煤与瓦斯突出的研究ellf.docx

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1、煤与瓦斯斯突出的的问题研研究1、煤与与瓦斯突突出及其其危害煤与瓦斯斯突出（简简称突出出），是是一种突突发性的的、破坏坏性相当当严重的的自然现现象，往往往会导导致伤亡亡惨重的的恶性事事故，严严重威胁胁煤矿的的安全生生产。同同矿山其其它地质质现象一一样，煤煤与瓦斯斯突出也也是发生生在矿井井生产中中一种极极其复杂杂的地质质动力现现象，通通常被认认为是在在地下采采掘过程程中，在在很短的的时间内内（数分分钟），从从煤（岩岩）壁内内部向采采掘工作作空间突突然喷出出煤（岩岩）和瓦瓦斯的现现象。它它是一种种伴有声声响和猛猛烈力能能效应的的动力现现象，它它能摧毁毁井巷设设施、破破坏矿井井通风系系统，使使井巷充充

2、满瓦斯斯和煤岩岩抛出物物，造成成人员窒窒息，煤煤流埋人人甚至可可引起瓦瓦斯爆炸炸与火灾灾事故，导导致生产产中断等等，因此此它是煤煤矿生产产中最严严重的灾灾害之一一。据有关记记载，世世界上第第一次典典型的突突出是118344年法国国鲁阿雷雷煤田伊伊萨克矿矿井发生生的。从从那时起起到现在在，全世世界已有有20多多个国家家和地区区发生过过此类事事故，有有俄罗斯斯、中国国、法国国、波兰兰、日本本、匈牙牙利、美美国、印印度、南南非等世世界产煤煤大国，突突出总次次数超过过4万次次，突出出的气体体有甲烷烷、二氧氧化碳等等。突出出超过千千次的国国家有俄俄罗斯、中中国、法法国、波波兰、日日本五国国。世界界上最大

3、大的一次次突出发发生在119699年7月月13日日顿巴斯斯加加林林矿井7710mm水平主主石门揭揭穿厚仅仅1.003m的的煤层时时，突出出煤量114 0000tt，瓦斯斯25万万m3以上。而而突出瓦瓦斯量最最大的一一次发生生在中国国，瓦斯斯为1440万立立方米，此此次突出出煤量为为127780吨吨。我国是煤煤与瓦斯斯突出灾灾害发生生最严重重的国家家之一，高高瓦斯和和有突出出危险的的矿井占占全国矿矿井总数数的400%以上上。湖南南、辽宁宁、四川川、山东东、河南南、安徽徽等是突突出严重重的省份份。据不不完全统统计，从从建国到到现在，全全国已有有2600多个矿矿井共发发生2000000余次突突出，其

4、其中强度度超过110000吨的特特大型突突出已有有1000多次，最最早的记记录是119399年111月200日发生生在辽源源矿物局局富国二二井，突突出煤量量7t。近近年来，随随着开采采深度的的不断加加大，突突出的次次数不断断增多，最最大的一一次是119755年8月月8日四四川天府府矿物局局三江坝坝一矿主主平硐（+2800m）震震动放炮炮揭穿66号煤层层时发生生的，突突出煤岩岩12 7800t（煤煤占600%，矸矸占400%），CCH41400万m33。煤与瓦斯斯突出事事故给我我们带来来的损失失是惨重重的，119600年5月月14日日重庆地地区松藻藻矿务局局松藻二二井+3352mm标高石石门揭穿

5、穿K3煤层，发发生大型型煤与瓦瓦斯突出出，突出出煤量11 0000t，堵堵塞巷道道2500m，全全井充满满瓦斯，瓦瓦斯和煤煤尘逆风风流9000多米米冲出平平硐口，造造成1225人窒窒息死亡亡，伤116人的的特大事事故，119955年6月月，涟邵邵局利民民矿发生生突出事事故，突突出强度度为32200吨吨，瓦斯斯30万万立方米米，死亡亡19人人；19998年年12月月14日日，沈阳阳矿务局局红阳二二矿发生生煤与瓦瓦斯突出出，造成成包括局局通风处处多名领领导和矿矿主管掘掘进、通通风、安安全的多多名副总总工程师师等144名领导导干部在在内共228人死死亡，给给沈阳矿矿务局和和红阳二二矿造成成了巨大大的

6、经济济损失和和人才损损失。到到新世纪纪后，虽虽然煤与与瓦斯突突出的预预测预报报技术有有了很大大的提高高，但仍仍然发生生煤与瓦瓦斯突出出事故。220022年4月月，淮北北煤业集集团芦岭岭矿突出出100000吨吨煤，瓦瓦斯600多万立立方米，死死亡133人；220022年9月月5日湖湖南省娄娄底市双双峰县秋秋湖煤矿矿发生瓦瓦斯突出出，333人死亡亡；20003年年1月225日焦焦作煤业业集团朱朱村矿发发生煤与与瓦斯突突出，造造成199人遇难难。我国的岩岩巷掘进进中，曾曾发声过过岩石与与二氧化化碳突出出。19975年年6月113日，吉吉林省营营城矿五五井发生生我国第第一次岩岩石与二二氧化碳碳突出，突

