煤与瓦斯突出,是一种类型的瓦斯特殊涌出的现象,即在压力作用下,破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出的现象。煤与瓦斯突出是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害,他严重威胁着煤矿的安全生产,具有极大的破坏性。每次突出前都有预兆出现,但出现预兆的种类和时间是不同的,熟悉和掌握预兆,对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。
概念
在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。
特征
(1)突出的煤向外抛出距离较远,具有分选现象。
(3)抛出的煤破碎程度高,含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。
(4)有明显的动力效应,破坏支架,推倒矿车,破坏和抛出安装在巷道内的设施。
(5)有大量的
瓦斯涌出,
瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量,有时会使风流逆转。
(6)突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其它分岔形等。
分类
根据其发生的动力形式,可以分为煤与瓦斯突出(简称突出),煤的突然压出伴随瓦斯涌出(简称压出)和煤的突然倾出伴随瓦斯涌出(简称倾出)三种类型。
煤与瓦斯突出
在地应力和瓦斯压力的共同作用下,破碎的煤(岩)和瓦斯(甲烷)从煤体内突然喷出到采掘空间的动力现象叫煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出。其特征有:
①突出的煤向外抛出距离较远,从数米到数百米不等。
②抛出的煤堆积坡度小于煤的自然安息角,具有分选现象。
③抛出的煤破碎程度较高,含有大量的粉煤和煤尘。
④突出有明显的动力效应,如破坏支架、推倒矿车、摧毁风门、破坏设备、搬运煤(岩)等。
⑤突出时,拌随有大量瓦斯涌出,使回风流瓦斯较长时间超限,有时还会发生逆流;其波及范围视其突出强度和矿井通风能力可达一个或几个采区乃至全矿井。
⑥突出后的孔洞形状呈口小腔大的梨形、舌型、倒瓶型及其它型状;多数位于巷道的上方或上偶角。
煤的突然倾出
采掘工作面在地应力的作用下,煤体受到破坏后,其自重力超过煤层的凝聚力和与围岩的摩擦力,加之瓦斯在一定程度上参与作用,使破碎而松散的煤炭突然向采掘空间倾出,并拌随涌出大量瓦斯的现象叫煤的突然倾出。其特征有:
①倾出的煤就地按自然安息角堆积,不显示气体搬运特征,无分选现象。
②倾出后的孔洞形状多为口大腔小,孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂(厚煤层)方向发展。
③无明显动力效应。
④倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中。
⑤巷道瓦斯(
二氧化碳)涌出量明显增加,但时间短,一般不出现瓦斯逆流现象。
煤的突然压出
在地应力,尤其是采掘集中应力的作用下,采掘工作面的煤体被抛出或发生位移,并拌随大量瓦斯涌出的现象叫煤的突然压出。其特征有:
①压出有两种形式,即煤的整体位移或煤有一定距离的抛出,但位移和抛出的距离都较小。
②压出后,在煤层与顶板之间的裂隙中,常留有细煤粉,整体位移的煤体上有大量的裂隙。
③压出的煤呈块状,无分选现象。
⑤压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形、半圆形孔洞
强度的划分
煤与瓦斯突出规模有很大的差别,瓦斯突出的规模常用突出强度来表述。突出强度时指每次突出中抛出的煤(岩)量(t)和涌出的瓦斯量(m3),因瓦斯量计量困难,通常突出的煤(岩)量作为划分依据。一般分为四种:
1、小型突出:突出强度<100t;
2、中型突出:突出强度100t~500t(含100t);
3、大型突出:突出强度500t~1000t(含500t);
4、特大突出:突出强度≥1000t。
规律
(1)突出与地质构造的关系,突出多发生在地质构造带内,如断层、褶曲和火成岩侵入区附近。
(2)突出与瓦斯的关系,
煤层中的瓦斯压力与含量是突出的重要因素之一。一般说来,瓦斯压力和瓦斯含量越大,突出的危险性越大。但突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间,没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可以发生突出;反之,瓦斯压力高,含量大的煤层也可能不突出,因为突出是多种因素综合作用的结果。
