煤與瓦斯突出的研究

1、PAGE .PAGE ：.；PAGE 23煤與瓦斯突出的問題研討1、煤與瓦斯突出及其危害煤與瓦斯突出簡(jiǎn)稱突出，是一種突發(fā)性的、破壞性相當(dāng)嚴(yán)重的自然景象，往往會(huì)導(dǎo)致傷亡繁重的惡性事故，嚴(yán)重要挾煤礦的平安消費(fèi)。同礦山其它地質(zhì)景象一樣，煤與瓦斯突出也是發(fā)生在礦井消費(fèi)中一種極其復(fù)雜的地質(zhì)動(dòng)力景象，通常被以為是在地下采掘過程中，在很短的時(shí)間內(nèi)數(shù)分鐘，從煤巖壁內(nèi)部向采掘任務(wù)空間忽然噴出煤巖和瓦斯的景象。它是一種伴有聲響和猛烈力能效應(yīng)的動(dòng)力景象，它能摧毀井巷設(shè)備、破壞礦井通風(fēng)系統(tǒng)，使井巷充溢瓦斯和煤巖拋出物，呵斥人員窒息，煤流埋人甚至可引起瓦斯爆炸與火災(zāi)事故，導(dǎo)致消費(fèi)中斷等，因此它是煤礦消費(fèi)中最嚴(yán)重的災(zāi)禍之

2、一。據(jù)有關(guān)記載，世界上第一次典型的突出是1834年法國(guó)魯阿雷煤田伊薩克礦井發(fā)生的。從那時(shí)起到如今，全世界已有20多個(gè)國(guó)家和地域發(fā)生過此類事故，有俄羅斯、中國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本、匈牙利、美國(guó)、印度、南非等世界產(chǎn)煤大國(guó)，突出總次數(shù)超越4萬次，突出的氣體有甲烷、二氧化碳等。突出超越千次的國(guó)家有俄羅斯、中國(guó)、法國(guó)、波蘭、日本五國(guó)。世界上最大的一次突出發(fā)生在1969年7月13日頓巴斯加加林礦井710m程度主石門揭穿厚僅1.03m的煤層時(shí)，突出煤量14 000t，瓦斯25萬m3以上。而突出瓦斯量最大的一次發(fā)生在中國(guó)，瓦斯為140萬立方米，此次突出煤量為12780噸。我國(guó)是煤與瓦斯突出災(zāi)禍發(fā)生最嚴(yán)重的國(guó)家之

3、一，高瓦斯和有突出危險(xiǎn)的礦井占全國(guó)礦井總數(shù)的40%以上。湖南、遼寧、四川、山東、河南、安徽等是突出嚴(yán)重的省份。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從建國(guó)到如今，全國(guó)已有260多個(gè)礦井共發(fā)生20000余次突出，其中強(qiáng)度超越1000噸的特大型突出已有100多次，最早的記錄是1939年11月20日發(fā)生在遼源礦物局富國(guó)二井，突出煤量7t。近年來，隨著開采深度的不斷加大，突出的次數(shù)不斷增多，最大的一次是1975年8月8日四川天府礦物局三江壩一礦主平硐+280m震動(dòng)放炮揭穿6號(hào)煤層時(shí)發(fā)生的，突出煤巖12 780t煤占60%，矸占40%，CH4140萬m3。煤與瓦斯突出事故給我們帶來的損失是繁重的，1960年5月14日重慶地域松

4、藻礦務(wù)局松藻二井+352m標(biāo)高石門揭穿K3煤層，發(fā)生大型煤與瓦斯突出，突出煤量1 000t，堵塞巷道250m，全井充溢瓦斯，瓦斯和煤塵逆風(fēng)流900多米沖出平硐口，呵斥125人窒息死亡，傷16人的特大事故，1995年6月，漣邵局利民礦發(fā)生突出事故，突出強(qiáng)度為3200噸，瓦斯30萬立方米，死亡19人；1998年12月14日，沈陽(yáng)礦務(wù)局紅陽(yáng)二礦發(fā)生煤與瓦斯突出，呵斥包括局通風(fēng)處多名指點(diǎn)和礦主管掘進(jìn)、通風(fēng)、平安的多名副總工程師等14名指點(diǎn)干部在內(nèi)共28人死亡，給沈陽(yáng)礦務(wù)局和紅陽(yáng)二礦呵斥了宏大的經(jīng)濟(jì)損失和人才損失。到新世紀(jì)后，雖然煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)預(yù)告技術(shù)有了很大的提高，但依然發(fā)生煤與瓦斯突出事故。20

5、02年4月，淮北煤業(yè)集團(tuán)蘆嶺礦突出10000噸煤，瓦斯60多萬立方米，死亡13人；2002年9月5日湖南省婁底市雙峰縣秋湖煤礦發(fā)生瓦斯突出，33人死亡；2003年1月25日焦作煤業(yè)集團(tuán)朱村礦發(fā)生煤與瓦斯突出，呵斥19人遇難。我國(guó)的巖巷掘進(jìn)中，曾發(fā)聲過巖石與二氧化碳突出。1975年6月13日，吉林省營(yíng)城礦五井發(fā)生我國(guó)第一次巖石與二氧化碳突出，突出沙石，包括砂巖、砂礫巖、安山巖等1005噸，噴出二氧化碳11000立方米，逆風(fēng)流運(yùn)轉(zhuǎn)420米。以上僅僅是煤與瓦斯突出和巖石與二氧化碳突出的幾個(gè)例子，其所呵斥的損失是宏大的，就我國(guó)近幾年煤礦突出所呵斥的損失可達(dá)百億元人民幣。因此，如何預(yù)防煤與瓦斯突出和巖石

6、與二氧化碳突出，減少經(jīng)濟(jì)損失很有必要。2、研討煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)防的意義煤與瓦斯突出是一種非常復(fù)雜的景象，在不同的區(qū)域、不同的地質(zhì)條件、不同類型的礦井均發(fā)生過突出。因其所具有的突發(fā)性、難以預(yù)測(cè)性，會(huì)呵斥宏大的人員損失和巨額財(cái)富損失。前述可以看到，世界上各國(guó)有記錄的煤與瓦斯突出就有4萬多次，損失量難以計(jì)算。但是，煤炭的開采是非常必要的，由于有其非常重要的意義。1、煤炭的重要性隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速開展，能源的需求越來越大，隨著石油的短缺，煤炭的位置愈加顯得重要。從18世紀(jì)60年代的產(chǎn)業(yè)革命時(shí)開場(chǎng)，煤炭不斷占據(jù)著世界一次能源的首位，它作為近代歐美各國(guó)工業(yè)化的燃料動(dòng)力根底，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展起了舉足輕

7、重的作用。1913年世界煤炭產(chǎn)量為13.2億t，占世界一次能源總產(chǎn)量的92.2%。從上世紀(jì)20年代開場(chǎng)，世界能源構(gòu)造逐漸由煤炭轉(zhuǎn)向石油，特別是第二次世界大戰(zhàn)之后，石油工業(yè)進(jìn)一步崛起，石油以其廉價(jià)、高效、低污染的特點(diǎn)，更能滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)開展的需求，并于本世紀(jì)60年代中期在世界一次能源的消費(fèi)與消費(fèi)構(gòu)造中超越了煤炭，居于首位，煤炭退居第二位。雖然如此，煤炭依然是世界一次能源的重要組成部分。戰(zhàn)后近半個(gè)世紀(jì)以來，煤炭一直堅(jiān)持著穩(wěn)步開展的態(tài)勢(shì)，總產(chǎn)量從50年代的18.2億t增長(zhǎng)到80年代末的48.66億t，增長(zhǎng)1.67倍，年平均增長(zhǎng)率為2.55%。90年代之后雖然有所下降，但開展仍呈上升趨勢(shì)。 2、煤炭的奉

8、獻(xiàn) 我們可以從以下幾個(gè)方面來闡明：1、目前，世界電力45%左右燃煤電站，1991年，美國(guó)國(guó)家用于發(fā)電的煤占煤炭總產(chǎn)量的87%，英國(guó)為78.3%，加拿大為96.6%，德國(guó)為63.5%，法國(guó)為43.4%，日本為23.9%；2、鋼鐵、建材、化工等行業(yè)對(duì)煤炭的需求繼續(xù)上升；3、煤炭出口創(chuàng)匯，一些產(chǎn)煤國(guó)家把煤炭出口作為重要的創(chuàng)匯來源。據(jù)美國(guó)全國(guó)煤炭協(xié)會(huì)1990年提供的資料，煤炭工業(yè)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的直接奉獻(xiàn)為每年210億美圓，加上間接奉獻(xiàn)，共達(dá)每年810億美圓。4、煤炭的其它作用，每一個(gè)煤炭工業(yè)任務(wù)崗位可為其它部門提供7個(gè)就業(yè)時(shí)機(jī)90年資料。煤炭的衍生物可消費(fèi)25000多種消費(fèi)品和工業(yè)品，在世界經(jīng)濟(jì)中占有重要

