針對桑樹坪煤礦煤與瓦斯突出規律的分析

桑樹坪煤礦是一個年產300萬t、具有煤與瓦斯突出危險的礦井，1997年礦井建成投產以來，煤與瓦斯突出時有發生，嚴重影響煤礦生產安全。隨著采掘深度的加大和采掘速度的不斷提高，煤與瓦斯突出等煤岩災害動力現象日趨嚴重。因此，進行煤與瓦斯突出規律03manbetx 研究，找出影響煤與瓦斯突出的因素，對有效地防治煤與瓦斯突出，消除或降低煤與瓦斯突出02manbetx.com 造成的危害，具有重要的現實意義。

1 井田概況

桑樹坪煤礦地處陝西省韓城市北部，屬渭北石炭二疊紀煤田東北端，麵積63km2。井田為一走向北東、傾向北西的單斜構造，受東部邊緣韓城大斷層影響，邊淺部煤層傾角10°左右，深部3°～5°。井田內中小型褶曲、斷層均很發育，斷層密度為32.5 條/km2。井田含煤地層為二疊係山西組及石炭係太原組，含煤9層（1、2、3、5、7、8、9、11、12），其中3號煤、11號煤為主采煤層，2號煤局部可采。3號煤厚5m，煤層瓦斯含量10.23 m3/t；11號煤厚3.3 m，煤層瓦斯含量9.27 m3/t；2號煤厚1.0 m，煤層瓦斯含量8.74 m3t。礦井采用聯合開拓（平硐-斜井）。平硐礦井絕對瓦斯湧出量20.80 m3/min，相對瓦斯湧出量10.35 m3/t；斜井礦井絕對瓦斯湧出量4.98 m3/min，相對瓦斯湧出量42.28 m3/t。平硐采用對角式通風，斜井采用分區式通風。

2 煤與瓦斯突出類型及突出強度特征

桑樹坪煤礦1998年至2004年5月共發生強度不同的煤與瓦斯突出48次，按突出類型及突出強度統計03manbetx 如下。

2.1 煤與瓦斯突出類型

表1 煤與瓦斯突出類型

突出類型
突出次數/次
突出強度/t
瓦斯湧出量/m3

壓出
36
4～220

42.36
810～28 000

4 717.94

突出
12
93～1 100

478.92
5 600～66 784

27 635.50

由表1可以看出，桑樹坪煤礦煤與瓦斯壓出較多，共36次，占總突出數的75％，突出強度較小，平均突出強度 42.36 t，平均瓦斯湧出量4 717.94 m3，突出強度超過100t的僅有3次；煤與瓦斯突出12次，占總突出次數的25％，但突出強度較大，平均突出強度478.92 t，平均瓦斯湧出量27 635.50 m3。從壓出和突出次數所占總突出次數百分比看，桑樹坪煤礦煤與瓦斯突出多為以地應力主要作用力的壓出。

2.2 煤與瓦斯突出強度

表2 煤與瓦斯突出強度

突出強度/t
突出次數/次
占總數比例/％

＜50

50～100

100～300

300～600

600～1 000

＞1 000
28

6

5

4

3

1
58.3

12.5

10.5

8.3

6.3

2.1

表2中煤與瓦斯突出強度分布特征顯示，小於100 t的突出共34次，占總突出次數的70.8％。因此，桑樹坪煤礦煤與瓦斯突出以強度＜100 t的突出主為。

3 煤與瓦斯突出與各種影響因素的關係

3.1 突出強度及瓦斯湧出量與開采深度的關係

表3 突出強度及瓦斯湧出量與開采深度的關係

開采深度/m
突出次數/次
突出強度/t
瓦斯湧出量/m3

＜400

400～600

600～800
20

25

3
4～220

47.34

3～1 100

227.48

12～549

212.67
820～28 000

4 595.85

810～66 784

13 961.60

4 766～49 309

20 173.67

從表3中數據可以看出，隨著開采9 7 312 3 4 4 8 : 來源：中國安全天地網

深度的加大，突出強度及瓦斯湧出量明顯增大。實測資料顯示，桑樹坪煤礦煤層瓦斯壓力梯度平均1.15MPa/hm，當采深大於400mm時，煤與瓦斯突出的頻度提高，突出強度增大。例如，采深＞415 m的4137回風巷掘進過程中，共發生煤與瓦斯突出6次，其中5次突出強度超過200 t，最大強度為810 t最大瓦斯湧出量為66 784m3。

3.2 突出強度及瓦斯湧出量與采掘工程類型的關係

表4 突出強度及瓦斯湧出量與采掘工程類型的關係

采掘工程類型
突出次數/次
突出強度/t
瓦斯湧出量/m3

平巷

石門

采麵
33

3

12
4～810

152.75

41～1 100

540.33

3～220

50.83
810～66 784

13 961.60

2 100～42 000

23 366.67

130～28 000

6 402.84

從表4中突出次數看，平巷突出量多，占總突出次數的68.8％；采煤工作麵突出次之，占總突出次數的25％；石門最少，占總突出次數的6.2％。但從突出強度看，石門突出強度最大，平巷突出強度次之，采煤工作麵突出強度最小。石門突出強度是采煤工作麵突出強度的10.63倍，平巷突出強度是采煤工作麵突出強度的3倍。由此可以看出，桑樹坪煤礦巷道發生煤與瓦斯突出的危險性遠元大於采煤工作麵。

