煤與瓦斯突出的研究
煤與瓦斯突出是煤層開采過程中嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一,是煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤、巖和瓦斯參與的動力現(xiàn)象。在井下采掘過程中,尤其在石門過煤層掘進(jìn)時(shí),常常一瞬間(幾秒鐘內(nèi))工作面突然被破壞,大量的煤現(xiàn)巖石被拋出,并放出大量的瓦斯,這種現(xiàn)象就叫做煤與瓦斯突出,簡稱突出。有這種現(xiàn)象的煤層,叫做煤與瓦斯突出煤層。
發(fā)生突出時(shí),突出的瓦斯即順風(fēng)流沿回風(fēng)流動,大型突出時(shí)可逆風(fēng)流向進(jìn)風(fēng)井方向流動,會使井下大范圍內(nèi)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(fā)生時(shí),能在幾秒至幾十秒的時(shí)間內(nèi)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(yán)重,主要表現(xiàn)在如下五個(gè)方面:
煤與瓦斯突出前,一般都有預(yù)兆。掌握突出前的預(yù)兆,就可以及時(shí)采取措施,迅速撤離危險(xiǎn)區(qū),確保礦工們的生命安全。
(1)
危及井下作業(yè)人員生命安全
1971年,六枝礦務(wù)局大用礦突出煤量2000余噸,死亡99人,風(fēng)流逆轉(zhuǎn),造成人員窒息,遇害人員多在距離突出地點(diǎn)700~800米。1975年8月8日天府礦務(wù)局三匯壩一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤層時(shí),突出煤(巖)量12700噸,噴出瓦斯量140萬米3。這是我國所發(fā)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(wù)局紅菱礦石門揭煤時(shí)發(fā)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(chǎn)秩序
(3)破壞井下設(shè)備和建筑物,如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風(fēng)設(shè)施
(4)誘發(fā)其它災(zāi)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(tǒng)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(yù)兆:
無聲預(yù)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(zhì)變軟、瓦斯忽大忽小、煤壁發(fā)涼,打鉆時(shí)有頂鉆、卡鉆、噴瓦斯等現(xiàn)象。
有聲預(yù)兆。煤層在變形過程中發(fā)生劈裂聲、悶雷聲、機(jī)槍聲、響煤炮,聲音由遠(yuǎn)到近、由小到大、有短暫的、有連續(xù)的、間隔時(shí)間長短也不一致,煤壁發(fā)生震動和沖擊,頂板來壓、支架發(fā)出折裂聲。
但是,任何一次突出前,并不是所有預(yù)兆都同時(shí)出現(xiàn),僅出現(xiàn)其中一種或數(shù)種,而且,有的預(yù)兆還不十分明顯;也有的預(yù)兆距發(fā)生突出的時(shí)間太短,往往不能被人們很準(zhǔn)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(yuǎn)處堆積。有大量的瓦斯涌出,涌出的瓦斯量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過突出煤的瓦斯含量。大型突出時(shí),瓦斯迫使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。突出時(shí)有明顯的動力效應(yīng),能破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施。
突出具有突然性,并伴有強(qiáng)大的聲響和動力,但在不同地點(diǎn),每次突出的主導(dǎo)因素又各有不同。
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