1、煤與瓦斯突出與瓦斯地質(zhì)工作,崔洪慶 博士/教授/博導 國家安全生產(chǎn)專家 遼寧省煤炭工業(yè)專家 河南省生產(chǎn)安全應急救援專家 河南省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局專家 河南理工大學瓦斯地質(zhì)研究所副所長13939132165 2010年11月25日,主要內(nèi)容,煤與瓦斯突出的特點和成因 我國防治煤與瓦斯突出的工作流程 瓦斯地質(zhì)工作的主要內(nèi)容 瓦斯地質(zhì)工作成果介紹,一、什么是煤與瓦斯突出,煤與瓦斯突出的定義： 在煤礦采掘生產(chǎn)過程中，破碎的煤與大量瓦斯由煤體內(nèi)突然向采掘空間噴出，或局部煤體突然壓出或傾出，并伴有明顯的動力顯現(xiàn)和大量瓦斯涌出的現(xiàn)象，統(tǒng)稱為煤與瓦斯突出。 煤與瓦斯突出仿真演示和實

2、例簡介 仿真演示 實例1：鄭煤大平煤礦2004年10月20日瓦斯突出 （爆炸）事故 實例2：鶴壁六礦2008年10月13日煤與瓦斯突出 事故,二、煤與瓦斯突出的分類和基本特征,目前較為統(tǒng)一的四種分類 煤與瓦斯突出的基本特征 煤與瓦斯壓出的基本特征 煤與瓦斯傾出的基本特征,課間休息,三、煤與瓦斯突出的一般規(guī)律,1. 煤層突出危險性隨采深增加而增大 2. 絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進工作面 3. 石門突出危險性最大 4. 煤層突出危險性隨煤厚增加而加大 5. 突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構造帶 6. 大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導 7. 突出前大多有突出預兆 8. 煤體破壞程度越高突出危險性越大 9. 煤層突出

3、危險區(qū)常呈條帶狀分布 10. 煤與瓦斯突出的危險性可以根據(jù)某些臨界指 標來鑒定和預測,四、煤與瓦斯突出預兆,各種突出預兆主要有：聲響預兆、瓦斯預兆、煤結構預兆、礦壓顯現(xiàn)預兆等。 1.聲響預兆 2.瓦斯預兆 3.煤體結構預兆 4.礦壓顯現(xiàn)預兆 5.其它預兆 所有上述預兆，有時單獨出現(xiàn)，有時同時出現(xiàn)。在工作面施工過程中出現(xiàn)上述預兆時，應立即停止作業(yè)，待預兆消失后方可重新恢復作業(yè)。,課間休息,五、煤與瓦斯突出機理,（一）瓦斯主導作用假說 1.“瓦斯包”說 2.粉煤帶說 3.煤透氣性不均勻說 4.突出波說 5.裂縫堵塞說 6.閉合孔隙瓦斯釋放說 7.瓦斯膨脹應力說 8.火山瓦斯說 9.瓦斯解吸說 10

4、.地質(zhì)破壞帶說 11.卸壓瓦斯說 12.瓦斯水化物說,瓦斯主導作用假說存在的問題,瓦斯主導說能解釋突出中的一些現(xiàn)象，但與下面一些情況不符或不能解釋： 統(tǒng)計表明，突出危險性與煤層瓦斯含量之間沒有直接聯(lián)系； 在突出孔洞周圍出現(xiàn)過重復突出； 巖石錯動的強烈聲響往往發(fā)生在突出之前的煤體深處，不與突出同時發(fā)生； 打小直徑排放鉆孔，并不能有效地防治突出； 突出點的煤和巖石溫度升高，拋出的煤體溫度有升高現(xiàn)象； 煤層的自行揭開； 過煤門時的突出； 突出孔洞發(fā)生變形(體積縮小)； 大多數(shù)平巷的突出空洞位于上隅角。,五、煤與瓦斯突出機理,（二）地壓主導作用假說 1.巖石變形潛能說 2.應力集中說 3.剪應力說（認

5、為煤在突出前的破碎始于最大剪應力，且是在剪應力作用下發(fā)生的。） 4.塑性變形 5.沖擊式移近說 6.拉應力波說 7.應力疊加說 8.放炮誘導說 9.頂板位移不均勻說,地壓主導作用假說存在的問題,以地壓為主導作用的假說同樣也能解釋相當一部分突出現(xiàn)象，但也有許多現(xiàn)象不能解釋，如： 在瓦斯不大的礦井，即使開采深度很深(400500m)，也不會發(fā)生突出。 二氧化碳參與突出的平均強度比甲烷參與突出的平均強度大。 突出前出現(xiàn)風流中的瓦斯?jié)舛仍龃蠡蚝龃蠛鲂〉念A兆，也出現(xiàn)工作面煤壁或空氣溫度下降的預兆。 煤與瓦斯突出時，從突出煤的分選現(xiàn)象中可見到大量的細塵狀粉煤。 如果突出的發(fā)生是由地壓引起的，那么突出的孔洞

