介绍了矿井防治砂岩与油气突出和首采工作面油气涌出治理方案，并探讨了井下含油气风流瓦斯浓度的管理界限。
砂岩与油气突出机理灾害防治海石湾矿风井（立井）在穿煤系地层气岩层过程中发生了砂岩与油气突出，抛出岩石涌出油气左右。
由于突出物为砂岩油气三相介质，其机理与煤与瓦斯突出机理有共性，但又存在明显的差异油气涌人采掘工作面，易燃烧和爆炸，对矿井安全构成重大威胁。
因此，探讨岩石与油气突出机理及其防治十分重要。
矿井油气概况海石湾矿是甘肃省国有大型企业窑街煤电有限责任公司新建的大型矿井，设计能力为主采的煤二层厚度为一平均为倾角为7一矿井地质构造复杂，开采深度为含煤地层为中侏罗统窑街群，煤油气（二氧化碳甲烷油气）共生，自下而上分五组岩层。
煤二层上方含有层油砂岩层（煤二层距低油砂岩层平均间距为4.
层油页岩，见图所示。
矿一井油气层呈不连续片状分布，无开采，具有明显的区域性，表现在钻孔岩芯有油渗油斑油臭。
不同地点，原油与气体含量也不同，有的区域以气体为主，有的区域则以原油为主。
油气赋存受岩性控制，主要赋存于中粗砂岩层，页岩层含量较少。
油砂岩层平面呈透镜状，孔隙较发育渗透率低，孔隙度为一平均为渗透率为一‘油页岩成分灰分为一平均为全硫为平均为总水份为一平均为焦油产率为一平均为半焦油产率为一平均为91.
气体为平均为油砂岩原油为沥青质与正构烷烃碳氢化合物一几。
正构烷烃气体基本上呈正态分布，峰值践也有少量异构烷烃油气体主要为饱和碳氢化合物的烷烃类。
海石湾实测油气压力为一钻孔油气体组分魂、含量分别为其中空气含量为瓦斯地质专题研究岩石地层单位住状地层厚度心二二〔王群组段层层厚组段厚群厚， ，J勺[卜窑第砂夕弓7.
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煤二层煤一万井煤一煤层煤，旱男一刀一刀_口卜。，U门口竿下砂泥砂砾岩层葬：任彩岩组岩段篆终缤图井田局部综合柱状示意砂岩与油气突出机理地应力对突出的作用油气岩层固液气三相介质藕合，它们之间相互作用相互影响。
为简化问题，暂不考虑油气的作用。
岩石与油气突出，首先是岩石的破坏，突出部分岩石所受的载荷必须达到强度极限。
岩石发生破坏时，由于岩石所处的应力环境不同，其破坏形态一般有两种稳定破坏和非稳定破坏根据岩石三轴压缩试验在不同应力环境下的破坏形态如果试验机的卸载刚度应力一应变曲线峰值后的斜率）高于试件的卸载刚度，则试件保持稳定破坏反之，如刘骏等海石湾矿砂岩与油气突出机理及其灾害防治的初步研究果试验机的卸载刚度应力一应变曲线峰值后的斜率低于试件的卸载刚度，则储存在试验机中的应变能及一部分试件本身在破坏时释放出来的能量将转化成动能，致使岩石试件发生突然破坏（非稳定破坏）。
显然，突出危险岩层强度必须低于围岩加载系统岩层强度时，才可能发生非稳定破坏。
岩石在超载应力作用下发生非稳定破坏，还必须具有足够的能量来抛掷破碎岩块，才能形成一次完整的突出，即突出时应当具有相当高的能量释放水平。
储存在突出岩石及其相邻岩体中的能量越多，能量释放水平也越高。北京三丰量具总代理
在地应力作用下，突出岩石中积聚的弹性应变能W为一命。
战十成一处妈内式中岩石的弹性模量和泊松比岩石单元体上的主应力。
积聚在突出岩石的围岩加载系统中的潜能式中尸围岩加载系统的压力和刚度。
显然，含油岩层距地表越深构造越复杂，积聚在突出岩石及其围岩的潜能越多，突出危险越大。
岩体中应力的强弱是相对于岩石强度而言的，含油岩石强度低，意味着其破坏需要的能量小。