7、突出沙石石，包括括砂岩、砂砂砾岩、安安山岩等等10005吨，喷喷出二氧氧化碳1110000立方方米，逆逆风流运运行4220米。以上仅仅仅是煤与与瓦斯突突出和岩岩石与二二氧化碳碳突出的的几个例例子，其其所造成成的损失失是巨大大的，就就我国近近几年煤煤矿突出出所造成成的损失失可达百百亿元人人民币。因因此，如如何预防防煤与瓦瓦斯突出出和岩石石与二氧氧化碳突突出，减减少经济济损失很很有必要要。2、研究究煤与瓦瓦斯突出出预测预预防的意意义煤与瓦斯斯突出是是一种非非常复杂杂的现象象，在不不同的区区域、不不同的地地质条件件、不同同类型的的矿井均均发生过过突出。因因其所具具有的突突发性、难难以预测测性，会会造

8、成巨巨大的人人员损失失和巨额额财产损损失。前前述可以以看到，世世界上各各国有记记录的煤煤与瓦斯斯突出就就有4万万多次，损损失量难难以计算算。但是是，煤炭炭的开采采是非常常必要的的，因为为有其非非常重要要的意义义。1）、煤煤炭的重重要性随着世界界经济的的快速发发展，能能源的需需求越来来越大，随随着石油油的短缺缺，煤炭炭的地位位愈加显显得重要要。从118世纪纪60年年代的产产业革命命时开始始，煤炭炭一直占占据着世世界一次次能源的的首位，它它作为近近代欧美美各国工工业化的的燃料动动力基础础，对世世界经济济和社会会发展起起了举足足轻重的的作用。119133年世界界煤炭产产量为113.22亿t，占世世界

9、一次次能源总总产量的的92.2%。从上世纪20年代开始，世界能源结构逐步由煤炭转向石油，特别是第二次世界大战之后，石油工业进一步崛起，石油以其廉价、高效、低污染的特点，更能满足现代经济发展的需要，并于本世纪60年代中期在世界一次能源的生产与消费结构中超过了煤炭，居于首位，煤炭退居第二位。尽管如此此，煤炭炭仍然是是世界一一次能源源的重要要组成部部分。战战后近半半个世纪纪以来，煤煤炭始终终保持着着稳步发发展的态态势，总总产量从从50年年代的118.22亿t增长到到80年年代末的的48.66亿t，增长长1.667倍，年年平均增增长率为为2.55%。900年代之之后虽然然有所下下降，但但发展仍仍呈回升

10、升趋势。 2）、煤煤炭的贡贡献 我们可可以从以以下几个个方面来来说明：（1）、目目前，世世界电力力45%左右来来自燃煤煤电站，119911年，美美国国家家用于发发电的煤煤占煤炭炭总产量量的877%，英英国为778.33%，加加拿大为为96.6%，德德国为663.55%，法法国为443.44%，日日本为223.99%；（2）、钢钢铁、建建材、化化工等行行业对煤煤炭的需需求继续续上升；（3）、煤煤炭出口口创汇，一一些产煤煤国家把把煤炭出出口作为为重要的的创汇来来源。据据美国全全国煤炭炭协会119900年提供供的资料料，煤炭炭工业对对美国经经济的直直接贡献献为每年年2100亿美元元，加上上间接贡贡献

11、，共共达每年年8100亿美元元。（4）、煤煤炭的其其它作用用，每一一个煤炭炭工业工工作岗位位可为其其它部门门提供77个就业业机会（990年资资料）。煤煤炭的衍衍生物可可生产2250000多种种消费品品和工业业品，在在世界经经济中占占有重要要地位。 因此，随随着国民民经济的的快速发发展，对对煤炭的的需求越越来越大大，随之之采用延延深扩大大老矿井井的规模模，开发发新矿区区，建设设新矿井井，以增增加煤炭炭产量，必必定是大大势所需需。20003年年中国的的煤炭产产量为115.99亿吨，而而20004年为为19亿亿吨。采采掘规模模扩大的的同时，突突出次数数也逐渐渐增多。今今后几年年，产量量还会增增加，开

12、开采范围围还会增增大，开开采深度度也会加加大。这这样，煤煤与瓦斯斯突出的的危险及及危害也也会增大大。因目目前对煤煤与瓦斯斯突出的的机理还还未完全全清楚，对对其预测测预防的的方法还还未完全全解决，能能否防治治煤与瓦瓦斯突出出在很大大程度上上取决于于预测的的可靠性性和准确确性，对对其进行行进一步步的研究究，寻求求解决的的新方法法、新思思路，达达到既能能够准确确预测预预报，又又能减少少经济投投入，这这对我国国煤炭工工业的发发展、对对世界经经济的发发展均具具有重要要的意义义。3、煤与与瓦斯突突出解危危措施及及检测对煤与瓦瓦斯突出出危险区区进行解解危措施施，按作作用范围围来看分分区域性性措施和和局部性性

