(三)能量假說
該假說是在實驗室研究實驗的基礎上提出的。認為:除了重力和瓦斯壓力外,不存在別的激發(fā)突出原因。突出現(xiàn)象可以解釋為煤層狀態(tài)突然改變,以及煤潛能突然釋放所引起的煤層高速破碎。只有在煤突然破碎時,潛能與動能瞬時顯現(xiàn),瓦斯來不及正常排放,并將部分動能傳遞給煤層,突出才會發(fā)生。
發(fā)生煤與瓦斯突出的條件是:
1)煤的內(nèi)能W和巖石動能E足以完成煤向巷道內(nèi)移動的功F和煤的破碎功U,即:
W+E>F+U;沿層掘進巷道的情況下,上式變?yōu)椋簑>F+U;巷道開石門時,則變?yōu)椋篧+Q>F+U,式中的Q為煤層游離瓦斯內(nèi)能。
2)煤的破碎速度v1應大于煤裂隙中瓦斯壓力下降的速度v2,即:v1>v2;在完成煤破碎前,瓦斯壓力p應比已破碎煤的拋出阻力更高,即:p>m[g(fcosA+sinA)+v]/s,式中m—煤的質(zhì)量;
s——破碎煤快的橫斷面積;
g——重力加速度;
f——煤沿某一表面移動時與該面的摩擦系數(shù);
A——煤層傾角;
v——煤拋出時的加速度。
(四)應力分布不均勻假說
突出是由地應力,瓦斯壓力和煤層構造分布的不均勻引起的。而煤層構造是影響煤的強度,透氣性和瓦斯含量等瓦斯地質(zhì)參數(shù)的主要因素。
(五)化學本質(zhì)假說
(1)爆炸說:瓦斯突出是由于煤在很大的深度內(nèi)變質(zhì)時發(fā)生的化學反應而引起的。
(2)重碳說:在煤的形成時有許多重碳(原子量13)及帶氫同位素(原子量2)的重水,他們所形成的重的煤同位素稱為重煤原子。當進行開采時能發(fā)生突出。
(六)綜合假說
此假說種類很多,有代表性的是前蘇聯(lián)霍多特等人于1976年最先提出的。其要點是:1)除了地層重力,高壓瓦斯外,在煤層中不存在任何其他能源。突出是地應力,瓦斯壓力和煤的物理力學性能綜合作用的結果。2)地壓破碎煤體是造成突出的首要原因,而瓦斯則起著拋出煤體和搬運煤體的作用。從突出總能量來說,瓦斯是完成突出的主要能源。3)實驗資料表明,只有煤強度很低,與圍巖摩擦力不大時,地壓造成的煤的變形前能和圍巖功能,才能把煤體破碎形成突出。煤強度是形成突出的一個極為重要的因素。
從上面介紹的突出機理不難看出,瓦斯是突出的主要因素,沒有瓦斯就談不上瓦斯突出。沒有瓦斯的動力現(xiàn)象稱之為沖擊地壓;沒有動力效應的瓦斯急劇涌出稱之為瓦斯噴出。因此可以說:治理瓦斯突出的方向是消除高壓瓦斯的存在。所以我國治理瓦斯的行政強制手段是“四位一體”防突。國家煤礦安全監(jiān)察局要求:國有煤礦中的高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井,要嚴格按照《煤礦瓦斯抽采基本指標》的要求,制定和落實瓦斯先抽后采的措施,推進高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井加大瓦斯抽采力度,真正做到“多措并舉、應抽盡抽、抽采平衡”,實現(xiàn)抽、掘、采關系平衡,確保不抽不采,達不到瓦斯抽采指標要求的不采。發(fā)現(xiàn)達不到抽采指標要求的采掘工作面,要立即停止生產(chǎn),限期達標,逾期仍不達標的,必須按瓦斯抽采達標煤量核減煤炭產(chǎn)量計劃;對小煤礦中的煤與瓦斯突出礦井和應進行瓦斯抽采的高瓦斯礦井,必須制定并落實瓦斯抽采規(guī)劃,建立瓦斯抽采系統(tǒng),2008年底前全部裝備到位并投入使用,逾期未安裝或不投入使用的,一律停止生產(chǎn)。高壓的游離瓦斯是突出的根源,防治瓦斯的關鍵就是要消除煤層中的突出瓦斯。其方向是:采取開采解放層、抽放等措施,減少乃至消除煤層瓦斯,使之形不成瓦斯突出的條件;采取控制地壓新舉措,消除采掘工作面周邊應力集中,從而解除瓦斯在“應力三區(qū)”作用下運移形成突出條件。根據(jù)瓦斯運移的理念,在采掘工作面前方一定距離抽放瓦斯,可以有較好的抽放效果。