6、應該是圓錐形；而實際的突出孔洞常常是一些口小腔大特殊形狀的孔洞(如梨形、橢球形)。 在一些特大型的突出中，每噸噴出煤的瓦斯涌出量比煤層瓦斯含量高得多，即可以在短時間內(nèi)涌出數(shù)十萬以致上百萬立方米瓦斯氣體，逆風流運行并可充滿數(shù)千米的巷道。 準備巷道中地壓顯現(xiàn)不如回采巷道明顯，但準備巷道的突出次數(shù)與強度均比回采巷道工作面的大。 在進行工作面支護時，甚至無人作業(yè)時，地壓作用并不大也有突出發(fā)生。 當增加煤體水分降低煤體強度時，煤的突出危險性反而降低。,五、煤與瓦斯突出機理,（三）化學本質(zhì)作用假說 1.“爆炸煤”說 2.重煤說 3.地球化學說 4.硝基化合物說,化學作用假說存在的問題,化學本質(zhì)說沒有得到多

7、大的支持和擁護，其原因是迄今為止在礦井中尚未發(fā)現(xiàn)瓦斯的水化物的實物。有關化學本質(zhì)的假說看來還是推測居多，缺乏現(xiàn)場實踐或實驗室研究。,課間休息,五、煤與瓦斯突出機理,（四）綜合作用假說 綜合作用假說認為：煤與瓦斯突出是由地應力、包含在煤體中的瓦斯以及煤體自身物理力學性質(zhì)三者綜合作用的結果。持綜合作用假說觀點的學者都承認，煤與瓦斯突出是綜合因素作用的結果；但對各種因素在突出中所起的作用卻說法不一。,五、煤與瓦斯突出機理,（四）綜合作用假說 目前，具有代表性的綜合作用假說： 1.“能量”假說 2.分層分離說 3.破壞區(qū)說 4.游離瓦斯壓力說,綜合假說存在的問題,綜合假說比前面的單因素假說大大進了一步

8、，它們能解釋的突出現(xiàn)象也比其它各種單因素假說多。但是，還有其它一些突出現(xiàn)象不能解釋，如： 突出的區(qū)域性分布； 石門的自行揭開； 過煤門時的大強度突出； 震動放炮揭開煤層時的延期突出； 突出時瓦斯噴出量超過煤層的瓦斯含量幾十倍甚至幾百倍。,課間休息,六、我國防治煤與瓦斯突出工作基本流程,課間休息,七、瓦斯地質(zhì)工作的主要內(nèi)容,1.煤與瓦斯突出危險性評估 2.編制煤礦三級瓦斯地質(zhì)圖 3.突出煤層超前探測 4.地質(zhì)構造預測和超前探測 5.區(qū)域突出危險性預測 6.確定煤層瓦斯風化帶 7.預測和探測煤層層間距 8.預測和探測煤層厚度 9.為采掘工作面專項防突設計提供地質(zhì)信息 10.監(jiān)測采掘工作面位置，臨近

9、未保護區(qū)時發(fā)出通知單 11.選定測定煤層瓦斯壓力、瓦斯含量等參數(shù)的測試點,七、瓦斯地質(zhì)工作的主要內(nèi)容,其它幾項具體工作： （1）石門和立井、斜井工作面從掘進至距突出煤層的最小法向距離5m開始，必須采用物探或鉆探手段邊探邊掘，保證工作面到煤層的最小法向距離不小于遠距離爆破揭開突出煤層前要求的最小距離（1.5-2.0m） （2）采用物探、鉆探等手段探測前方地質(zhì)構造，觀察分析工作面揭露的地質(zhì)構造、采掘作業(yè)及鉆孔等發(fā)生的各種現(xiàn)象，實現(xiàn)工作面突出危險性的多元信息綜合預測和判斷。 （3）及時發(fā)現(xiàn)工作面地質(zhì)構造、采掘作業(yè)及鉆孔等發(fā)生的各種異?，F(xiàn)象 （4）煤巷掘進工作面在地質(zhì)構造破壞帶或煤層賦存條件急劇變化處，打鉆孔查明煤層賦存條件。 （5）超前預測和探測突出煤層煤巷掘進工作面前方落差超過煤層厚度的斷層，以便巷道按石門揭煤的措施跨域斷層。 （6）及時探明煤層賦存狀態(tài)發(fā)生變化情況，以便確定煤巷掘進工作面采用預抽瓦斯或超前排放鉆