防治煤与瓦斯突出a.docx
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防治煤与瓦斯突出a.docx
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防治煤与瓦斯突出a
突出预兆
前期:
煤变软色泽暗层理节理都紊乱
中期:
钻屑多钻进慢夹顶喷孔异常见
突出:
面来压连声响瓦斯涌出特异常
防治煤与瓦斯突出技术
第一讲概述
一、国内外煤与瓦斯突出概况
煤与瓦斯突出是煤矿中的一种动力现象,其产生的机理较为复杂,且突出要素之间相互制约,因而要想防止并预测它的突出地点、突出强度与发生时间,显然是难度很大的。
正因为如此,煤与瓦斯突出具有明显的突发性特征,破坏性极大,对煤矿的安全生产危害是十分严重的。
有效防治煤与瓦斯突出已成为世界煤矿安全技术领域一个亟待解决的技术难题。
1.国外煤与瓦斯突出概况
世界煤矿发生的第一次典型煤与瓦斯突出是1834年法国“伊萨克矿”发生的突出。
随后比利时的煤矿也发生了突出。
20世纪末起,东欧波、匈、捷、罗和澳大利亚、加拿大、苏联、德国也相继发生了突出,迄今国外已有19个国家发生了突出。
据1989年末统计资料,各国突出矿井数、累计突出次数、最大突出强度等如表1—1所示。
由表1—1看出,在19个国家中,已有245个矿井发生了突出,发生突出总次数约为2.67万次,最大突出强度超过1000t的有11个国家,其中前苏联煤与瓦斯突出强度最大,为1.42万t,这次突出是1969年7月3日在顿巴斯“加加林矿”石门揭煤层时发生的。
应当指出,由于各国能源政策的变化,法国、比利时和荷兰自20世纪70年代以来已停止开采有突出危险的煤层。
日本煤炭工业萎缩,绝大多数突出矿井现已关闭。
前苏联解体后,突出最严重的顿巴斯矿区(该矿区占前苏联总突出次数的85%)已划归乌克兰。
顿巴斯矿区在1990一1995年期间,突出矿井的年产煤量急减少,由31Mt减至1.1Mt。
表1—1国外煤矿煤与瓦斯突出统计表(截止1989年)
国别
统计时间
/每
突出总次
数/次
最大突出
强度/t
突出矿井
数/个
突出气体
种类
发生突出的
主要矿区
法国
1834~1989
7919
5600
7
c02、CHd
塞外纳、北加莱、
海滨、多菲尔等
前苏联
1906~1989
10988
14200
142
\
CH‘
顿巴斯、卡拉干
达、库兹巴斯、沃
尔古塔等
波兰
1894~1989
l915
5000
6
COz、CH4
下西里西亚
日本
1926~1989
1129
3000
4
CH‘
北海道、九州
澳大利
亚
1895~1989
958
1000
14
CH4、C02
斯南威尔士、LA~
兰
匈牙利
1894~1989
958
1400
4
CH4
别契
加拿大
1900—1989
507
3500
4
CH4、C02
克罗斯耐斯、纳奈
莫
捷克斯
洛伐克
1894~1989
488
420
6
CH4、C02
奥斯特洛夫一卡
尔文斯克
比利时
1847~1989
474
1600
3
CH‘
博里纳什、中部
德国
1903~1989
417
3180
10
CH4
北莱因一威斯特
伐利亚
英国
1912~1989
334
4000
17
CH4、C02
南威尔士、约克夏
等
保加利
亚
1933~1989
264
320
5
CH4
巴尔干、斯利文
西班牙
1925~1989
112
3
阿斯土里斯基
土耳其
1961~1989
93
1100
2
CH‘
宋库尔达克
罗马尼
亚
1893~1989
36
3
CH4、C02
雷尔查
南斯拉
夫
1958~1989
22
2
CH4
苏科、范伦奇木
南非
1970~1989
31
8
墨西哥
1969~1989
