防治煤与瓦斯突出培训课件

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,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,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,单击此处编辑母版标题样式,*,*,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,*,*,防治煤与瓦斯突出培训,田 德 彪,2010,、,10,防治煤与瓦斯突出培训田 德 彪2010、10,1,一、煤与瓦斯突出概况,二、瓦斯动力现象分类,三、煤与瓦斯突出特征,四、煤与瓦斯突出一般规律,五、煤与瓦斯突出机理研究概况,一、煤与瓦斯突出概况二、瓦斯动力现象分类三、煤与瓦斯突出特征,2,一、煤与瓦斯突出概况,煤矿地下采掘过程中，在很短时间,(,数分钟,),内，从煤,(,岩,),壁内部向采掘工作空间突然喷出煤,(,岩,),和瓦斯的现象，人们称为煤,(,岩,),与瓦斯突出，简称瓦斯突出或突出。它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，它能摧毁井巷设施，破坏矿井通风系统；使井巷充满瓦斯和煤,(,岩,),抛出物，造成人员窒息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致生产中断等，因此它是煤矿最严重的灾害之一。,一、煤与瓦斯突出概况煤矿地下采掘过程中，在很短时间(数分,3,1834年3月22日法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载的突出。支架工在架棚子时，发现工作面煤壁外移，三个工人立即逃跑，巷道煤尘弥漫，一人被煤流埋没死亡，一人被瓦斯窒息牺牲，一人逃跑得救。突出煤沿巷道堆积13m长，煤粉散落15m长，迎头支架倾倒。,1834年3月22日法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平,4,自从,1834,年法国发生世界上第一次煤与瓦斯突出以来，至今发生突出的国家有,19,个：中国、法国、苏联、波兰、日本、匈牙利、比利时、美国、捷克、保加利亚、土耳其、德国、澳大利亚、荷兰、罗马尼亚、南斯拉夫、加拿大、印度及南非。迄今为止，据不完全统计，共发生突出次数,3,万多次，突出的气体有,CH,4,、,CO,2,与,CH,4,CO,2,，突出在千次以上的国家有中国、原苏联、法国、波兰和日本，世界上最大的一次突出发生在,1969,年,7,月,13,日原苏联顿巴斯矿区的加加宁矿井一,710m,水平主石门揭穿厚仅,1.03m,的,3,煤层，其突出煤量为,14000t,，瓦斯,2.510,6,m,3,以上。,自从1834年法国发生世界上第一次煤与瓦斯突出以来，至今发,5,我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一。全国国有重点煤矿657个，突出矿井130个，高瓦斯矿井180个。,年产量大于30kt的地方国有煤矿中有突出矿井78处，占地方国有煤矿总数的4.7。两项合计共有突出矿井210处，占全国煤矿总数的23.5。若把年产量小于30kt的地方煤矿算在内，则我国发生过突出的矿井总数达282处。,我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一。全国国有重点煤矿,6,从突出次数分析，煤巷掘进发生突出的次数最多，煤层平巷、煤层上山和煤层下山发生的突出占煤与瓦斯突出总次数的,76,，但突出强度较小，大多为强度小于百吨的中、小型突出。石门揭穿有突出危险煤层时发生突出的总次数虽然较少但强度最大，我国绝大多数,(80,以上,),的特大型突出均发生在石门揭穿煤层工作面。