13、措施；按作用用效果来来看有防防止突出出发生的的措施和和突出时时保证人人员安全全的措施施；按作作用的技技术性质质看分技技术措施施和组织织管理措措施。a. 区域性性措施1）开采采解放层层。开采采解放层层是预防防突出最最有效、最最经济的的措施，也也是主要要的技术术措施。2) 预预抽煤层层瓦斯。，该该方法在在没有解解放层可可采，或或单一突突出煤层层中用，也也可和采采解放层层同时合合用。b. 局部性性措施针对不同同的突出出地点采采取不同同的措施施如：煤煤层注水水、超前前钻孔、松松动放炮炮、水利利冲孔、多多排钻孔孔、震动动放炮等等。在防突措措施实施施以后，还还要对防防突措施施的有效效性进行行检验，主主要检

14、验验工作面面前方煤煤体的应应力或瓦瓦斯状态态的改变变程度，判判断是否否已消除除了突出出危险性性。检验验方法主主要有：（1）按按照瓦斯斯涌出初初速度的的绝对值值检验防防突措施施；（2）按按照瓦斯斯涌出动动态检验验防突措措施；（3）按按照瓦斯斯涌出初初速度和和钻粉量量检验防防突措施施。4、煤与与瓦斯突突出预测测预防技技术研究究现状1）、国国外煤与与瓦斯突突出预测测研究现现状世界各国国对突出出预测都都非常重重视，其其预测方方法以地地应力、瓦瓦斯和煤煤体结构构及力学学特征为为基础，这这方面主主要有俄俄罗斯、波波兰、澳澳大利亚亚、德国国、日本本等，其其中前苏苏联的预预测方法法得到了了更多的的推广。概概括

15、起来来分为三三个方面面：（1）、区区域预测测在井田的的整个勘勘探阶段段和补充充勘探阶阶段，根根据研究究区域的的构造破破坏，初初步评价价煤层和和矿井的的突出危危险性，预预测的基基础是利利用地质质和物理理资料、煤煤层和瓦瓦斯资料料。预测测结果是是确定突突出矿井井和非突突出矿井井、突出出煤层和和非突出出煤层或或突出的的危险区区域。（2）、局局部预测测在综合研研究开采采煤层的的性质和和开采地地质条件件以及所所查明的的规律性性基础上上，评价价矿井内内一条或或几条巷巷道中的的煤层突突出危险险性，预预测一个个采区煤煤层的突突出危险险性。局局部预测测要求有有更精确确的区域域预测资资料，预预测结果果是确定定出突

16、出出区和非非突出区区。（3）、日日常预测测在煤层开开采过程程中有效效预测煤煤层突出出危险程程度，在在局部预预测的基基础上，加加强对煤煤层瓦斯斯、地应应力、矿矿井构造造、煤体体结构的的变形规规律研究究，并利利用各种种矿井瓦瓦斯监测测与管理理手段，根根据各种种矿井动动力现象象和突出出历史资资料进行行突出带带和突出出可能性性的制定定。关于煤与与瓦斯突突出的日日常预测测主要是是钻孔预预测中测测钻粉量量、瓦斯斯流量、瓦瓦斯压力力等参数数，并配配合新方方法的应应用。上上世纪770年代代末，日日本、澳澳大利亚亚、法国国、波兰兰、苏联联等国家家，先后后研制并并开发了了地音计计算机系系统，研研究了突突出前声声发

17、射（AAE）发发生频率率的变化化规律和和声发射射与瓦斯斯浓度的的关系。119833年英国国对南威威尔士煤煤田的煤煤与瓦斯斯突出监监测结果果表明：微震活活动与工工作面开开采活动动和回风风巷道中中检测到到的瓦斯斯涌出量量有关，开开发系统统19886年正正式用于于工作面面的突出出预测预预报。2）、国国内煤与与瓦斯突突出预测测研究现现状我国对煤煤与瓦斯斯突出预预测研究究也很重重视。根根据突出出的特征征和种类类又有针针对性的的突出预预测方法法。总的的来说分分为两大大类：区区域预测测、局部部预测。（1）、区区域预测测主要方方法、七因因素综合合预测法法，该法法是把与与突出有有关的七七种因素素以等量量线的方方

18、式绘制制在煤层层采掘工工程图上上，并把把实际突突出点也也填在该该图上，制制成突出出预测图图。各因因素的突突出界限限指标值值以及诸诸因素的的综合指指标可根根据各矿矿井实际际突出规规律经考考察确定定。这七七因素是是：等深深线及始始突深度度；地质质构造线线；煤层层瓦斯压压力与含含量等值值线图；煤层厚厚度与软软分层厚厚度的等等值线图图；坚硬硬厚层直直接顶（底底）板的的等厚线线；底板板等高线线；邻近近煤层煤煤柱对该该煤层的的影响范范围线1。、D、KK综合指指标法，该该法是抚抚顺煤炭炭研究分分院提出出的，其其指标是是： （11） （22）式中 D煤的突突出危险险性综合合指标之之一；K煤的的突出危危险性综综

