煤与瓦斯突出是矿井最常见、最主要、最严重的自然灾害,所谓煤与瓦斯突出是指在压力作用下,破碎的煤与瓦斯在极短的时间内,从煤(岩)体内突然向采掘空间大量喷出的异常动力现象。煤与瓦斯突出不仅可以摧毁井巷设施,破坏矿井通风系统和地质结构,甚至充塞巷道,产生瓦斯爆炸,造成极大地人员伤亡和财产损失。对此,本文简要剖析了影响煤与瓦斯突出的地质条件,瓦斯的形成,以及突出的预兆、过程、力能计算、机理以及规律,以便各矿井根据自身情况,做好煤与瓦斯突出的防治工作。 0. 引言 煤是工业的粮食,改革开放以来,在我国的能源结构中煤炭约占 70%到 75%[1],以煤为主的格局在今后几十年不会发生根本改变。近年来,随着国家对煤炭开采力度的加大,开采深度不断增加,煤层赋存条件复杂多变,矿井灾害屡见不鲜,而由煤与瓦斯突出引起的事故更是时有发生,例如,2009 年的鹤岗新兴煤矿事故;2008 年的辽宁法库“8.18”事故:2005 年辽宁阜新孙家湾“2.14”事故等,毋庸置疑,这些事故造成了严重的人员伤亡和财产损失,因此,全面了解煤与瓦斯突出的演化过程对矿井生产具有重大的科学意义。 1. 地质构造对煤与瓦斯突出的影响 1.1 地质构造与煤与瓦斯突出的关系 提到煤与瓦斯突出,就不得不考虑地质构造,因为不同的矿井有不同的地质构造,不同的地质构造对煤与瓦斯突出有不同的影响。大量的研究成果表明突出与构造有直接的关系,如山西阳泉80%以上的突出发生在构造区[2],开滦矿区 60%的突出发生在以断层为主的构造附近,四川芙蓉矿47 次的突出都发生在断层和褶皱构造附近[3],安徽淮南矿区 85%以上的突出与以断层为主的构造有关,河南平顶山矿区、江苏省含煤矿区的突出也与构造有关[4]。 突出不仅需要良好的瓦斯形成和保存的地质条件,还需要具备瓦斯突出的地质条件。瓦斯的形成和保存奠定了突出发生的物质基础,地质构造因素则是发生瓦斯突出的必要条件。综合分析各方面的研究成果,从地质力学的角度来看,构造区内突出危险性相对较大的部位是:构造体系的复合部位、弧形构造的弧顶部位、褶曲构造的褶扭部位、多种构造体系的交汇部位、压扭性断裂所夹的断块,以及旋转构造的收敛端和断层的尖灭端等[5]。 1.2 煤层厚度对煤与瓦斯突出的影响 研究表明突出点常分布在煤层厚度大和煤层厚度变化大的部位,见表 1,突出危险程度的差异与煤厚及其变化的关系有以下几种[4]: 1)煤层厚度较稳定的多煤层矿井:各煤层的突出危险性决定...