23
3
孜古依拉
荷兰
1937~1989
12
35
2
CHd
南林贝格
合计
26680
14200
245
除煤与瓦斯突出外,一些国家还发生过岩石与瓦斯突出。
如前苏联的顿巴斯矿区在1965~1984年期间,在22个矿井中发生了3474次矿岩与瓦斯突出(皆在爆破时发生),最大强度为3500t。
德国韦拉地区的“门村格拉本”矿井采岩盐时,曾发生钾盐与二氧化碳突出,突出钾盐达10万t。
2.我国煤与瓦斯突出概况
煤与瓦斯突出是煤矿中的一种动力现象,其产生的机理较为复杂,且突出要素之间相互制约,因而要想防止并预测它的突出地点、突出强度与发生时间,显然是难度很大的,正因为如此,煤与瓦斯突出具有明显的突发性特征,破坏性极大,对煤矿的安全生产危害是十分严重的。
我国是世界上发生煤与瓦斯突出现象最严重、危害性最大的国家之一,建国前在辽源矿务局富国二矿就曾发生过煤与瓦斯突出现象。
新中国成立后,随着我国煤炭工业的飞速发展,其采掘深度不断加深,由于地压与瓦斯压力不断加大,煤与瓦斯突出的次数、强度也不断增加,现已成为我国煤矿重要自然灾害之一。
根据1995年的调查统计。
建国以来,我国先后45个矿务局、138个国有重点煤矿178个井口,共发生煤与瓦斯突出10815次,死亡1266人,共突出煤量815800t,平均突出强度为27。
5t/次,最大突出强度为12780t,突出瓦斯140万m3。
随着人们对煤与瓦斯突出动力显现的认识不断深入,为了防止它的发生,采用了煤层预先抽放瓦斯、突出危险性预测预报及各种直径的超前排放钻孔等防治煤与瓦斯突出的措施,有效的控制了煤与瓦斯突出对煤矿安全生产的危害,图1-1为全国国有重点煤矿历年煤与瓦斯突出突出次数统计图.从图
1-1可以看出自1950年后,全国的煤与瓦斯突出呈逐年上升的趋势,到1980年突出次数达到高峰,而后又呈下降的趋势。
尤其是在煤炭工业部年颁发了防治突出细则后,全国推行预测煤层的突出危险性,根据突出危险性采取相应的防治突出措施,并在采取措施后必须再经过措施效果检验,确认防治突出措施有效后,方可采用安全防护措施施工的综合防治突出体系后,全国的煤与瓦斯突出现象得到了有力的控制,应当指出的是上述的效果是在采掘深度不断加深、煤层的突出危险性继续加大等不利的条件下取
图1-1全国国有重点煤矿历年煤与瓦斯突出次数统计图
得的,使年突出次数维持在200~300次。
另外从历年的煤与瓦斯突出类型分类上突出所占的比重1983年前呈上升的趋势,1983年后逐渐加强防范,突出又呈下降趋势也间接地证实了这一点,见图1-2所示
图1-2中国历年瓦斯突出类型组合图
众所周知,随着采掘深度的不断增加,地应力与瓦斯压力也日趋增加,尤其是过去一些没有发生过突出的煤层与矿井,也会出现突出动力现象,此种现象在四川、贵州等严重突出的矿区已日趋普遍,就连低沼气矿井也会转变成突出矿井,例如:
石嘴山矿务局的石嘴山矿,因而,我国的煤与瓦斯突出的发展趋势是不容不容乐观的。
煤与瓦斯突出是一种极其复杂的自然动力现象,其发生与发展过程容易受自然与人为因素的相互制约.因而用现有的突出假说都很难解释清楚煤与瓦斯突出的发生与发展过程,所以造成了一些防治突出的措施有时起作用,在有些时候其效果就难以使人满意。
这也是世界各国在防治煤与瓦斯突出工作中未能有效的防止煤与瓦斯突出产生的根本原因所在。
二.瓦斯动力现象分类及鉴别
在开采瓦斯煤层时,经常会发生一些瓦斯动力现象,有时还造成—定的动力效应。
这些事先没有预计到而突然发生的瓦斯动力现象外表很相似,然而其本质并不相同,应该予以正确的分类和科学的鉴别,以便采取不同的预测方法和预防防措施。
各研究者虽提出不同的分类方法,但大多数都倾向于按动力现象的成因分类。
根据我国实际情况,我们认为瓦斯动力现象可以分成如下4类型:
煤的突然倾出、煤的突然压出、煤与瓦斯突出、岩石和瓦斯突出。