(3)突出与地压的关系,地压愈大,突出的危险性愈大。当深度增加时,突出的次数和强度都可能增加;在集中压力区内突出的危险性增加。
(4)突出与
煤层构造的关系,煤层构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。一般情况下煤的破坏类型愈高强度愈小,突出的危险性愈大。故突出多发生在软煤层或软分层中。
(5)突出与围岩性质的关系,若煤层顶底板为坚硬而致密的
岩层且厚度较大时,其集中应力较大,瓦斯不易排放,故突出危险性愈大;反之则小。若顶底板中具有容易风化和遇水变软的岩层时,将减少突出危险性。
(6)突出与水文地质的关系,实践表明,煤层比较湿润,
矿井涌水量较大,则突出危险性较小;反之则大,这是由于地下水流动,可带走瓦斯,溶解某些矿物,给瓦斯流动创造了条件。
(7)突出具有延期性突出的延期性变化就是震动放炮后没有诱导突出而相隔一段时间后才发生突出。其延迟时间从几分钟到几小时。
危害
煤与瓦斯突出是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害,他严重威胁着煤矿的安全生产。由于煤与瓦斯突出能在一瞬间向采掘工作面空间喷出巨量煤与瓦斯流,不仅严重地摧毁巷道设施,毁坏通风系统,而且使附近区域的井全部充满瓦斯与煤粉,造成瓦斯窒息或煤流埋人,甚至会造成煤尘和
瓦斯爆炸等严重后果。
预兆
绝大多数的煤与瓦斯突出在突出发生前都有预兆,没有预兆的突出是极少数的。突出的预兆可分为有声预兆和无声预兆。
有声预兆
①响煤炮。由于各矿区、各采掘工作面的地质条件、采掘方法、瓦斯及煤质特征的不同,所以预兆声音的大小、间隔时间、在煤体深处发出的响声种类也不同。有的像炒豆似的噼噼啪啪声,有的像鞭炮声,有的像机关枪连射声,有的似跑车一样的闷雷、嘈杂、沙沙声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。
②其他声音预兆。发生突出前,因压力突然增大,支架会出现嘎嘎响、劈裂折断声,煤岩壁会开裂,打钻时会喷煤、喷瓦斯等。
③当声响由远而近、由小而大、由断续变连续即是突出危险信号。
无声预兆
①煤层结构构造方面表现为:煤层层理紊乱,煤变软、变暗淡、无光泽,煤层干燥和煤尘增大,煤层受挤压褶曲变粉碎,厚度变大、倾角变陡。
②地压显现方面表现为:压力增大,使支架变形,煤壁外鼓、片帮、掉渣,顶底板出现凸起台阶、断层、波状鼓起,手扶煤壁感到震动和冲击,炮眼变形装不进药,打眼时垮孔、顶夹钻等。
③其他方面的预兆有:瓦斯涌出异常、忽大忽小,煤尘增大,空气气味异常、闷人,有时变热
处理
下井人员必须随身携带隔离式自救器,熟悉工作地点的避灾路线。突出预兆并非每次突出时都同时出现,而是出现一种或几种。当发现有突出的预兆时,现场人员要立即按避灾路线撤离。
撤离中快速打开隔离式自救器并佩戴好,迎着新鲜风流继续外撤;掘进工作面必须向外迅速撤至反向风门之外,之后把反向风门关好,然后继续外撤;要迅速将发生突出的地点、预兆情况以及人员撤离情况向调度室和所在工区值班人员汇报;立即切断突出地点及回风流中的一切电气设备的电源,撤离现场要关闭反向风门,并在突出区域或瓦斯流区域内设臵栅栏,以防人员进入;当确定不能撤离突出的灾区时,如退路被堵或自救器有效时间不够,就要进入就近的避难硐室或压风自救装臵处暂避,关好铁门,打开供气阀,做好自救;也可寻找有压缩空气管路的巷道、硐室躲避,这时要把管子的螺钉接头卸开,形成正压通风,延长避难时间,并设法与外界保持联系,等待救护队援救
在突出危险区域发现突出预兆后,现场人员可以采取一些避灾措施。
一、采面人员发现预兆时,要迅速向进风侧撤离,并通知其他人员同时撤离。撤离中应快速打开隔离式自救器并佩戴好,再继续外撤。在掘进工作面发现突出预兆时,也必须向外迅速撤离。撤至防突反向风门外后,要把防突风门关好,再继续外撤。
二、如果自救器发生故障或佩戴自救器不能到达安全地点时,在撤出途中应进入预先筑好的避难硐室中躲避,或在就近地点快速建筑的
临时避难硐室中避灾,等待矿山救护队的救援。
三、有些矿井,出现了煤与瓦斯突出的某些预兆,但并不立即突出,过一段时间后才发生突出。因此,遇到这种情况,现场人员不能犹豫不决,必须立即撤出,并佩戴好自救器。
煤与瓦斯突出事故发生后,在有煤与瓦斯突出危险的矿井或工作面工作的矿工,必须随身携带隔离式自救器。一旦发生突出事故,应立即佩戴好,以便保护自己,迅速撤离危险区。遇险矿工在撤退途中,若退路被突出煤矸所堵,不能到达避难硐室躲避时,可寻找有压风管或铁风筒的巷道、硐室暂避,并与外界取得联系。这时,要把压风管的供气阀门打开或接头卸开,形成正压通风,以稀释高浓度瓦斯,供遇险人员呼吸。
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