煤與瓦斯突出預(yù)測及效果檢驗ppt課件

.,煤與瓦斯突出預(yù)測及效果檢驗,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,.,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預(yù)測,突出礦井必須對突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險性預(yù)測，區(qū)域預(yù)測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法進(jìn)行。區(qū)域預(yù)測主要依據(jù)的突出預(yù)測指標(biāo)參數(shù)為煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量，并且要求這些參數(shù)為井下實(shí)測數(shù)據(jù)。,.,當(dāng)煤層具有露頭或直接為透氣性較好的第四系沖擊層覆蓋時，在煤層內(nèi)存在兩個不同方向的氣體運(yùn)移；而地面空氣、上覆第四系沖擊層中生物化學(xué)反應(yīng)生成的氣體沿煤層向深部滲透擴(kuò)散，從而使賦存在煤層內(nèi)的瓦斯表現(xiàn)出垂向分帶特性。煤層瓦斯沿垂向一般可分為瓦斯風(fēng)化帶與甲烷帶。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預(yù)測,瓦斯風(fēng)化帶,.,在瓦斯風(fēng)化帶和瓦斯地質(zhì)分析法劃分出的無突出危險區(qū)和突出危險區(qū)以外的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)煤層瓦斯壓力P進(jìn)行預(yù)測。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預(yù)測,瓦斯地質(zhì)分析法,根據(jù)已開采區(qū)域確切掌握的煤層賦存特征、地質(zhì)構(gòu)造條件、突出分布的規(guī)律和對預(yù)測區(qū)域煤層地質(zhì)構(gòu)造的探測、預(yù)測結(jié)果，采用瓦斯地質(zhì)分析的方法劃分出突出危險區(qū)域。瓦斯地質(zhì)分析法主要是找出突出帶的寬度與構(gòu)造軸和采深的數(shù)量關(guān)系，并不斷發(fā)現(xiàn)新問題，修正預(yù)測結(jié)果。,煤層瓦斯參數(shù)法,.,開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏考捌渌?jīng)試驗證實(shí)有效的指標(biāo)和方法，也可以結(jié)合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標(biāo)。對預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施檢驗的主要指標(biāo)為殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,當(dāng)采用保護(hù)層開采或預(yù)抽煤層瓦斯等區(qū)域防突措施后，需進(jìn)行區(qū)域防突效果的檢驗。,區(qū)域效果檢驗的主要指標(biāo),.,（1）對穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施也可以采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)進(jìn)行措施效果檢驗。（2）采用實(shí)際的直接測定的煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量等參數(shù)對區(qū)域防突措施效果檢驗時，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,區(qū)域效果檢驗指標(biāo)的測算,效果檢驗指標(biāo)的測試,.,對穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措進(jìn)行檢驗時，如圖16-1所示：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，如圖16-2所示：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，如圖16-3所示。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，在煤巷條帶每間隔2030m至少布置1個檢驗測試點(diǎn)，且每個檢驗區(qū)域不得少于3個檢驗測試點(diǎn)。各檢驗測試點(diǎn)應(yīng)布置于所在部位鉆孔密度較小、孔間距較大、預(yù)抽時間較短的位置，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域適當(dāng)增加檢驗測試點(diǎn)。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,采用間接計算的殘余瓦斯含量進(jìn)行預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域措施效果檢驗時，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：當(dāng)預(yù)抽區(qū)域內(nèi)鉆孔的間距和預(yù)抽時間差別較大時，根據(jù)孔間距和預(yù)抽時間劃分評價單元分別計算檢驗指標(biāo)；,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,效果檢驗指標(biāo)的計算,.,若預(yù)抽鉆孔控制邊緣外側(cè)為未采動煤體，如圖16-4中虛線部分（A-B-C-D）。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,當(dāng)采用煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量的直接測定值進(jìn)行檢驗時，若任何一個檢驗測試點(diǎn)的指標(biāo)測定值達(dá)到或超過了有突出危險的臨界值而判定為預(yù)抽防突效果無效時，則此檢驗測試點(diǎn)周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無效，即為突出危險區(qū)。