瓦斯壓力、含量和吸附瓦斯瞬時(shí)解吸速度等）、重力（主要是指急傾斜煤層而言）和煤的物理性質(zhì)（包括煤的強(qiáng)度和破壞類型）綜合作用的結(jié)果。目前國內(nèi)外大多學(xué)者認(rèn)為綜合作用說更切合實(shí)際。第20頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四二、煤與瓦斯突出機(jī)理 煤與瓦斯突出的過程煤與瓦斯突出的過程，一般可劃分為四個(gè)階段：準(zhǔn)備、發(fā)動、拋出和停止階段。1. 準(zhǔn)備階段。在此階段經(jīng)歷著兩個(gè)過程，

17、即能量積聚過程和阻力降低過程。能量積聚過程是地應(yīng)力集中，煤體受壓，煤體的彈性增加，孔隙壓縮，使瓦斯壓縮能提高。阻力降低過程是因采掘后使煤體由三向受力狀態(tài)變?yōu)閮上蛏踔羻蜗蚴芰顟B(tài)，煤的強(qiáng)度驟然下降，經(jīng)過以上兩個(gè)過程后，煤體內(nèi)顯現(xiàn)出有聲和無聲的預(yù)兆。第21頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四二、煤與瓦斯突出機(jī)理2. 發(fā)動階段。在此階段，極限應(yīng)力狀態(tài)的部分煤體突然破碎卸壓，發(fā)出巨響和沖擊，使瓦斯作用在突然破裂煤體上的推力向巷道自由方向增加幾倍至幾十倍，這時(shí)膨脹瓦斯流開始形成，大量吸附瓦斯進(jìn)入解吸過程，加強(qiáng)了流速。3. 拋出階段。在這個(gè)階段中，破碎的煤在高速瓦斯流中呈懸浮狀態(tài)流動

18、，這些煤在煤體內(nèi)外瓦斯壓力差的作用下被破碎成更小粒度，撞擊與摩擦也加大了煤的粉化程度，煤的粉化又加速了吸附瓦斯的解吸作用，增加了瓦斯風(fēng)暴的搬動力。這時(shí)瓦斯流連同碎煤從煤體內(nèi)以極短的時(shí)間拋出并形成強(qiáng)大的動力效應(yīng)，隨第22頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四二、煤與瓦斯突出機(jī)理著碎煤被拋出和瓦斯快速噴出，突出孔壁內(nèi)的地應(yīng)力與瓦斯壓力分布進(jìn)一步發(fā)生變化，煤體內(nèi)由于瓦斯排放，瓦斯壓力下降，致使地應(yīng)力增加，導(dǎo)致破碎區(qū)連續(xù)地向煤體深部擴(kuò)展，又進(jìn)入階段，當(dāng)條件具備時(shí)，即發(fā)生第二次、每三次突出。4. 停止階段。當(dāng)突出孔洞發(fā)展到一定程度時(shí)，由于堆積的突出物的堵塞和地應(yīng)力的分布滿足了成拱靜力

19、平衡條件，導(dǎo)致突出停止，但這時(shí)，煤的突出雖然停止了，異常的瓦斯涌出還要持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。這就形成了突出的瓦斯量大大超過煤的瓦斯含量的現(xiàn)象。第23頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四24安全監(jiān)控T1甲烷傳感器趨勢圖1:37:30由0.4%開始增加至1:44:15的0.9%，然后降到0，再升到0.9%，直至1：47突出。 從預(yù)兆到突出近9分鐘。瓦斯增大 煤體位移 進(jìn)一步解吸 煤、瓦斯流突出第24頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四三、煤與瓦斯突出規(guī)律及預(yù)兆煤與瓦斯突出一般都有一定的規(guī)律和預(yù)兆，了解和掌握突出的規(guī)律的預(yù)兆，能有效地預(yù)防和防止突出事故的發(fā)生。

20、 煤與瓦斯突出的規(guī)律1.隨著開采深度的增加，突出的危險(xiǎn)性增大。主要表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、突出強(qiáng)度增大、突出煤層增多和突出危險(xiǎn)區(qū)域擴(kuò)大。2.突出次數(shù)和突出強(qiáng)度隨煤層的厚度，特別是軟分層的厚度增大而增加，突出最嚴(yán)重的煤層往往是最厚的主采煤層。3.突出的氣體主要是甲烷，少數(shù)情況是二氧化碳。4.煤體破壞程度越嚴(yán)重，煤的硬度越小，突出危險(xiǎn)性越大。一般情況，煤層增厚時(shí)容易突出，合層時(shí)也容易突出。第25頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四三、煤與瓦斯突出規(guī)律及預(yù)兆5.由下向上的突出較多，由上向下的突出極少。突出的危險(xiǎn)性隨著煤層傾角的增大而增加。6.突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造附近，如斷層、褶曲、

21、扭轉(zhuǎn)和火成巖侵入?yún)^(qū)附近。90以上的突出(石門突出除外)發(fā)生在向斜軸部、扭轉(zhuǎn)地帶、斷層和褶曲附近。7.突出多發(fā)生在集中應(yīng)力區(qū)，如巷道的上隅角，相向掘進(jìn)工作面接近區(qū)域，煤層留有煤柱的相對應(yīng)上、下方煤層處，回采工作面的集中應(yīng)力區(qū)內(nèi)掘進(jìn)，等等。 8.大多數(shù)突出發(fā)生在放炮和落煤工序。放炮后沒有立即發(fā)生的突出，稱延期突出。延遲的時(shí)間由幾分鐘到十幾小時(shí)，它的危害性更大。 第26頁，共30頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)38分，星期四三、煤與瓦斯突出規(guī)律及預(yù)兆9.突出發(fā)生在掘進(jìn)工作面較多，回采工作面較少。10.突出與煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力之間沒有固定的關(guān)系。瓦斯壓力低、含量小的煤層可能發(fā)生突出；壓力高，含量大的煤層也有可能不突出。因?yàn)橥怀鍪嵌喾N因素綜合作用的結(jié)果。突出危險(xiǎn)煤層在開采時(shí)的相對瓦斯涌出量一般都在10m3/t以下，突出發(fā)生的瓦斯壓力一般都在0.74MPa以上。11.突出煤層的頂?shù)装逋笟庑栽讲睿接欣诿簩拥耐咚箖Υ?，其突出危險(xiǎn)性越大。12.突出前常有預(yù)兆。第27頁，共30頁，2