(1) 发生突出的地应力条件
地应力包括自重应力、构造应力和采动应力。地应力对突出主要有三方面的作用:
1)围岩或煤体的弹性变形潜能使煤体发生突然破坏和位移;
2)地应力控制瓦斯压力场,促进瓦斯煤体;
3)围岩中应力增加决定了煤层的低透气性,造成瓦斯压力梯度增高,煤体一旦破坏对突出有利。可见,煤层与围岩具有较高的地应力,并在近工作面地带煤层的应力状态发生突然变化,使潜能有可能突然释放,是发生煤与瓦斯突出的一个充分和必要条件。
(2)瓦斯在突出中的作用
存在于煤裂隙和煤孔隙中的瓦斯对煤体有三方面的作用:
(1)全面压缩煤的骨架,促使煤体产生潜能;
(2)吸附在微孔表面的瓦斯分子对微孔起楔子作用,降低煤的强度;
(3)瓦斯压力可降低地应力的作用。
瓦斯的解吸使煤的破碎和移动进一步加强,并由瓦斯流不断的把碎煤抛出,使突出孔洞壁始终保持着一个较大的地应力梯度和瓦斯压力梯度,使煤的破碎不断向深处发展。因此,有足够的瓦斯流把破碎煤体抛出,并且突出孔道畅通,使孔洞壁形成较大地应力梯度和瓦斯压力梯度,有利于煤体破碎向深部发展。
所以,瓦斯的作用称为突出发生的第二个必要和充分条件。
(3) 发生突出的煤体结构条件
煤体结构破坏程度影响煤层的力学性质和对瓦斯的储集能力,因而不同的煤体结构类型具有不同的突出危险性。
前苏联科学院地质研究所基于对煤中原生和次生节理的变化、微裂隙间距、断口和光泽特征,将煤体结构分为五种类型(Ⅰ层状、弱裂隙未破坏,Ⅱ碎块状破坏煤,Ⅲ透镜状强烈破坏煤,Ⅳ粒状粉碎煤,Ⅴ粉状煤),并认为Ⅲ、Ⅵ、Ⅴ类破坏类型的煤体结构分层是发生煤与瓦斯突出的必要条件。中国矿业学院瓦斯组在此分类基础上,把煤体结构的破坏程度分为甲、乙、丙三类。焦作工学院从瓦斯地质角度出发,根据煤体宏观和微观结构特征,将煤体结构划分为四种类型,煤炭工业部颁发的《防治煤与瓦斯突出细则》以前苏联五类划分为基础,提出了煤体结构破坏类型划分的新标准。
关键词:瓦斯条件