煤与瓦斯突出防治技术

*,单击此处编辑母版标题样式,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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤与瓦斯突出防治技术介绍,贵州省煤炭管理局二O一一年七月,介绍内容,一、瓦斯突出模拟+现场,二、粉尘爆炸演示,三、突出演示,四、瓦斯粉尘爆炸演示,五、煤与瓦斯突出概述,六、煤与瓦斯突出防治技术,七、突出矿井管理,八、突出防治技术研究动态,煤与瓦斯突出概述,一、煤与瓦斯突出概述,突出的概念,突出的危害性,我国的突出特点和一般规律,突出的预兆,突出机理,突出分类,1、突出的概念,煤与瓦斯突出(包括煤与二氧化碳、岩石与二氧化碳突出)是发生在煤矿井下采掘过程中的一种极其复杂的瓦斯动力现象。是在很短时间（几秒到几分钟）内，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，并伴随产生不同程度的动力效应，可造成设施破坏和人员伤亡的现象，是煤矿井下最严重的灾害之一。,突出过程演示,2、突出的危害,摧毁巷道设施,破坏通风系统,煤岩掩埋人员,瓦斯窒息人员,引起瓦斯爆炸、燃烧,突出危害示例1,1879年4月17日，比利时“阿拉波二号井”发生一次强度420t，瓦斯50万m,3,的突出。,瓦斯逆流从提升井冲至地面，距井口23m的绞车房附近的火炉引燃了瓦斯，火焰高达50m，井口建筑烧成一片废墟。2h后，火焰快要熄灭时，井下又连续发生7次瓦斯爆炸。井下209人，死亡121人，地面3人烧死，11人烧伤。,突出危害示例2,湖南省娄底市双峰县秋湖矿业公司（原秋湖煤矿），2002年9月3日2时10分左右，324采区3249补充切眼掘进工作面发生了一起特大煤与瓦斯突出事故。突出煤量约为600t，涌出瓦斯量约为7.5万m,3,。,突出的煤炭造成3249切眼的3名工人和32410上山的3名工人被煤炭掩埋而窒息死亡；喷出的瓦斯造成3249工作面、3248工作面及324运输石门内33名工人被瓦斯窒息死亡，另有4人因瓦斯窒息而受伤。同时突出还造成了采区内电缆、风筒和矿车等设备不同程度地破坏。,突出危害示例3,2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出（突出煤岩量为1894 t，瓦斯量约25万m,3,。）引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。,m,危害示例2大平矿瓦斯爆炸,危害示例2大平矿瓦斯爆炸,危害示例2大平矿瓦斯爆炸,危害示例2大平矿瓦斯爆炸,危害示例2大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,危害示例3大平矿瓦斯爆炸,22时09分12秒22时12分26秒,瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.,大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示,22时31分31秒22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.,21轨道下山岩石掘进,工作面,突出煤岩量约,1894t,瓦斯量25万m,3,22时32分16秒22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.,瓦斯爆炸传播过程演示,3.1 概况,世界上发生的第一次典型的突出,1834年法国鲁阿尔煤田的伊萨克矿井,世界上最大的一次突出,前苏联的顿巴斯煤田的加加林矿井石门揭煤时发生的突出,突出强度:1.42万吨，瓦斯25万m,3,我国的突出矿井数和突出次数,1950年，吉林辽源局富国西二坑发生我国有记载的第一次突出。不完全统计：1950,1995年，总共16333次；19512004年，在国有重点煤矿中，44个局185对突出矿井，突出11901次。有资料显示，现有突出矿井达911处。