19、合指标标之二；H开采采深度，mm；f煤层层软分层层的平均均坚固性性系数；P煤层层瓦斯压压力，取取两个侧侧压孔实实测瓦斯斯压力最最大值，MMPa；P煤层软软分层的的瓦斯放放散速度度指标。D、K指指标值见见表1表1 确定煤煤层区域域突出危危险性的的综合指指标D、KKDK区域突出出危险性性0.2250.2250.66无、0.550.55、等等为煤的的破坏类类型、瓦斯斯地质单单元法，该法是以综合假说为理论基础，以地质分析为依据，以实验模拟为参照，运用可信的瓦斯地质指标综合预测煤与瓦斯突出的重要理论和实践。自“六五”以来，运用该方法在我国华南、西南、华北高瓦斯矿区进行的大量研究和预测取得了非常可喜的成功

20、，同时，预测方法本身也得到了完善和发展，正在逐步实现系统化和标准化。具体就生生产矿井井的煤与与瓦斯突突出预测测而言，瓦瓦斯地质质单元法法实际上上就是分分析煤层层、采区区、工作作面或巷巷道的地地质构造造、瓦斯斯、构造造煤等的的具体条条件，找找出它们们在时间间上和空空间上的的区别和和联系、按按照一定定的定量量指标组组合，划划分出不不同等级级的区域域或地段段，在井井田范围围内划分分出突出出煤层或或突出区区域，在在采区或或工作面面上划分分出突出出带，进进一步确确定突出出危险点点，从而而对煤矿矿生产实实行分级级管理、区区别对待待，防止止“一刀切切”造成人人力、物物力资源源浪费，合合理的安安排生产产进展，

21、保保证最大大的经济济利益。（2）、局局部预测测主要方方法、石门门揭煤突突出预测测；、煤巷巷掘进工工作面突突出预测测；、回采采工作面面突出预预测。目前，对对突出危危险性的的局部预预测，包包括传统统的D、KK综合指指标法、R指标法、钻孔瓦斯涌出量法、钻屑指标法等。随着科技技的进步步和我们们对突出出机理研研究的深深入，一一些新的的方法也也取得了进展。如如声发射射法、图图示判别别法、采采场支撑撑压力规规律预测测法、电电磁辐射射法预测测，另外外模糊数数学、模模糊神经经网络技技术、模模式识别别、分形形理论等等一些前前沿类的的技术理理论也应应用到突突出预测测中，并并且取得得了初步步进展。5、基于于组合法法原

22、理的的煤与瓦瓦斯突出出机理1）、煤煤与瓦斯斯突出的的基本规规律煤与瓦斯斯突出是是一种非非常复杂杂的现象象，在不不同的区区域、不不同的地地质条件件、不同同类型的的矿井均均发生过过突出。总总结国内内外的经经验，可可以得到到许多规规律性的的东西。（1）、突突出的危危险性随随采掘深深度的增增加而增增大。要表现在在突出次次数和强强度随深深度的增增加而增增大，在在是突出出的普遍遍规律。因因随着开开采深度度的增大大，地应应力会增增大，对对围岩的的破坏也也会加大大，同时时，瓦斯斯的含量量及涌出出量同样样会增大大，这就就增大了了煤与瓦瓦斯突出出的可能能性。如如德国的的伊本比比伦矿，最最大采深深为16600米米，

23、突出出问题极极其严重重。在地地质构造造遭受破破坏的煤煤层中，虽虽然瓦斯斯的含量量并不高高，原煤煤中的瓦瓦斯气化化能力明明显减弱弱，但开开采时瓦瓦斯的释释放速度度有时却却非常大大，常常常引发突突出事故故。对每每一个矿矿井而言言，其煤煤层都有有一个发发生突出出的最小小深度，当当小于该该深度时时，不会会发生突突出，此此深度称称之为始始突深度度（2）、突突出的危危险性随随煤层厚厚度的增增加而增增大。突突出煤层层越厚，其其危险性性越大，这这表现为为突出次次数多、强强度大、始始突深度度浅。如如抚顺老老虎台煤煤矿，在在19997年19998年间间，有三三次突出出均在特特厚煤层层中。（3）、突突出与作作业方式

24、式有关系系。巷道道掘进中中，因爆爆破引发发的突出出约占总总突出次次数的三三分之二二，突出出的平均均强度最最大；而而由风稿稿落煤和和手稿落落煤造成成的突出出一般只只占总突突出次数数的122%116%。随随着采煤煤机械化化程度的的提高，因因机组采采煤而引引发的突突出已跃跃居到第第二位，占占总突出出次数的的16.4%。（4）、突突出大都都发生在在地质构构造带中中。在所所查阅的的上千篇篇关于煤煤与瓦斯斯突出预预测预防防文献中中，855%以上上涉及到到地质构构造。总总结其规规律，煤煤与瓦斯斯突出在在以下几几种类型型的构造造中容易易发生：向斜轴轴部地带带（流水水线）、帚帚状构造造收敛端端、煤层层扭转区区、

