突出机理与规律

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,1、突出原因思考,怎样发生？原因何在？过程如何？,2、,突出假说,1）瓦斯作用说,认为煤内存在高压瓦斯是突出中起主要作用的,因素。,2.,2,煤与瓦斯突出机理,1,“瓦斯包”：,“多聚甲烷”：,CH,4,在煤中形成不稳定的多聚甲,烷（,CH,4,）,n,）,或结晶水合（ ），,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出。,2.,2,煤与瓦斯突出机理,2,3）地应力作用说,突出主要是高地应力作用结果。,4）综合作用说,突出主要是地应力、瓦斯、煤的力学性质等,因素综合作用结果。,2.,2,煤与瓦斯突出机理,3,1、发生突出的条件：,a、,突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构；,b、,突出煤与非突出煤层的特性不同；,c、,突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤,质松软，地质构造复杂。,2.,3,突出发生条件及过程,4,d、,突出煤层，地应力处于紧张状态；,e、,突出主要发生在地质构造带内；,f、,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。,2.,3,突出发生条件及过程,5,2、突出过程及特点,（1）准备阶段,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。,特点：工作面煤壁内形成高,和 ，,呈现出多种有声或无声的预兆。,P,p,0,P,2.,3,突出发生条件及过程,6,（2）激发阶段,特点：地应力状态突然改变。,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；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。,引发原因：落煤、打钻、修整工作面等。,2.,3,突出发生条件及过程,7,（3）发展阶段,特点：,a）,突出从激发点起向内部连,续剥离并破碎煤。,（由地应力和瓦斯压力共同作用）,b）,破碎的煤在不断膨胀的承,压瓦斯风暴中边运送，边粉碎，此,过程主要是瓦斯内能作功的过程。,c）,煤的剥离与破碎具有脉冲,特性，存在多轮回过程。,2.,3,突出发生条件及过程,8,（4）终止阶段,两种情况突出可能终止：,a）,在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤,体；或地应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体。,b）,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， 和,下降 ，不足以破坏煤体。,2.,3,突出发生条件及过程,9,3、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用,地应力的作用：,a）,激发突出；,b）,发展阶段与瓦斯压力共同作用，对煤体进行,剥离、破碎；,c）,影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新,的裂隙。,2.,3,突出发生条件及过程,10,瓦斯压力的作用：,a）,当瓦斯压力梯度很大时，能独立激发突出；,b）,发展与实现突出的主要因素 ；,c）,膨胀瓦斯破碎，搬运煤岩，孔壁附近保持较,高的地应力梯度和瓦斯压力梯度为连续剥离煤体创造,必要条件。,2.,3,突出发生条件及过程,11,二者比较：,地应力要远大于瓦斯压力，但是，由地应力压缩,所引起的弹性变形能要远小于瓦斯膨胀能。,2.,3,突出发生条件及过程,12,1、突出发生的一般规律,1）突出发生在一定深度以后。,始突深度：矿井开始发生突出的最浅深度。,不同矿区差别很大，,2）突出的次数和强度随着煤层厚度，特别,是软分层厚度的增加而增加。,3）突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯压力,4）突出煤层的强度低，而且变化大。,2.,4,突出发生规律,13,5）突出危险区呈带状分布。,6）上山掘进比下山掘容易突出，突出次数,随着煤层倾角增大而增多。,7）采掘工作往往可以激发突出。,8）突出大多有预兆。,9）突出危险性随着有硬而厚的围岩存在而,增高。,10）石门突出危险性最高。,2.,4,突出发生规律,14,2、,煤与瓦斯突出分布规律,1）,岩石井巷揭煤时煤与瓦斯突出,岩石井巷包括石门、竖井和斜井。岩石井巷,发生的矿井瓦斯动力现象以突出为主，而且强度,大，一般比煤巷高一个数量级。我国发生的,70,次特,大型突出中，约,80%,发生在岩石井巷揭穿煤层过程,中。,2.,4,突出发生规律,15,2）,煤与瓦斯突出与地质构造的关系,绝大多数突出发生在距地质破坏,5m,的范围,内，,5,的突出至地质破坏,510m,，,2,的突出至地,质破坏,10,12m,。,2.,4,突出发生规律,16,距断裂地质破坏不同距离处煤与瓦斯突出分布,2.,4,突出发生规律,17,3）煤的变质程度,煤层的潜在突出危险性从低变质程度,（,V,daf,=40%,）开始，按抛物线规律增加，在中变质,程度（,V,daf,=10% 20%,）煤层达到最大，然后在高,变质的无烟煤减小。,2.,4,突出发生规律,18,2.,4,突出发生规律,19,