我们分类的基本原则是:
(1)动力现象造成的空洞位置及形状(包括孔洞中心线和水平面所成之夹角);
(2)喷出煤(或岩石)的粒度及其分选情况;
(3)煤(或岩石)的抛出距离及堆积坡度;
(4)强度(喷出的煤量及岩石量);
(5)喷出{的瓦斯量及瓦斯流运行方向}
(6)动力效应;
(7)现象发生前的预兆。
1、煤的突然倾出
煤的突然倾出是煤矿中常见的瓦斯动力现象,在顿巴斯煤田的急倾斜煤层,煤的突然倾出占突出总数的50%以上。
煤的突然倾出主要是重力引起的,而瓦斯在一定程度上也参与了倾出过程,这是由于瓦斯的存在进一步降低了煤的机械强度,瓦斯压力还促进了重力作用的显现,由于这种关系,煤的倾出能引起或转化为煤与瓦斯突出。
在急倾斜煤层中,煤和瓦斯突出又多以煤倾出开始,最终转化为煤与瓦斯突出。
煤的突然倾出具有下列特征:
(1)倾出空洞具有较规则的几何形;(比如椭圆形、梨形、舌形等)。
在上山,空洞常沿煤层倾斜方向延伸,多为梨形;在平巷,空洞多分布在巷道工作面上方及上隅角以椭圆形较为常见,—般空洞的上部呈自然拱的形状。
在平巷内,空洞中心线与水平面所成之夹角,必然大于煤的自然安息角。
(2)倾出的煤主要是碎煤,有时也能见到少量粉煤,无分选现象。
(3)煤的抛出距离及其堆积情况,取决于煤量的多少、空洞的大小及倾角。
煤的抛出距离一般不超过50m,倾出的煤的堆积坡面角,—般接近于自然安息角,但沿倾斜发生大强度倾出时,堆积坡度可能小于自然安息角。
(4)倾出的煤量由数吨到数百吨,但多数情况下不超过100t。
(5)倾出时的沼气涌出量取决于煤层瓦斯含量,煤的破碎程度和倾出煤量等.每吨倾出煤的瓦斯涌出量略少于或接近煤层瓦斯含量。
一般不会发生瓦斯流逆流,在正常通风条件下,—般经o.5~1h,空气中的瓦斯含量便能降至正常浓度。
(6)倾出时的动力效应,可以推倒空车、折断木支架等。
(7)在倾出前经常出现的预兆是:
煤的硬度降低,煤开裂,工作而掉煤渣,支架压力增加等,有时煤体中也出现劈裂声、闷雷声等。
2、煤的突然压出
煤的突然压出是由应力或开采层集中压力引起的,瓦斯只起次要作用.伴随着突然压出,使回风流中沼气浓度增高,但一般不会引起巷道瓦斯超限(或超限时间很短)。
按表现形式不同,煤的突然压出又可分为两类。
第—类,煤的突然移动,常见于准备巷道,表现为煤体的整体移动.煤体虽保持某种程度的完整外形,而实际上已被压坏并布满裂缝,甚至还有部分煤体被压碎成块状。
有时也表现为巷道底板整体向上鼓起。
不抛出煤和不形成空洞是它的特点。
这一类突然压出乃是应力的水平挤压作用所造成的。
其特征为:
(1)工作面煤体整体移动或底板煤体向上鼓起0。
2~0.4m(有时达1m),不形成空洞。
(2)煤不抛出,无分选现象。
(3)强度—般在10~20t以下;个别达50t以上;
(4)瓦斯涌出量小于煤层的瓦斯含量,通常不引起巷道瓦斯超限。
(5)动力效应较小,支柱一般不被破坏,只是嵌入压出的煤体中,底板鼓起时,可把矿车、钻机抬起。
(6)压出前的预兆是;支柱压力增加,掉煤渣,煤体内出现劈裂声、雷声等。
第二类,煤的突然挤出,多发生在倾斜和缓倾斜煤层的采煤工作面,它是由于应力大,煤层中有软分层,有平行工作面的节理裂缝,在直接顶板中有弹性岩石(砂岩、石灰岩等)以及放顶不及时,悬顶过大等条件下,煤层受到采动应力作用使工作面边缘煤体被压碎而发生的,瓦斯随着煤的突然挤出而加剧涌出。
其特征为:
(1)压出空洞沿弧形条带分布,中间最宽达1~3m,有时达6m;长度—般为7~30m,有时达60m。
空洞分布在软分层中,空洞高度可达到软分层全厚,并向上下两个方向逐渐减少,其剖面呈唇形。
(2)抛出的煤为小块及大块,煤粉很少,无分选现象。
(3)压出的煤可抛出1~3m,个别情况下在4m以上,堆积坡度比自然安息角小.
