煤与瓦斯突出预测及防治措施.docx

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1、煤与瓦斯突出预测及防治措施1煤与瓦斯突出的机理、类型与一般规律1 1煤与瓦斯突出的机理很多国家对煤与瓦斯突出机理的研讨都很重视，并取得了肯定成 果，但由于突出机理的冗杂性及突显现象的多样性，目前对突出机理的 认识仍处于假说阶段。国外对煤与瓦斯突出机理的认识可归纳为4种： 地应力假说、瓦斯作用假说、化学本质假说和综合作用假说。我国从6020XX年X月起就对突出煤层的应力状态、瓦斯赋存状 态、煤的物理力学性能等开展了一系列的研讨，依据现场资料和试验研 讨对突出机理进行了探讨，提出了新的见解和观点，概括起来主要有中 心扩张学说、流变假说、二相液体假说、固流耦合失稳理论、球壳失稳 理论等。此外中国科学

2、院力学研讨所从力学角度对突出过程做了大量 的研讨工作，并提出了突出破坏过程及瓦斯渗流的机制方程。1 2煤与瓦斯突出的类型煤与瓦斯的突出包括：煤与甲烷突出、岩石与甲烷突出、煤与 CO 2突出、岩石与CO 2突出等。由于突出时的原动力和所表现现 象的不同，煤与瓦斯突出可分为突出、倾出、压出3种情况。1 3煤与瓦斯突出的一般规律(1)突出的次数和强度随开采的深度增加而增加；(2)突出多发生在地质构造地区，如褶曲、断层处及岩浆侵入地区;(3)煤体破坏程度越严峻，煤的强度越小，突出危险性越大；(4)煤层中的厚度大、倾角大或其厚度和倾角发生改变以及煤层 中的软分层由薄变厚的地区，简单发生突出；(5)掘进工

3、作面应力集中的地区易发生突出；(6)在外力冲击作用下，如放炮或采煤机割煤时煤体受到震惊, 诱导瓦斯发生突出；(7)围岩的透气性越差、致密的岩层越厚，煤层的瓦斯含量越高， 其突出的危险性也就越大；(8)突出多发生在揭煤和煤层掘进工作面；(9)在突出前大都显现预兆。2煤与瓦斯突出的预测2 1突出预测方法的分类按预测预报范围和时间的不同，预测方法可分为3类：第一是区 域性预测，主要是确定煤田、井田、煤层和采掘区域性的突出危险性； 第二是局部预测，它是在区域性的基础上，依据钻探、采掘工程等资料, 进一步对局部地区或要点的突出危险性作出推断；第三是日常预测，它是在区域性预测、局部预测的基础上，依据突出预

4、兆的各种异样效应， 对突出危险发出警告。2 2国内外煤与瓦斯突出的预测方法2 2 1微震技术预测突出危险性研讨说明，煤和围岩受力破坏过程中发生裂开和震惊，当从震源传 出震波或声波的强度和频率增加到肯定数值时，可能显现煤的突然破 坏，发生突出。突出是由连续的多起断裂引起的，而且异样的微震放射 通常在断裂之前545s内产生，故微震法作为突出预报方法，有其广 阔的应用前景。俄罗斯在地震声学预测方法中取得了较好的研讨成果。2 2 2煤层温度状况预测突出的危险性温度状况预测突出危险性的理论依据是：瓦斯解吸时吸热，导致煤 层温度降低。温度降低越多，说明煤层瓦斯解吸力量越强，则突出危险 性越大。前苏联N A

5、雷任科等学者，对采掘工作面近工作面地段的煤体 温度状况进行了考察研讨，用于突出危险性日常预测，并对掘进中发生 的6次突出全部作出了预报。原苏联的另一些学者，采纳近工作面地 带的温度与煤体原始温度之差作为突出预测指标，该预测方法被原苏 联防突委员会推举运用。2 2 3煤层中涌出的氨或氨浓度的改变预测突出研讨说明在地震之前不仅有氢的反常涌显现象，而且有氮的反常 涌出。前苏联学者考察了顿涅茨煤田中2个不突出煤层和4个突出煤 层的氮含量后指出：自由释放的瓦斯中，氮含量高，瓦斯压力也相应的 高。煤中涌出的氮可以作为预测突出的一个指标，该工程正在连续进行。2 2 4电磁辐射强度预测突出危险电磁辐射（EME

6、）是煤岩体受载变形裂开过程中向外辐射电磁能 量的过程或物理现象，与煤岩体的受载状况及变形裂开过程亲密相关。 采纳电磁辐射法预测煤与瓦斯突出的长处是：电磁辐射信息综合反映 了煤与瓦斯突出等灾害动力现象的主要影响因素；可完成真正的非接 触预测，无需打钻，对生产影响小，易于完成定向及区域性预测，不受 含瓦斯煤体分布不匀称的影响；可完成动态连续监测及预报，能够反映 含瓦斯煤体的动态改变过程；既能探测煤壁附近的突出危险性及突出 危险带的方位，又能检验防突措施的效果。目前岩石裂开电磁辐射效应的研讨取得了许多有益的成果，研讨 说明：在煤岩层受力变形破坏过程中会产生电磁辐射，电磁辐射强度取 决于所受力的大小和