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,區(qū)域效果檢驗有效性的判定,.,在工作面進(jìn)入該區(qū)域時，立即連續(xù)進(jìn)行至少兩次區(qū)域驗證；工作面每推進(jìn)1050m（在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域或采取了預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時宜取小值）至少進(jìn)行兩次區(qū)域驗證；在構(gòu)造破壞帶連續(xù)進(jìn)行區(qū)域驗證；在煤巷掘進(jìn)工作面還應(yīng)當(dāng)至少打1個超前距不小于10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施，探測地質(zhì)構(gòu)造和觀察突出預(yù)兆。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預(yù)測及效果檢驗,區(qū)域措施效果驗證,在采掘作業(yè)和揭煤作業(yè)過程中需進(jìn)行區(qū)域措施效果驗證工作。,采掘工作面的區(qū)域驗證工作還必須滿足以下要求：,.,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,工作面突出危險性預(yù)測主要在經(jīng)區(qū)域預(yù)測或者區(qū)域效果檢驗判定為無突出危險區(qū)內(nèi)進(jìn)行。工作面預(yù)測的方法主要有綜合指標(biāo)法、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法、鉆屑指標(biāo)法、復(fù)合指標(biāo)法、R值指標(biāo)法等。,.,（1）綜合指標(biāo)法綜合指標(biāo)D、K的計算公式為：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,工作面突出預(yù)測的主要指標(biāo),.,各煤層石門揭煤工作面突出預(yù)測綜合指標(biāo)、的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-1所列的臨界值進(jìn)行預(yù)測。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（2）鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法各類工作面鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-2中所列的指標(biāo)臨界值預(yù)測突出危險性。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,瓦斯解吸指標(biāo)h2其物理意義為：煤樣（10g）自煤體脫落暴露于大氣之中第四分鐘和第五分鐘的瓦斯解吸所產(chǎn)生的壓差，單位為Pa。瓦斯解吸指標(biāo)h2采用MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀，其結(jié)構(gòu)見圖16-6：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,瓦斯解吸指標(biāo)K1其物理意義為：煤樣自煤體脫落暴露于大氣之中解吸第一分鐘內(nèi)，每克煤樣的瓦斯解吸總量，單位為ml/(gmin1/2)。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1值的測定采用WTC型突出預(yù)測儀，其實(shí)物圖見圖16-7所示：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（3）鉆屑指標(biāo)法鉆屑指標(biāo)法測定工作面突出危險性時，測試的指標(biāo)主要包括鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)和鉆屑量S。鉆屑量可用重量法或容量法測定。重量法：每鉆進(jìn)1m鉆孔，收集全部鉆屑，用彈簧秤稱重。容量法：每鉆進(jìn)1m鉆孔，收集全部鉆屑，用量袋或量杯計量鉆屑容積。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,各煤層采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性的指標(biāo)臨界值應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-3的臨界值確定工作面的突出危險性。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（4）復(fù)合指標(biāo)法采用復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測工作面突出危險性時，測試的指標(biāo)主要包括鉆孔瓦斯涌出初速度q和鉆屑量S指標(biāo)。各煤層采用復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)（回采）工作面突出危險性的指標(biāo)臨界值應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-4的臨界值進(jìn)行預(yù)測。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（5）R值指標(biāo)法該預(yù)測方法同時考慮了工作面的應(yīng)力狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)和瓦斯含量，即考慮了決定突出危險的主要因素。