煤与瓦斯突出与瓦斯地质工作.ppt

煤与瓦斯突出与瓦斯地质工作崔洪庆博士/教授/博导 国家安全生产专家 辽宁省煤炭工业专家 河南省生产安全应急救援专家 河南省安全生产监督管理局专家 河南理工大学瓦斯地质研究所副所长 hqcui@ 0391-3986297 139391321652010年11月25日主要内容• 煤与瓦斯突出的特点和成因 • 我国防治煤与瓦斯突出的工作流程 • 瓦斯地质工作的主要内容 • 瓦斯地质工作成果介绍一、什么是煤与瓦斯突出• 煤与瓦斯突出的定义：在煤矿采掘生产过程中，破碎的煤与大量瓦斯由煤体内突然向采掘 空间喷出，或局部煤体突然压出或倾出，并伴有明显的动力显现和大 量瓦斯涌出的现象，统称为煤与瓦斯突出• 煤与瓦斯突出仿真演示和实例简介仿真演示实例1：郑煤大平煤矿2004年10月20日瓦斯突出 （爆炸）事故实例2：鹤壁六矿2008年10月13日煤与瓦斯突出 事故二、煤与瓦斯突出的分类和基本特征• 目前较为统一的四种分类 • 煤与瓦斯突出的基本特征 • 煤与瓦斯压出的基本特征 • 煤与瓦斯倾出的基本特征三、煤与瓦斯突出的一般规律 • 1. 煤层突出危险性随采深增加而增大 • 2. 绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 • 3. 石门突出危险性最大 • 4. 煤层突出危险性随煤厚增加而加大 • 5. 突出大多数发生在地质构造带 • 6. 大多数突出前有作业方式诱导 • 7. 突出前大多有突出预兆 • 8. 煤体破坏程度越高突出危险性越大 • 9. 煤层突出危险区常呈条带状分布 • 10. 煤与瓦斯突出的危险性可以根据某些临界指标来鉴定和预测四、煤与瓦斯突出预兆各种突出预兆主要有：声响预兆、瓦斯预兆、 煤结构预兆、矿压显现预兆等。

• 1.声响预兆 • 2.瓦斯预兆 • 3.煤体结构预兆 • 4.矿压显现预兆 • 5.其它预兆所有上述预兆，有时单独出现，有时同时出 现在工作面施工过程中出现上述预兆时，应立 即停止作业，待预兆消失后方可重新恢复作业五、煤与瓦斯突出机理（一）瓦斯主导作用假说 • 1.“瓦斯包”说 • 2.粉煤带说 • 3.煤透气性不均匀说 • 4.突出波说 • 5.裂缝堵塞说 • 6.闭合孔隙瓦斯释放说 • 7.瓦斯膨胀应力说 • 8.火山瓦斯说 • 9.瓦斯解吸说 • 10.地质破坏带说 • 11.卸压瓦斯说 • 12.瓦斯水化物说瓦斯主导作用假说存在的问题 瓦斯主导说能解释突出中的一些现象，但与下面一 些情况不符或不能解释： • ①统计表明，突出危险性与煤层瓦斯含量之间没有直接 联系； • ②在突出孔洞周围出现过重复突出； • ③岩石错动的强烈声响往往发生在突出之前的煤体深处 ，不与突出同时发生； • ④打小直径排放钻孔，并不能有效地防治突出； • ⑤突出点的煤和岩石温度升高，抛出的煤体温度有升高 现象； • ⑥煤层的自行揭开； • ⑦过煤门时的突出； • ⑧突出孔洞发生变形(体积缩小)； • ⑨大多数平巷的突出空洞位于上隅角。