9、位置。 因此，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速開展，對(duì)煤炭的需求越來越大，隨之采用延深擴(kuò)展老礦井的規(guī)模，開發(fā)新礦區(qū)，建立新礦井，以添加煤炭產(chǎn)量，必定是大勢(shì)所需。2003年中國(guó)的煤炭產(chǎn)量為15.9億噸，而2004年為19億噸。采掘規(guī)模擴(kuò)展的同時(shí)，突出次數(shù)也逐漸增多。今后幾年，產(chǎn)量還會(huì)添加，開采范圍還會(huì)增大，開采深度也會(huì)加大。這樣，煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)及危害也會(huì)增大。因目前對(duì)煤與瓦斯突出的機(jī)理還未完全清楚，對(duì)其預(yù)測(cè)預(yù)防的方法還未完全處理，能否防治煤與瓦斯突出在很大程度上取決于預(yù)測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)其進(jìn)展進(jìn)一步的研討，尋求處理的新方法、新思緒，到達(dá)既可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)告，又能減少經(jīng)濟(jì)投入，這對(duì)我國(guó)煤炭工業(yè)的開展、對(duì)世

10、界經(jīng)濟(jì)的開展均具有重要的意義。3、煤與瓦斯突出解危措施及檢測(cè)對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)展解危措施，按作用范圍來看分區(qū)域性措施和部分性措施；按作用效果來看有防止突出發(fā)生的措施和突出時(shí)保證人員平安的措施；按作用的技術(shù)性質(zhì)看分技術(shù)措施和組織管理措施。a. 區(qū)域性措施1開采解放層。開采解放層是預(yù)防突出最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施，也是主要的技術(shù)措施。2) 預(yù)抽煤層瓦斯。，該方法在沒有解放層可采，或單一突出煤層中用，也可和采解放層同時(shí)合用。b. 部分性措施針對(duì)不同的突出地點(diǎn)采取不同的措施如：煤層注水、超前鉆孔、松動(dòng)放炮、水利沖孔、多排鉆孔、震動(dòng)放炮等。在防突措施實(shí)施以后，還要對(duì)防突措施的有效性進(jìn)展檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)任務(wù)

11、面前方煤體的應(yīng)力或瓦斯形狀的改動(dòng)程度，判別能否已消除了突出危險(xiǎn)性。檢驗(yàn)方法主要有：1按照瓦斯涌出初速度的絕對(duì)值檢驗(yàn)防突措施；2按照瓦斯涌出動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)防突措施；3按照瓦斯涌出初速度和鉆粉量檢驗(yàn)防突措施。4、煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)防技術(shù)研討現(xiàn)狀1、國(guó)外煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)研討現(xiàn)狀世界各國(guó)對(duì)突出預(yù)測(cè)都非常注重，其預(yù)測(cè)方法以地應(yīng)力、瓦斯和煤體構(gòu)造及力學(xué)特征為根底，這方面主要有俄羅斯、波蘭、澳大利亞、德國(guó)、日本等，其中前蘇聯(lián)的預(yù)測(cè)方法得到了更多的推行。概括起來分為三個(gè)方面：1、區(qū)域預(yù)測(cè)在井田的整個(gè)勘探階段和補(bǔ)充勘探階段，根據(jù)研討區(qū)域的構(gòu)造破壞，初步評(píng)價(jià)煤層和礦井的突出危險(xiǎn)性，預(yù)測(cè)的根底是利用地質(zhì)和物理資料、煤層和

12、瓦斯資料。預(yù)測(cè)結(jié)果是確定突出礦井和非突出礦井、突出煤層和非突出煤層或突出的危險(xiǎn)區(qū)域。2、部分預(yù)測(cè)在綜合研討開采煤層的性質(zhì)和開采地質(zhì)條件以及所查明的規(guī)律性根底上，評(píng)價(jià)礦井內(nèi)一條或幾條巷道中的煤層突出危險(xiǎn)性，預(yù)測(cè)一個(gè)采區(qū)煤層的突出危險(xiǎn)性。部分預(yù)測(cè)要求有更準(zhǔn)確的區(qū)域預(yù)測(cè)資料，預(yù)測(cè)結(jié)果是確定出突出區(qū)和非突出區(qū)。3、日常預(yù)測(cè)在煤層開采過程中有效預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)程度，在部分預(yù)測(cè)的根底上，加強(qiáng)對(duì)煤層瓦斯、地應(yīng)力、礦井構(gòu)造、煤體構(gòu)造的變形規(guī)律研討，并利用各種礦井瓦斯監(jiān)測(cè)與管理手段，根據(jù)各種礦井動(dòng)力景象和突出歷史資料進(jìn)展突出帶和突出能夠性的制定。關(guān)于煤與瓦斯突出的日常預(yù)測(cè)主要是鉆孔預(yù)測(cè)中測(cè)鉆粉量、瓦斯流量、瓦斯

13、壓力等參數(shù)，并配合新方法的運(yùn)用。上世紀(jì)70年代末，日本、澳大利亞、法國(guó)、波蘭、蘇聯(lián)等國(guó)家，先后研制并開發(fā)了地音計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，研討了突出前聲發(fā)射AE發(fā)生頻率的變化規(guī)律和聲發(fā)射與瓦斯?jié)舛鹊年P(guān)系。1983年英國(guó)對(duì)南威爾士煤田的煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)結(jié)果闡明：微震活動(dòng)與任務(wù)面開采活動(dòng)和回風(fēng)巷道中檢測(cè)到的瓦斯涌出量有關(guān)，開發(fā)系統(tǒng)1986年正式用于任務(wù)面的突出預(yù)測(cè)預(yù)告。2、國(guó)內(nèi)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)研討現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)研討也很注重。根據(jù)突出的特征和種類又有針對(duì)性的突出預(yù)測(cè)方法?？偟膩碚f分為兩大類：區(qū)域預(yù)測(cè)、部分預(yù)測(cè)。1、區(qū)域預(yù)測(cè)主要方法、七要素綜合預(yù)測(cè)法，該法是把與突出有關(guān)的七種要素以等量線的方式繪制在煤層采

14、掘工程圖上，并把實(shí)踐突出點(diǎn)也填在該圖上，制成突出預(yù)測(cè)圖。各要素的突出界限目的值以及諸要素的綜合目的可根據(jù)各礦井實(shí)踐突出規(guī)律經(jīng)調(diào)查確定。這七要素是：等深線及始突深度；地質(zhì)構(gòu)造線；煤層瓦斯壓力與含量等值線圖；煤層厚度與軟分層厚度的等值線圖；鞏固厚層直接頂?shù)装宓牡群窬€；底板等高線；臨近煤層煤柱對(duì)該煤層的影響范圍線1。、D、K綜合目的法，該法是撫順煤炭研討分院提出的，其目的是： 1 2式中 D煤的突出危險(xiǎn)性綜合目的之一；K煤的突出危險(xiǎn)性綜合目的之二；H開采深度，m；f煤層軟分層的平均鞏固性系數(shù)；P煤層瓦斯壓力，取兩個(gè)側(cè)壓孔實(shí)測(cè)瓦斯壓力最大值，MPa；P煤層軟分層的瓦斯放散速度目的。D、K目的值見表1表

15、1 確定煤層區(qū)域突出危險(xiǎn)性的綜合目的D、KDK區(qū)域突出危險(xiǎn)性0.250.250.6無、0.50.5、等為煤的破壞類型、瓦斯地質(zhì)單元法，該法是以綜合假說為實(shí)際根底，以地質(zhì)分析為根據(jù)，以實(shí)驗(yàn)?zāi)M為參照，運(yùn)用可信的瓦斯地質(zhì)目的綜合預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出的重要實(shí)際和實(shí)際。自“六五以來，運(yùn)用該方法在我國(guó)華南、西南、華北高瓦斯礦區(qū)進(jìn)展的大量研討和預(yù)測(cè)獲得了非?？上驳膭倮瑫r(shí)，預(yù)測(cè)方法本身也得到了完善和開展，正在逐漸實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化和規(guī)范化。詳細(xì)就消費(fèi)礦井的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)而言，瓦斯地質(zhì)單元法實(shí)踐上就是分析煤層、采區(qū)、任務(wù)面或巷道的地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯、構(gòu)造煤等的詳細(xì)條件，找出它們?cè)跁r(shí)間上和空間上的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)、按照一定的定

16、量目的組合，劃分出不同等級(jí)的區(qū)域或地段，在井田范圍內(nèi)劃分出突出煤層或突出區(qū)域，在采區(qū)或任務(wù)面上劃分出突出帶，進(jìn)一步確定突出危險(xiǎn)點(diǎn)，從而對(duì)煤礦消費(fèi)實(shí)行分級(jí)管理、區(qū)別對(duì)待，防止“一刀切呵斥人力、物力資源浪費(fèi)，合理的安排消費(fèi)進(jìn)展，保證最大的經(jīng)濟(jì)利益。2、部分預(yù)測(cè)主要方法、石門揭煤突出預(yù)測(cè)；、煤巷掘進(jìn)任務(wù)面突出預(yù)測(cè)；、回采任務(wù)面突出預(yù)測(cè)。目前，對(duì)突出危險(xiǎn)性的部分預(yù)測(cè)，包括傳統(tǒng)的D、K綜合目的法、R目的法、鉆孔瓦斯涌出量法、鉆屑目的法等。隨著科技的提高和我們對(duì)突出機(jī)理研討的深化，一些新的方法也獲得了進(jìn)展。如聲發(fā)射法、圖示判別法、采場(chǎng)支撐壓力規(guī)律預(yù)測(cè)法、電磁輻射法預(yù)測(cè)，另外模糊數(shù)學(xué)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方式