(4)压出的煤量一般为数十吨,大强度压出可达375t。
(5)压出后短时间内瓦斯浓度可达10%以上,但在正常通风条件下,很快能恢复正常。
煤在大强度突然压出时,大量瓦斯涌出可以延续较长时间,每吨压出煤的瓦斯涌出量略大于煤层瓦斯含量。
(6)动力效应抛出的煤,一般可将工作面支架打断、折断,在突然压出和老顶冒落时,有时出现冲击气浪,有时还发生顶板开裂的现象。
(7)压出前的预兆:
软煤分层厚度增加,支架压力增加,工作而掉煤渣,煤体中出现劈裂声,闷雷声等。
3、煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同参与下发生的,而应力是发动突出的的主要动力,其特征如下:
(1)突出空洞的位置和形状是各式各样的,大部分空洞位于巷道上方及上隅角,但也有位于巷道下隅角。
突出空洞的形状为口小腹大的倒梨形或椭圆形,有时呈很复杂的奇异的外形。
空洞中心线与水平面之夹角可以小于自然安息角,也可大于自然安息角,但很少为水平平方向的。
(2)煤与瓦斯突出的另一个重要特征是喷出的煤具有分选现象,即靠近突出空洞和巷道下部为块煤,其次为碎煤,离突出空洞较远处和煤堆上部是粉煤,有时粉煤能被抛出很远。
(3)煤的抛出距离取决于突出强度,可以从数米到数百米,突出的煤可以堆满巷道全断面,造成巷道堵塞。
煤的堆积坡度通常小于自然安息角。
(4)煤和瓦斯突出的煤量,可由数吨到数千吨,按强度可把煤与瓦斯突出分成如下5类:
①小型煤与瓦斯突出,强度小于10t,
②中型煤与瓦斯突出,强度10~99t;
③次大型煤与瓦斯突出,强度100—499t;
④大型煤与瓦斯突出,强度500—999t;
⑤特大型煤与瓦斯突出,强度等于或大于1000t。
(5)煤和瓦斯突出时喷出的瓦斯量,取决于煤的瓦斯含量和突出的煤量。
特大型煤与瓦斯突出时,短时间能涌出数十万至数百万立方米的瓦斯,吨煤瓦斯涌出量高达100~800m3,超过煤层瓦斯含量5—30倍。
瓦斯一般顺风流运行,而在特大型煤与瓦斯突出时,瓦斯与粉煤流以暴风形式,可逆风流运行并充满数千米长的巷道。
例如,由桐矿务鱼田堡煤矿:
1406采区大巷的特大型突出,涌出瓦斯360万m’,瓦斯逆风流经1612m长的巷道,到达进风副井井口(进风量3600m3/min)。
同时,沿回风道将鱼塘角抽风机双扇防爆门推开(抽风机仍运转),并使前来关闭防爆门的地面工人窒息。
(6)煤和瓦斯突出的动力效应明显,常表现为推翻矿车,搬动巨石,破坏木支架,造成冲击气浪以及声响等。
(7)突出的的预兆可分为有声预兆和无声预兆。
有声预兆:
俗称响煤炮,通常在煤体深处打闷雷声(放炮声),噼啪声(枪声),劈裂声,嘈杂声,沙沙声等。
无声预兆:
煤变软,光泽变暗,掉渣和小块煤剥落,煤面轻微颤动,支架压力增加,瓦斯涌出量增高或者忽大忽小,煤面温度或气温降低等。
石门揭开煤层时发生的煤和瓦斯突出,可以在放炮揭煤时、过煤门放门坎炮时发生,当岩柱强度不足或岩柱尺寸不够时,也会发生自行揭开.若不能一次全断面揭开或揭穿煤层时,还会发生延迟突出,其特点是强度强、危害性大。
沿煤层掘进平巷时,煤和瓦斯突出频繁发生,这是由于煤矿中煤巷多的缘故。
沿煤层掘进上山时,由于煤的重力作用,对发生煤和瓦斯突出是有利的。
相对来说,下山的突次数较少。
沿煤层打钻时也会发生煤与瓦斯突出.钻头以极高的速度揭开高应力、高瓦斯压力带时,即给煤和瓦斯突出刨造了有利条件。
因钻孔直径很小,钻孔中一旦发生突出,随即发生煤的自行膨胀,并使孔内瓦斯压力升高,引起突出过程停滞,所以突出强度一般不大(35t以内),只在个别情况下达到420t(南桐矿务局原东林井4号层南翼)。
我国煤矿大量采用长壁工作面,在回采之前早就掘好了准备巷道,使准备回采的煤体得到—定程度的卸压和排放,因此回采工作面的煤与瓦斯突出次数较少,强度也较低。
但随着采煤机械化程度的不断提高、推进速度加快,近年来突出次数呈上升的趋势.
