突出研究现状.doc

1、 突出机理研究
世界上部分煤与瓦斯突出严重国家采取突出实例统计分析、 试验室研究和现场观察方法, 对煤与瓦斯突出机理进行了广泛深入研究, 提出了多种相关突出机理假说, 综合起来关键分为以下四种:
（1） 地应力假说: 这类假说认为突出关键原因和能源是地应力, 而瓦斯是次要原因。突出发生是因为积聚在煤层周围岩石弹性变形潜能所引发;
（2） 瓦斯作用假说: 这类假说强调瓦斯是突出关键能源, 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: 认为突出是因为煤在很大深度内变质时发生化学反应而引发;
（4） 综合作用假说: 该假说认为突出是地应力、 瓦斯、 煤力学性质等综合作用结果。
中国依据现场资料和试验研究对突出机理进行了探讨, 在综合作用假说基础上提出了新见解和见解, 尤其是多年来伴随研究深入及新技术手段应用, 产生了很多新认识。概括起来关键有以下几方面:
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中心开始, 以后向周围扩展, 由发动中心周围煤-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一个流变过程。
v 二相流体说认为突出本质是在突出中形成了煤粒和瓦斯二相流体。
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, 局部发生快速、 忽然破坏而生成现象。
v 球壳失稳见解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煤壳失稳破坏过程。
2、 地质结构影响
2.1 煤层结构
1 周丕昌, 刘万伦, 李伟 经过调查大河边内向斜煤层结构特征, 地应力, 煤层厚度及产状改变, 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地质条件是瓦斯突出物质基础, 压性和压扭性结构等地质结构发育及地应力作用是造成突出关键原因。
经过对大河边向斜井田突出统计发觉, 由地质结构造成突出有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, 轻易发生突出。
2 郭德勇, 韩德馨 地质结构控制煤和瓦斯突出作用类型研究 地质结构是控制煤和瓦斯突出关键地质原因, 研究表明最易发生突出地质条件有背斜结构, 小断层和煤层变薄带及结构作用形成软媒带。但因为结构性质及结构规模、 特征不一样, 不一样结构带突出强度和分布密度相差很大, 而且并非全部结构带都发生突出, 即使在同一结构带内突出分布也不一样, 所以作者将结构分为突出结构和非突出结构; 因为突出结构也并非全部段都发生突出, 又将突出结构分为突出段和非突出段。
所以, 地质结构对突出影响, 是经过突出地质资料分析得来, 含有“马后炮”性质, 正确度和可靠度不高, 对于地质结构在突出时作用并没有深入了解。
3.韩军 张宏伟, 宋卫华等 结构凹地煤与瓦斯突出发生机制及其危险性评定 结构凹地高结构应力为煤与瓦斯突出提供了动力基础, 同时使得瓦斯运移和逸散受到了限制, 所以含有较高瓦斯含量和瓦斯压力, 形成了煤与瓦斯突出物质条件 最终提出了结构凹地定量评价指标 结构反差强度及其计算方法。
4. 郭德勇, 韩德馨, 杨陆武 结构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次煤与瓦斯突出点地质结构特征调查分析, 发觉煤与瓦斯突出点结构组合形式分为4类: 向斜结构5次, 断层结构 尤其小断层76%, 断层组合, 断层与褶皱结构迭加16次。煤与瓦斯突出点结构组合特征 为煤与瓦斯突 出发生准备了有利地质条件,所以煤与瓦斯突出点结构几何型式可作为煤与瓦斯突 出估计预报 关键地质标志。
5 李云波, 谭志宏 结构煤层位对煤与瓦斯突出影响数值分析 。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改变等方面分析了顺煤层发育结构煤分层在工作面掘进过程中诱发煤与瓦斯突出作用。数值试验结果表明煤层中结构煤层位影响着煤与瓦斯突出始发条件, 是煤与瓦斯突出关键层。研究分析认为结构煤层位并不影响原始煤层瓦斯赋存分布规律, 不过决定了诱发煤与瓦斯突出主体和始突强度, 诱发煤与瓦斯突出关键在于结构煤层内高瓦斯压力梯度。
结构煤层位对煤与瓦斯突出作用显著, 关键在以下多个方面:
( 1) 结构煤层位影响煤层中应力分布状态。
( 2) 结构煤层位影响煤层内瓦斯梯度改变。
( 3) 结构煤层位决定了煤与瓦斯突出始突位置, 影响了煤与瓦斯突出始突强度。
数值模拟采取二维平面应变模型, 建立模型尺寸为10 m × 20 m, 模型划分为200 × 400 个单元。模型由岩层、 煤层( 结构煤、 原生结构煤) 组成, 结构煤是煤与瓦斯突出关键层。模型上下岩层为不透气泥岩, 结构煤顺煤层发育, 结构煤煤体破坏程度大且透气性差, 原生结构煤和结构煤厚度各为 2m。采煤方法为一次采全高, 巷道设在煤层中向前开挖1 步, 地应力恒定为10 MPa。考虑到煤岩介质非均匀性, 假设煤岩单元弹性模量和强度服从Weibul 分布, 瓦斯在煤层中流动服从达西线性渗透定律。模型力学性质参数见表1。

6. 邵强, 王恩营, 王卫红等 结构煤分布规律对煤与瓦斯突出控制 依据华北366个关键生产矿井统计, 从地质结构作用角度分析了结构煤对煤与瓦斯突出影响。
7. 韩军张宏伟 结构演化对煤与瓦斯突出控制作用 在分析中国煤与瓦斯突出空间分布特征基础上, 以区域结构演化为根本, 从动态 历史角度分析了东北 华北和华南聚煤区结构演化过程以及结构发育 瓦斯赋存 煤体结构 应力状态演化特征, 说明了结构演化对煤与瓦斯突出控制作用
8. 张宏伟, 陈学华 程武一 结构应力与煤和瓦斯突出 定性分析了结构作用产生结构应力和地质结构形式对煤和瓦斯突出起控制作用。
9. 韩军 张宏伟, 宋卫华 环形结构对煤与瓦斯突出控制 经过分析潘一矿区域和矿区地质结构, 结合以往突出实例, 发觉环形结构对煤与瓦斯突出控制体作用是基于对煤体结构破坏和对瓦斯赋存两个方面来实现。
10. 刘彦伟, 陈攀, 魏建平 煤层地质结构对煤与瓦斯突出控制作用 经过对丁集煤矿进行结构分区, 结合瓦斯动力现象特征, 分析了地质结构控制作用。丁集煤矿以小断层结构控制为主, 煤层裂隙发育程度随距断层距离减小而增大, 煤巷掘进中遇断层等地质结构前 30 m, 应加强煤与瓦斯突出估计预报; 10 m范围内应实施有针对性防突方法, 避免瓦斯动力现象发生。
11. 李中州 煤厚改变对煤与瓦斯突出危险性影响 研究了白坪井田结构煤厚度与煤与瓦斯突出关系, 发觉了煤厚及其改变是控制煤与瓦斯突出危险性关键原因, 其关系以下: 煤厚大, 煤层瓦斯含量大, 则煤层稳定性差; 煤厚改变大, 煤层瓦斯含量梯度和水平地应力梯度也大, 煤厚及其改变能够控制瓦斯含量 地应力和煤层稳定性, 进而起到控制煤与瓦斯突出作用。