17、識(shí)別、分形實(shí)際等一些前沿類的技術(shù)實(shí)際也運(yùn)用到突出預(yù)測(cè)中，并且獲得了初步進(jìn)展。5、基于組合法原理的煤與瓦斯突出機(jī)理1、煤與瓦斯突出的根本規(guī)律煤與瓦斯突出是一種非常復(fù)雜的景象，在不同的區(qū)域、不同的地質(zhì)條件、不同類型的礦井均發(fā)生過突出?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外的閱歷，可以得到許多規(guī)律性的東西。1、突出的危險(xiǎn)性隨采掘深度的添加而增大。要表如今突出次數(shù)和強(qiáng)度隨深度的添加而增大，在是突出的普遍規(guī)律。因隨著開采深度的增大，地應(yīng)力會(huì)增大，對(duì)圍巖的破壞也會(huì)加大，同時(shí)，瓦斯的含量及涌出量同樣會(huì)增大，這就增大了煤與瓦斯突出的能夠性。如德國(guó)的伊本比倫礦，最大采深為1600米，突出問題極其嚴(yán)重。在地質(zhì)構(gòu)造蒙受破壞的煤層中，雖然瓦斯的

18、含量并不高，原煤中的瓦斯氣化才干明顯減弱，但開采時(shí)瓦斯的釋放速度有時(shí)卻非常大，經(jīng)常引發(fā)突出事故。對(duì)每一個(gè)礦井而言，其煤層都有一個(gè)發(fā)生突出的最小深度，當(dāng)小于該深度時(shí)，不會(huì)發(fā)生突出，此深度稱之為始突深度2、突出的危險(xiǎn)性隨煤層厚度的添加而增大。突出煤層越厚，其危險(xiǎn)性越大，這表現(xiàn)為突出次數(shù)多、強(qiáng)度大、始突深度淺。如撫順老虎臺(tái)煤礦，在1997年1998年間，有三次突出均在特厚煤層中。3、突出與作業(yè)方式有關(guān)系。巷道掘進(jìn)中，因爆破引發(fā)的突出約占總突出次數(shù)的三分之二，突出的平均強(qiáng)度最大；而由風(fēng)稿落煤和手稿落煤呵斥的突出普通只占總突出次數(shù)的12%16%。隨著采煤機(jī)械化程度的提高，因機(jī)組采煤而引發(fā)的突出已躍居到第

19、二位，占總突出次數(shù)的16.4%。4、突出大都發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶中。在所查閱的上千篇關(guān)于煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)防文獻(xiàn)中，85%以上涉及到地質(zhì)構(gòu)造?？偨Y(jié)其規(guī)律，煤與瓦斯突出在以下幾種類型的構(gòu)造中容易發(fā)生：向斜軸部地帶流水線、帚狀構(gòu)造收斂端、煤層改動(dòng)區(qū)、煤層產(chǎn)狀變化區(qū)、煤層厚度變化區(qū)特別是厚度急劇變化的雞窩狀、串珠狀區(qū)域、煤層分岔帶、壓性或壓扭性斷層地帶、巖漿巖侵入帶。5、煤與瓦斯突出前大多數(shù)有預(yù)兆。這種預(yù)兆發(fā)生的時(shí)間提早量，在不同條件下是不同的，發(fā)生的方式也不同，有時(shí)是一種，有時(shí)是幾種?？蓺w納為兩大類：有聲預(yù)兆和無聲預(yù)兆。有聲預(yù)兆如煤體中出現(xiàn)的劈裂聲、響炮聲、悶雷聲等；無聲預(yù)兆如煤層層理紊亂、煤變軟變暗

20、、支架來壓、煤壁掉渣、煤面外鼓、片幫、煤壁溫度升高或降低、瓦斯?jié)舛群鋈辉龃?、瓦斯涌出忽大忽小、打鉆時(shí)發(fā)生頂鉆、夾鉆、鉆孔噴孔景象等。2、煤與瓦斯突出機(jī)理及發(fā)生條件煤與瓦斯突出機(jī)理是指的煤與瓦斯突出發(fā)生的緣由、條件及其發(fā)生過程。對(duì)這一機(jī)理的認(rèn)識(shí)是采取有效措施治理煤與瓦斯突出的實(shí)際根底，因此許多國(guó)家包括我國(guó)長(zhǎng)期以來對(duì)突出機(jī)理的研討都非常注重，并進(jìn)展了大量的任務(wù)，但由于突出機(jī)理的復(fù)雜性，迄今尚未得出一個(gè)一致的結(jié)論，大部分是根據(jù)實(shí)踐消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)資料或?qū)嶒?yàn)室模擬研討提出的各種假說，一種假說可以解釋一種或多種突出景象，或多種假說可以解釋一種景象，沒有一種假說可以解釋一切突出景象。1、國(guó)外關(guān)于煤與瓦斯突出

21、機(jī)理研討的現(xiàn)狀根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的引見和總結(jié)，國(guó)外關(guān)于煤與瓦斯突出的觀念可歸納為四類2：、力作用假說這種假說以為在煤體破壞發(fā)生煤和瓦斯突出的過程中起主導(dǎo)作用的是地壓，是高地應(yīng)力作用的結(jié)果。高地應(yīng)力包括兩個(gè)方面，一個(gè)是指自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力，另一個(gè)指任務(wù)面前方存在的集中應(yīng)力。前蘇聯(lián)的別楚克、法國(guó)的莫連、加拿大的伊格那季耶夫和日本的外尾善次郎分別提出了含瓦斯煤體儲(chǔ)存了大量的彈性勢(shì)能，當(dāng)任務(wù)面接近該區(qū)時(shí)，高應(yīng)力區(qū)的彈性勢(shì)能釋放使煤體破壞而發(fā)生突出。還有學(xué)者圍繞應(yīng)力集中，或由于震動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力疊加使煤體破壞而發(fā)生的煤與瓦斯突出進(jìn)展了論述。采用地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃方法、地應(yīng)力丈量頂板監(jiān)測(cè)、地質(zhì)構(gòu)造分形實(shí)際等方法進(jìn)展煤與瓦

22、斯突出的預(yù)測(cè)預(yù)告，就是基于這種假說而實(shí)施的。、瓦斯作用假說這類假說是上世紀(jì)30年代最早提出的突出假說，以為煤內(nèi)存儲(chǔ)的高壓瓦斯是突出中起主要作用的要素，這類假說包括前蘇聯(lián)的E.H.沙留金和英國(guó)的R.威連姆斯等提出的“瓦斯包說，以為煤層中存在著高壓的“瓦斯包，當(dāng)任務(wù)面接近該區(qū)時(shí)，煤壁遭到“瓦斯包的高壓瓦斯作用破壞而發(fā)生突出，“瓦斯包是突出的力源。由于此假說可以解釋突出時(shí)有大量的瓦斯噴出，瓦斯的高壓力迅速破壞任務(wù)面與高壓瓦斯之間的煤層?；谶@種假說，人們開場(chǎng)研討煤的構(gòu)造、煤的裂隙形狀、煤的瓦斯含量等，尋覓其與突出的關(guān)系，將礦井通風(fēng)系統(tǒng)、礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等引人防治煤與瓦斯突出的研討中。、化學(xué)作用假說這

23、類假說以為煤質(zhì)在突出中起主導(dǎo)作用，突出是煤和瓦斯在很大的深度內(nèi)發(fā)生蛻變時(shí)發(fā)生的化學(xué)反響引起的。基于這種假說，人們開場(chǎng)研討煤的化學(xué)作用、蛻變程度與瓦斯突出的關(guān)系，并得出結(jié)論：隨著煤的蛻變程度增高，煤的透氣性呈波浪式下降，而煤的吸附量呈波浪式上升，發(fā)生突出的危險(xiǎn)性會(huì)上升。、綜協(xié)作用假說該假說最早是由前蘇聯(lián)的聶克拉索夫斯基在上世紀(jì)50年代提出的，以為突出是瓦斯、地應(yīng)力、瓦斯壓力、煤的力學(xué)性質(zhì)等綜協(xié)作用破壞煤體而發(fā)生的，是共同作用的結(jié)果。以后其他學(xué)者又進(jìn)展了補(bǔ)充，以為突出的發(fā)生還要思索煤的物理力學(xué)性質(zhì)，即在煤體破壞引起突出發(fā)生時(shí)，瓦斯、地應(yīng)力和煤的物理力學(xué)性質(zhì)都起到了作用，或者說是在著三個(gè)要素綜協(xié)作用

