煤與瓦斯突出預測及效果檢驗ppt課件

.,煤與瓦斯突出預測及效果檢驗,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,.,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預測,突出礦井必須對突出煤層進行區(qū)域突出危險性預測，區(qū)域預測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質(zhì)分析的方法進行。區(qū)域預測主要依據(jù)的突出預測指標參數(shù)為煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量，并且要求這些參數(shù)為井下實測數(shù)據(jù)。,.,當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移；而地面空氣、上覆第四系沖擊層中生物化學反應生成的氣體沿煤層向深部滲透擴散，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化帶與甲烷帶。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預測,瓦斯風化帶,.,在瓦斯風化帶和瓦斯地質(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，應根據(jù)煤層瓦斯壓力P進行預測。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域突出危險性預測,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)構造條件、突出分布的規(guī)律和對預測區(qū)域煤層地質(zhì)構造的探測、預測結果，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造軸和采深的數(shù)量關系，并不斷發(fā)現(xiàn)新問題，修正預測結果。,煤層瓦斯參數(shù)法,.,開采保護層的保護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)試驗證實有效的指標和方法，也可以結合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標。對預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施檢驗的主要指標為殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,當采用保護層開采或預抽煤層瓦斯等區(qū)域防突措施后，需進行區(qū)域防突效果的檢驗。,區(qū)域效果檢驗的主要指標,.,（1）對穿層鉆孔預抽石門（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進行措施效果檢驗。（2）采用實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，應當符合下列要求：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,區(qū)域效果檢驗指標的測算,效果檢驗指標的測試,.,對穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措進行檢驗時，如圖16-1所示：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進行檢驗時，如圖16-2所示：,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對穿層鉆孔預抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施進行檢驗時，如圖16-3所示。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,對順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進行檢驗時，在煤巷條帶每間隔2030m至少布置1個檢驗測試點，且每個檢驗區(qū)域不得少于3個檢驗測試點。各檢驗測試點應布置于所在部位鉆孔密度較小、孔間距較大、預抽時間較短的位置，在地質(zhì)構造復雜區(qū)域適當增加檢驗測試點。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,采用間接計算的殘余瓦斯含量進行預抽煤層瓦斯區(qū)域措施效果檢驗時，應當符合下列要求：當預抽區(qū)域內(nèi)鉆孔的間距和預抽時間差別較大時，根據(jù)孔間距和預抽時間劃分評價單元分別計算檢驗指標；,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,效果檢驗指標的計算,.,若預抽鉆孔控制邊緣外側為未采動煤體，如圖16-4中虛線部分（A-B-C-D）。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,區(qū)域措施效果檢驗,.,當采用煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量的直接測定值進行檢驗時，若任何一個檢驗測試點的指標測定值達到或超過了有突出危險的臨界值而判定為預抽防突效果無效時，則此檢驗測試點周圍半徑100m內(nèi)的預抽區(qū)域均判定為預抽防突效果無效，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,.,在工作面進入該區(qū)域時，立即連續(xù)進行至少兩次區(qū)域驗證；工作面每推進1050m（在地質(zhì)構造復雜區(qū)域或采取了預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時宜取小值）至少進行兩次區(qū)域驗證；在構造破壞帶連續(xù)進行區(qū)域驗證；在煤巷掘進工作面還應當至少打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)構造和觀察突出預兆。,一、煤與瓦斯突出區(qū)域性預測及效果檢驗,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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,工作面突出危險性預測主要在經(jīng)區(qū)域預測或者區(qū)域效果檢驗判定為無突出危險區(qū)內(nèi)進行。工作面預測的方法主要有綜合指標法、鉆屑瓦斯解吸指標法、鉆屑指標法、復合指標法、R值指標法等。,.,（1）綜合指標法綜合指標D、K的計算公式為：,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,工作面突出預測的主要指標,.,各煤層石門揭煤工作面突出預測綜合指標、的臨界值應根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-1所列的臨界值進行預測。