7、煤岩层的物理力学性质。煤炭科学研讨总院重庆 分院利用这一原理研制的煤与瓦斯突出危险探测仪，在四川芙蓉矿务 局进行了实际应用，取得了较好的效果。2 2 5神经网络方法进行突出预测煤与瓦斯突出，其发生是由地应力、高压瓦斯、煤的结构性能、地 质构造、煤厚改变、煤体结构及围岩特征诸多因素确定的。突出灾害的 发生是极不规章的，其所处的系统是一个不断改变的系统，各种力学作 用与这些作用所形成的地质体，大多数都处于冗杂的非线性状态。人工神经网络方法的显现，为解决这一问题开拓了一条新途径。神 经网络具有通过样原来“学习”的力量，一方面区分于传统的各种预测 方法，实际应用时无须做出因素与突出相关关系的任何假设，

8、只需将实 际数据直接提供应网络来训练；另一方面训练完成后的网络能以任何 精度靠近真值（只要训练数据充足多），能够抽提、捕获隐藏在历史数 据中的规律，尤其是那些尚未被人类认识和揭示的规律，这些长处是传 统方法无法比拟的。3煤与瓦斯突出预兆及其防治3 1煤与瓦斯突出预兆煤与瓦斯突出前一般都有预兆，没有预兆的突出是极少数的。突出 预兆伴随其突出过程按其主要特征大体可分为“三个阶段”，各阶段的 显现程度和处理原则各不相同。3 2煤与瓦斯突出的防治措施煤与瓦斯突出是一种极其冗杂的动力现象，因其具有突发性、不完 全的可知性，很难完全防止它的产生。但是假如开展突出预测并实行行 之有效的防治措施，仍可做到不发

9、生或削减伤亡事故的发生。目前防治 煤与瓦斯突出工作，已不是单一的技术措施，而是一套完好的综合防治 突出的系统工程。防治突出首先要摸清晰它发生的地区、范围，实行必要的防治措施, 转变其发生突出应具备的根本条件，使其不发生或降低其突出强度，并 实行必要的安全防护措施，重点要抓好以下几点工作。3 2 1揭煤防突目前国内大都采纳远距离震惊放炮的方法揭开煤层，揭煤防突主 要是把好“七关”。设计关：进行煤巷道的设计时，要避开地质构造带和应力集中区；施工关：巷道和抽放钻孔必需按设计施工，落实到实处；验收关：巷道和抽放钻孔必需有专人验收，确保质量；封孔关：凡有矿井系统抽放和局部抽放系统的矿井，应采纳新装备、

10、新技术、新工艺、新材料，确保封孔质量，提高抽放效果；抽放卸压关：应按表计算，把握抽放量、抽放率、瓦斯压力和解突 安全抽放期等重要参数；检验关：必需根据颁发的防突细则的有关规定进行效果检验，符合 要求前方准揭煤；二次卸压关：揭煤前可再打一组卸压孔，进行二次卸压。3 2 2煤巷掘进防突国内外实践证明，煤与瓦斯突出多发生在煤巷掘进过程中。为了有 效地防治煤巷掘进突出，应用超前排放钻孔、浅孔松动爆破、深孔掌握 爆破、预抽瓦斯以及上述措施与边掘边抽相结合的综合防突措施。在一 般和中等程度突出危险区域，大部分实行打少数超前卸压钻孔的方法 解突；在严峻突出危险区域，大都采纳超前钻孔、煤体固化和金属骨架 等多

11、种措施综合防治。3 2 3大倾角不稳定煤层防突在大倾角不稳定煤层中，重点实行超前密集钻孔和煤层注水防突 措施。超前密集钻孔是通过煤体前方的钻孔使煤体应力释放和转移，钻 孔使煤体前方的高压瓦斯得以释放，使掘进头前方肯定范围内形成低 应力、低瓦斯区，到达防突或降低突出强度的目的。目前国内外都不同程度地应用煤层注水措施来降低或消退瓦斯突 出危险性，试验测试结果说明：潮湿煤的瓦斯解吸量可达常压下煤的瓦 斯解吸量的1 7%27%,当煤样吸水饱和后，湿煤较干煤的透气系数 要下降一个数量级。国内外不少矿井煤层注水后的实际结果说明，注水 结束后打开钻孔时儿乎没有瓦斯涌显现象，在注水进行采掘时，瓦斯涌 出量明显下降，并且放炮后的瓦斯涌出量比拟匀称。