24、下發(fā)生的。綜協(xié)作用假說以蘇聯(lián)馬可耶夫研討所巴甫洛夫的地應(yīng)力不均勻假說為主，以為圍巖中不均勻分布的地應(yīng)力、高的瓦斯壓力和低透氣性、變形、破壞的松軟煤體是產(chǎn)生突出的有利條件。應(yīng)力不均勻分布的主要緣由在于圍巖中存在著剩余構(gòu)造應(yīng)力，個(gè)別情況下是由采掘過程引起的。應(yīng)力不均勻假說以現(xiàn)場(chǎng)的研討為根底，能反映一些真實(shí)情況，尤其明確了構(gòu)造應(yīng)力在突出發(fā)生中的作用。該種假說把突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)趨勢(shì)是由單要素向多要素開展。目前，大多數(shù)關(guān)于煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)的研討及防治技術(shù)均以綜協(xié)作用假說為根底。另一種綜協(xié)作用假說以為，突出是煤的變形潛能和瓦斯內(nèi)能引起的，在煤層應(yīng)力形狀發(fā)生忽然變化時(shí)，潛能釋放引起煤體快速破壞。煤層埋深、瓦斯

25、壓力、瓦斯含量、煤的強(qiáng)度等是突出激發(fā)和開展的主要要素，采礦要素應(yīng)力集中也有一定的影響。蘇聯(lián)的BB.霍多特是這種假說的倡導(dǎo)者，提出了含瓦斯煤層發(fā)生突出的能量條件，可用數(shù)學(xué)公式表示如下： 3式中 Wt煤的彈性能；瓦斯的膨脹能；A煤破碎到標(biāo)志突出特征的粉煤的能量。這種能量觀念以實(shí)驗(yàn)為根底，并用彈性力學(xué)的觀念全面系統(tǒng)的論述了煤和瓦斯突出的緣由、預(yù)備和開展過程，初次給出了突出發(fā)生條件的數(shù)學(xué)解析式。1969年在結(jié)合國(guó)西歐經(jīng)濟(jì)委員會(huì)召開的第二次防止煤與瓦斯突出的國(guó)際討論會(huì)上，大多數(shù)國(guó)家的代表以為突出不是哪個(gè)要素起主導(dǎo)作用的結(jié)果，而是與煤層的應(yīng)力形狀、煤體內(nèi)的瓦斯及煤的物理力學(xué)性質(zhì)親密相關(guān)，是這些要素綜協(xié)作用

26、的結(jié)果。這曾經(jīng)成為愈來愈多學(xué)者的共識(shí)，也是突出發(fā)活力理研討的開展趨勢(shì)。但是，依然有學(xué)者對(duì)單項(xiàng)要素主導(dǎo)作用的學(xué)說繼續(xù)進(jìn)展研討，提出新的見解。在21屆采礦年會(huì)上，日本的氏平增之，采用有限元法進(jìn)展數(shù)值模擬，經(jīng)過煤壁受瓦斯孔隙壓力梯度作用產(chǎn)生的拉伸破裂，闡明瓦斯對(duì)突出的發(fā)生起主導(dǎo)作用。而澳大利亞的哈格里費(fèi)斯經(jīng)過物理模擬實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果闡明突出的發(fā)生還是應(yīng)力起主導(dǎo)作用。2、國(guó)內(nèi)煤與瓦斯突出機(jī)理的研討情況我國(guó)從上世紀(jì)50年代起就對(duì)突出煤層的應(yīng)力形狀、瓦斯賦存形狀、煤的物理力學(xué)性能等開展了研討，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料和實(shí)驗(yàn)研討對(duì)突出機(jī)理進(jìn)展了討論，在最近幾年，由于研討的深化和新手段越來越先進(jìn)，開展速度很快，產(chǎn)生了許

27、多新的認(rèn)識(shí)。目前曾經(jīng)對(duì)突出發(fā)生的緣由、條件、能量來源做出了定性的解釋和近似的定量計(jì)算，為防治措施的選擇及效果檢驗(yàn)提供了實(shí)際根據(jù)。主要觀念有：、中心擴(kuò)張學(xué)說于非凡煤與瓦斯突出是從離任務(wù)面某一間隔 的地方開場(chǎng)發(fā)動(dòng)的，這一地方叫發(fā)動(dòng)中心，而后向周圍分散，由發(fā)動(dòng)中心周圍的煤巖石瓦斯體系提供能量并參與活動(dòng)。在煤與瓦斯突出地點(diǎn)，地應(yīng)力場(chǎng)、瓦斯壓力場(chǎng)、煤體構(gòu)造和煤質(zhì)是不均勻的。煤與瓦斯突出發(fā)動(dòng)中心就處在應(yīng)力集中點(diǎn)，且該點(diǎn)向各個(gè)方向的開展是不均勻的。煤體的低透氣性有助于建立大的瓦斯壓力梯度。、能量釋放學(xué)說李中成該學(xué)說以為突出是煤體盤形拉伸破壞的連鎖反響過程，突出過程就是煤體所積存的彈性應(yīng)變能和瓦斯內(nèi)能忽然釋放

28、的過程。在煤層應(yīng)力形狀發(fā)生忽然變化時(shí),潛能釋放引起煤體高速破壞，煤層埋深、瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的強(qiáng)度等是突出激發(fā)和開展的主要要素，采礦外部要素也有一定的作用。 、二相流體假說李萍豐該假說以為1989：突出不是因瓦斯的膨脹能和煤巖膨脹能的釋放呵斥的，而是在突出中心構(gòu)成了煤粒和瓦斯的二相流體，此二相流體受壓積存能量，卸壓膨脹放出能量，從而沖出妨礙區(qū)，導(dǎo)致突出。突出的主要?jiǎng)恿υ词嵌嗔黧w緊縮積存，卸壓膨脹放出的能量，而不是瓦斯。、流變假說周世寧和何學(xué)秋該假說以為1990：煤與瓦斯突出是含瓦斯煤受采動(dòng)影響后，地應(yīng)力與孔隙瓦斯氣體耦合的一種流變過程。在突出預(yù)發(fā)生階段，含瓦斯煤體在采動(dòng)影響的區(qū)域內(nèi)就開場(chǎng)

29、了蠕變破壞，使煤體進(jìn)一步被切割，構(gòu)成發(fā)育的裂隙網(wǎng)。在某區(qū)域加速破壞發(fā)生時(shí)，假設(shè)該區(qū)域瓦斯能量足夠沖跨已遭破壞的煤體，那么突出發(fā)生、開展，突出過程中的瓦斯氣體部分由前一蠕變區(qū)域經(jīng)過發(fā)育的裂隙網(wǎng)補(bǔ)給。該觀念對(duì)延期突出給予了很好的解釋。瓦斯在孔隙構(gòu)造中的流動(dòng)主要是分散，符合菲克定律；在煤層裂隙系統(tǒng)的流動(dòng)屬于滲流，符合達(dá)西定律。煤層瓦斯的流動(dòng)決議于裂隙系統(tǒng)的特性，而不決議于孔隙構(gòu)造。、固流耦合實(shí)際梁冰和章夢(mèng)濤該實(shí)際1995指出：含瓦斯煤體在采掘活動(dòng)影響下，由瓦斯?jié)B流煤體的相互作用，當(dāng)存在很大的地應(yīng)力時(shí)，固體的煤和流動(dòng)的瓦斯兩項(xiàng)介質(zhì)藕合失穩(wěn)，使部分發(fā)生迅猛、忽然破壞而產(chǎn)生突出。其最主要的要素有三個(gè)：地應(yīng)

30、力、瓦斯及煤體。采深和瓦斯壓力的添加都將使突出的危險(xiǎn)性增大。、球殼失穩(wěn)假說蔣承林和俞啟香該假說以為1995：煤和瓦斯突出過程的本質(zhì)是地應(yīng)力破壞煤體后煤體釋放瓦斯，瓦斯使煤體裂隙進(jìn)一步擴(kuò)張并使構(gòu)成的煤殼失穩(wěn)破壞，將原來的具有一定支撐作用的外表煤體破壞掉，煤體被拋向巷道，迫使高應(yīng)力峰值向煤體內(nèi)部轉(zhuǎn)移并破壞后續(xù)煤體這樣一個(gè)延續(xù)開展過程。從整個(gè)突出過程來看，突出的發(fā)生與開展是以球蓋狀煤殼的構(gòu)成、擴(kuò)展及失穩(wěn)拋出為主要特點(diǎn)的。這種觀念對(duì)于解釋突出孔洞的外形及構(gòu)成過程很有協(xié)助 。、其他假說有的從力學(xué)角度對(duì)突出問題進(jìn)展研討，經(jīng)過量綱分析給出了突出判據(jù)的普通方式，以為高壓瓦斯是大型突出所需能量的主要提供源。有的