25、煤层层产状变变化区、煤煤层厚度度变化区区（特别别是厚度度急剧变变化的鸡鸡窝状、串串珠状区区域）、煤煤层分岔岔带、压压性或压压扭性断断层地带带、岩浆浆岩侵入入带。（5）、煤煤与瓦斯斯突出前前大多数数有预兆兆。这种种预兆发发生的时时间提前前量，在在不同条条件下是是不同的的，发生生的形式式也不同同，有时时是一种种，有时时是几种种。可归归纳为两两大类：有声预预兆和无无声预兆兆。有声声预兆如如煤体中中出现的的劈裂声声、响炮炮声、闷闷雷声等等；无声声预兆如如煤层层层理紊乱乱、煤变变软变暗暗、支架架来压、煤煤壁掉渣渣、煤面面外鼓、片片帮、煤煤壁温度度升高或或降低、瓦瓦斯浓度度突然增增大、瓦瓦斯涌出出忽大忽忽

26、小、打打钻时发发生顶钻钻、夹钻钻、钻孔孔喷孔现现象等。2）、煤煤与瓦斯斯突出机机理及发发生条件件煤与瓦斯斯突出机机理是指指的煤与与瓦斯突突出发生生的原因因、条件件及其发发生过程程。对这这一机理理的认识识是采取取有效措措施治理理煤与瓦瓦斯突出出的理论论基础，因因此许多多国家（包包括我国国）长期期以来对对突出机机理的研研究都非非常重视视，并进进行了大大量的工工作，但但由于突突出机理理的复杂杂性，迄迄今尚未未得出一一个统一一的结论论，大部部分是根根据实际际生产现现场的统统计资料料或实验验室模拟拟研究提提出的各各种假说说，一种种假说可可以解释释一种或或多种突突出现象象，或多多种假说说可以解解释一种种现

27、象，没没有一种种假说可可以解释释所有突突出现象象。（1）、国国外关于于煤与瓦瓦斯突出出机理研研究的现现状根据有关关文献的的介绍和和总结，国国外关于于煤与瓦瓦斯突出出的观点点可归纳纳为四类类2：、力作作用假说说这种假说说认为在在煤体破破坏发生生煤和瓦瓦斯突出出的过程程中起主主导作用用的是地地压，是是高地应应力作用用的结果果。高地地应力包包括两个个方面，一一个是指指自重应应力和构构造应力力，另一一个指工工作面前前方存在在的集中中应力。前前苏联的的别楚克克、法国国的莫连连、加拿拿大的伊伊格那季季耶夫和和日本的的外尾善善次郎分分别提出出了含瓦瓦斯煤体体贮存了了大量的的弹性势势能，当当工作面面接近该该区

28、时，高高应力区区的弹性性势能释释放使煤煤体破坏坏而发生生突出。还还有学者者围绕应应力集中中，或由由于震动动产生的的应力叠叠加使煤煤体破坏坏而发生生的煤与与瓦斯突突出进行行了论述述。采用用地质动动力区划划方法、地地应力测测量顶板板监测、地地质构造造分形理理论等方方法进行行煤与瓦瓦斯突出出的预测测预报，就就是基于于这种假假说而实实施的。、瓦斯斯作用假假说这类假说说是上世世纪300年代最最早提出出的突出出假说，认认为煤内内存储的的高压瓦瓦斯是突突出中起起主要作作用的因因素，这这类假说说包括前前苏联的的E.HH.沙留留金和英英国的RR.威连连姆斯等等提出的的“瓦斯包包”说，认认为煤层层中存在在着高压压

29、的“瓦斯包包”，当工工作面接接近该区区时，煤煤壁受到到“瓦斯包包”的高压压瓦斯作作用破坏坏而发生生突出，“瓦斯包”是突出的力源。因为此假说可以解释突出时有大量的瓦斯喷出，瓦斯的高压力迅速破坏工作面与高压瓦斯之间的煤层。基于这种假说，人们开始研究煤的结构、煤的裂隙状态、煤的瓦斯含量等，寻找其与突出的关系，将矿井通风系统、矿井瓦斯监测系统等引人防治煤与瓦斯突出的研究中。、化学学作用假假说这类假说说认为煤煤质在突突出中起起主导作作用，突突出是煤煤和瓦斯斯在很大大的深度度内发生生变质时时发生的的化学反反应引起起的。基基于这种种假说，人人们开始始研究煤煤的化学学作用、变变质程度度与瓦斯斯突出的的关系，并

30、并得出结结论：随随着煤的的变质程程度增高高，煤的的透气性性呈波浪浪式下降降，而煤煤的吸附附量呈波波浪式上上升，发发生突出出的危险险性会上上升。、综合合作用假假说该假说最最早是由由前苏联联的聂克克拉索夫夫斯基在在上世纪纪50年年代提出出的，认认为突出出是瓦斯斯、地应应力、瓦瓦斯压力力、煤的的力学性性质等综综合作用用破坏煤煤体而发发生的，是是共同作作用的结结果。以以后其他他学者又又进行了了补充，认认为突出出的发生生还要考考虑煤的的物理力力学性质质，即在在煤体破破坏引起起突出发发生时，瓦瓦斯、地地应力和和煤的物物理力学学性质都都起到了了作用，或或者说是是在着三三个因素素综合作作用下发发生的。综综合作

