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浅析煤与瓦斯突出的预测及防治措施
作者：颜文星2012-12-03
引言
煤与瓦斯突出是一个能量释放过程，在这一过程中，首先是能量的积聚，这个能量包括瓦斯、地应力等。煤层内的瓦斯含量、瓦斯压力和地应力随地质构造复杂程度的不同存在着较大的差异。由于地质构造带存在着必然的构造应力，所以，在构造带储存有较高的煤岩弹性应变能，突出危险性较大；并且在这些区域，煤层裂隙较为发育，瓦斯含量和压力往往较高，所以瓦斯内能较大，突出危险性较大。同时，在地质构造带，由于煤岩层受到不同程度的破坏，煤层的坚固性系数往往较低，软分层较为发育，绝对而言抵抗突出破坏的能力较差，所以成为突出的多发区域。江西建新煤矿（90万吨/年）为高瓦斯突出矿井，9#煤层为高瓦斯威胁煤层，2916工作面属于地质构造复杂区域，所以在该区域中的瓦斯预测、防突技术和防突管理，是矿井安全掘进的重要保障。
摘要煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出是煤矿井下最重的自然灾祸之一,它严重制约着煤炭的正常生产,同时也危及工作人员的生命安全。煤与瓦斯突出预测是煤矿瓦斯安全管理的前提和基础。开展煤与瓦斯突出方面的研讨能有效地加强瓦斯危机预警和防治工作的针对性,从而减少瓦斯灾祸的发生。在总结分析煤与瓦斯突出机理、突出类型、突出条件、突出普通规律和影响要素的基础上，重点分析了煤与瓦斯突出预测的各种方法及针对性防治措施，神经网络是预测煤与瓦斯突出非线性问题是最有前景的方法。
关键词煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出预测防治措施
一、煤与瓦斯突出的机理、类型与普通规律
1、煤与瓦斯突出的机理
世界国对煤与瓦斯突出机理的研讨都很注重，也取得了必然成果，但由于突出机理的复杂性及突出景象的多样性，目前对突出机理的认识仍处于假说阶段。普通对煤与瓦斯突出机理的认识可归纳为四种：地应力论、瓦斯作用论、化学本质论和综合作用论。
我国从60年代起就对突出煤层的应力形状、瓦斯赋存形状、煤的物理力学功能等开展了一系列的研讨，根据现场材料和实验研讨对突出机理进行了探讨，提出了新的见解和观点，概括起来主要有中心扩张学说、流变假说、二相液体假说、固流耦合失稳理论、球壳失稳理论等。此外中国科学院力学研讨所从力学角度对突出过程做了大量的研讨工作，并提出了突出破坏过程及瓦斯渗流的机制方程。

2、煤与瓦斯突出的类型
煤与瓦斯的突出包括：煤与瓦斯突出、岩石与瓦斯突出、煤与CO2突出、岩石与CO2突出等。由于突出时的原动力和所表现景象的不同，煤与瓦斯突出可分为突然涌出、急速倾出、较慢压出三种情况。除压出主要是瓦斯或CO2气体外，前二种为煤尘固体和瓦斯或CO2气体同时涌出。
3、煤与瓦斯突出的普通规律
1）、突出的次数和强度随开采的深度添加而添加；2）、突出多发生在地质构造地区，如褶曲、断层处及岩浆侵入地区；3）、煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，突出危险性越大；4）、煤层厚度大、倾角大或其厚度和倾角发生变化和煤层中的软分层由薄变厚的地区，容易发生突出；5）、掘进工作面应力集中的地区易发生突出；6）、在外力冲击作用下，如放炮或采煤机割煤时煤体受到震动，勾引瓦斯发生突出；7）、围岩的透气性越差、致密的岩层越厚，煤层的瓦斯含量越高，其突出的危险性也就越大；8）、突出多发生在揭煤和煤层掘进工作面；9）、在突出前大多数都会出现前兆。
二、煤与瓦斯突出的预测
1、突出预测方法的分类
按预测预告范围和时间的不同，预测方法可分为3类：第一是区域性预测，主要是确定煤田、井田、煤层和采掘区域性的突出危险性；第二是局部预测，它是在区域性的基础上，根据钻探、采掘工程等材料，进一步对局部地区或要点的突出危险性作出判断；第三是日常预测，它是在区域性预测、局部预测的基础上，根据突出前兆的各种异常效应，对突出危险发出警告。
2、目前对煤与瓦斯突出的预测方法
1）、微震技术预测突出危险性
研讨表明，煤和围岩受力破坏过程中发生破裂和震动，当从震源传出震波或声波的强度和频率添加到必然数值时，可能出现煤的突然破坏，发生突出。突出是由连续的多起断裂引发的，而且异常的微震发射通常在断裂之前5～45s内产生，故微震法作为突出预告方法，有其广阔的运用前景。俄罗斯在地震声学预测方法中取得了较好的研讨成果。
2）、煤层温度状态预测突出的危险性
温度状态预测突出危险性的理论根据是：瓦斯解吸时吸热，导致煤层温度降低。温度降低越多，说明煤层瓦斯解吸能力越强，则突出危险性越大。
国外对采掘工作面近工作面地段的煤体温度状态进行了考察研讨，用于突出危险性日常预测，并对掘进中发生的6次突出全部作出了预告。原苏联学者，采用近工作面地带的温度与煤体原始温度之差作为突出预测目标，该预测方法被原苏联防突委员会推荐使用。
3）、煤层中涌出的氦或氡浓度的变化预测突出
研讨表明在地震之前不仅有氡的反常涌出景象，而且有氦的反常涌出