从表3中数据可以看出,随着开采深度的加大,突出强度及瓦斯涌出量明显增大。实测资料显示,桑树坪煤矿煤层瓦斯压力梯度平均1.15MPa/hm,当采深大于400mm时,煤与瓦斯突出的频度提高,突出强度增大。例如,采深>415 m的4137回风巷掘进过程中,共发生煤与瓦斯突出6次,其中5次突出强度超过200 t,最大强度为810 t最大瓦斯涌出量为66 784m3。
3.2 突出强度及瓦斯涌出量与采掘工程类型的关系
表4 突出强度及瓦斯涌出量与采掘工程类型的关系
采掘工程类型 | 突出次数/次 | 突出强度/t | 瓦斯涌出量/m3 |
平巷 石门 采面 | 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 |
从表4中突出次数看,平巷突出量多,占总突出次数的68.8%;采煤工作面突出次之,占总突出次数的25%;石门最少,占总突出次数的6.2%。但从突出强度看,石门突出强度最大,平巷突出强度次之,采煤工作面突出强度最小。石门突出强度是采煤工作面突出强度的10.63倍,平巷突出强度是采煤工作面突出强度的3倍。由此可以看出,桑树坪煤矿巷道发生煤与瓦斯突出的危险性远元大于采煤工作面。
3.3 突出强度及瓦斯涌出量与作业方式的关系
从表5中突出次数看,放炮和架棚引发突出并列首位,均占总突出次数的37.5%;采煤机割煤引发突出次之,占总突出次数的18.75%;无作业与打钻引发突出最少。但从突出强度看,无作业突出强度最大,放炮与架棚突出强度相近,采煤机割煤突出强度最小。桑树坪煤矿无作业突出和架棚突出强度较大。研究发现,当煤体结构完整时,放炮使煤体破坏,裂隙增多,有利于瓦斯排放;当煤体结构破坏严重,为碎粉煤,糜棱煤时,放炮使媒体内部裂隙闭合或被煤泥充填,煤层透气孔生变差,不利于瓦斯排放,造成煤层瓦斯含量增大,瓦斯压力升高,当瓦斯压力达到一定程度时,发生煤与瓦斯突出。因此,可以认为,放炮既有诱导煤与瓦斯突出的作用,又有延缓煤与瓦斯突出的作用。
表5 突出强度及瓦斯涌出量与作业方式的关系
作业方式 | 突出次数/次 | 突出强度/t | 瓦斯涌出量/m3 |
放炮 采煤机割煤 架棚 打钻 无作业 | 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 |
3.4 突出强度及瓦斯涌出量与地质构造的关系