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《煤與瓦斯突出機(jī)理研究進(jìn)展.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
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，要求對突出機(jī)理作深入研究。本文綜述了瓦斯作用說，化學(xué)本質(zhì)說，地應(yīng)力作用說和綜合假說。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，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)理問題，尤其是煤與瓦斯延遲突出機(jī)理問題。關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；機(jī)理；地應(yīng)力；瓦斯Progressinstudyonthemechanismofcoalandgasou
2、tburstAbstract:Withthedeepnessincreaseofcoalmining,thedisasterofcoalandgasoutburstbecomesincreasinglyserious.Thereforeitrequiresthemechanismofcoalandgasoutbursttobestudiedparticularly.Thecurrentresearchstatusofoutburstmechanismsuchasgaseffecttheory,chemistryessencetheory,groundpresseffec
3、ttheoryandsynthesistheoryweresummarizedinthispaper.Itispointedthatfutureresearchshouldaimatthefollowingaspectswhichincludecombininggasfactorwithphysicsmechanicsandstructurepropertiesofcoal,analyzingtheruleofintension,shapechange,flowchange,accumulatinggasandphysicalchemistrycharacterofco
4、alandrockholdinggasfromspaceandtime.Themechanismofcoalandgasoutburstanddelayoutburstespeciallywillbeaccountedforultimately.Keywords:coalandgasoutburst;mechanism;groundpress;gas1引言煤與瓦斯突出是煤礦井下生產(chǎn)過程中發(fā)生的一種伴有聲響和猛烈力能效應(yīng)的復(fù)雜動力現(xiàn)象，且隨開采深度的加大，這一問題日益突出。我國自1988年頒布并執(zhí)行《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》以來，經(jīng)過二十年來的技術(shù)攻關(guān)及“四位一體”綜合防突
5、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，對各種地質(zhì)及開采條件下突出的機(jī)理還未完全掌握，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，對煤礦安全生產(chǎn)危害更大。2煤與瓦斯突出機(jī)理近年來，國內(nèi)外觀測不少關(guān)于煤與瓦斯突出事件，積累了成千上萬次突出紀(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，試圖對突出現(xiàn)象的本質(zhì)及影響因素在突出發(fā)生和發(fā)展過程中所起的作用進(jìn)行描述，歸納起來，這些假說可分為四類[1]：瓦斯作用說，化學(xué)本質(zhì)說，地應(yīng)力作用說和綜合假說。2.1瓦斯作用說這類假說[2]認(rèn)為煤內(nèi)存儲的高瓦斯是突出中起主要作用的因素。在這類假說中“瓦斯包
6、”說占有主要地位，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，且被透氣性差的煤或圍巖所包圍，因此具有較強(qiáng)的存儲瓦斯能力，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。另一類瓦斯說則認(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
7、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)的瓦斯并成為通過宏觀孔隙流到工作面的自由流體。吸附瓦斯在解吸過程中必然釋放出大量內(nèi)能，煤層內(nèi)能有兩種儲存形式，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)化為動能，因此，煤與瓦斯突出是一種由于存儲于煤層中的瓦斯能量轉(zhuǎn)換為動能而發(fā)生的煤層崩塌和瓦斯氣體溢出的失效破壞過程。這種失效破壞可能是由于煤層中的應(yīng)力超過煤介質(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)能足以超過引起單位體積煤發(fā)