31、用用假说以以苏联马马可耶夫夫研究所所巴甫洛洛夫的地地应力不不均匀假假说为主主，认为为围岩中中不均匀匀分布的的地应力力、高的的瓦斯压压力和低低透气性性、变形形、破坏坏的松软软煤体是是产生突突出的有有利条件件。应力力不均匀匀分布的的主要原原因在于于围岩中中存在着着残余构构造应力力，个别别情况下下是由采采掘过程程引起的的。应力力不均匀匀假说以以现场的的研究为为基础，能能反映一一些真实实情况，尤尤其明确确了构造造应力在在突出发发生中的的作用。该该种假说说把突出出机理的的认识趋趋势是由由单因素素向多因因素发展展。目前前，大多多数关于于煤与瓦瓦斯突出出预测的的研究及及防治技技术均以以综合作作用假说说为基础

32、础。另一种综综合作用用假说认认为，突突出是煤煤的变形形潜能和和瓦斯内内能引起起的，在在煤层应应力状态态发生突突然变化化时，潜潜能释放放引起煤煤体快速速破坏。煤煤层埋深深、瓦斯斯压力、瓦瓦斯含量量、煤的的强度等等是突出出激发和和发展的的主要因因素，采采矿因素素（应力力集中）也也有一定定的影响响。苏联联的BBB.霍多多特是这这种假说说的倡导导者，提提出了含含瓦斯煤煤层发生生突出的的能量条条件，可可用数学学公式表表示如下下： （33）式中 Wt煤的弹弹性能；瓦斯斯的膨胀胀能；A煤破破碎到标标志突出出特征的的粉煤的的能量。这种能量量观点以以实验为为基础，并并用弹性性力学的的观点全全面系统统的阐述述了煤

33、和和瓦斯突突出的原原因、准准备和发发展过程程，首次次给出了了突出发发生条件件的数学学解析式式。19699年在联联合国西西欧经济济委员会会召开的的第二次次防止煤煤与瓦斯斯突出的的国际讨讨论会上上，大多多数国家家的代表表认为突突出不是是哪个因因素起主主导作用用的结果果，而是是与煤层层的应力力状态、煤煤体内的的瓦斯及及煤的物物理力学学性质密密切相关关，是这这些因素素综合作作用的结结果。这这已经成成为愈来来愈多学学者的共共识，也也是突出出发生机机理研究究的发展展趋势。但但是，仍仍然有学学者对单单项因素素主导作作用的学学说继续续进行研研究，提提出新的的见解。在在21届届采矿年年会上，日日本的氏氏平增之之

34、，采用用有限元元法进行行数值模模拟，通通过煤壁壁受瓦斯斯孔隙压压力梯度度作用产产生的拉拉伸破裂裂，说明明瓦斯对对突出的的发生起起主导作作用。而而澳大利利亚的哈哈格里费费斯通过过物理模模拟实验验所得到到的结果果说明突突出的发发生还是是应力起起主导作作用。（2）、国国内煤与与瓦斯突突出机理理的研究究情况我国从上上世纪550年代代起就对对突出煤煤层的应应力状态态、瓦斯斯赋存状状态、煤煤的物理理力学性性能等开开展了研研究，并并根据现现场资料料和实验验研究对对突出机机理进行行了探讨讨，在最最近几年年，由于于研究的的深入和和新手段段越来越越先进，发发展速度度很快，产产生了许许多新的的认识。目目前已经经对突

35、出出发生的的原因、条条件、能能量来源源做出了了定性的的解释和和近似的的定量计计算，为为防治措措施的选选择及效效果检验验提供了了理论依依据。主主要观点点有：、中心心扩张学学说（于于不凡）煤与瓦斯斯突出是是从离工工作面某某一距离离的地方方开始发发动的，这这一地方方叫发动动中心，而而后向四四周扩散散，由发发动中心心周围的的煤岩石瓦斯体体系提供供能量并并参与活活动。在在煤与瓦瓦斯突出出地点，地地应力场场、瓦斯斯压力场场、煤体体结构和和煤质是是不均匀匀的。煤煤与瓦斯斯突出发发动中心心就处在在应力集集中点，且且该点向向各个方方向的发发展是不不均匀的的。煤体体的低透透气性有有助于建建立大的的瓦斯压压力梯度度

36、。、能量量释放学学说（李李中成）该学说认认为突出出是煤体体盘形拉拉伸破坏坏的连锁锁反应过过程，突突出过程程就是煤煤体所积积存的弹弹性应变变能和瓦瓦斯内能能突然释释放的过过程。在在煤层应应力状态态发生突突然变化化时,潜潜能释放放引起煤煤体高速速破坏，煤煤层埋深深、瓦斯斯压力、瓦瓦斯含量量、煤的的强度等等是突出出激发和和发展的的主要因因素，采采矿外部部因素也也有一定定的作用用。、二相相流体假假说（李李萍丰）该假说认认为（119899）：突突出不是是因瓦斯斯的膨胀胀能和煤煤岩膨胀胀能的释释放造成成的，而而是在突突出中心心形成了了煤粒和和瓦斯的的二相流流体，此此二相流流体受压压积蓄能能量，卸卸压膨胀胀