4、岩石与瓦斯突出
随着开采深度增加,在我国的些矿井相继发生了岩石与瓦斯突出,尽管目前岩石与瓦斯突出的次数还不多(至1986年底为止:
全国共发生58次),但已引起人们的高度重视。
在我国,突出的岩石主要是砂岩,也有含砾砂岩及安山岩,参与突出的瓦斯是二氧化碳和沼气。
例如营城煤矿五井为砂岩与二氧化碳突出。
营城煤矿九井为安山岩与二氧化碳突出。
窑街矿务局三矿为煤、砂岩与二氧化碳突出。
吉林和龙煤矿松下坪井为砂岩(或含砾砂岩)与二氧化碳突出。
北票矿务局台吉竖井为砂岩和沼气突出。
根据国内外外资料,岩石与瓦斯突出一般有如下规律;
(1)岩石和瓦斯突出大都发生在构造破坏带。
如营城五井的突出地点位于井田西部的F3和F2断层之间。
营城九井的突出地点则处在这两个断层的东侧。
窑街三矿的两次突出与F605和F18断层面有关;和龙煤矿松下坪的23次突出都发生在断层附近。
一般当煤层有突出危险时,该煤层地层中的岩石也会有突出的可能。
(2)国外的岩石与瓦斯突出,毫无例外发生在放炮时,我国除1次由冒顶引起外,其余的也均由放炮引起。
(3)岩石与瓦斯突出后,在岩体中形成一定形状的空洞。
根据前苏联彼得洛夫斯克—深矿井的502次突出空洞统计资料,绝大多数空洞(411次)接近于垂直(偏差在±10度范围内),有213个空洞位于巷道顶板,169个位于巷道底板。
目前—般认为岩石与瓦斯突出是岩体的动力破坏,是具有一定岩相和物理力学性质的含瓦斯岩石在静应力和动应力综合作用下边发生的。
岩石的静应力场决定于上覆岩层的重力,构造应力和瓦斯压力.动应力则是爆破引起的。
放炮时,动应力和静应力叠加引起岩体脆性破坏而突出。
它与煤与瓦斯突出的一致处是二者都以应力为主要动力。
实际上岩石与瓦斯突出的表现特征与煤与瓦斯突出有许多相似之处.
(1)我国已见到的岩石突出空洞多位于巷道上方及上隅角,呈不规则的拉长的椭圆形、倒瓶形或圆锥形,空洞中心线几乎与巷道垂直。
(2)喷出的岩石有分选现象,多数为粉末状,少部分为块状,在堆积物上覆盖一层厚0.2~0.5m的岩石粉末,而在顶板下面留有高0.3~0.5m的通道。
(3)岩石抛出距离取决于岩石与瓦斯突出的强度,可以由数米到数十米,粉末状的岩石可以喷出数百余米(如窑街三矿1978年5月23日的突出,岩石和煤喷出163m),喷出岩石的堆积坡度小于自然安息角。
(4)突出的岩石量可以由数吨到上千吨.
