突出機(jī)理與規(guī)律課件

1、 1、突出原因思考 怎樣發(fā)生？原因何在？過程如何？ 2、突出假說 1）瓦斯作用說 認(rèn)為煤內(nèi)存在高壓瓦斯是突出中起主要作用的因素。 2.2 煤與瓦斯突出機(jī)理 1、突出原因思考2.2 煤與瓦斯突出機(jī)理 “瓦斯包”： “多聚甲烷”：CH4在煤中形成不穩(wěn)定的多聚甲烷（ CH4 ）n）或結(jié)晶水合（ ），當(dāng)煤層揭開后，促使它們急劇分解，從而放出大量瓦斯并夾帶大量煤炭而噴出。2.2 煤與瓦斯突出機(jī)理 “瓦斯包”：2.2 煤與瓦斯突出機(jī)理 3）地應(yīng)力作用說 突出主要是高地應(yīng)力作用結(jié)果。 4）綜合作用說 突出主要是地應(yīng)力、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)等因素綜合作用結(jié)果。2.2 煤與瓦斯突出機(jī)理 3）地應(yīng)力作用說2.2 煤

2、與瓦斯突出機(jī)理 1、發(fā)生突出的條件： a、突出煤層具有不同的地質(zhì)構(gòu)造與煤的結(jié)構(gòu)； b、突出煤與非突出煤層的特性不同； c、突出區(qū)：瓦斯壓力大，煤層透氣性低，煤質(zhì)松軟，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。2.3 突出發(fā)生條件及過程 1、發(fā)生突出的條件：2.3 突出發(fā)生條件及過程 d、突出煤層，地應(yīng)力處于緊張狀態(tài)； e、突出主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)； f、圍巖地應(yīng)力不均是突出危險(xiǎn)性的一種標(biāo)志。 因此，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)變化和能量的釋放是造成突出的首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯壓力決定了突出的強(qiáng)度。2.3 突出發(fā)生條件及過程 d、突出煤層，地應(yīng)力處于緊張狀態(tài)；2.3 突出發(fā) 2、突出過程及特點(diǎn) （1）準(zhǔn)備階段 由于地

3、質(zhì)、采礦原因，煤體內(nèi)的能量積聚逐漸發(fā)展到臨界破壞，或過載的脆弱平衡狀態(tài)。 特點(diǎn)：工作面煤壁內(nèi)形成高 和 ，呈現(xiàn)出多種有聲或無聲的預(yù)兆。Pp0P2.3 突出發(fā)生條件及過程 2、突出過程及特點(diǎn)Pp0P2.3 突出發(fā)生條件及過 （2）激發(fā)階段 特點(diǎn)：地應(yīng)力狀態(tài)突然改變。 表現(xiàn)為：極限應(yīng)力狀態(tài)的部分煤體突然破壞；發(fā)生巨響和沖擊；向巷道方向作用的瓦斯壓力的推力由于煤體的破裂，大大增加；膨脹瓦斯流形成，大量瓦斯解吸。 引發(fā)原因：落煤、打鉆、修整工作面等。2.3 突出發(fā)生條件及過程 （2）激發(fā)階段2.3 突出發(fā)生條件及過程（3）發(fā)展階段特點(diǎn)： a）突出從激發(fā)點(diǎn)起向內(nèi)部連續(xù)剝離并破碎煤。（由地應(yīng)力和瓦斯壓力共

4、同作用） b）破碎的煤在不斷膨脹的承壓瓦斯風(fēng)暴中邊運(yùn)送，邊粉碎，此過程主要是瓦斯內(nèi)能作功的過程。 c）煤的剝離與破碎具有脈沖特性，存在多輪回過程。2.3 突出發(fā)生條件及過程（3）發(fā)展階段2.3 突出發(fā)生條件及過程 （4）終止階段 兩種情況突出可能終止： a）在剝離與破碎煤體的擴(kuò)展中遇到較硬的煤體；或地應(yīng)力和瓦斯壓力降低不足以破壞煤體。 b）突出孔道被堵塞，突出物支撐建立起新的拱平衡；孔洞內(nèi)瓦斯壓力因堵塞而升高， 和 下降 ，不足以破壞煤體。2.3 突出發(fā)生條件及過程 （4）終止階段2.3 突出發(fā)生條件及過程 3、地應(yīng)力和瓦斯壓力在突出過程中的作用 地應(yīng)力的作用： a）激發(fā)突出； b）發(fā)展階段與

