突出研究现状样本.doc

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1、 突出机理的研究
世界上一些煤与瓦斯突出严重的国家采用突出实例的统计分析、 实验室研究和现场观测的方法, 对煤与瓦斯突出机理进行了广泛深入的研究, 提出了各种关于突出机理的假说, 综合起来主要分为以下四种:
（1） 地应力假说: 这类假说认为突出的主要因素和能源是地应力, 而瓦斯是次要因素。突出的发生是由于积聚在煤层周围岩石的弹性变形潜能所引起的;
（2） 瓦斯作用假说: 这类假说强调瓦斯是突出的主要能源, 高压瓦斯突破煤壁, 携带碎煤猛烈喷出, 形成突出;
（3） 化学本质假说: 认为突出是由于煤在很大的深度内变质时发生的化学反应而引起;
（4） 综合作用假说: 该假说认为突出是地应力、 瓦斯、 煤的力学性质等综合作用的结果。
中国根据现场资料和试验研究对突出机理进行了探讨, 在综合作用假说的基础上提出了新的看法和观点, 特别是近年来随着研究的深入及新技术手段的应用, 产生了许多新认识。概括起来主要有以下几方面:
v 中心扩张学说认为煤与瓦斯突出是从离工作面某一距离处的中心开始, 之后向周围扩展, 由发动中心周围的煤-岩石-瓦斯体系提供能量并参与活动。
v 流变说认为煤与瓦斯突出是含瓦斯煤体在采动影响后地应力与孔隙瓦斯气体耦合的一种流变过程。
v 二相流体说认为突出的本质是在突出中形成了煤粒和瓦斯的二相流体。
v 固流耦合失稳理论认为突出是含瓦斯煤体在采掘活动影响下, 局部发生迅速、 突然破坏而生成的现象。
v 球壳失稳观点认为突出实质是地应力破坏煤体、 煤体释放瓦斯、 瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的煤壳失稳破坏的过程。
2、 地质构造影响
2.1 煤层构造
1 周丕昌, 刘万伦, 李伟 经过调查大河边内向斜煤层的构造特征, 地应力, 煤层厚度及产状变化, 煤层透气性, 研究了大河边向斜煤层突出机理。结果表明高瓦斯和封闭性好的地质条件是瓦斯突出的物质基础, 压性和压扭性构造等地质构造的发育及地应力作用是导致突出的重要因素。
经过对大河边向斜井田的突出统计发现, 由地质构造导致的突出有22次, 其中, 断层, 断层破碎带和煤层裂隙发育带是突出多发部位。煤层变厚, 容易发生突出。
2 郭德勇, 韩德馨 地质构造控制煤和瓦斯突出作用类型研究 地质构造是控制煤和瓦斯突出的主要地质因素, 研究表明最易发生突出的地质条件有背斜构造, 小断层和煤层变薄带及构造作用形成的软媒带。但由于构造性质及构造规模、 特征的不同, 不同构造带的突出的强度和分布密度相差很大, 而且并非所有构造带都发生突出, 即使在同一构造带内突出的分布也不同, 因此作者将构造分为突出构造和非突出构造; 由于突出构造也并非所有段都发生突出, 又将突出构造分为突出段和非突出段。
因此, 地质构造对突出的影响, 是经过突出地质资料分析得来, 具有”马后炮”性质, 准确度和可靠度不高, 对于地质构造在突出时的作用并没有深入了解。
3.韩军, 张宏伟, 宋卫华等 构造凹地煤与瓦斯突出发生机制及其危险性评估 构造凹地的高构造应力为煤与瓦斯突出提供了动力基础, 同时使得瓦斯的运移和逸散受到了限制, 因而具有较高的瓦斯含量和瓦斯压力, 形成了煤与瓦斯突出的物质条件 最后提出了构造凹地的定量评价指标 构造反差强度及其计算方法。