,从突出次数分析，煤巷掘进发生突出的次数最多，煤层平巷、煤层上,7,采煤工作面发生的突出占煤与瓦斯突出总次数的,15.8,；但是，近几年来，采煤工作面发生突出的次数有明显增多的趋势，不仅在被保护层采煤工作面发生突出，面且保护层采煤工作面也有突出发生，这在突出矿井已成为制约煤炭生产特别是机采工作面生产发展的一个重要的因素。,采煤工作面发生的突出占煤与瓦斯突出总次数的15.8；但是，,8,巷,道 类 别,突出次数,比 例/%,最大强度t,平均强度,t,次,-1,石,门,煤,平 巷,煤 上 山,煤 下 山,采煤工作面,大直径钻孔及其它,合 计,567,4652,1455,375,1556,240,9845,5.8,47.3,24.9,3.8,15.8,2.4,100,12780,5000,1267,369,900,420,12780,317.1,55.6,50.0,86.3,35.9,31.5,69.6,不同地点发生突出次数及强度统计表,石 门5675.812780317.1不同地点发生突出,9,从发生突出时的作业性质看，有一半以上的突出发生在放炮工序，而且这种突出的强度也大，特别是石门揭煤震动放炮，更容易诱发大强度的煤与瓦斯突出。放炮后的延期突出也有发生。各种落煤工序，如风镐、手稿落煤和机组割煤时发生的突出占总次数的,25,左右。此外，还发生过数例煤与瓦斯自行冲破岩柱的突出。,我国的突出现象主要是煤与瓦斯,(,甲烷,),突出，但是，也有,4,处矿井曾发生过,30,多次煤、岩与二氧化碳的突出。,从发生突出时的作业性质看，有一半以上的突出发生在放炮工序，而,10,我国不同地区的瓦斯突出具有不同的特点，华南地区突出矿井数多，约占穷出矿井总数的,60,以上，突出次数占全国突出总次数的,60,以上，而且突出强度大，全国特大型突出的,80,是发生在华南地区；我国煤与瓦斯突出的始突深度在不同地区差别也很大，华南地区东部一般为,100m,左右，最浅的是白沙矿务局里王庙矿，仅,50m,，华南地区西部一般为,100200tn,，华北地区一般为,300m,；东北地区一般在,150,400m,之间，始突深度最大的是抚顺老虎台矿，达,640m,。,我国不同地区的瓦斯突出具有不同的特点，华南地区突出矿井数多，,11,二、瓦斯动力现象分类,1,、瓦斯动力现象分类依据的基本特征,（,1,）空洞的位置及形状，空洞中心线与水平面之夹角,(,空洞倾角,),；,（,2,）突出固体物,(,煤或岩石,),的粒度及其分选情况；,（,3,）煤,(,或岩石,),的抛出距离及堆积坡度；,（,4,）强度,(,突出的煤量及岩石量,),；,（,5,）喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向；,（,6,）动力效应；,（,7,）瓦斯动力现象发生前的预兆。,二、瓦斯动力现象分类1、瓦斯动力现象分类依据的基本特征,12,2,、瓦斯动力现象分类,根据我国的实际情况，可以把瓦斯动力现象分成下列,5,类：,(1),煤的突然倾出，以煤的重力为主，瓦斯在一定程度上也参与了过程；,(2),煤的突然压出，以构造应力或放顶时的动应力为主，瓦斯的作用是次要的；,(3),煤与瓦斯突出，它在地应力和瓦斯内能的共同参与下发生，其中构造应力则是发动突出的主要动力；,2、瓦斯动力现象分类,13,(4)岩石和瓦斯突出，它是发生在岩体中的瓦斯动力现象，不过只发生在放炮时，除地应力和瓦斯作用外，爆破能量也参与作用；,(5)瓦斯突然喷出，它是在很高的瓦斯压力作用下发生的，并且只通过裂缝喷出瓦斯，不喷出煤。,(4)岩石和瓦斯突出，它是发生在岩体中的瓦斯动力现象，不过,14,三、煤与瓦斯突出分类及特征,1,、按动力现象的力学,(,能量,),特征分类,根据动力现象的力学,(,能源,),特征不同，煤与瓦斯突出可分为突出、压出与倾出三类。,（,1,）发动突出的主要作用力是地应力和瓦斯压力的联合作用，通常以地应力为主，瓦斯压力为辅，重力不起决定作用；实现突出的基本能源是煤内积蓄的高压瓦斯潜能。,三、煤与瓦斯突出分类及特征1、按动力现象的力学(能量)特,15,（2）发动与实现压出的主要作用力是地应力，瓦斯压力与煤的自重是次要因素，压出的基本能源是煤岩所积蓄的弹性变形能。