31、研討了煤在瓦斯?jié)B流作用下繼續(xù)破壞的機(jī)制，提出了繼續(xù)破壞的模型。另外，一些學(xué)者經(jīng)過實(shí)際上的研討，建立了煤層瓦斯流動(dòng)實(shí)際及滲流控制方程，建立了突出的恒穩(wěn)推進(jìn)模型，得出突出一維流動(dòng)解和啟動(dòng)判據(jù)?？偨Y(jié)以上諸種觀念和方法，可以看出，對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研討主要有三個(gè)方面，一是對(duì)突出過程及突出特征的解釋，如中心擴(kuò)張學(xué)說、能量釋放學(xué)說、二相流體假說等；第二是對(duì)突出的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)展實(shí)驗(yàn)研討，如固流耦合實(shí)際、球殼失穩(wěn)假說、流變假說等；第三是用數(shù)學(xué)力學(xué)方法對(duì)突出模型的研討，如固流耦合實(shí)際和其他的推理及建立的數(shù)學(xué)模型等。3、煤與瓦斯突出的發(fā)生條件煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、煤中的瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)、煤的構(gòu)造和瓦斯壓力等綜協(xié)

32、作用的一種復(fù)雜動(dòng)力景象。大多數(shù)學(xué)者以為突出是綜協(xié)作用的結(jié)果，在突出過程中，地應(yīng)力、瓦斯壓力是發(fā)動(dòng)和開展突出的動(dòng)力，煤體構(gòu)造，煤的物理力學(xué)性質(zhì)那么是妨礙突出發(fā)生的要素，不同的要素在突出中的作用不同的。、突出發(fā)生的地應(yīng)力條件地應(yīng)力對(duì)突出主要有三方面的作用：a、圍巖或煤體的彈性變形潛能作功，使煤體產(chǎn)生忽然破壞和位移；b、地應(yīng)力場(chǎng)控制瓦斯壓力場(chǎng)，促進(jìn)瓦斯在破壞煤體中的作用；c、圍巖中應(yīng)力添加決議了煤層的低透氣性，呵斥了瓦斯壓力梯度增高，煤體一旦破壞就構(gòu)成對(duì)突出有利的條件?？梢娒簩雍蛧鷰r具有較高的地應(yīng)力和瓦斯壓力，并在近任務(wù)面地帶煤層的應(yīng)力形狀發(fā)生忽然變化，使?jié)撃苡心軌蚝鋈会尫牛敲号c瓦斯突出的一個(gè)必要

33、和充分條件3。、瓦斯在突出中的作用瓦斯的作用同樣有三個(gè)方面： a、全面緊縮煤的骨架,促使煤體產(chǎn)生潛能，在某些場(chǎng)所，能構(gòu)成高瓦斯壓力梯度帶，可單獨(dú)誘發(fā)突出；b、吸附在微孔外表的瓦斯分子對(duì)微孔起楔子作用,降低煤的強(qiáng)度，瓦斯的解吸使煤的破碎和挪動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)；c、開展與實(shí)現(xiàn)是突出的主要要素。在突出的開展階段中，瓦斯壓力與地應(yīng)力配合延續(xù)的剝離破碎的煤體使突出向深部傳播膨脹著的具有較大壓力的瓦斯風(fēng)暴不斷的把破碎的煤體運(yùn)走，加以粉碎，并使新暴露的突出煤壁附近堅(jiān)持著較高的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，為延續(xù)剝離煤體預(yù)備好必要條件。所以瓦斯的作用稱為突出發(fā)生的又一個(gè)必要和充分條件。、發(fā)生突出的煤體構(gòu)造條件煤體構(gòu)造破

34、壞程度影響煤層的力學(xué)性質(zhì)和對(duì)瓦斯的儲(chǔ)集才干，因此不同的煤體構(gòu)造類型具有不同的突出危險(xiǎn)性，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤體構(gòu)造進(jìn)展了廣泛的研討。前蘇聯(lián)科學(xué)院地質(zhì)研討所基于對(duì)煤中原生與次生節(jié)理的變化、微裂隙間距、斷口和光澤特征，將煤體構(gòu)造分為5種類型，并以為IV、V類破壞類型的煤體構(gòu)造分層是發(fā)生煤和瓦斯突出的必要條件。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)瓦斯組在此分類根底上，把煤體構(gòu)造的破壞程度分為甲、乙、丙3類。焦作工學(xué)院從瓦斯地質(zhì)角度出發(fā)，根據(jù)煤體宏觀和微觀構(gòu)造特征，以構(gòu)造煤的類型為根底，將煤體構(gòu)造劃分為4種類型，指出構(gòu)造煤是煤和瓦斯突出的必要條件。煤炭工業(yè)部頒發(fā)的以前蘇聯(lián)5類劃分為根底，提出了煤體構(gòu)造破壞類型劃分新規(guī)范，研討闡明隨煤體

35、構(gòu)造破壞類型添加，突出危險(xiǎn)性增大。、突出發(fā)生的地質(zhì)條件煤與瓦斯突出是一種與地質(zhì)條件親密相關(guān)的災(zāi)禍，其發(fā)生一定受地質(zhì)條件控制。彭立世1984，1985將煤與瓦斯突出的地質(zhì)條件分為三個(gè)方面：礦井地質(zhì)構(gòu)造條件、煤層和圍巖條件、煤體構(gòu)造條件。煤體和圍巖為突出提供物質(zhì)源，地質(zhì)構(gòu)造使煤層內(nèi)瓦斯富集，構(gòu)造應(yīng)力為突出補(bǔ)給能量，煤體構(gòu)造構(gòu)成突出的有利邊境條件。因此，構(gòu)造煤是煤和瓦斯突出的必要條件。蘇聯(lián)對(duì)突出的地質(zhì)條件進(jìn)展了最詳細(xì)的研討，對(duì)頓巴斯煤礦的研討闡明，突出受地質(zhì)要素控制，突出的分布具有不均勻分布的規(guī)律性，突出與構(gòu)造復(fù)雜程度、煤層圍巖、煤的蛻變程度有關(guān)，并提出了確定煤層突出危險(xiǎn)性的地質(zhì)目的。我國(guó)對(duì)煤與瓦斯

36、突出的地質(zhì)條件的研討更為廣泛。上世紀(jì)60年代撫順煤礦平安研討所就開場(chǎng)了瓦斯賦存地質(zhì)條件的研討，到70年代四川礦業(yè)學(xué)院和焦作礦業(yè)學(xué)院將地質(zhì)觀念用于煤與瓦斯突出分布規(guī)律的研討，進(jìn)入80年代，焦作礦業(yè)學(xué)院楊力生1983指點(diǎn)的瓦斯地質(zhì)編圖組是全國(guó)瓦斯地質(zhì)研討的普及,這樣許多學(xué)者提出了有價(jià)值的觀念和實(shí)際，如地質(zhì)條件對(duì)煤與瓦斯突出有控制造用，可以用地質(zhì)觀念進(jìn)展突出預(yù)測(cè)研討；突出煤層具有某些特征，應(yīng)對(duì)構(gòu)造煤及突出煤和非突出煤進(jìn)展了深化的研討，找出規(guī)律和特征，進(jìn)展瓦斯突出的預(yù)測(cè)和預(yù)防等。瓦斯區(qū)域論的提出標(biāo)志著地質(zhì)條件對(duì)煤與瓦斯突出控制實(shí)際的構(gòu)成，論述了瓦斯分布和突出分布的不平衡性、分區(qū)分帶性與地質(zhì)條件有關(guān)，并

37、受地質(zhì)要素制約。另外，煤層中高瓦斯含量是突出的地質(zhì)根底，構(gòu)造煤是突出的必要條件，壓性和壓扭性構(gòu)造的發(fā)育是導(dǎo)致突出的重要要素，它有助于構(gòu)造煤的構(gòu)成和在地應(yīng)力條件下有助于高壓瓦斯的聚積。3、基于組合法的煤與瓦斯突出機(jī)理1、組合法的提出在研討煤和瓦斯突出機(jī)理及其發(fā)生條件方面，如前所述，國(guó)內(nèi)外都獲得了艱苦進(jìn)展，但是由于問題的復(fù)雜性及突出特征的多樣性，對(duì)突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)研討任務(wù)有待進(jìn)一步深化。概括起來有以下幾點(diǎn)：、關(guān)于突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)還存在分歧,對(duì)突出中各種景象還不能予以全面解釋。概括起來對(duì)突出機(jī)理的研討主要有3方面：一個(gè)是對(duì)突出過程及突出特征的解釋；第二個(gè)是對(duì)突出的力學(xué)實(shí)驗(yàn)研討；三是利用數(shù)學(xué)力學(xué)方法對(duì)突出

38、模型的研討。、煤和瓦斯突出是多種要素綜協(xié)作用的結(jié)果，不同的要素有不同的作用方式，不同要素在突出中的作用不同，研討突出的發(fā)生條件該當(dāng)思索到不同要素的作用過程。加強(qiáng)對(duì)突出發(fā)生條件的動(dòng)態(tài)研討，才干更有利于把握突出發(fā)生的條件，為突出預(yù)測(cè)提供可靠的實(shí)際根據(jù)，研討在給定條件下不同要素的相互作用對(duì)于斷定突出將有重要指點(diǎn)意義。、研討突出機(jī)理及其發(fā)生條件的目的在于認(rèn)識(shí)突出發(fā)生的規(guī)律性，最終是預(yù)防突出，因此，在進(jìn)一步研討突出機(jī)理及其發(fā)生條件中應(yīng)加強(qiáng)定量研討，加強(qiáng)對(duì)突出過程物理特征的研討，為認(rèn)識(shí)突出機(jī)理特別是對(duì)發(fā)生突出的監(jiān)測(cè)和防治提供實(shí)際根底。因此將不同方面對(duì)煤和瓦斯突出機(jī)理的研討一致同來，會(huì)使突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生飛

