对地下工程岩石和瓦斯突出中的一些问题的讨论.ppt

对地下工程岩石和瓦斯突出中一些问题的讨论;主 要 内 容;1 在岩石突出、瓦斯突出认识上的分歧; 山口梅太郎提出，无论是金属矿还是煤矿开采均有岩石突出。金属矿的岩石突出是由于以应变能形式积蓄于围岩中的能在岩石突出瞬间被释放而形成的。 金属矿的岩石突出多发生在大深度，常发生在母岩和矿石都较硬的矿体中，与金属矿相比煤矿的岩石突出发生在较浅深度。; K．palm等人根据1855～1995年世界采矿工程中发生的70000多次瓦斯与岩石一起突出指出，初期突出物质是气体，有：CH4、CO2、N2气。喷出的岩石有：砂岩、岩盐、云母片岩、泥灰岩等。; 磯部俊郎提出，除瓦斯突出、岩石突出两种极端情况外，大多数突出是存在于两种极端情况的中间。应力和瓦斯共同作用的程度有各种各样的组合。岩石突出有地震，大的瓦斯突出却没有地震；在日本旧住友奔别煤矿采掘记录到砂岩突出约100次，突出的孔洞呈现了像瓦斯突出那样的形状。; И.В.Бобров等认为，岩石突出的起因是由于地质构造过程产生的并保存在砂岩中的高应力瞬间释放； И.В.Николин等否认现代构造运动引起的构造应力的存在，认为突出的原因是岩石由于弹性恢复变形而发生的破坏和在一定时间内变形速度的变化； С.Н.ОсиповН.Е.Волошин认为，岩石突出地点有很高的水平应力，只能是现代构造运动的结果。; И.В.Николин等人的观点是，顿巴斯深部矿井中的岩石和瓦斯突出，只发生在进行爆破工作的时候。 С.Н.Осипов等人指出，工作面迅速推进时，即使没有放炮，也可能发生突出。; 前苏联马凯耶夫煤矿安全研究所和基辅工学院的专家把炸药爆破看作是决定部分岩体应力重新分布的因素； 乌克兰科学院地质工程力学所一批专家根据现场的试验提出，突出时岩石的破坏决定于爆破的动力场叠加在静压应力场上; 磯部俊郎认为，岩石突出和瓦斯突出都是以岩石破坏为先导，破坏波及到全体的情况时，这种岩石或矿层的部分将被分割成细小的碎片；如发生了岩石内部的粉碎圈，则在粉碎圈范围内的岩石或矿层的强度就显著降低，变成近似于所谓的无应力圈。 Г.М.Крюков、С.К.Мангуш研究了任何巷道形成突出孔洞时岩体中积蓄的弹性变形势能的变化、爆破传给突出危险带的能量、突出时抛掷破坏岩石的动能、突出孔洞中瓦斯膨胀的作用能，最终的结论是岩石突出的主要能源是压缩瓦斯的能量。; 磯部俊郎讨论了突出时岩石的破碎速度问题，提出坚硬岩石是高速破碎、软弱岩石缓慢破碎。; 从上面的论述可见，还有一些重要科学问题需要在更深层次上加以研究，这些问题就是： （1）岩石突出、瓦斯突出之前，在岩体中有无近似无应力圈的存在，无应力圈怎样确定； ; （2）岩石突出、瓦斯突出是否可以统筹起来加以研究，怎样来表述岩石突出、瓦斯突出以及处于二者之间一个广泛区域中间状态发生条件的判别； （3）突出是地下工程施工遇见的一种局部岩体破裂形式，破裂发展过程又是怎样的，爆破及其它激发条件的作用如何； （4）突出预测、预报和防治的途径。;2.岩石突出、瓦斯突出实例及规律; 突出实例一（岩石突出）见图1; 突出实例二（岩石突出）见图2; 突出实例三（岩石突出），见图3 ; 突出实例四（岩石和瓦斯突出），见图4 ; 突出实例五（瓦斯和岩石突出），见图5 ;（2）岩石突出、瓦斯突出的孔洞;（3）岩石突出、瓦斯突出的一般规律; 突出多发生在高应力地区或地质构造变动地区； 不像煤与瓦斯突出可以自发的产生，普遍的突出都是由岩石爆破引起； 无论是岩石性的瓦斯突出（即瓦斯突出）或者是瓦斯性的岩石突出（即岩石突出）都有瓦斯的参与；;根据统计分析，突出时都要形成一定形状的孔洞，孔洞的形态、位置与采矿时的地应力分布、岩性、局部地质构造变动有关； 突出的能量主要来源于岩石的弹性变形能的恢复，孔隙中储存的瓦斯的膨胀能； 爆破在突出中主要起诱导作用，作用的机理还有待于更进一步的研究。;3 炸药爆破在诱导岩石突出、瓦斯突出中的作用的讨论; 爆炸应力波主要是：冲击波、应力波和地震波，如图7所示 ; 冲击波作用范围离爆炸源约为炮孔半径的3～7倍，以超声速传播，使岩石发生塑性变形和粉碎。; 压缩应力波波速等于岩石声速，可导致岩石破坏或产生残余变形，作用范围大，可达120～150rb。; 地震波传播速度等于声速，只能引起岩石质点的弹性振动和扩大岩石的裂隙，作用范围在150rb之外; 矿井常用炮眼直径在35～48mm范围内，若以此来估算，爆炸应力波的最大作用范围应在6.4～7.4m以外。 ; 根据稳定性系数表达式以及其计算方法，以白皎煤矿的资料