,（3）发动倾出的主要因素是地应力，即结构松软、含有瓦斯致使内聚力降低的煤，在较高地应力作用下，突然破坏、失去平衡，为其位能去平衡，为其位能的释放创造了条件，实现倾出的主要力是失稳煤的自重。,（2）发动与实现压出的主要作用力是地应力，瓦斯压力与煤的自重,16,这三类力现象的发动都以地应力为主，所以它们的预兆相似,(,如有声响预兆等,),，对震动以及引起应力集中的各因素都非常敏感，在应力集中地带、地质构造带、软煤带等处都易发生这三类现象。,这三类力现象的发动都以地应力为主，所以它们的预兆相似(如有,17,（,2,）按动力现象的强度分类,强度是指每次动力现象抛出的煤,(,岩,),的数量,(,以,t,或,m,3,为单位,),和瓦斯量,(,以,m,3,为单位,),。由于在动力现象发生过程中瓦斯量的计量工作尚存在一些技术问题,(,如自动记录仪表，统一计算标准等,),，现在分类主要依据抛出的煤,(,岩,),重量，据此可分为：,（2）按动力现象的强度分类,18,（1）小型突出：强度50t/次（突出后，经过几十分钟瓦斯浓度可恢复正常）；,（2）中型突出：强度5099t次(突出后，经过一个工作班以上瓦斯浓度可逐步恢复正常)；,（3）次大型突出：强度100499t/次(突出后，经过一天以上瓦斯浓度可逐步恢复正常)；,（1）小型突出：强度1000t次（突出后，经过长时间排放瓦斯，回风系统瓦斯浓度才恢复正常）。,（4）大型突出：强度500999t/次（突出后，经过几天回,20,四、煤与瓦斯突出一般规律,根据我国主要突出矿区如天府、南桐、里王庙、焦作、平顶山、六枝等的统计资料表明，突出发生的一般规律有：,（,1,）突出发生在一定的深度上，开始发生突出的最浅深度称为始突深度，一般它比瓦斯风化带的深度深一倍以上。随着深度的增加，突出的危险性增高，这表现突出的次数增多、突出的强度增大、突出煤层数增加、突出危险区域扩大,(,从点突出发展到多点突出甚至再发展到几乎点点突出,),。始突深度标志着突出需要起码的地应力与瓦斯压力。,四、煤与瓦斯突出一般规律根据我国主要突出矿区如天府、南桐,21,（,2,）突出的次数和强度随着煤层厚度特别是软分层的厚度的增加而增多。突出最严重的煤层一般是最厚的主采煤层。因此突出对矿井的安全生产与经济效益有重大影响。,（,3,）突出的气体种类主要是甲烷，个别矿井,(,吉林营城、甘肃窑街,),突出二氧化碳，突出煤层的瓦斯含量、开采时的相对瓦斯涌出量都在,10m,3,/t,以上，即突出都发生在高瓦斯矿井内。,（2）突出的次数和强度随着煤层厚度特别是软分层的厚度的增加而,22,（,4,）突出煤层的特点是煤的力学强度低（,）而且变化大；透气性差,(,透气性系数,10m,2,(Mpa,2,.d),；瓦斯故散初速度高,(),；湿度小；层理紊乱、遭受过地质构造力严重破坏的“构造煤”。,（,5,）突出危险区呈带状分布，这是因为影响突出的主要因素受地质构造控制的缘故，而地质构造具有带状分布的特征。,（4）突出煤层的特点是煤的力学强度低（）而且变化大；透气性,23,向斜轴部地区、向斜构造中局部隆起地区、向斜轴部与断层或褶曲交汇地区、火成岩侵入形成变质煤与非变质煤交混或邻近地区、煤层扭转地区、煤层倾角骤变、走向拐弯、变厚特别是软分层变厚地区，压性、压扭性断层地带、煤层构造分岔、顶、底板阶梯状凸起地区等都是突出点密集地区，也是大型甚至特大型突出地区。在采掘形成的应力集中地带，例如邻近层留有煤柱、相向采掘的两工作面互相接近、巷道开口或两巷贯通之前在采煤工作面的集中应力带内,(,特别是当采煤工作面遇断层推不过去而在其前方靠近断层重新掘开切眼时,),掘进巷道,(,上山,),等，其危险性倍增，不仅突出次数频繁而且强度也大。,向斜轴部地区、向斜构造中局部隆起地区、向斜轴部与断层或褶曲交,24,(6),受煤自重影响，由上前方向巷道方向的突出占大多数，从下方向巷道的突出为数极少。突出的次数有随着煤层倾角增大而增多的趋势。,(7),采掘工作往往可激