5、瓦斯壓力共同作用，對(duì)煤體進(jìn)行剝離、破碎； c）影響煤體內(nèi)部裂隙系統(tǒng)的閉合程度和生成新的裂隙。2.3 突出發(fā)生條件及過程 3、地應(yīng)力和瓦斯壓力在突出過程中的作用2.3 突出 瓦斯壓力的作用： a）當(dāng)瓦斯壓力梯度很大時(shí)，能獨(dú)立激發(fā)突出； b）發(fā)展與實(shí)現(xiàn)突出的主要因素 ； c）膨脹瓦斯破碎，搬運(yùn)煤巖，孔壁附近保持較高的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度為連續(xù)剝離煤體創(chuàng)造必要條件。2.3 突出發(fā)生條件及過程 瓦斯壓力的作用：2.3 突出發(fā)生條件及過程 二者比較： 地應(yīng)力要遠(yuǎn)大于瓦斯壓力，但是，由地應(yīng)力壓縮所引起的彈性變形能要遠(yuǎn)小于瓦斯膨脹能。2.3 突出發(fā)生條件及過程 二者比較：2.3 突出發(fā)生條件及過程 1、

6、突出發(fā)生的一般規(guī)律 1）突出發(fā)生在一定深度以后。 始突深度：礦井開始發(fā)生突出的最淺深度。 不同礦區(qū)差別很大， 2）突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨著煤層厚度，特別是軟分層厚度的增加而增加。 3）突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯壓力 4）突出煤層的強(qiáng)度低，而且變化大。2.4 突出發(fā)生規(guī)律 1、突出發(fā)生的一般規(guī)律2.4 突出發(fā)生規(guī)律 5）突出危險(xiǎn)區(qū)呈帶狀分布。 6）上山掘進(jìn)比下山掘容易突出，突出次數(shù)隨著煤層傾角增大而增多。 7）采掘工作往往可以激發(fā)突出。 8）突出大多有預(yù)兆。 9）突出危險(xiǎn)性隨著有硬而厚的圍巖存在而增高。 10）石門突出危險(xiǎn)性最高。2.4 突出發(fā)生規(guī)律 5）突出危險(xiǎn)區(qū)呈帶狀分布。2.4 突出發(fā)生規(guī)

7、律 2、煤與瓦斯突出分布規(guī)律 1）巖石井巷揭煤時(shí)煤與瓦斯突出 巖石井巷包括石門、豎井和斜井。巖石井巷發(fā)生的礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象以突出為主，而且強(qiáng)度大，一般比煤巷高一個(gè)數(shù)量級(jí)。我國(guó)發(fā)生的70次特大型突出中，約80%發(fā)生在巖石井巷揭穿煤層過程中。 2.4 突出發(fā)生規(guī)律 2、煤與瓦斯突出分布規(guī)律2.4 突出發(fā)生規(guī)律 2）煤與瓦斯突出與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系 絕大多數(shù)突出發(fā)生在距地質(zhì)破壞5m的范圍內(nèi)，5的突出至地質(zhì)破壞510m，2的突出至地質(zhì)破壞1012m。2.4 突出發(fā)生規(guī)律 2）煤與瓦斯突出與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系2.4 突出發(fā)生規(guī) 距斷裂地質(zhì)破壞不同距離處煤與瓦斯突出分布 2.4 突出發(fā)生規(guī)律 距斷裂地質(zhì)破壞不同距離處煤與瓦斯突出分布 2.4 3）煤的變質(zhì)程度 煤層的潛在突出危險(xiǎn)性從低變質(zhì)程度