37、放出能能量，从从而冲出出阻碍区区，导致致突出。突突出的主主要动力力源是二二相流体体压缩积积蓄，卸卸压膨胀胀放出的的能量，而而不是瓦瓦斯。、流变变假说（周周世宁和和何学秋秋）该假说认认为（119900）：煤煤与瓦斯斯突出是是含瓦斯斯煤受采采动影响响后，地地应力与与孔隙瓦瓦斯气体体耦合的的一种流流变过程程。在突突出预发发生阶段段，含瓦瓦斯煤体体在采动动影响的的区域内内就开始始了蠕变变破坏，使使煤体进进一步被被切割，形形成发育育的裂隙隙网。在在某区域域加速破破坏发生生时，如如果该区区域瓦斯斯能量足足够冲跨跨已遭破破坏的煤煤体，则则突出发发生、发发展，突突出过程程中的瓦瓦斯气体体部分由由前一蠕蠕变区域

38、域通过发发育的裂裂隙网补补给。该该观点对对延期突突出给予予了很好好的解释释。瓦斯斯在孔隙隙结构中中的流动动主要是是扩散，符符合菲克克定律；在煤层层裂隙系系统的流流动属于于渗流，符符合达西西定律。煤煤层瓦斯斯的流动动决定于于裂隙系系统的特特性，而而不决定定于孔隙隙结构。、固流流耦合理理论（梁梁冰和章章梦涛）该理论（119955）指出出：含瓦瓦斯煤体体在采掘掘活动影影响下，由由瓦斯渗渗流煤体体的相互互作用，当当存在很很大的地地应力时时，固体体的煤和和流动的的瓦斯两两项介质质藕合失失稳，使使局部发发生迅猛猛、突然然破坏而而产生突突出。其其最主要要的因素素有三个个：地应应力、瓦瓦斯及煤煤体。采采深和瓦

39、瓦斯压力力的增加加都将使使突出的的危险性性增大。、球壳壳失稳假假说（蒋蒋承林和和俞启香香）该假说认认为（119955）：煤煤和瓦斯斯突出过过程的实实质是地地应力破破坏煤体体后煤体体释放瓦瓦斯，瓦瓦斯使煤煤体裂隙隙进一步步扩张并并使形成成的煤壳壳失稳破破坏，将将原来的的具有一一定支撑撑作用的的表面煤煤体破坏坏掉，煤煤体被抛抛向巷道道，迫使使高应力力峰值向向煤体内内部转移移并破坏坏后续煤煤体这样样一个连连续发展展过程。从从整个突突出过程程来看，突突出的发发生与发发展是以以球盖状状煤壳的的形成、扩扩展及失失稳抛出出为主要要特点的的。这种种观点对对于解释释突出孔孔洞的形形状及形形成过程程很有帮帮助。、

40、其他他假说有的从力力学角度度对突出出问题进进行研究究，通过过量纲分分析给出出了突出出判据的的一般形形式，认认为高压压瓦斯是是大型突突出所需需能量的的主要提提供源。有有的研究究了煤在在瓦斯渗渗流作用用下持续续破坏的的机制，提提出了持持续破坏坏的模型型。另外外，一些些学者通通过理论论上的研研究，建建立了煤煤层瓦斯斯流动理理论及渗渗流控制制方程，建建立了突突出的恒恒稳推进进模型，得得出突出出一维流流动解和和启动判判据。总结以上上诸种观观点和方方法，可可以看出出，对煤煤与瓦斯斯突出机机理的研研究主要要有三个个方面，一一是对突突出过程程及突出出特征的的解释，如如中心扩扩张学说说、能量量释放学学说、二二相

41、流体体假说等等；第二二是对突突出的力力学性质质进行实实验研究究，如固固流耦合合理论、球壳失稳假说、流变假说等；第三是用数学力学方法对突出模型的研究，如固流耦合理论和其他的推理及建立的数学模型等。（3）、煤煤与瓦斯斯突出的的发生条条件煤与瓦斯斯突出是是地应力力、煤中中的瓦斯斯、煤的的力学性性质、煤煤的结构构和瓦斯斯压力等等综合作作用的一一种复杂杂动力现现象。大大多数学学者认为为突出是是综合作作用的结结果，在在突出过过程中，地地应力、瓦瓦斯压力力是发动动和发展展突出的的动力，煤煤体结构构，煤的的物理力力学性质质则是阻阻碍突出出发生的的因素，不不同的因因素在突突出中的的作用不不同的。、突出出发生的的

42、地应力力条件地应力对对突出主主要有三三方面的的作用：a、围岩岩或煤体体的弹性性变形潜潜能作功功，使煤煤体产生生突然破破坏和位位移；b、地应应力场控控制瓦斯斯压力场场，促进进瓦斯在在破坏煤煤体中的的作用；c、围岩岩中应力力增加决决定了煤煤层的低低透气性性，造成成了瓦斯斯压力梯梯度增高高，煤体体一旦破破坏就形形成对突突出有利利的条件件。可见煤层层和围岩岩具有较较高的地地应力和和瓦斯压压力，并并在近工工作面地地带煤层层的应力力状态发发生突然然变化，使使潜能有有可能突突然释放放，是煤煤与瓦斯斯突出的的一个必必要和充充分条件件3。、瓦斯斯在突出出中的作作用瓦斯的作作用同样样有三个个方面： a、全面面压缩