五、煤与瓦斯突出机理（二）地压主导作用假说 • 1.岩石变形潜能说 • 2.应力集中说 • 3.剪应力说（认为煤在突出前的破碎始于最大剪应力，且是在剪应力作 用下发生的 • 4.塑性变形 • 5.冲击式移近说 • 6.拉应力波说 • 7.应力叠加说 • 8.放炮诱导说 • 9.顶板位移不均匀说 地压主导作用假说存在的问题 以地压为主导作用的假说同样也能解释相当一部分突出现象，但也 有许多现象不能解释，如： •① 在瓦斯不大的矿井，即使开采深度很深(400～500m)，也不会发生突 出 •② 二氧化碳参与突出的平均强度比甲烷参与突出的平均强度大 •③ 突出前出现风流中的瓦斯浓度增大或忽大忽小的预兆，也出现工作面 煤壁或空气温度下降的预兆 •④ 煤与瓦斯突出时，从突出煤的分选现象中可见到大量的细尘状粉煤 •⑤ 如果突出的发生是由地压引起的，那么突出的孔洞应该是圆锥形；而 实际的突出孔洞常常是一些口小腔大特殊形状的孔洞(如梨形、椭球形) •⑥ 在一些特大型的突出中，每吨喷出煤的瓦斯涌出量比煤层瓦斯含量高 得多，即可以在短时间内涌出数十万以致上百万立方米瓦斯气体，逆风 流运行并可充满数千米的巷道。

•⑦ 准备巷道中地压显现不如回采巷道明显，但准备巷道的突出次数与强 度均比回采巷道工作面的大 •⑧ 在进行工作面支护时，甚至无人作业时，地压作用并不大也有突出发 生 •⑨当增加煤体水分降低煤体强度时，煤的突出危险性反而降低五、煤与瓦斯突出机理（三）化学本质作用假说 • 1.“爆炸煤”说 • 2.重煤说 • 3.地球化学说 • 4.硝基化合物说 化学作用假说存在的问题 化学本质说没有得到多大的支持和拥护 ，其原因是迄今为止在矿井中尚未发现瓦 斯的水化物的实物有关化学本质的假说 看来还是推测居多，缺乏现场实践或实验 室研究五、煤与瓦斯突出机理（四）综合作用假说综合作用假说认为：煤与瓦斯突出是 由地应力、包含在煤体中的瓦斯以及煤体 自身物理力学性质三者综合作用的结果 持综合作用假说观点的学者都承认，煤与 瓦斯突出是综合因素作用的结果；但对各 种因素在突出中所起的作用却说法不一五、煤与瓦斯突出机理（四）综合作用假说目前，具有代表性的综合作用假说： • 1.“能量”假说 • 2.分层分离说 • 3.破坏区说 • 4.游离瓦斯压力说 综合假说存在的问题 综合假说比前面的单因素假说大大进了一步 ，它们能解释的突出现象也比其它各种单因素假 说多。

但是，还有其它一些突出现象不能解释， 如： • ①突出的区域性分布； • ②石门的自行揭开； • ③过煤门时的大强度突出； • ④震动放炮揭开煤层时的延期突出； • ⑤突出时瓦斯喷出量超过煤层的瓦斯含量几十倍 甚至几百倍六、我国防治煤与瓦斯突出工作基本流程七、瓦斯地质工作的主要内容• 1.煤与瓦斯突出危险性评估 • 2.编制煤矿三级瓦斯地质图 • 3.突出煤层超前探测 • 4.地质构造预测和超前探测 • 5.区域突出危险性预测 • 6.确定煤层瓦斯风化带 • 7.预测和探测煤层层间距 • 8.预测和探测煤层厚度 • 9.为采掘工作面专项防突设计提供地质信息 • 10.监测采掘工作面位置，临近未保护区时发出通知单 • 11.选定测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点七、瓦斯地质工作的主要内容其它几项具体工作： •（1）石门和立井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小 法向距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保 证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开突出 煤层前要求的最小距离（1.5-2.0m） •（2）采用物探、钻探等手段探测前方地质构造，观察分析 工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象 ，实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。

•（3）及时发现工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的 各种异常现象 •（4）煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或煤层赋存条件急 剧变化处，打钻孔查明煤层赋存条件 •（5）超前预测和探测突出煤层煤巷掘进工作面前方落差超 过煤层厚度的断层，以便巷道按石门揭煤的措施跨域断层 •（6）及时探明煤层赋存状态发生变化情况，以便确定煤巷 掘进工作面采用预抽瓦斯或超前排放钻孔的参数 八、瓦斯地质工作成果介绍• 例1：淮南、淮北矿区 • 例2：南桐矿区 • 例3：英国和日本 • 例4：有突出危险的构造部位和巷道布置 • 例5：乌克兰顿涅茨煤田 • 例6：美国匹茨堡 • 例7：美国西弗吉尼亚总结• 在煤矿安全生产中，构造地质学具有重要 的应用领域。