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（2）鉆屑瓦斯解吸指標法各類工作面鉆屑瓦斯解吸指標的臨界值應根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-2中所列的指標臨界值預測突出危險性。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,瓦斯解吸指標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h2采用MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀，其結構見圖16-6：,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,瓦斯解吸指標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K1值的測定采用WTC型突出預測儀，其實物圖見圖16-7所示：,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（3）鉆屑指標法鉆屑指標法測定工作面突出危險性時，測試的指標主要包括鉆屑瓦斯解吸指標和鉆屑量S。鉆屑量可用重量法或容量法測定。重量法：每鉆進1m鉆孔，收集全部鉆屑，用彈簧秤稱重。容量法：每鉆進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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,各煤層采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性的指標臨界值應根據(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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（4）復合指標法采用復合指標法預測工作面突出危險性時，測試的指標主要包括鉆孔瓦斯涌出初速度q和鉆屑量S指標。各煤層采用復合指標法預測煤巷掘進（回采）工作面突出危險性的指標臨界值應根據(jù)試驗考察確定，在確定前可暫按表16-4的臨界值進行預測。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（5）R值指標法該預測方法同時考慮了工作面的應力狀態(tài)、物理力學性質(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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,一些煤層實測瓦斯涌出初速度極值和鉆屑量極值的結果見圖16-8：,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（6）地質(zhì)構造及采掘（鉆孔）作業(yè)現(xiàn)象判定法工作面地質(zhì)構造、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)明顯的突出預兆。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,工作面突出預測的輔助指標,.,（3）解吸指數(shù)Kt法該方法主要在德國應用，利用突出煤和非突出煤解吸速度隨時間變化的特征不同，進行工作面預測。煤樣的解吸瓦斯量與解吸時間的關系式可用指數(shù)函數(shù)形式表示為：有上式可得：,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（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)射預測法（微震聲響預測法）聲發(fā)射預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)實踐所建立的臨界指標，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，電磁輻射強弱和脈沖數(shù)據(jù)取決于外加負載的大小和煤巖層的破壞特征。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,石門揭煤工作面突出預測石門（立井、斜井）揭煤工作面的突出危險性預測應當選用下述幾種方法：綜合指標法；鉆屑瓦斯解吸指標法；其他經(jīng)試驗證實有效的方法進行。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,各種工作面突出預測的主要指標及測試要求,.,（1）綜合指標法采用綜合指標法預測石門揭煤工作面突出危險性時，應當由工作面向煤層的適當位置至少打3個鉆孔測定煤層瓦斯壓力P。（2）鉆屑指標法采用鉆屑瓦斯解吸指標法預測石門揭煤工作面突出危險性時，由工作面向煤層的適當位置至少打3個鉆孔，一般預測鉆孔在石門中央、石門上部應至少布置一個鉆孔，在石門兩側應布置一個或兩個鉆孔。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,煤巷掘進工作面的突出危險性預測可采用下列方法：鉆屑指標法；復合指標法；R值指標法；其他經(jīng)試驗證實有效的方法。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,采掘掘進工作面突出預測,.,（1）鉆屑指標法采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（2）復合指標法采用復合指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應當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測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,（3）R值指標法采用R值指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作面應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。鉆孔應當盡可能布置在軟分層中，一個鉆孔位于掘進巷道斷面中部，并平行于掘進方向，其他鉆孔的終孔點應位于巷道斷面兩側輪廓線外24m處。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面突出危險性預測,.,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行防突措施效果檢驗時，應當選擇鉆屑瓦斯解吸指標法或其他經(jīng)試驗證實有效的方法，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。,二、煤與瓦斯突出局部預測及效果檢驗,工作面措施效果檢驗,.,煤巷掘進工作面執(zhí)行防突措施后的效果檢驗方法與預測方法相同，可以采用鉆屑指標