油气对突出的作用油气对岩体强度的影响含油气岩石主要是孔隙发育的中粗砂岩，由于砂岩几乎没有吸附能力，因此，油气主要以液态原油和气态天然气碳氢化合物以游离形式储存于砂岩孔隙及裂隙中形成油气压力。
油气压力对孔隙壁所有方向均产生拉应力，对岩体承受的压力起着抵消作用当岩体承受的压力突然解除时，其油气压力膨胀产生的拉应力破坏效应是十分显著的。
因此，应采用有效应力岩石单兀体所受力与油气压力之差）来衡量受力状态。
原油以沥青质水正构（少量异构）烷烃一C碳氢化合物等物质存在。
实验室测得水对砂岩泥岩页岩石英岩的软化系数分别为一因此，原油对砂岩页岩等岩石也具有软化作用，使岩石的强度降低。
另外，油气体中的烷烃类气体，对岩石骨架有损伤作用。
因此，油沙岩油页岩抵抗破坏的能力差。
岩石与油气突出前往往出现岩石变软，片状粉状与碎屑状，开挖超进尺等突出预兆。
油气相态变化的力学作用油气随着温度升高压力降低，液态原油就会逸出大量的烷烃气体。
另外，根据的观点，含油气岩体是由固体骨架凝聚的液体和气体物质组成的三相介质，这种介质的状态方程允许稀疏冲击波在该介质中传播，在这种冲击波作用下，将发生从液体到气体的变相。
油气相态变化所产生的气体压力梯度将使多孔介质骨架损伤破坏。
瓦斯地质专题研究含油气岩层工作面围岩在偏应力非等轴三向应力作用下发生扩容，岩石体积增加，产生新裂纹，使得水气体更容易进人围岩内部，导致更大程度的软化或膨胀。
同时由于水严重降低了岩石强度，势必使含油气岩层在更小的偏应力作用下就产生扩容。
由于扩容，岩层孔隙体积增加，油气压力降低，则原油挥发出更多的烷烃气体参与对岩石的破坏。
可见，含油气岩层扩容与软化及膨胀是相互作用的，结果会使含油气岩层强度受到更大程度的劣化，体积进一步增加，终导致破坏。
某一具体的工程技术地质条件下，工作面附近油气向自由面渗流形成的压力梯度会对岩石形成冲刷破坏作用。
当油气压力梯度大于某一临界值时，就会发生油气突出。
显然，岩体油气储量越大渗透率越低掘进速度越快，油气压力梯度越大，发生油气突出的机率就越大。
油气能量含油气岩体储存着较高的气体压缩能，压缩能在突出过程中起着使岩体破碎搬移突出物并使突出不断向岩体深部发展的作用。
油气体的膨胀能与岩体中的气体含量和膨胀前后的压力变化有关。
在绝热条件下，气体体积由膨胀至压力由尸。
降低到尸，的膨胀作功为八一一飞一曰二子一式中参与突出作功的单位岩体油气膨胀能，绝热指数，一般取尸气体原始压力及自然状态压力，显然，油气压力对突出的作用以气体为主的比以原油为主的更重要二放炮的诱导作用含油气岩层一般采用放炮掘进，正常岩石破碎主要是炸药爆破的冲击应力波的动作用与爆生气体的静作用综合作用的结果，炸药爆炸所产生的能量参与突出二爆破产生冲击应力波扰动和高温一方面使油气相态变化，逸出大量的气体，形成气体压力梯度并增加膨胀能另一方面，岩石爆落突然解除了工作面前方岩体所受约束力，原来承受三向应力的岩体转变为双向甚至单向应力，强度降低，增加了岩石突然破坏的可能性。
砂岩突出几乎都是放炮时发生的，爆破方式等决定冲击波的强弱，因此，掘进技术对岩石与油气突出强度频率等有影响海石湾矿油气灾害防治初步实践砂岩与油气突出预测采用探测孔的突出预兆以及单位孔深岩芯破坏情况可以预测工作面突出危险性。
岩石与油气突出的主要预兆有岩石呈薄片或松软碎屑状，放炮炮眼利用率增加，甚至超循环进尺打钻喷孔夹钻顶钻油气涌出增加等。
钻孔岩芯反映了岩石抗扭剪的强度及所受地应力等状况。