39、躍。組合法就是一種最適宜的方法。組合法是數(shù)學(xué)方法。在這里，利用此種方法進(jìn)展煤與瓦斯突出機(jī)理的研討，可以把共同點(diǎn)不同點(diǎn)找出，分析其共性異性。前述的煤與瓦斯突出機(jī)理的各種假說，無論是起主導(dǎo)作用的“單要素學(xué)說，還是多要素綜協(xié)作用的假說，最終均未脫分開綜協(xié)作用學(xué)說。由于強(qiáng)調(diào)單要素主導(dǎo)作用的學(xué)說，也只能說“起主導(dǎo)作用，還需求有其他輔助條件，這些條件又是必要條件，是不可忽視的。在綜合假說中，大多數(shù)的觀念是“能量釋放、“失穩(wěn)，無論是“中心擴(kuò)張學(xué)說、還是“二相流、“流變、“固流耦合、“球殼失穩(wěn)等，均是一種在假設(shè)的“介質(zhì)條件下，由于綜協(xié)作用的結(jié)果，呵斥失穩(wěn)破壞，使能量忽然釋放，將煤體拋向自在空間，構(gòu)成煤與瓦斯突

40、出。經(jīng)過對(duì)大量的資料進(jìn)展分析對(duì)比，以為目前具有代表性的假說是“失穩(wěn)方面的學(xué)說。有“球殼失穩(wěn)假說、“固流耦合失穩(wěn)假說。2、球殼失穩(wěn)假說經(jīng)過對(duì)突出過程的實(shí)際分析和大量的實(shí)驗(yàn)室研討，提出了煤與瓦斯突出機(jī)理的球殼失穩(wěn)假說。、實(shí)際分析、煤體質(zhì)點(diǎn)在突出過程中的受力分析 利用類似模擬安裝進(jìn)展煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)，顯示了在石門揭煤發(fā)生煤與瓦斯突出時(shí)，任務(wù)面前方的煤體在某一動(dòng)態(tài)應(yīng)力場(chǎng)作用下發(fā)生破壞，煤體和瓦斯不斷地飛向自在空間巷道，突出陣面(即不斷構(gòu)成的新暴露面)快速地深化煤體內(nèi)部，動(dòng)態(tài)應(yīng)力峰也移向煤體內(nèi)部，突出陣面推進(jìn)過程如圖1所示。對(duì)于突出陣面經(jīng)過的煤體中任一煤體質(zhì)點(diǎn)都將閱歷以下幾個(gè)階段： 、原始應(yīng)力階段。圖1

41、 突出陣面推進(jìn)過程表示圖當(dāng)突出波陣面距該煤體質(zhì)點(diǎn)尚遠(yuǎn)而未對(duì)其產(chǎn)生應(yīng)力擾動(dòng)時(shí)，該煤體質(zhì)點(diǎn)處于原始應(yīng)力形狀。集中應(yīng)力階段。由于突出波陣面的推進(jìn)，該煤體質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)相互垂直的切向應(yīng)力不斷添加，而徑向應(yīng)力不斷降低。到集中應(yīng)力峰處，切向應(yīng)力到達(dá)最大值，但在此時(shí)該煤體質(zhì)點(diǎn)仍處于彈性應(yīng)力形狀。地應(yīng)力破壞階段。在該階段中，煤體質(zhì)點(diǎn)首先在集中應(yīng)力峰的作用下破壞，煤體內(nèi)構(gòu)成“X裂紋，然后“X 裂紋在剩余應(yīng)力的作用下沿主應(yīng)力方向擴(kuò)展，也就是沿切向擴(kuò)展，構(gòu)成與暴露面近于平行的“I型裂紋。瓦斯撕裂煤體階段。在這個(gè)階段，作用在煤體質(zhì)點(diǎn)上的地應(yīng)力曾經(jīng)降低到裂隙內(nèi)的瓦斯壓力以下，煤體中與“I型裂紋相通的小孔隙內(nèi)游離瓦斯及通道外

42、表煤體吸附的瓦斯向裂紋內(nèi)釋放，“I型裂紋內(nèi)存在有壓力的瓦斯。假設(shè)煤體強(qiáng)度較低，“I型裂紋將在裂紋內(nèi)瓦斯壓力的作用下沿切向擴(kuò)展，將相鄰的各個(gè)“I型裂紋連通起來構(gòu)成與暴露面近于平行的大裂痕，即將外表煤體切割成與暴露面同形的球蓋狀煤殼。煤殼失穩(wěn)拋出階段。球蓋狀煤殼構(gòu)成后，由于大裂痕周圍煤體顆粒繼續(xù)放散瓦斯，煤殼后部的大裂痕內(nèi)也將堅(jiān)持一定的瓦斯壓力。假設(shè)這個(gè)瓦斯壓力足夠高(但低于原始瓦斯壓力)，而構(gòu)成的煤殼又足夠薄，那么這個(gè)大煤殼將在大裂痕中瓦斯壓力的作用下失穩(wěn)破壞，拋向巷道，構(gòu)成突出。搬運(yùn)及靜止解吸階段。煤殼拋出后，在膨脹瓦斯的推進(jìn)下沿巷道向外搬運(yùn)。煤殼中的煤體質(zhì)點(diǎn)由于碰撞破碎，內(nèi)部的瓦斯也向外涌出

43、，這部分瓦斯也參與了搬運(yùn)過程。當(dāng)煤體質(zhì)點(diǎn)最終落于巷道中的某一點(diǎn)而停頓運(yùn)動(dòng)后，煤體質(zhì)點(diǎn)內(nèi)的瓦斯還將繼續(xù)向外涌出，但涌出強(qiáng)度逐漸降低。、突出過程發(fā)生的力學(xué)條件 煤與瓦斯突出需求以下三個(gè)力學(xué)條件：含瓦斯煤體的初始破壞。在煤層中，含瓦斯煤體的初始破壞是由地應(yīng)力完成的；地應(yīng)力作用后，煤體內(nèi)產(chǎn)生“I型裂紋。這是發(fā)生煤與瓦斯突出的必要條件。在地應(yīng)力作用下，煤體內(nèi)的裂隙在瓦斯壓力的作用下擴(kuò)展。煤體在地應(yīng)力作用后，徑向應(yīng)力降到了“I型裂紋內(nèi)瓦斯壓力以下，并且這些“I型裂紋處于新暴露面附近，按照平面物體外表附近存在多個(gè)平行圓盤形裂紋的情況來思索，由斷裂力學(xué)實(shí)際進(jìn)展推導(dǎo)，可得裂紋擴(kuò)展的條件如下：圖2 球蓋狀煤殼的受

44、力情況 4式中：Pif 圓盤形裂紋中積聚的瓦斯壓力，；P2 巷道中的大氣壓力，；K1c 煤體的斷裂韌性，；a 裂隙的半徑，m； 周圍裂紋的影響系數(shù)； M1 裂紋深度影響系數(shù)。 裂痕切割構(gòu)成的煤殼在瓦斯壓力的作用下發(fā)生失穩(wěn)破壞。“I型裂紋擴(kuò)展到最后構(gòu)成一球蓋狀煤殼，大裂痕切割構(gòu)成的球蓋狀煤殼，其受力情況見圖2。球蓋失穩(wěn)的發(fā)生、失穩(wěn)破壞產(chǎn)生突出景象的條件為： 5式中： 球蓋狀煤殼的邊緣與煤殼的曲率中心構(gòu)成的中心角的一半；E 煤體的彈性模量； 煤殼的厚度，m； 煤殼的曲率半徑,m；煤殼后部裂痕內(nèi)積聚的最大瓦斯壓力，；、煤與瓦斯突出過程中煤體質(zhì)點(diǎn)的能量耗散規(guī)律經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，得到煤與瓦斯突出過程中煤體質(zhì)

45、點(diǎn)的能量耗散規(guī)律：)、突出過程中地層應(yīng)力產(chǎn)生的彈性潛能只是將煤體質(zhì)點(diǎn)破碎及提高煤體質(zhì)點(diǎn)的溫度，為煤體內(nèi)瓦斯能量的釋放發(fā)明條件。)、煤體質(zhì)點(diǎn)受地應(yīng)力破壞后，只需在初時(shí)辰向較大的“I型裂紋內(nèi)排放的瓦斯能比較大時(shí)，裂紋內(nèi)才有能夠積聚起較高的壓力撕裂煤體，引起突出，而后來由煤體質(zhì)點(diǎn)釋放的瓦斯能未參與煤體撕裂及拋出過程。將煤體質(zhì)點(diǎn)在地應(yīng)力破壞后最先涌出的瓦斯能，稱為初始釋放瓦斯能；這部分能量越大，突出越容易發(fā)生，突出景象也越猛烈。而地應(yīng)力越大，原始煤體強(qiáng)度越小，地應(yīng)力作用后煤體內(nèi)的裂隙就越多；假設(shè)原始瓦斯壓力也比較大，那么初始釋放瓦斯能就越大。初始釋放瓦斯能的大小綜合反映了地應(yīng)力、瓦斯壓力及煤體強(qiáng)度對(duì)突

