煤與瓦斯突出機(jī)理研究進(jìn)展[j]

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1、煤與瓦斯突出機(jī)理研究進(jìn)展王永祥杜衛(wèi)新平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（河南平頂山467001）摘要：隨著煤礦開(kāi)采深度的加大，煤與瓦斯突出這一災(zāi)害日益嚴(yán)重，要求對(duì)突出機(jī)理作深入研究。本文綜述了瓦斯作用說(shuō)，化學(xué)本質(zhì)說(shuō)，地應(yīng)力作用說(shuō)和綜合假說(shuō)。結(jié)果指出，進(jìn)一步的研究應(yīng)把瓦斯因素、煤的物理力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性的影響結(jié)合起來(lái)，從時(shí)間和空間上分析含瓦斯煤巖的強(qiáng)度、形變、流變、集氣性和物理化學(xué)性等變化規(guī)律，才能最終解決煤與瓦斯突出機(jī)理問(wèn)題，尤其是煤與瓦斯延遲突出機(jī)理問(wèn)題。關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；機(jī)理；地應(yīng)力；瓦斯ProgressinstudyonthemechanismofcoalandgasoutburstAbstra

2、ct:Withthedeepnessincreaseofcoalmining,thedisasterofcoalandgasoutburstbecomesincreasinglyserious.Thereforeitrequiresthemechanismofcoalandgasoutbursttobestudiedparticularly.Thecurrentresearchstatusofoutburstmechanismsuchasgaseffecttheory,chemistryessencetheory,groundpresseffecttheoryandsynthesistheor

3、yweresummarizedinthispaper.Itispointedthatfutureresearchshouldaimatthefollowingaspectswhichincludecombininggasfactorwithphysicsmechanicsandstructurepropertiesofcoal,analyzingtheruleofintension,shapechange,flowchange,accumulatinggasandphysicalchemistrycharacterofcoalandrockholdinggasfromspaceandtime.

4、Themechanismofcoalandgasoutburstanddelayoutburstespeciallywillbeaccountedforultimately.Keywords:coalandgasoutburst;mechanism;groundpress;gas1引言煤與瓦斯突出是煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的一種伴有聲響和猛烈力能效應(yīng)的復(fù)雜動(dòng)力現(xiàn)象，且隨開(kāi)采深度的加大，這一問(wèn)題日益突出。我國(guó)自1988年頒布并執(zhí)行《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十年來(lái)的技術(shù)攻關(guān)及“四位一體”綜合防突技術(shù)的推廣，防治突出的整體水平已得到較大提高。但是，迄今為止，對(duì)各種地質(zhì)及開(kāi)采條件下突出的機(jī)理還

5、未完全掌握，尤其是煤與瓦斯延期突出，因隱蔽性強(qiáng)，影響因素多，機(jī)理復(fù)雜，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)危害更大。2煤與瓦斯突出機(jī)理近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外觀測(cè)不少關(guān)于煤與瓦斯突出事件，積累了成千上萬(wàn)次突出紀(jì)錄，總結(jié)了防治突出的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并提出了許多假說(shuō)，試圖對(duì)突出現(xiàn)象的本質(zhì)及影響因素在突出發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中所起的作用進(jìn)行描述，歸納起來(lái)，這些假說(shuō)可分為四類(lèi)[1]：瓦斯作用說(shuō)，化學(xué)本質(zhì)說(shuō)，地應(yīng)力作用說(shuō)和綜合假說(shuō)。2.1瓦斯作用說(shuō)這類(lèi)假說(shuō)[2]認(rèn)為煤內(nèi)存儲(chǔ)的高瓦斯是突出中起主要作用的因素。在這類(lèi)假說(shuō)中“瓦斯包”說(shuō)占有主要地位，它認(rèn)為在煤層中存在著瓦斯壓力和瓦斯含量比鄰近區(qū)域高得多的煤窩，即“瓦斯包”，其煤質(zhì)松軟，孔隙與裂隙發(fā)育

6、，且被透氣性差的煤或圍巖所包圍，因此具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)瓦斯能力，當(dāng)巷道揭穿“瓦斯包”時(shí)，在瓦斯壓力作用下將松軟的煤窩破碎并拋出，從而誘發(fā)突出。另一類(lèi)瓦斯說(shuō)則認(rèn)為，甲烷在煤中以不穩(wěn)定的化合物形式而存在，如多聚甲烷(CH4)n或結(jié)晶水化物CH4·6H2O,當(dāng)巷道揭開(kāi)飽含不穩(wěn)定化合物的煤區(qū)時(shí)，因溫度上升或瓦斯壓力下降，促使它們急劇分解，放出大量瓦斯并夾帶著煤而噴出。在引發(fā)突出現(xiàn)象的諸多因素中，瓦斯解吸是一個(gè)主要原因[3-5]。在煤的骨架上和內(nèi)部縫隙及煤分子中存在吸附瓦斯，這種相態(tài)的瓦斯是以擴(kuò)散形式緩慢運(yùn)移的，當(dāng)它們擴(kuò)散到達(dá)煤層的縫隙網(wǎng)絡(luò)后，便迅速解吸為自由態(tài)的瓦斯并成為通過(guò)宏觀孔隙流到工作面的自由流體。

7、吸附瓦斯在解吸過(guò)程中必然釋放出大量?jī)?nèi)能，煤層內(nèi)能有兩種儲(chǔ)存形式，分別為氣體介質(zhì)的內(nèi)能和固體介質(zhì)的內(nèi)能。在礦井采掘作業(yè)中，由于煤體結(jié)構(gòu)和狀態(tài)均發(fā)生了變化，這兩種能量將轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此，煤與瓦斯突出是一種由于存儲(chǔ)于煤層中的瓦斯能量轉(zhuǎn)換為動(dòng)能而發(fā)生的煤層崩塌和瓦斯氣體溢出的失效破壞過(guò)程。這種失效破壞可能是由于煤層中的應(yīng)力超過(guò)煤介質(zhì)的強(qiáng)度，以及在瓦斯釋放時(shí)單位體積煤所釋放的瓦斯內(nèi)能足以超過(guò)引起單位體積煤發(fā)