单位长度岩芯圆片数量越多，岩石强度越低地应力相对越大，突出危险越大利用长岩芯的圆片数量环状裂纹情况确定突出危险性。
钻孔岩芯预测方法是在有油气突出危险的砂岩层掘进巷道或刘骏等海石湾矿砂岩与油气突出机理及其灾害防治的初步研究揭穿该岩层时，沿掘进方向施工直径为50一孔深内提取全部岩芯，并从孔深处开始，观测记录岩芯中的圆片数。
矿井风井掘完第四岩组油页岩进人油砂岩岩层时发生了特大型突出，在处理完突出孔洞后，共施工个探孔，俯角为直径为孔深分别为这些钻孔均有油气涌出，钻孔在一段发生间歇性喷孔，油气携带着钻孔水喷出孔外，一般喷高为水柱高并测得油气流量为用胶囊封孔器测定油气压力为时司）钻孔变形严重，完孔天后孔深处闭孔。
探孔从开钻标高以下岩层，所有钻孔施工较正常，岩芯片为一个/但岩芯饼断面与环状裂隙截面无规律性，处于突出孔洞（长轴为短轴为的平椭圆体）的卸压排放油气影响范围，突出危险基本消除留的安全岩柱直接掘进17探孔从十标高以下则有突出预兆，喷孔变形严重，岩芯饼为个/部分岩芯有孔眼流油现象，该段井巷具有突出危险性。
考察表明，油砂岩层钻孔岩芯被分割成凹凸形圆饼（凸面朝孔底）岩芯上有环状裂隙，其圆饼和环状裂隙与在非突出危险砂岩层打钻方式和岩体结构特征影响所形成的圆片和环状裂隙有所不同突出危险砂岩层的圆饼断面和环状裂隙截面与钻孔轴线相垂直。
油砂岩芯凹凸片越多或存在环状裂隙岩芯孔眼流油冒气时，有突出危险性岩芯凹凸片小于个时，一般无突出危险反之，大于35个时，有突出危险。
用上述方法预测主立井揭穿油气岩层具有突出危险性，其中油砂岩芯的岩芯片在个且有环状裂隙，部分岩芯有孔眼流油冒气现象，且喷孔严重，喷出大量原油和油气。
砂岩与油气突出防治在有突出危险区段，采取超前钻孔措施，钻孔直径为gl间距为钻子L终孔控制巷道轮廓线外的距离为使巷道前方和周围的突出岩层均匀卸压和排放油气。
在两措施孔之间布置的检验孔岩芯片下降幅度达以上，且打钻正常，工作面基本消除了突出危险然后采用浅眼光面爆破远距离放炮等安全防护措施，顺利掘完突出危险油砂岩层。
首采面油气涌出防治方案矿井61 21首采面煤二层产状近水平，平均厚度为采用型通风方式。
煤系地层主要含油砂岩层位于煤层上部，平均厚度约67主采煤二层上方一的油气岩层具有突出危险。
采掘工作面一般不存在岩石与油气突出危险，但应采取钻探措施，避免误穿与油气层沟通的断层同时，进一步掌握油气赋存与储量，以便采取针对性的措施。
在断层与油气层沟通的破碎带进行采掘工作，则可能存在煤岩与油气突出危险，需采取上述防治油气突出的综合措施。
煤二层本身具有煤与二氧化碳突出危险，采用分层开采，首分层高档普采，下分层综采放顶煤开采。
在采煤过程中，上覆岩层卸压油气必然涌人采场，采空区下分层煤卸压瓦斯也大量涌出。
采取高抽巷抽放采空区油气瓦斯是较好的技术途径。
高抽巷一般应布置在裂隙带，裂隙带高度一般是采高的10一倍。
鉴于主采煤二瓦斯地质专题研究层的邻近上覆岩层均含有油气，且距煤二层一的油砂岩层有突出危险，在其中施工岩巷的防突工程量大同时，掘进采用岩石炸药易引起燃烧爆炸等事故，若采用煤矿安全三级以上炸药，破碎岩石效果差，因此，高抽巷布置在不可采的煤一层（该煤层厚度为左右，硬度为灰分为45一尽管层位偏低（煤一二层平均间距为抽放浓度可能受影响，但掘进安全。
高抽巷在煤层倾斜方向的位置，根据顶板形圈理论和采场通风因素的影响，并结合煤层倾角等情况，一般布置在距回风巷一倍工作面斜长较适宜。
若探测采煤工作面上覆岩层油气储量较大时，则需在高抽巷内间布置一组钻场排油抽气，此时考虑钻孔施工，高抽巷宜布置在工作面中上部，见图所示。