根據(jù)每個鉆孔的最大鉆屑量和最大鉆孔瓦斯涌出初速度按下式計算各孔的R值：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,一些煤層實(shí)測瓦斯涌出初速度極值和鉆屑量極值的結(jié)果見圖16-8：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（6）地質(zhì)構(gòu)造及采掘（鉆孔）作業(yè)現(xiàn)象判定法工作面地質(zhì)構(gòu)造、采掘作業(yè)及鉆孔等發(fā)生的各種現(xiàn)象主要有以下方面：煤層的構(gòu)造破壞帶，包括斷層、劇烈褶曲、火成巖侵入等；煤層賦存條件急劇變化；采掘應(yīng)力疊加；工作面出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象；工作面出現(xiàn)明顯的突出預(yù)兆。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（1）煤體溫度法該方法的原理是，工作面前方煤體溫度的變化特征取決于煤體應(yīng)力變形狀態(tài)和瓦斯動力狀態(tài)。（2）V30特征值法所謂的V30值是指爆破后前30min內(nèi)的瓦斯涌出量（m3）與崩落煤量（t）的比值，單位為m3/t。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,工作面突出預(yù)測的輔助指標(biāo),.,（3）解吸指數(shù)Kt法該方法主要在德國應(yīng)用，利用突出煤和非突出煤解吸速度隨時間變化的特征不同，進(jìn)行工作面預(yù)測。煤樣的解吸瓦斯量與解吸時間的關(guān)系式可用指數(shù)函數(shù)形式表示為：有上式可得：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（4）煤層瓦斯中氡濃度法該方法的依據(jù)是：在突出前煤層瓦斯中氡濃度急劇降低，突出后又急劇上升。（5）聲發(fā)射預(yù)測法（微震聲響預(yù)測法）聲發(fā)射預(yù)測煤層突出危險性是通過收集工作面煤層和圍巖噪聲率信號，分析聲發(fā)射事件和能量變化，配合礦井根據(jù)大量生產(chǎn)實(shí)踐所建立的臨界指標(biāo)，判斷工作面前方煤層是否有突出危險性。（6）電磁輻射法煤巖層的破壞過程中會發(fā)生電磁輻射，電磁輻射強(qiáng)弱和脈沖數(shù)據(jù)取決于外加負(fù)載的大小和煤巖層的破壞特征。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,石門揭煤工作面突出預(yù)測石門（立井、斜井）揭煤工作面的突出危險性預(yù)測應(yīng)當(dāng)選用下述幾種方法：綜合指標(biāo)法；鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法；其他經(jīng)試驗證實(shí)有效的方法進(jìn)行。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,各種工作面突出預(yù)測的主要指標(biāo)及測試要求,.,（1）綜合指標(biāo)法采用綜合指標(biāo)法預(yù)測石門揭煤工作面突出危險性時，應(yīng)當(dāng)由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個鉆孔測定煤層瓦斯壓力P。（2）鉆屑指標(biāo)法采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測石門揭煤工作面突出危險性時，由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個鉆孔，一般預(yù)測鉆孔在石門中央、石門上部應(yīng)至少布置一個鉆孔，在石門兩側(cè)應(yīng)布置一個或兩個鉆孔。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險性預(yù)測可采用下列方法：鉆屑指標(biāo)法；復(fù)合指標(biāo)法；R值指標(biāo)法；其他經(jīng)試驗證實(shí)有效的方法。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,采掘掘進(jìn)工作面突出預(yù)測,.,（1）鉆屑指標(biāo)法采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個鉆孔（如圖16-10）；在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個鉆孔（如圖16-11：,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（2）復(fù)合指標(biāo)法采用復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)當(dāng)向前方煤體至少施工3個鉆孔（如圖16-12所示）。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,（3）R值指標(biāo)法采用R值指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深810m的鉆孔，測定鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)。鉆孔應(yīng)當(dāng)盡可能布置在軟分層中，一個鉆孔位于掘進(jìn)巷道斷面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外24m處。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面突出危險性預(yù)測,.,石門和巖石井巷揭煤效果檢驗對石門和其他巖石井巷揭煤工作面進(jìn)行防突措施效果檢驗時，應(yīng)當(dāng)選擇鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法或其他經(jīng)試驗證實(shí)有效的方法，但所有用鉆孔方式檢驗的方法中檢驗孔數(shù)均不得少于5個，分別位于石門的上部、中部、下部和兩側(cè)。,二、煤與瓦斯突出局部預(yù)測及效果檢驗,工作面措施效果檢驗,.,煤巷掘進(jìn)工作面執(zhí)行防突措施后的效果檢驗方法與預(yù)測方法相同，可以采用鉆屑指標(biāo)