,我国最大的一次突出,天府矿务局三汇一矿平峒揭煤时发生的突出，强度:1.278万吨(煤岩),瓦斯140万m,3,3、我国的突出特点和一般规律,06.2.25 湖南邵阳大园矿，死亡18人；,06.3.12 湖南郴州高坪矿发生突出，死亡11人；,06.5.10 四川宜宾拗田煤矿，死亡11人；,06.7.29 云南白龙山煤矿，死亡11人；,06.12.3 湖南涟源市观音一井，死亡12人；,06.12.5 重庆南川潼仪煤矿，死亡5人；,06.12.13 湖南衡阳裕民煤矿，死亡12人；,3.2 最近2年发生的突出伤亡情况(不完全数据),07.03.27 贵州水城汪家寨煤矿，死亡10人；,07.04.01 四川芙蓉白皎煤矿，死亡5人；,07.04.06 湖南金竹山平垌，死亡4人；,07.04.06 甘肃窑街金河矿，煤与二氧化碳突出，死亡9人；,07.04.19 河北峰峰局大树村煤矿，死亡17人；,07.04.20 河北邯郸陶二煤矿，死亡11人；,07.05.20 山西晋城寺河煤矿，死亡4人；,07.05.30 湖南涟源市安平镇新万三矿，死亡6人;,07.10.13 江西丰城矿务局建新煤矿,死亡16人;,07.11.08 贵州省毕节地区纳雍县阳长镇群力煤矿,死亡35人;,07.11.12.河南平顶山市平煤集团公司十矿，12人死亡;,3.2 最近2年发生的突出伤亡情况(不完全数据),3.3 我国最大一次突出发生情况,我国最大的一次突出(世界第2)-1975年8月8日，天府矿务局三汇一矿+280m水平，平峒揭开K1煤层时，突出煤岩12780t，瓦斯140万m,3,。,炮响3,4s后发生突出，峒口一阵狂风，将小碎石卷起，吹到50m以外，大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐渐下降。距突出点700多m远的三道风门被毁，风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远，1t多重的一块巨石被冲走120多m，另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90的急弯进入变电所。,我国最大的一次突出突出煤矸堆积情况,距突出点110m，煤矸基本封顶,堆积高度缓慢下降，整个堆积长度1170m，直到峒口南茅口大巷，堆积60m(20m封顶)；北茅口大巷，堆积250m(约100m封顶),3.4 我国突出的特点,突出矿井分布广，部分地区较严重,20多个省(区)的一些矿井,四川、重庆、贵州、湖南、江西、辽宁、河南等省 较严重,湖南的突出矿井数和突出总次数，均占全国总数的1/3以上，特大型突出次数占一半以上；,突出分布在不同类型的煤层,单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的1/3,相当一部份矿井的所有可采煤层均属突出煤层，无保护煤层可采,全国有近一半的突出矿井，需采用本煤层防突措施,3.4 我国突出的特点,始突深度不一,5060m500600m,始突深度浅，特大型突出的深度浅，在南方煤田中是一明显特点,中小型突出占绝大多数，大强度突出次数也不少,50t以下的小型突出占73.77%,50100t的中型突出占13.45%,100500t的次大型突出占11.15%,5001000t的大型突出占0.91%,1000t的特大型突出占0.7%,大型和特大型突出比例虽小，但次数仍有100多次，多数发生在石门揭煤时,有少数矿井发生过岩石与二氧化碳突出及岩石与甲烷突出,随着采深的加大，突出矿井不断增多，突出灾害日益严重,延期突出和打钻突出增多,3.5 突出的一般规律,煤层突出危险性随开采深度增加而增大,;,煤层突出危险性随煤层厚度的增大而增大,;,大多数突出发生在掘进工作面,;,掘进面占,80%(,其中石门占,6.75%),以上,采面占,15.8%,石门突出的平均强度最大,;,突出前的作业方式多样，但以放炮为最多,;,放炮占,64.6%,手、风镐落煤占,21%,其它占,12.1%,突出多发生在地质构造带和应力集中带,;,多数突出前有预兆出现。,3.6 突出多发地点,封闭向斜轴附近,轴部地带上部压应力下部张应力，受深部地层的阻力，岩层进一步挤压小型层面滑动并出现压性逆断层,南桐矿区80%的突出发生在八面山向斜、王家坝向斜、鸦雀岩向斜、甘家坪向斜,3.6 突出多发地点,帚状构造收敛端,收敛端常常是地应力集中的地点,天府三汇一矿处在华莹山帚状构造的收敛端，突出频繁发生。