煤二层图高抽巷油气抽放示意另外，随着打钻技术及设备能力的提高，高抽巷可以用顶板岩石水平大直径长钻孔代替。
含油气风流瓦斯浓度管理油气主要以液态原油和气态天然气等重烃气体（川等）组成，液态原油在温度升高压力降低时。
会逸出大量的重烃气体烷烃气体，随着其分子量的增大，爆炸危险性增加，重烃气体爆炸浓度界限比气体的爆炸浓度界限低油气涌人采掘巷道，增加爆炸危险。
矿井煤二层气休组分复杂，根据首采工作面不同地点穿煤层钻孔38个气样的色谱分析，煤层气组分主要是气体，尚有少量重烃氦氢等气体煤层瓦斯压力为根据C于一的吸附常数，利用道尔顿分压定律和朗格缪尔公式，计算煤二层的昆合含量为了八左右，其中气体含量分别为3川扩显然，在采掘过程中一古而油气涌出降低瓦斯爆炸卜限，增加了危险，另一方面煤层气体又抑制可燃混合气体爆炸刘骏等海石湾矿砂岩与油气突出机理及其灾害防治的初步研究、、刀了、，`产络一了。、几J夕。、几为限认一从界炸十爆的UC一胜一十力口容一十可凌认一刁。
一爪男法按式中各单一可燃气体的爆炸界限，各单一气体组分含量（体积百分比），混合可燃气体的总浓度和爆炸界限，当存在惰性气体涌出时，则爆炸界限为下。
二一二一七一七。
式中混合惰性气体的总浓度，另外，经多次体积法配气浓度和光学检测仪检测浓度对比，光学检测仪读数偏高左右用气相色谱仪和光学检测仪检测浓度对比，光学检测仪读数偏高36一因此，井下用光学检测仪检测可燃混合气体时，其读数比真实浓度高，真实浓度与光学检测仪的读数可用与可燃混合气体的光折率入有关的换算系数泞求得几又又，式中各单一气体组分含量（体积百分比机久二各单一可燃气体光折射率。
分几一几空久一几空式中礼代甲烷的光折射率，肠空气的光折射率，又被测可燃混合气体的光折射率。
显然，井下光学检测仪检测读数为一综合指标，是对煤系地层释放的甲烷石油油气以及原油流人巷道后挥发的气态碳氢化合物等气体的综合度量。
根据矿井气样组分分析计算，光学检测仪检测读数比真实浓度大，按的瓦斯浓度管理，其爆炸安全系数都在倍以上。
综上所述，矿井风流瓦斯浓度按《煤矿安全规程》第条规定进行管理，有足够大的安全系数。
结语岩石与油气突出是地应力油气压力及岩石物理力学性质等因素综合作用的结果影响突出的因素相互联系相互制约。
地应力达到一定数量级及其变化是岩石与油气突出的前提。
油气压力是突出发展的主要动力，尤其是原油液态向油气气态的转化所产生的气体压力梯度对岩石的破坏搬运作用更重要油气对岩石具有腐蚀软化作用。
含油气砂岩具有弱化损伤的性质，阻碍突出发生的能力低，为突出创造了条件。
放炮是诱导突出的因素合理的放炮掘进方式能降低突出强度与频率。
瓦斯地质专题研究钻孔岩芯法及突出预兆法能较好地预测出工作面岩石与油气突出危险对于海石湾矿，岩芯凹凸片小于个时，一般无突出危险反之，大于个时，有突出危险。
（ 3）采用超前钻孔能较好地预防砂岩与油气突出，钻孔直径为91间距为一钻孔终孔控制巷道轮廓线外的距离为一检验孔岩芯片下降幅度达25以上，基本消除了突出危险。
（ 4）矿井油气灾害防治仅是初步的，油气赋存与储量探测采煤过程油气涌出治理及近水平特厚煤层预防煤与城混合气体突出的综合技术有待于进一步研究。
参考文献于不凡，王佑安，煤矿瓦斯灾害防治及利用技术。
北京煤炭工业出版社，访闭l苗一段一国家煤矿安全监察局人事培训司。
全国煤矿安全培训统编教材一矿井瓦斯防治。
徐州中国矿业大学出版社，」贺柯。
焦坪矿区油层下采煤。
煤矿设计，
