我国煤矿岩石与CO2突出机制探讨

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 49; no. 1; pp. 155 - 161
• Main Authors: 霍中刚, 薛文涛, 舒龙勇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院,北京 100013 27.01.2021; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013%煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院,北京 100013; 煤炭科学研究总院,北京 100013
• Subjects: 关键结构体; 突出启动; 突出机制; 能量条件; 岩石与CO2突出
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.01.010

TD713; 煤矿岩石与CO2突出危害严重,但发生频度较煤与瓦斯突出低,导致多年来对岩石与CO2突出机制研究一直不够系统深入.为解决这一问题,在前人研究成果的基础上,分析了我国发生岩石与CO2突出矿区含煤地层的CO2成因,总结了岩石与CO2突出规律和特征,建立了岩石与CO2突出物理模型,剖析了岩石与CO2突出过程、力学环境和能量条件.结果表明:参与突出的CO2均为无机成因型,与岩浆岩活动和煤田自燃热解有关;岩石与CO2突出是地应力、承压气体、突出岩体力学性质等因素综合作用的结果,由于参与突出的气体富集受气源控制,岩石与CO2突出危险区域呈点状或条带状分布;基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论建立的岩石与CO2突出关键结构体模型与突出现场环境吻合,突出砂岩命名为结构1,对突出砂岩起支撑包裹作用的岩体分别命名为结构2、结构3和结构4;岩石与CO2突出过程经历了准备、启动、发展、终止4个阶段,突出准备阶段包括形成关键结构体直到突出激发完成,突出启动阶段是一个瞬态过程,突出启动与结构1的能量大小有关,只有当结构1积蓄的能量大于突出所需能量,即能量判据Ce≥1时才能成功启动;利用关键结构模型和能量判据能够揭示典型岩石与CO2突出事故的启动机制,为岩石与CO2突出防治提供了依据.