目前,我国煤炭资源95%为井工开采,高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的40%以上,所开采的突出煤层具有瓦斯含量大、瓦斯压力高、地质构造复杂、裂隙不发育、透气性普遍较低等特点,开发这类煤层的矿井极易发生瓦斯事故。随着开采强度不断加大、延伸速度的加快,开采深度越来越大,使得开采煤层承受的地应力增大及瓦斯透气性降低,瓦斯灾害的复杂性和危险性显著增加,瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井,高瓦斯矿井转变为突出矿井。本文针对我国突出煤层瓦斯透气性低等特点,根据我国现有的突出煤层增透技术的优缺点,根据静态膨胀剂在混凝土拆除、石方破碎开挖掘进、石材切割、工程爆破及岩石破碎工程中的应用现状,提出了利用静态膨胀剂膨胀开裂突出煤层的增透防突方法。在理论研究、实验分析和现场测试的基础上,对静态膨胀剂膨胀开裂增透突出煤层的机理和在金佳煤矿1235运输巷的现场测试效果进行了深入的研究,其主要研究内容和成果如下:(1)静态膨胀剂与水发生水合反应,产生逐步增大的膨胀压,在岩体中产生径向压应力和切向拉应力。所产生的应力值大于岩体的抗拉强度后,岩体将经历裂隙出现、裂隙传播和裂隙扩展贯通三个过程。根据岩体瓦斯透气性与岩体裂隙的关系:实验岩体被膨胀开裂后,其瓦斯透气性系数得到明显提高。(2)作业温度、钻孔直径、膨胀剂浓度等因素影响静态膨胀剂膨胀性能。矿井井下作业环境下,四种类型静态膨胀剂产生的开裂力均能达到30-50MPa。通过合理布置自由面,静态膨胀剂均能膨胀开裂煤矿岩体。(3)实验证明:钻孔直径、自由面、钻孔布置均影响静态膨胀剂对突出煤体的开裂效果。水泥槽实验模型中突出煤体均发生了裂隙发育、裂隙传播和裂隙扩展贯通三个明显变化过程。(4)水泥槽实验模型突出煤体经过二次膨胀后,钻孔间形成了大量径向交叉裂隙网。同一钻孔孔径实验方案时,方案Ⅲ的生裂效果最好。据此推断:突出煤体的透气性系数将显著增大,静态膨胀生裂增透技术非常利于防治突出。(5)M3突出煤层被静态膨胀开裂后,通过钻孔窥探仪,观测到抽采钻孔内的煤体裂隙明显增多。(6)现场测试证明:相比金佳煤矿1235运输巷现有的抽放方案,静态膨胀开裂增透M3突出煤层后,3种不同孔径钻孔的瓦斯抽采流量及瓦斯抽采浓度都有明显提高。当孔径为94mm,膨胀孔与抽采钻孔孔间距为12~15倍时,瓦斯抽采效果最好。此方案钻孔瓦斯流量最高提高了3.11倍,瓦斯浓度提高了3.29倍。