煤与瓦斯突出是煤矿井下采掘过程中一种极其复杂的动力现象。突出后，突出煤(岩)充填巷道几十米乃至上千米，使井巷乃至整个矿井充满瓦斯，摧毁井巷设施和矿井通风系统，掩埋或窒息工作人员。甚至继发瓦斯爆炸与火灾事故，造成了更大的伤亡和损失。长期以来，煤与瓦斯突出严重制约着煤矿安全生产。我国自1950年发生第一次突出以来，对防突工作进行了大量的研究，针对无解放层可采的单一突出煤层，先后试验了松动爆破、超前排放钻孔、深孔控制卸压爆破、水力冲孔等多项防突措施，但仍不能从根本上遏制煤与瓦斯突出日益严重的趋势，大型突出时有发生。突出巷道的掘进进尺长期在低水平徘徊，有的甚至不足20米。许多突出矿井采掘接替脱节，亏损严重。 水力挤出是近期我国试验成功的一种新型防突技术，部分突出矿井的应用情况表明，和使用超前排放钻孔措施相比，具有高效消突的效果，可以提高掘进速度50～100％。尽管人们已认识到了该技术良好的消突效果，但对水力挤出措施消突机理的认识仍然不深，注水参数的选择也缺乏科学性：(1)人们对水力挤出措施防突机理认识仍然停留在感性认识上，没有从现场的测定中给出定量的指标来说明。(2)虽然近年来有关科研机构与煤炭企业合作，在一些矿井进行水力挤出、中高压注水试验并推广应用，但是在合理注水参数方面仍属于现场试验性质，没有从理论上比较准确地确定水力挤出措施的合理参数。 本课题针对水力挤出消突措施的研究现状和不足开展研究工作。通过对国内外水力挤出防突措施的研究现状、研究动向和进展的充分调研，针对措施目前存在的防突机理和合理注水参数两大问题，以鹤壁煤业集团公司六矿几个工作面为试验地点，采用现场实测、计算机数值模拟、理论分析三者结合的方法进行研究。 本文的主要研究工作如下： 1、对水力挤出消突措施的消突机理进行理论研究，对鹤壁矿区煤与瓦斯突出的机理及特征进行理论分析，得出了水力挤出消突措施适应鹤壁矿区瓦斯地质条件、能够有效的防治煤与瓦斯突出并大幅度的提高突出煤巷的掘进速度的结论。 2、选择河南鹤壁煤业集团公司六矿21431上、下顺槽掘进工作面，21161下顺槽掘进工作面，21151下顺槽掘进工作面为试验地点，分别试验注水孔长8m、9m，注水压力14MPa、15MPa、16MPa等不同措施，并实测上述注水措施下的相关参数，对试验结果进行初步分析，对比观察了水力挤出措施的防突效果，措施实施后，突出动力现象明显减少，效检超标率下降，防突效果显著。 3、分析注水时煤体的受力状态，分析建立了水力挤出措施的数值模拟力学模型。 4、利用大型通用有限元软件ANSYS对模型进行反复的试算，对比观察实际和模拟后煤中应力、位移、弹性潜能等参数的变化，最终确定模型，并对不同注水参数下的其他模型进行了解算。 5、水力挤出时，煤体沿其中的削弱面错动、滑移，呈现离层现象，在水的润滑作用下，变形相对缓慢，使得应力整体下降，应力梯度降低，应力分布均匀，减弱了应力突然释放的可能性，降低了突出危险性。水力挤出后，由于压力水压碎煤体，原卸压带和集中应力带应力充分释放，集中应力带向深部煤体转移，卸压带加长，抵抗突出的煤体范围加大，发生突出的危险性降低。 6、水力挤出时，煤体的缓慢变形，消耗了大部分的弹性潜能，使煤体弹性潜能降低，弹性模量减小，弹性降低，塑性增加。一方面，煤的弹性降低，使其能够承受更高的弹性潜能；另一方面，注水后煤体实际的弹性潜能降低，从突出能量主要是弹性潜能的观点来看，两方面变化使突出危险性大大降低。 7、水力挤出期间，煤体破碎，原有裂隙进一步张开，煤的透气性增加，瓦斯涌出量增加，部分游离瓦斯被排出。水力挤出措施结束后，正常瓦斯涌出量及炮后瞬时瓦斯涌出量均大幅度的减小。实践证明，高压水进入煤中裂隙，以吸附薄膜或毛细水的形式封闭了瓦斯流通通道，使瓦斯由吸附状态转为游离状态凼难，提高了突出时吸附瓦斯解吸的阻力，从而降低了煤与瓦斯突出危险性。 8、对注水孔长为8m、8.5m、9m、9.5m、10m等五个模型进行解算分析，按照应力对应的钻屑量不超标，集中应力带推移虽远，应力下降最多，允许掘进距离最大的原则，确定试验矿井合理注水孔长为9m。 9、对注水压力为10 MPa、12 MPa、14 MPa、16 MPa、18MPa等五个模型进行解算分析，确定试验矿井合理注水压力为16MPa。 10、提出了采用煤壁位移量作为水力挤出措施效果的检验指标，该指标直观、明显、有效。煤壁位移量临界值确定为8cm，如煤壁位移量超过8cm，视为有效，可以结束水力挤出措施的执行，然后采用R、q、S值进行效果检验；如果煤壁位移量不足8cm，则继续执行或重新执行水力挤出消突措施。 水力挤出消突措施在鹤煤集团公司所属矿井的研究运用将取得巨大的经济和社会效益：1、突出巷道的月掘进速度将会提高150％～200％，掘进突出煤巷的成本降低50％，全公司突出矿井的掘进费用减少791.2万元/年；2、水力挤出消突措施的应用将会改变现有的“底板集中岩巷+穿层预抽瓦斯”的防突模式，节省底板岩巷施工费用8640.5万元/年；3、采用水力挤出消突措施防突，将会有效提高消突效果，将会大大降低煤巷掘进炮后瓦斯超限次数和超限幅度，消除了放炮引发瓦斯爆炸的可能。