在
地应力和
瓦斯的共同作用下,矿井内破碎的岩石和瓦斯突然向采空间喷出,并伴有强烈响声和强大冲击动力的现象。岩石突出主要是煤与瓦斯突出。它是一种矿山地质灾害。
定义:在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤、岩和瓦斯由煤体岩层内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。
岩石突出的机理
自然条件下,坚硬厚层砂岩夹在地层中,受到上覆岩体的巨大压力,所以它处于压缩状态,并聚集了很高的弹性能。由于巷道的掘进,破坏了原始的力学平衡状态,出现了薄弱环节,便立刻发生形变能的突然释放过程,弹性变形的突然回复是快速、猛烈的动力现象,并随之转嫁给附近岩石以巨大的能量,迅速向临空面抛去,这便形成了岩石突出。
形成条件
(1)有巨厚的、致密而坚硬的砂岩,其单轴抗压强度应大于100MPa;
(2)深度大,深度越大,岩体受压越高,可聚集较高的弹性能;
(3)硬岩附近有软弱岩层存在,因为软弱岩层力学强度低,其内聚力和内摩擦角很小,在弹性变性能作用下很容易被抛入巷道;
(4)岩石突出多发生在硬岩底板中掘进的巷道中。
防治方法
在有煤(岩)与瓦斯突出的岩层内掘进巷道或揭穿该岩层时,可采取岩心法或突出预兆法预测岩层的突出危险性。有突出危险时,必须采取防治岩石与瓦斯突出的措施。在一般或中等程度突出危险地带,可采用浅孔爆破降低突出频率和强度;在严重突出危险地带,可采用超前钻孔和
深孔松动爆破措施;在严重突出危险地带中掘进爆破时,在工作面附近应安设挡栏,以限制突出强度。
突出是一种复杂的动力现象,虽然国内外瓦斯工作者研究出不少的防突措施,但突出事故仍不能杜绝。为了防止预测和检验失误带来灾难性后果,无论是否有突出危险或措施是否有效,在突出煤层中进行采掘作业时,都必须采取安全防护措施。
安全防护措施包括反向风门、采掘工作面的远距离爆破、自救器、设置躲避硐室和压风自救系统等内容。
岩石突出实例
如《彼得洛夫斯克-深矿井的一次岩石突出示意图》所示,这是一起典型的岩石突出现象,突出时几乎没有瓦斯异常涌出。它是上世纪 60 年代,前苏联顿涅茨煤管局彼得洛夫斯克-深矿井在垂深 904m 处掘进井底车场空车道和重车道时发生的岩石突出,巷道顶板由泥质页岩和砂岩相互交错组成。
图中а-I为空车道放炮掘进时的巷道断面,II 为岩石突出后巷道断面的轮廓;图中b-I 为重车道放炮掘进时的巷道断面,II 为岩石突出后巷道断面的轮廓;图中 A 所指的部分为突出孔洞。
根据测定:在引起突出和未引起突出的爆破中记录到的弹性振动,炸药破坏岩石与地压影响下破坏之间的时间间隔由 0.3 秒变动到 1.2 秒。在最大允许的延时条件下,炸药爆破引起的岩石振动在 0.2-0.3 秒内就可以完成,所以 В И Николин等断定,突出时的岩石破坏是爆破引起的应力波在岩石中衰减后才开始的。В И Николин 等还根据该矿井 1970年329次突出作了突出强度与爆破炸药量和巷道断面积的
相关性分析,认为突出强度与炸药量无关。