46、出的影響。 )、由煤體中釋放出來的初始釋放瓦斯能中，只需那些經(jīng)過膨脹轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的瓦斯能量才干參與煤體的撕裂及拋出過程，這部分能量稱之為初始釋放瓦斯膨脹能。這部分能量經(jīng)過膨脹做功轉(zhuǎn)化為煤體的動(dòng)能和外表能以及本身的動(dòng)能。由于煤體中初始釋放瓦斯能越大，可以參與做功的初始釋放瓦斯膨脹也越大。因此，初始釋放瓦斯膨脹能也是一個(gè)綜合反映地應(yīng)力、瓦斯壓力及煤體原始強(qiáng)度等要素的目的。 、球殼失穩(wěn)假說根據(jù)以上的實(shí)際分析闡明，煤與瓦斯突出過程的本質(zhì)是地應(yīng)力破壞煤體、煤體釋放瓦斯、瓦斯使煤體裂隙擴(kuò)張并使構(gòu)成的煤殼失穩(wěn)破壞、將本來具有一定支撐作用的外表破壞煤體拋向巷道、迫使應(yīng)力峰移向煤體內(nèi)部繼續(xù)破壞后續(xù)的煤體這樣一個(gè)延

47、續(xù)開展的過程。從整個(gè)突出過程來看，突出的發(fā)生與開展是以球蓋狀煤殼的構(gòu)成、開展及失穩(wěn)拋出為其特點(diǎn)的。這個(gè)對(duì)突出過程的描畫稱為煤與瓦斯突出機(jī)理的球殼失穩(wěn)假說。圖3 三軸應(yīng)力形狀下鈣質(zhì)泥巖的應(yīng)力應(yīng)變擬合曲線-10 0 10 20 303、固流耦合失穩(wěn)假說煤與瓦斯突出的一個(gè)必要條件就是在煤層中，一定含有大量的具有一定壓力的瓦斯。因此，必需研討煤和瓦斯的共同作用，即二者的耦協(xié)作用。瓦斯是可緊縮氣體，煤對(duì)瓦斯的吸附作用非常劇烈，短時(shí)間內(nèi)吸附解吸量就有猛烈變化，因此瓦斯對(duì)煤體的力學(xué)特性及力學(xué)呼應(yīng)的影圖4 三軸應(yīng)力形狀下復(fù)合煤巖的應(yīng)力應(yīng)變擬合曲線-1 0 1 2 3 4響和作用不是單純的力學(xué)作用，還有非力學(xué)作

48、用。、含瓦斯煤體的變形與強(qiáng)度特性為了進(jìn)展對(duì)比，需求了解復(fù)合煤巖的變形特性。圖3和圖4分別為在壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展的鈣質(zhì)泥巖、復(fù)合煤巖的實(shí)驗(yàn)所得到的受力后應(yīng)力變形曲線。當(dāng)煤中含有瓦斯時(shí)，情況就大不一樣了。、含瓦斯煤體的變形特性圖5、圖6為含瓦斯煤試件的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1：P=0.002：P=0.493：P=0.984：P=0.00143243214321圖5不同氣體壓力條件下2.94含瓦斯煤的應(yīng)力應(yīng)變擬合曲線擬合曲線。由此圖可看出，含瓦斯煤的應(yīng)力應(yīng)變曲線為非直線關(guān)系。其彈性模量Ei和泊松比i之值在試件整個(gè)受力過程中也并非為一定，均將隨應(yīng)力程度(1、3)的變化而變化。普通Ei之值將隨著(1、3)的添加而逐

49、漸地減小,且其減小的幅度將隨著(1、3)的添加而增大;而其i之值將隨著(1、3)1：3.922：2.943：1.9611532321321-5-51015510圖6 不同圍壓條件下=0含瓦斯煤的應(yīng)力應(yīng)變擬合曲線的添加而逐漸增大,且其增大的幅度將隨著(1、3)的添加而增大。同時(shí)，還可以看出，含瓦斯煤的縱、橫向變形還將隨著氣體壓力或圍壓3的不同而有規(guī)律地變化。7為資料變形參數(shù)與氣體壓力和圍壓的關(guān)系曲線。從圖7可以看出，其Ei之值將隨著的添加而減小,但將隨3的添加而增大；而i之值將隨著的添加而增大，但將隨著3的增加而減小。圖8為含不同氣體煤試件的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系擬合曲線。充入氣體分別為甲烷(CH4)和氮

50、氣(N2)，充氣壓力為p=0 .981 Mpa。從圖8可以看出這種由于煤對(duì)不同氣體的吸附程度不同所引起的宏觀力學(xué)性質(zhì)上的差別是比較小的。、含瓦斯煤的強(qiáng)度特性 圖9 為不同氣體壓力和不同氣體類型條件下的Mohr強(qiáng)度包絡(luò)線。從圖9(a)上可以看出Mohr強(qiáng)度包絡(luò)線的截距即,內(nèi)聚力c之值將隨著氣體壓力p的添加而減小，而其斜率，即表征內(nèi)摩擦角之值，根本上不隨氣體0.3 0.5 0.9 1.2/恒定圍壓時(shí)0 2 4 恒定壓力時(shí)0.410005000.2圖7 資料變形參數(shù)與氣體壓力和圍壓的關(guān)系曲線壓力p的增減而增減。從圖9(b)上還能看出，氣體類型對(duì)于由煤對(duì)氣體的吸附作用不同引起的含瓦斯煤的強(qiáng)度變化是很小

51、的。、含瓦斯煤體的數(shù)值模擬分析經(jīng)過上述的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，闡明煤巖在到達(dá)一定強(qiáng)度后的破壞性質(zhì)取決于受載煤巖與加載體(圍巖)組成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡形狀時(shí)，只需繼續(xù)做功才干發(fā)生進(jìn)一步破壞。停頓加載，系統(tǒng)仍堅(jiān)持原來的變形破壞形狀，這就是巖樣在剛性實(shí)驗(yàn)機(jī)的破壞情況。假設(shè)系統(tǒng)處于非穩(wěn)定平衡形狀，即使不繼續(xù)加載，煤巖遇擾也將發(fā)生忽然迅猛的破壞過程。沖擊地壓就是礦井中煤巖失穩(wěn)破壞而發(fā)生的景象。煤體變形破壞過程是其破裂發(fā)生開展起主導(dǎo)作用的過程。它閱歷了彈圖8 充入不同氣體時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線 0 5 100 5 10 105105不同氣體壓力條件 (b)不同氣體類型條件圖9 不同氣體壓力及不同氣體

52、類型條件下的Mohr強(qiáng)度包絡(luò)線性、應(yīng)變硬化、峰值強(qiáng)度后的應(yīng)變軟化直至最終破壞的過程。變形開場(chǎng)時(shí)，其承載才干隨變形添加而添加；進(jìn)人塑性變形后，添加的趨勢(shì)降低，至臨近峰值強(qiáng)度，由于裂紋密集并合而構(gòu)成破裂，承載才干不再隨變形添加而添加，到達(dá)峰值強(qiáng)度以后力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了根本的變化，呈現(xiàn)應(yīng)變軟化，即其承載才干隨變形添加而降低，成為非穩(wěn)定資料，此時(shí)假設(shè)停頓加載，試件暫時(shí)處于平衡形狀。如遇微擾，變形將微小添加，煤體的承載才干隨之降低。顯然變形進(jìn)一步加大，承載才干進(jìn)一步降低，如此反復(fù)，最終導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。當(dāng)煤中含有大量的瓦斯時(shí)，可以把瓦斯煤體籠統(tǒng)為疊合延續(xù)體，利用有限元方法建立一個(gè)數(shù)值模擬模型圖10，得到煤體變形

53、與瓦斯?jié)B流耦協(xié)作用的非線性大變形有限元方程： 6 7煤體變形力學(xué)模型 (b) 瓦斯?jié)B流力學(xué)模型圖10 應(yīng)力、瓦斯壓力對(duì)突出影響的數(shù)值模擬模型 8平衡形狀是臨界形狀的條件為：，即：。 9式中，為結(jié)點(diǎn)位移增量列向量；為結(jié)點(diǎn)壓力增量列向量；為固相煤體的剛度矩陣，由有限應(yīng)變中的線性項(xiàng)引起；為固相煤體的幾何剛度矩陣，由有限應(yīng)變中的幾何非線性項(xiàng)引起；為由滲流引起的矩陣；為由瓦斯的吸附與解吸引起的矩陣；為時(shí)辰應(yīng)力引起的等效節(jié)點(diǎn)力列向量；為時(shí)辰載荷的等效節(jié)點(diǎn)力列向量； 為時(shí)辰瓦斯壓力引起的等效節(jié)點(diǎn)力列向量；為由固相煤體對(duì)瓦斯的作用引起的節(jié)點(diǎn)壓力列向量；為初始?jí)毫σ鸬墓?jié)點(diǎn)壓力列向量。 式9意味著煤與瓦斯系統(tǒng)的

