【煤与瓦斯突出及其防治】是矿井瓦斯防治中的关键内容,涉及煤矿井下安全的重要环节。煤矿井下的动力现象多种多样,包括煤与瓦斯突出、煤突然压出、煤突然倾出以及原始洞缝中的瓦斯喷出等。这些动力现象均与井下的地质条件、地应力、瓦斯压力以及煤体特性密切相关。
煤与瓦斯突出是其中最为危险的现象之一,指在短时间内,煤与瓦斯快速地从煤壁向巷道空间抛出,造成巨大的破坏力。其特征包括:
1. 固体物(煤、岩块)的堆积具有气体搬运特征,角度小于自然安息角,且呈现分选性堆积。
2. 突出物中含大量极细粉尘,有时会发生再固结和捣实。
3. 孔洞形状特殊,常见梨形或倒瓶形,口小腔大。
4. 突出过程中伴随大量瓦斯涌出,可能导致瓦斯逆流,严重影响通风系统和设施。
煤突然压出则是煤炭自煤壁冲入巷道,伴有大量瓦斯涌出,其特征表现为:
1. 压出物堆积在原位置对面,移动距离小,堆积坡度通常小于自然安息角。
2. 压出的煤块大小不一,无序排列,有时整体向外鼓出。
3. 压出时瓦斯涌出,但瓦斯逆流现象罕见。
4. 孔洞呈现楔形、缝形或袋形,口大腔小。
煤突然倾出是结构松软、瓦斯含量高的煤体在重力作用下垮落,特点包括:
1. 倾出的煤堆积在原位置下方,堆积坡度等于自然安息角。
2. 倾出的煤块大小不一,杂乱无章。
3. 伴有大量瓦斯涌出,但一般无瓦斯逆流现象。
4. 孔洞规则,呈舌形或袋形,沿煤层倾斜方向延伸。
原始洞缝中的瓦斯喷出则是高压瓦斯通过裂隙涌入巷道,由瓦斯压力驱动,无煤和岩石喷出,流量大,持续时间长,预兆不明显。
动力现象的分类依据“力”和“介质”,煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯压力共同作用于含瓦斯软煤的结果,与压出和卸压瓦斯喷出类似,但程度和规模有所不同。倾出由重力引发,而原始洞缝中的瓦斯喷出仅由气体压力导致,防治措施各有侧重。
防治煤与瓦斯突出的方法多种多样,包括但不限于:开采设计优化、预抽瓦斯、煤层注水、顶板管理、区域防突措施和局部防突措施等。这些方法旨在降低地应力、减少瓦斯含量或释放瓦斯压力,从而防止突出事件的发生,保障矿井作业安全。