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煤與瓦斯突出的研究

  煤與瓦斯突出是煤層開采過程中嚴重的自然災害之一,是煤礦井下發生的一種復雜的有煤、巖和瓦斯參與的動力現象。在井下采掘過程中,尤其在石門過煤層掘進時,常常一瞬間(幾秒鐘內)工作面突然被破壞,大量的煤現巖石被拋出,并放出大量的瓦斯,這種現象就叫做煤與瓦斯突出,簡稱突出。有這種現象的煤層,叫做煤與瓦斯突出煤層。
發生突出時,突出的瓦斯即順風流沿回風流動,大型突出時可逆風流向進風井方向流動,會使井下大范圍內充滿高濃度瓦斯,它可造成人員缺氧窒息傷亡,還可能引起瓦斯燃燒或爆炸。突出的煤巖可掩埋人員,造成人員傷亡。
煤與瓦斯突出發生時,能在幾秒至幾十秒的時間內將幾噸到上萬噸的煤和幾百立方米到幾百萬立方米的瓦斯拋射到采掘空間。煤與瓦斯突出的危害極為嚴重,主要表現在如下五個方面:
煤與瓦斯突出前,一般都有預兆。掌握突出前的預兆,就可以及時采取措施,迅速撤離危險區,確保礦工們的生命安全。
(1)
危及井下作業人員生命安全
1971年,六枝礦務局大用礦突出煤量2000余噸,死亡99人,風流逆轉,造成人員窒息,遇害人員多在距離突出地點700~800米。1975年8月8日天府礦務局三匯壩一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤層時,突出煤(巖)量12700噸,噴出瓦斯量140萬米3。這是我國所發生的最大的一次煤與瓦斯突出事例,也是世界上第二大突出事例。1999年12月26日沈陽礦務局紅菱礦石門揭煤時發生特大型煤與瓦斯突出,突出煤量2000噸,瓦斯逆流2000多米,死亡28人,死亡28人。
(2)破壞礦井正常的生產秩序
(3)破壞井下設備和建筑物,如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風設施
(4)誘發其它災害事故,如瓦斯煤塵爆炸、瓦斯燃燒
煤與瓦斯突出分類
目前,我國將煤與瓦斯突出按成因和特征統一分為三類:
(1)煤與瓦斯突出(簡稱為突出);
(2)煤與瓦斯壓出(簡稱為壓出);
(3)煤與瓦斯傾出(簡稱為傾出)。
煤與瓦斯突出前具有以下各種預兆:
無聲預兆。工作面頂板壓力增大,煤壁被擠出、片幫掉渣、頂板下沉或底板鼓起、煤層層理紊亂、煤暗淡無光澤、煤質變軟、瓦斯忽大忽小、煤壁發涼,打鉆時有頂鉆、卡鉆、噴瓦斯等現象。
有聲預兆。煤層在變形過程中發生劈裂聲、悶雷聲、機槍聲、響煤炮,聲音由遠到近、由小到大、有短暫的、有連續的、間隔時間長短也不一致,煤壁發生震動和沖擊,頂板來壓、支架發出折裂聲。
但是,任何一次突出前,并不是所有預兆都同時出現,僅出現其中一種或數種,而且,有的預兆還不十分明顯;也有的預兆距發生突出的時間太短,往往不能被人們很準確地掌握。
煤與瓦斯突出后的孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。被拋出的碎煤,堆積角都小于40度,并且大塊在下、小塊在上,煤粉被吹到遠處堆積。有大量的瓦斯涌出,涌出的瓦斯量遠遠超過突出煤的瓦斯含量。大型突出時,瓦斯迫使風流逆轉。突出時有明顯的動力效應,能破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內的設施。
突出具有突然性,并伴有強大的聲響和動力,但在不同地點,每次突出的主導因素又各有不同。

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