4. 郭德勇, 韩德馨, 杨陆武 构造几何特征及煤与瓦斯突出危险性研究 经过对平顶山矿区50次的煤与瓦斯突出点的地质构造特征调查分析, 发现煤与瓦斯突出点的构造组合形式分为4类: 向斜构造5次, 断层构造 特别小断层76%, 断层组合, 断层与褶皱构造迭加16次。煤与瓦斯突出点构造组合特征 为煤与瓦斯突 出的发生准备了有利的地质条件,因而煤与瓦斯突出点构造几何型式可作为煤与瓦斯突 出预测预报 的重要地质标志。
5 李云波, 谭志宏 构造煤层位对煤与瓦斯突出的影响数值分析 。利用 RFPA2D对数值模型进行了数值试验, 从应力应变、 破坏分布、 瓦斯压力和瓦斯梯度变化等方面分析了顺煤层发育的构造煤分层在工作面掘进过程中诱发煤与瓦斯突出的作用。数值试验结果表明煤层中的构造煤层位影响着煤与瓦斯突出的始发条件, 是煤与瓦斯突出的关键层。研究分析认为构造煤层位并不影响原始煤层瓦斯赋存分布规律, 可是决定了诱发煤与瓦斯突出的主体和始突强度, 诱发煤与瓦斯突出关键在于构造煤层内的高瓦斯压力梯度。
构造煤层位对煤与瓦斯突出的作用明显, 主要在以下几个方面:
( 1) 构造煤层位影响煤层中的应力分布状态。
( 2) 构造煤层位影响煤层内瓦斯梯度变化。
( 3) 构造煤层位决定了煤与瓦斯突出的始突位置, 影响了煤与瓦斯突出的始突强度。
数值模拟采用二维平面应变模型, 建立的模型尺寸为10 m × 20 m, 模型划分为200 × 400 个单元。模型由岩层、 煤层( 构造煤、 原生结构煤) 组成, 构造煤是煤与瓦斯突出的关键层。模型的上下岩层为不透气的泥岩, 构造煤顺煤层发育, 构造煤煤体破坏程度大且透气性差, 原生结构煤和构造煤厚度各为 2m。采煤方式为一次采全高, 巷道设在煤层中向前开挖1 步, 地应力恒定为10 MPa。考虑到煤岩介质的非均匀性, 假设煤岩的单元弹性模量和强度服从Weibul 分布, 瓦斯在煤层中的流动服从达西线性渗透定律。模型的力学性质参数见表1。

6. 邵强, 王恩营, 王卫红等 构造煤分布规律对煤与瓦斯突出的控制 根据华北366个主要生产矿井的统计, 从地质构造作用的角度分析了构造煤对煤与瓦斯突出的影响。
7. 韩军张宏伟 构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用 在分析中国煤与瓦斯突出空间分布特征的基础上, 以区域构造演化为主线, 从动态的 历史的角度分析了东北 华北和华南聚煤区构造演化过程以及构造发育 瓦斯赋存 煤体结构 应力状态的演化特征, 阐明了构造演化对煤与瓦斯突出的控制作用
8. 张宏伟, 陈学华 程武一 构造应力与煤和瓦斯突出 定性的分析了构造作用产生的构造应力和地质构造形式对煤和瓦斯突出起控制作用。
9. 韩军 张宏伟, 宋卫华 环形构造对煤与瓦斯突出的控制 经过分析潘一矿的区域和矿区地质构造, 结合以往突出实例, 发现环形构造对煤与瓦斯突出的控制体作用是基于对煤体结构的破坏和对瓦斯的赋存两个方面来实现的。
10. 刘彦伟, 陈攀, 魏建平 煤层地质构造对煤与瓦斯突出的控制作用 经过对丁集煤矿进行构造分区, 结合瓦斯动力现象特征, 分析了地质构造的控制作用。丁集煤矿以小断层构造控制为主, 煤层裂隙的发育程度随距断层距离的减小而增大, 煤巷掘进中遇断层等地质构造前 30 m, 应加强煤与瓦斯突出的预测预报; 10 m范围内应实施有针对性的防突措施, 避免瓦斯动力现象的发生。
11. 李中州 煤厚变化对煤与瓦斯突出危险性的影响 研究了白坪井田构造煤厚度与煤与瓦斯突出的关系, 发现了煤厚及其变化是控制煤与瓦斯突出危险性的主要因素, 其关系如下: 煤厚大, 煤层瓦斯含量大, 则煤层稳定性差; 煤厚变化大, 煤层瓦斯含量梯度和水平地应力梯度也大, 煤厚及其变化能够控制瓦斯含量 地应力和煤层稳定性, 进而起到控制煤与瓦斯突出的作用。