3.3 突出強度及瓦斯湧出量與作業方式的關係

從表5中突出次數看，放炮和架棚引發突出並列首位，均占總突出次數的37.5％；采煤機割煤引發突出次之，占總突出次數的18.75％；無作業與打鑽引發突出最少。但從突出強度看，無作業突出強度最大，放炮與架棚突出強度相近，采煤機割煤突出強度最小。桑樹坪煤礦無作業突出和架棚突出強度較大。研究發現，當煤體結構完整時，放炮使煤體破壞，裂隙增多，有利於瓦斯排放；當煤體結構破壞嚴重，為碎粉煤，糜棱煤時，放炮使媒體內部裂隙閉合或被煤泥充填，煤層透氣孔生變差，不利於瓦斯排放，造成煤層瓦斯含量增大，瓦斯壓力升高，當瓦斯壓力達到一定程度時，發生煤與瓦斯突出。因此，可以認為，放炮既有誘導煤與瓦斯突出的作用，又有延緩煤與瓦斯突出的作用。

表5 突出強度及瓦斯湧出量與作業方式的關係

作業方式

突出次數 / 次

突出強度 /t

瓦斯湧出量 /m³

放炮

采煤機割煤

架棚

打鑽

無作業

18

9

18

1

2

14 ～ 810

161.61

3 ～ 220

45.78

4 ～ 610

140.60

77

3 ～ 120

671.50

810 ～ 28 594

8 774.22

877 ～ 28 000

5 907.67

1 287 ～ 66 784

12 757.33

4 766

13 969 ～ 42 000

7 984.50

9 7 3 1 23 4 4 8 : 來源：中國 安全天地網

3.4 突出強度及瓦斯湧出量與地質構造的關係

表6 突出強度及瓦斯湧出量與地質構造的關係

構造類型

突出次數 / 次

突出強度 /t

瓦斯湧出量 /m³

斷層 及層滑構造

褶曲

煤厚變化

無構造

11

5

13

19

30 ～ 120

41.73

25 ～ 1 100

532.60

4 ～ 361

114.31

3 ～ 810

159.87

820 ～ 8 900

3 710.45

1 393 ～ 42 000

20 717.40

877 ～ 66 784

14 053.79

820 ～ 49 309

13 755 118

表6顯示，在各種構造因素中，褶曲部位煤與瓦斯突出強度最大，在發生的5次突出中，有4次突出強度超過200t，其中＋300 m軌道石門發生的強度為1 100 t的煤與瓦斯突出是近年來最強的一次；無構造突出強度排次之；煤厚變化突出強度排第三；斷層及層滑構造突出強度最小。桑樹坪煤礦無構造突出強度較大，突出次數較多，其原因是這類突出多發生在深部或煤體結構破壞嚴重的部位。因此，可以認為，桑樹坪煤礦煤與瓦斯突出與地質構造聯係密切，但在采深＞400 m及煤體結構破壞嚴重的無構造部位，煤與瓦斯突出的危險性依然很大。

3.5 突出強度及瓦斯湧出預兆的關係

表7 突出強度及瓦斯湧出量與突出預兆的關係

突出預兆

突出次數 / 次

突出強度 /t

瓦斯湧出量 /m³

響煤炮

片幫、掉碴

煤結構紊亂

頂板來壓

噴頂夾鑽

瓦斯異常

瓦斯忽大忽小

無預兆

30

11

15

3

5

3

3

6

4 ～ 549

159.87

4 ～ 549

207.07

3 ～ 220

45.60

25 ～ 480

180.33

3 ～ 243

71.20

4 ～ 549

108.25

5 ～ 360

128.67

25 ～ 1 100

246

820 ～ 66 784

11 993.13

1 929 ～ 49.309

13 755.18

820 ～ 28 000

4 648.8

1 596 ～ 26 000

10 457

877 ～ 13 969

5 707.80

2 481 ～ 49 309

19 569

1 393 ～ 11 483

5 852

810 ～ 4 200

9 620.83

9 7 3 1 2 34 4 8 : 來源：中國 安全天地網

由表7可以看出，87.5％的煤與瓦斯突出有突出預兆，並且突出預兆的種類及特征與突出強度和突出時間有密切聯係；當有響煤炮、片幫掉碴、頂板來壓及瓦斯異常等預兆時，突出強度較大；煤炮聲為單個，由遠而近，強度由小到大，突出可以有在數小時後發生，突出強度較大；煤炮聲為群炮，頻率很高，強度很大，突出很快就要發生；當瓦斯異常或瓦斯忽大忽小，且有煤塵及瓦斯冷風出現時，突出可能在數秒或數分鍾內立刻發生；突出預兆種類越多，突出發生的時間越近；突出預兆越提前，越明顯，突出強度就越大。因此，掌握突出預兆的種類及特征，對煤與瓦斯突出預測，防止突出造成人身傷亡02manbetx.com ，具有重要的現實意義。

4 結論

通過對桑樹坪煤礦近6年來48次煤與瓦斯突出進行03manbetx ，可初步得出如下結論：

（1）桑樹坪煤礦75％的煤與瓦斯突出為以地應力為主導的煤與瓦斯壓出，突出強度一般＜100 t。

（2）各種巷道掘進中發生的煤與瓦斯突出強度大、頻度高、危害嚴重；工作麵采過程中發生的煤與瓦斯突出多為小型壓出。

（3）放炮突出和炮後延期突出的強度和頻度均較高，說明放炮既有誘導煤與瓦斯突出的作用，又有延緩煤與瓦斯突出的作用。

（4）褶曲構造、煤厚變化是影響煤與瓦斯突出的重要因素，但當采深超過400 m時靜壓力成為煤與瓦斯突出的重要影響因素。

（5）絕大多數煤與瓦斯突出發生之前有預兆出現，預兆的種類、特征與突出強度、突出時間密切相關。當有響煤炮、頂板來壓、片幫掉碴及瓦斯異常等預兆中的2種以上同時出現時，發生突出的強度大。

9 7 3 1 2 3 44 8 : 來源：中國安全天地網

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