,3.6 突出多发地点,煤层扭转区,南桐矿务局原东林矿的79次突出中，有93%集中在南翼黑漆岩扭转带，在突出事例中可清楚看到构造应力的水平挤压作用,鱼田堡煤矿东翼的9次突出均分布在压扭性的扭转轴轴部附近,3.6 突出多发地点,压性、压扭性小断层带,受水平方向强烈挤压而形成，保持了高的应力集中，同时对瓦斯存储也有利,六枝煤矿东二采区，14次突出(占7号层总数的61%)均与压性压扭性小断层,有关,3.6 突出多发地点,压性、压扭性小断层带,南桐一井5号层一个回采面沿走向32m，连续突出7次与压扭性小断层有关,3.6 突出多发地点,煤层产状变化区,南桐一井5号煤层80%的突出(73次)发生在该区域,洪山殿蛇形山井4采区，煤层走向倾角变化，是严重突出区，该区突出70次(占总数44%)，该区1442机巷平均1次/11米,3.6 突出多发地点,煤包及煤厚变化带,煤层厚度急剧变化带是构造应力集中的地带,红卫煤矿的190次突出(占总数85%)发生在煤包地带，全部特大型突出集中在煤包最厚区段,3.6 突出多发地点,煤包及煤厚变化带,红卫煤矿的126采区在走向不到70m的薄煤带掘进时，发生7次突出,3.6 突出多发地点,分岔煤处,红卫煤矿揭开分岔煤时经常发生突出(最大2000t),3.6 突出多发地点,岩浆岩浸入带,岩浆岩浸入引起煤层局部变质力学性质变化应力分布不均,白票矿区，25%以上的突出(265次)发生在岩浆岩浸入带,4.煤与瓦斯突出预兆,有声预兆,：煤炮声、机枪声、闷雷声、劈裂声、支柱折断声等,无声预兆,煤层结构变化，层理紊乱，煤变软、光泽变暗，煤层由薄变厚，倾角由小变大,工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓、掉渣等,瓦斯增大或忽大忽小，煤壁温度降低,5.突出机理概述,突出机理是对突出发生原因和发动过程的认识是突出预测和防突技术的理论依据；,世界上尚未形成完整的公认的突出机理理论；,目前机理研究尚停留在各种假说阶段,各种假说可概括为4种类型:应力学说、瓦斯学说、化学学说、综合学说，其中综合学说得到较多支持；,何学秋教授提出的“流变”学说和蒋承林教授提出的“球壳失稳”学说是近年来我国在机理研究中的新进展。,（1）煤与瓦斯突出机理归纳,瓦斯主导说,“瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合空隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“瓦斯解吸”说、“地质破坏带”说、“突出波”说、“火山瓦斯”说、“卸压瓦斯”说等,地压主导说,“岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪应力”说、“振动波”说、“冲击移动”说、“顶板位移不均匀”说；“应力叠加”说、“塑性变形”说、“拉应力”说、“放炮突出”说等,（2）煤与瓦斯突出机理归纳,化学本质说,“瓦斯水化物”说、“爆炸的煤”说、“重煤”说、“地球化学”说、“瓦斯煤固溶体”说、“硝基化合物”说等,综合假说,国内外多数研究人员认为，煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果，在实践中、多数人认为综合假说能比较客观地解释一些突出动力现象，在防突工作中，其效果基本令人满意。,（3）突出的发生和发展过程,准备阶段：,能量集聚，形成高的地应力和瓦斯压力梯度，工作面煤体处于临界破坏的脆弱平衡状态。,发动阶段：,工作面的应力状态突然改变，临界平衡状态被打破，煤岩卸载，伴随着裂隙的生成和扩张，瓦斯大量解吸并参与突出。,扩展阶段：,在应力和瓦斯压力梯度的作用下，从突发点向煤体内部连续破坏和剥离煤体，破碎的煤在被瓦斯风暴搬运中被粉碎。,停止阶段：,由于剥离和破碎煤体在扩展过程中遇到较硬的煤体或孔洞被堵塞引起的应力和瓦斯梯度降低，使得地应力和瓦斯压力降低到不足以继续破坏煤体的程度，突出便中止。,6.突出类型划分,按照力学特征分类：,倾出、压出和突出,按照强度分类：,小型（30,q,m,临界值,L/min,5.0,4.5,4.0,