(5)突出时喷出的瓦斯量取决于岩石瓦斯含量、瓦斯种类、喷出的岩石量等。
一般二氧化碳参与突出时,喷出量较大。
例如营城九井1985年11月29口的突出,6h内涌出的二氧化碳4万m’,逆风蔓延400余米。
瓦斯一般顺风流运行,在大型和特大型突出时,瓦斯流可逆风流运行很远。
(6)动力效应较大,可推翻矿车,搬动大石块和破坏木支架等。
(7)绝大多数突出前均有预兆出现,主要有瓦斯涌出增加,岩石变软,巷道压力增大,巷道顶板岩石呈片状脱落,炮眼利用率增高,发生底鼓等。
就全国情况看(截止到1981年底),瓦斯突出次数占突出总次数的1/2左右,而煤的倾出和压出次数各占1/4左右,岩石与瓦斯突出仅占0.4%。
各局矿的突出情况有很大的差别,有的局矿(如红卫煤矿),瓦斯突出占大多数:
有的局矿(如北票局),则以突然倾出为主;还有的局矿(如阳泉局),突然压出较多。
这说明由于条件不同,突出的类型有很大的差异。
三、突出机理的研究与进展
1.概述
煤与瓦斯突出机理是解释煤与瓦斯突出的发生原因、条件及发展过程.世界大多数的国家采用了对煤与瓦斯突出实例的统计分析、实验室研究和现场观测等方法,对煤与瓦斯突出机理开展了广泛的研究,并取得了一些成果,在此基础上提出了很多假说。
之所以称其为假说是因为这些假说尚不能对煤与瓦斯突出现象能给予满意的解释,还不能形成一个完整的理论.综合起来,大体上分为以下几类:
(1).瓦斯主导说:
如“瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合孔隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“卸压瓦斯”说、“火山瓦斯”说、“地质破坏带”说、“瓦斯解吸”说等。
(2).地质主导说:
如“岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪切应力”说、“塑形变型”说、“振动波动”说、“拉应力”说、“应力叠加”说、“冲击移近”说、“放炮突出”说、“顶板位移不均匀”说等。
(3).化学本质说:
如“瓦斯水化物”说、“爆炸的煤”说、“重煤“说、“地球化学”说、“硝基化合物”说等。
上述这些假说还是以推测居多,缺乏实践或实验室的研究依据。
(4).综合假说:
这是国内外多数研究人员所持有的观点,即煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯与煤的物理力学性质三者综合作用的结果.但由于每人研究的出发点不同,对上述三种因素在煤与瓦斯突出中所起到的主导作用,看法也不尽相同。
在防治煤与瓦斯突出工作的实践中,多数人认为综合假说能比较客观地解释一些煤与瓦斯突出现象,利用这种假说,指导防治煤与瓦斯突出工作,其效果也是令人满意的。
除了上述一些假说外,近几年来,我国中国矿大提出了“煤流变机理”、“地球失稳论”等学说,中国辽宁工大也提出“球壳失稳”说、“动力失稳固流耦合”等假说,以求较为完善地解释煤与瓦斯突出现象。
2.综合说的研究与实践
煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯与煤的物理力学性质综合作用的结果。
从理论分析上我们不难看出,煤与瓦斯突出是一种能量突然释放的现象.从能量平衡角度出发,能量有释放就有能量集中,反之,有能量集中就回导致能量的释放.问题在于我们要设法要控制好其能量的释放速度,换句话讲,控制其释放功率,让其缓慢释放,就不会在突然释放时所造成的强大的破坏作用。
要想达到这一点,人们就必须设法研究其能量集中的条件和方式,掌握这一点,人们就可以防止或减少突出及其对生产的危害。
(1)。
应力因素
应力在煤与瓦斯突出发生的初期阶段,扮演着极其重要的角色。
通常我们把工作面的应力分为三种,即铅直应力、水平应力和采掘附加应力。
铅直应力是岩石自重造成的,它受控于该地点距地表的垂深,在一个比较小的范围内(例如:
一个采区),在地表地形变化不大的情况下,可以看为定值。
水平应力通常是指构造应力,它受控于矿井矿井或矿区主要地质构造的影响,也就是说一个矿井或矿区它都在主要地质构造的影响范围内,因而也可以认为在一个比较小的范围内,水平应力也可以认为是个常数。
采掘附加应力是指人们进行采掘工作时,破坏了采掘工作地点的原始应力状态,在工作面应力重新分布稳定后,工作面附近就形成了卸压区、增压区(应力集中区)和正常压力区,见图1-3。
这三个区域的大小和其距采掘工作面的距离与工作面附近的岩性有关,在煤层发生煤与瓦斯突出时,此应力是一个变量,是突出的主要动力来源之一。
现分析如下:
注:
A:
应力集中区最高应力点,正常情况下A点距工作面4~6m,突出前将小于此数值.
①卸压区
靠近采掘工作面的煤(岩)体,由于破坏了其原始受力状态,煤(岩)体由三轴压缩状态变成双轴受力,煤的力学性质发生变化,强度降低,在靠近工作面方向的煤体,由于解除了压力,煤(岩)体向采掘空间发生位移(弹性恢复形成后的膨胀变形),而造成靠近采掘工作面的煤(岩)体中的应力降低(该点应力值的小于铅直应力值)。
其卸压范围的大小取决于煤(岩)体的力学性质,强度低,卸压范围大,反之,则小,通常此卸压带宽度为0~2m。
②集中应力区
集中应力是由于人们进行采掘工作,在工作面附近破坏了其原始应力分布,从大家熟知的压力拱理论可知,采掘后,由于应力重新分布,必然会导致出现集中应
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- 防治 瓦斯 突出