|
煤 與 瓦 斯 突 出 機 理 新 探.doc
鄧永平 2009/7/25
（接上頁）和破壞的粉煤的存在。這些積累瓦斯的壓力來自于自身解吸和積存瓦斯對采掘支承壓力擠壓的傳遞（同時，若有地質(zhì)構(gòu)造存在，地質(zhì)構(gòu)造殘余應(yīng)力同時作用）。當運移瓦斯積累到其瓦斯壓力足以導致一定煤巖壁破壞時，此時，當采掘工作繼續(xù)進行時（特別是放炮、工作面周期來壓或初次來壓時），工作面應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，在工作面前方形成卸壓的瞬間，工作面煤壁三向應(yīng)力場變?yōu)閮上蚧蛞幌颍簬r壁抵抗強度最低，高壓瓦斯作用于抵抗強度最低的煤巖壁，導致其破壞發(fā)生瓦斯突出。
6、各因素在瓦斯突出中的作用
6.1地應(yīng)力對突出的作用
在煤礦井下進行采掘工程時，采掘工程導致地應(yīng)力轉(zhuǎn)化的支承壓力主要起封閉工作面、巷道周邊限制煤體內(nèi)瓦斯急速外泄，隨工作面不斷推進支承壓力不斷前移促使瓦斯向前方運移積累、促使瓦斯運移破壞通道周邊煤體形成突出的瓦斯和破碎煤。同時，地應(yīng)力在促使瓦斯運移積累后又作用于瓦斯使其轉(zhuǎn)化為瓦斯壓力。因此，其作用表現(xiàn)為促使突出瓦斯（運移積累）形成，破碎和促使瓦斯運移破壞通道周邊煤體形成突出時破碎煤。
6.2瓦斯對突出的作用
突出瓦斯和破壞煤形成后，一旦受地應(yīng)力作用的瓦斯壓力達到足以使一定厚度的煤巖體破壞時，當誘發(fā)因素（放炮、打鉆、其他作業(yè)、支承壓力轉(zhuǎn)移）出現(xiàn)，瓦斯壓力促使高壓瓦斯沖破煤體、攜帶相伴破碎粉（碎）煤一起拋向井巷空間，發(fā)生突出。值得一提的是:突出瓦斯形成后,其在上覆應(yīng)力(或地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力)作用下,(因為瓦斯是流體)所反映(傳遞)的瓦斯壓力在各個方向是一樣的.
6.3煤的物理力學性質(zhì)對突出的影響
煤的物理力學性質(zhì)主要指：煤強度、煤層裂隙、瓦斯解吸的能力。一般來說，突出煤層，一般是頂?shù)装逋笟庑圆�、利于瓦斯保存；煤層強度低，�?jié)理裂隙發(fā)育，利于瓦斯運移積累，瓦斯在節(jié)理裂隙中運移，容易使之破壞形成破碎（粉）煤，為突出發(fā)生準備條件。實驗表明，突出煤層和非突出煤層在吸附性能方面沒有區(qū)別。同樣地在突出煤層中，受搓揉破壞的軟煤，其吸附性能也與不突出的硬煤沒有區(qū)別[2]。煤與瓦斯突出機理的流變說研究結(jié)論是：煤與瓦斯突出機理的流變行為（突出現(xiàn)象的一種說法）決定于外部條件和煤的自身物理力學性質(zhì)，不存在突出煤和非突出煤的區(qū)別。如條件具備，非突出煤也可以變?yōu)橥怀雒�。如地�?yīng)力和瓦斯壓力降低，突出煤也可以變?yōu)榉峭怀雒篬3]。也就是說把突出瓦斯歸結(jié)為瓦斯解吸是站不住腳的.
7、瓦斯突出現(xiàn)象的解釋
7.1突出釋放的大量瓦斯
眾所周知,突出釋放的大量瓦斯遠遠大于突出孔洞的容量.過去一般認為突出瓦斯源于突出煤的瓦斯解吸,而前蘇聯(lián)科學院礦業(yè)研究所霍多特等人實驗證明,突出煤層和非突出煤層在吸附性能方面沒有區(qū)別,在瓦斯壓力為40大氣壓,溫度25度的條件下,突出煤層的吸附瓦斯含量為噸煤25立方米左右.而實際突出瓦斯量往往遠遠大于此.今年4月22日,云南恩洪煤礦在采煤工作面切割掘進時發(fā)生的一次延期突出,突出煤量235噸.突出瓦斯16628立方.那這些大量突出瓦斯是如何形成的呢?從瓦斯運移的角度就很容易解釋.因為煤是多孔裂隙物質(zhì)，其中存在著大小不等的空隙，孔隙之間由若干大小裂隙溝通。游離瓦斯存在于孔隙之中，而吸附瓦斯存在于煤的表面。在目前開采條件下，因為地壓只能對大孔隙和裂隙有壓縮變形的作用，所煤層中的大孔和裂隙是瓦斯流動的通道，是構(gòu)成煤層透氣性的基本部分,采掘形成的應(yīng)力"三區(qū)"促使瓦斯運移積累的空間就是煤層中相互溝通的大小裂隙網(wǎng).突出發(fā)生時,除了能量高度集中的區(qū)域破碎煤被瓦斯拋出,其他地方只是溝通的裂隙中儲存的瓦斯排放.
7.2突出中的粉煤
大多數(shù)的突出均存在粉煤，它是如何形成的呢？一些學者認為它是突出過程中形成的。日本學者植木土郎等人通過實驗研究證實，瓦斯突出的煤，大部分是極細的粉煤，它不是在突出過程中產(chǎn)生的，而是在煤層內(nèi)粉化的。其實，眾所周知的一個事實是，利用鉆屑量預(yù)測瓦斯突出已很成功。鉆屑量的增加從側(cè)面也證實粉煤是突出前在煤層內(nèi)粉化的。瓦斯運移的觀點（前述）可以很好地描述粉煤的形成。
7.3突出發(fā)生的地點
根據(jù)瓦斯運移的觀點,對于采掘工作面來說,如果在無地質(zhì)構(gòu)造或地質(zhì)構(gòu)造一致的塊段,則瓦斯突出沿工作面走向呈規(guī)律性分布.也就是瓦斯運移一定的走向長度便可以形成突出條件.湖南現(xiàn)場瓦斯突出防治工作人員趙和松經(jīng)過統(tǒng)計調(diào)查研究的結(jié)果證明了這一事實.事實上,采掘施工對突出誘導的因素的差異對此有一定影響,導致提前突出或改變突出類型(如采煤工作面初次來壓和周期來壓將突出變?yōu)閴撼龌騼A出).并且,在采煤工作面來說,由于瓦斯在工作面支承壓力促使的運移積累過程中,采面煤層受應(yīng)力影響后有沿傾斜方向下滑移動的趨勢,主觀上造成此方向裂隙的發(fā)育,瓦斯又比空（未完，下一頁）
|