43、煤煤的骨架架,促使使煤体产产生潜能能，在某某些场合合，能形形成高瓦瓦斯压力力梯度带带，可单单独诱发发突出；b、吸附附在微孔孔表面的的瓦斯分分子对微微孔起楔楔子作用用,降低低煤的强强度，瓦瓦斯的解解吸使煤煤的破碎碎和移动动进一步步加强；c、发展展与实现现是突出出的主要要因素。在在突出的的发展阶阶段中，瓦瓦斯压力力与地应应力配合合连续的的剥离破破碎的煤煤体使突突出向深深部传播播膨胀着着的具有有较大压压力的瓦瓦斯风暴暴不断的的把破碎碎的煤体体运走，加加以粉碎碎，并使使新暴露露的突出出煤壁附附近保持持着较高高的地应应力梯度度和瓦斯斯压力梯梯度，为为连续剥剥离煤体体准备好好必要条条件。所以瓦斯斯的作用用

44、称为突突出发生生的又一一个必要要和充分分条件。、发生生突出的的煤体结结构条件件煤体结构构破坏程程度影响响煤层的的力学性性质和对对瓦斯的的储集能能力，因因而不同同的煤体体结构类类型具有有不同的的突出危危险性，国国内外对对煤体结结构进行行了广泛泛的研究究。前苏苏联科学学院地质质研究所所基于对对煤中原原生与次次生节理理的变化化、微裂裂隙间距距、断口口和光泽泽特征，将将煤体结结构分为为5种类类型，并并认为IIV、VV类破坏坏类型的的煤体结结构分层层是发生生煤和瓦瓦斯突出出的必要要条件。中国矿业业大学瓦瓦斯组在在此分类类基础上上，把煤煤体结构构的破坏坏程度分分为甲、乙乙、丙33类。焦焦作工学学院从瓦瓦斯

45、地质质角度出出发，根根据煤体体宏观和和微观结结构特征征，以构构造煤的的类型为为基础，将将煤体结结构划分分为4种种类型，指指出构造造煤是煤煤和瓦斯斯突出的的必要条条件。煤煤炭工业业部颁发发的防防治煤与与瓦斯突突出细则则以前前苏联55类划分分为基础础，提出出了煤体体结构破破坏类型型划分新新标准，研研究表明明随煤体体结构破破坏类型型增加，突突出危险险性增大大。、突出出发生的的地质条条件煤与瓦斯斯突出是是一种与与地质条条件密切切相关的的灾害，其其发生一一定受地地质条件件控制。彭彭立世（119844，19985）将将煤与瓦瓦斯突出出的地质质条件分分为三个个方面：矿井地地质构造造条件、煤煤层和围围岩条件件

46、、煤体体结构条条件。煤煤体和围围岩为突突出提供供物质源源，地质质构造使使煤层内内瓦斯富富集，构构造应力力为突出出补给能能量，煤煤体结构构形成突突出的有有利边界界条件。因因此，构构造煤是是煤和瓦瓦斯突出出的必要要条件。苏联对突突出的地地质条件件进行了了最详细细的研究究，对顿顿巴斯煤煤矿的研研究表明明，突出出受地质质因素控控制，突突出的分分布具有有不均匀匀分布的的规律性性，突出出与构造造复杂程程度、煤煤层围岩岩、煤的的变质程程度有关关，并提提出了确确定煤层层突出危危险性的的地质指指标。我我国对煤煤与瓦斯斯突出的的地质条条件的研研究更为为广泛。上上世纪660年代代抚顺煤煤矿安全全研究所所就开始始了瓦

47、斯斯赋存地地质条件件的研究究，到770年代代四川矿矿业学院院和焦作作矿业学学院将地地质观点点用于煤煤与瓦斯斯突出分分布规律律的研究究，进入入80年年代，焦焦作矿业业学院（杨杨力生119833）领导导的瓦斯斯地质编编图组是是全国瓦瓦斯地质质研究的的普及,这样许许多学者者提出了了有价值值的观点点和理论论，如地地质条件件对煤与与瓦斯突突出有控控制作用用，可以以用地质质观点进进行突出出预测研研究；突突出煤层层具有某某些特征征，应对对构造煤煤及突出出煤和非非突出煤煤进行了了深入的的研究，找找出规律律和特征征，进行行瓦斯突突出的预预测和预预防等。瓦瓦斯区域域论的提提出标志志着地质质条件对对煤与瓦瓦斯突出出控制理理论的形形成，阐阐述了瓦瓦斯分布布和突出出分布的的不均衡衡性、分分区分带带性与地地质条件件有关，并并受地质质因素制制约。另另外，煤煤层中高高瓦斯含含量是突突出的地地质基础础，构造造煤是突突出的必必要条件件，压性性和压扭扭性构造造的发育育是导致致突出的的重要因因素，它它有助于于构造煤煤的形成成和在地地应力条条件下有有助于高高压瓦斯斯的聚积积。3）、基