54、平衡形狀處于臨界形狀時(shí)，其總剛度矩陣奇特，即礦山體構(gòu)造在煤體自在外表附近出現(xiàn)大的位移或大的位移騰躍，它是變形在臨界形狀下發(fā)生的分叉景象。利用(8)或(9)可以檢驗(yàn)構(gòu)造系統(tǒng)能否失穩(wěn)?？梢钥闯?，能否失穩(wěn)與壓力、瓦斯壓力、煤巖體的構(gòu)造、強(qiáng)度、固氣的相互作用等有關(guān)。、 固流耦合失穩(wěn)實(shí)際由上所述，煤與瓦斯突出，是含有大量瓦斯的煤巖體，在高應(yīng)力的作用下，部分發(fā)生迅猛、忽然破壞、失穩(wěn)而發(fā)生的。如煤巖體在某種力的作用下，曾經(jīng)被破壞，但未失穩(wěn)，此時(shí)不會(huì)發(fā)生突出景象，一旦遇擾，就會(huì)失穩(wěn)而發(fā)生突出景象。4、評(píng)價(jià)、對(duì)球殼失穩(wěn)假說的評(píng)價(jià)、解釋了一些景象、解釋了地應(yīng)力、瓦斯壓力及煤體強(qiáng)度在突出過程中的作用從原始應(yīng)力階段到

55、煤體破碎、作用在煤體質(zhì)點(diǎn)上的應(yīng)力降至煤體裂隙內(nèi)的瓦斯壓力時(shí)為止，地應(yīng)力起主要作用，使煤體發(fā)生塑性剪切破壞，產(chǎn)生了“I型裂紋及各種細(xì)微裂紋，為煤體內(nèi)游離瓦斯及吸附瓦斯的排放發(fā)明了條件。其次，地應(yīng)力的快速搓揉將使煤體質(zhì)點(diǎn)內(nèi)的溫度稍有升高，而溫度的升高將使得煤體內(nèi)的吸附瓦斯含量減少，多余的瓦斯量將轉(zhuǎn)化為游離瓦斯，快速涌向大裂隙，使得煤體內(nèi)初始釋放瓦斯膨脹能添加。因此地應(yīng)力在突出過程中總的作用是添加了煤體的初始釋放瓦斯膨脹能。當(dāng)?shù)貞?yīng)力破壞煤體之后，起主要作用的要素是瓦斯壓力。由各種細(xì)微裂隙及孔隙涌向大裂隙中的瓦斯氣體越多，大裂痕中就容易積聚起較高的壓力，就越容易撕裂煤體，構(gòu)成球蓋狀煤片，并將它拋向巷道

56、，產(chǎn)生突出。從能量的角度來看，原始瓦斯壓力越大，地應(yīng)力破壞煤體后，釋放出來的初始釋放瓦斯膨脹能就越大，突出就越容易發(fā)生。因此，瓦斯壓力在突出的過程中是一個(gè)影響初始釋放瓦斯膨脹能大小的要素。煤體的強(qiáng)度對(duì)突出的主要影響與受地應(yīng)力破壞后新增裂隙的多少有關(guān)。軟煤層的特點(diǎn)是力學(xué)強(qiáng)度比較低，在同等的地應(yīng)力作用破壞后新增的外表積比較大，在原始瓦斯壓力一樣的情況下，釋放出來的初始釋放瓦斯能比較大，極有能夠撕裂煤體，構(gòu)成突出。假設(shè)軟分層原始強(qiáng)度極低，甚至不需地應(yīng)力的作用，僅靠原始裂隙內(nèi)釋放出來的初始釋放瓦斯能，突出也會(huì)發(fā)生。因此，煤體強(qiáng)度對(duì)突出過程的影響最終也可以歸結(jié)為初始釋放瓦斯膨脹能的影響。、解釋了軟分層對(duì)

57、突出的影響:軟分層能否發(fā)生突出，與該軟分層全厚度一次性的暴露后煤體釋放的初始釋放瓦斯膨脹能的大小有關(guān)，也與煤層的厚度有關(guān)。假設(shè)在過煤門時(shí)遇到軟分層，軟分層的忽然暴露容易引起過煤門時(shí)的突出。當(dāng)煤層頂板(或底板)為厚而致密鞏固巖層時(shí)，由于巖層對(duì)軟煤層的摩擦作用，在過煤門的任務(wù)面附近產(chǎn)生高應(yīng)力形狀的軟煤，使卸壓帶減小，當(dāng)致密巖層進(jìn)展爆破時(shí)，震動(dòng)作用使得任務(wù)面周圍處于高應(yīng)力形狀的煤體與致密巖體之間的靜態(tài)摩擦轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)摩擦，摩擦力減小，部分發(fā)生滑脫，滑脫下來的煤體迅速破碎，釋放出瓦斯膨脹能，引起突出。、解釋了煤與瓦斯突出的延期發(fā)生在煤層的軟分層暴露時(shí)，軟分層在地應(yīng)力的作用下被破壞，當(dāng)球殼狀煤片構(gòu)成后，裂痕

58、中積聚的瓦斯壓力很快到達(dá)最大值，假設(shè)球殼狀煤片能在這個(gè)最大的瓦斯壓力失穩(wěn)破壞，突出即刻發(fā)生。假設(shè)任務(wù)面爆破后，任務(wù)面前方還剩余一部分硬巖或硬煤，使軟煤不能暴露或不能充分暴露。隨著時(shí)間的延伸，外表巖體的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)其強(qiáng)度低于巖體的集中應(yīng)力時(shí)，外表巖體發(fā)生破壞，破壞的巖石冒落，集中應(yīng)力移向內(nèi)部巖體。假設(shè)冒落下來的巖塊自行排除的條件較好(如處于巷道上隅角處)，那么這種破壞將繼續(xù)進(jìn)展，直至巖體內(nèi)部的軟煤充分暴露，發(fā)生突出。這就是延期突出產(chǎn)生的緣由，與硬巖(或硬煤)的力學(xué)性質(zhì)及厚度等要素有關(guān)。、給出了在理想的石門揭煤條件下，不思索煤體的自重，發(fā)生三類動(dòng)力景象的判別函數(shù)： 無動(dòng)力景象時(shí)：壓出時(shí)：突

59、出時(shí)：這三類景象判別函數(shù)的建立，為井下煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的定量預(yù)告提供了一套準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方法。、用能量的方法闡明突出。突出過程中煤體在地應(yīng)力作用下破壞是突出的必要條件，但不是充分條件。發(fā)生煤與瓦斯突出的充分條件是煤體受地應(yīng)力作用忽然破壞并能釋放出大量的卸壓瓦斯，使煤體內(nèi)的裂隙擴(kuò)展、溝通并使構(gòu)成的煤殼失穩(wěn)拋出，煤體在地應(yīng)力的作用下破壞后釋放出來的初始釋放瓦斯膨脹能是發(fā)生突出的真正動(dòng)力與能源，它隨地應(yīng)力、瓦斯壓力的增大而增大，隨原始煤體強(qiáng)度的增大而減少。這種能量越大，煤層的突出危險(xiǎn)性就越大。、 對(duì)固流耦合失穩(wěn)實(shí)際的評(píng)價(jià)、不僅回答了突出是應(yīng)力、瓦斯、煤質(zhì)三個(gè)主要要素綜協(xié)作用下發(fā)生的，并從固流耦協(xié)作用方

60、面論述了三個(gè)主要要素在突出的孕育、發(fā)生過程中的綜協(xié)作用，而且對(duì)起相互影響、相互作用給出了定量的表達(dá)及它們之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對(duì)產(chǎn)生突出的條件給出了定量的判據(jù)。、解釋了礦井中出現(xiàn)的一種景象：雖然大量的煤體被破壞，只需極少數(shù)發(fā)生突出?？梢詮慕o出的判據(jù)來闡明：突出的發(fā)生不僅是部分煤體應(yīng)力超越峰值強(qiáng)度出現(xiàn)破壞，而且還取決于應(yīng)變軟化變形階段的部分煤體與周圍未破壞煤巖體所組成的變形系統(tǒng)的穩(wěn)定性。只需此系統(tǒng)處于非穩(wěn)定形狀，失穩(wěn)才會(huì)發(fā)生而突出。假設(shè)系統(tǒng)的形狀是穩(wěn)定的，即使到達(dá)峰值強(qiáng)度，發(fā)生破壞，也不會(huì)發(fā)生突出。此處也解釋了延時(shí)突出的緣由。、失穩(wěn)實(shí)際指出，只需當(dāng)系統(tǒng)所處形狀的能量在其附近鄰域內(nèi)不為極小時(shí)，系統(tǒng)