煤與瓦斯突出的預(yù)測及防治措施

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-954編號：_煤與瓦斯突出的預(yù)測及防治措施審核：_時間：_單位：_煤與瓦斯突出的預(yù)測及防治措施用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進(jìn)行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實(shí)施和跟進(jìn)?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。1煤與瓦斯突出的機(jī)理、類型與一般規(guī)律11煤與瓦斯突出的機(jī)理許多國家對煤與瓦斯突出機(jī)理的研究都很重視，并取得了一定成果，但由于突出機(jī)理的復(fù)雜性及突出現(xiàn)象

2、的多樣性，目前對突出機(jī)理的認(rèn)識仍處于假說階段。國外對煤與瓦斯突出機(jī)理的認(rèn)識可歸納為4種：地應(yīng)力假說、瓦斯作用假說、化學(xué)本質(zhì)假說和綜合作用假說。我國從60年代起就對突出煤層的應(yīng)力狀態(tài)、瓦斯賦存狀態(tài)、煤的物理力學(xué)性能等開展了一系列的研究，根據(jù)現(xiàn)場資料和實(shí)驗研究對突出機(jī)理進(jìn)行了探討，提出了新的見解和觀點(diǎn)，概括起來主要有中心擴(kuò)張學(xué)說、流變假說、二相液體假說、固流耦合失穩(wěn)理論、球殼失穩(wěn)理論等。此外中國科學(xué)院力學(xué)研究所從力學(xué)角度對突出過程做了大量的研究工作，并提出了突出破壞過程及瓦斯?jié)B流的機(jī)制方程。12煤與瓦斯突出的類型煤與瓦斯的突出包括：煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、煤與CO2突出、巖石與CO2突出等。

3、由于突出時的原動力和所表現(xiàn)現(xiàn)象的不同，煤與瓦斯突出可分為突出、傾出、壓出3種情況。 13煤與瓦斯突出的一般規(guī)律（1） 突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨開采的深度增加而增加；（2） 突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)，如褶曲、斷層處及巖漿侵入地區(qū)；（3） 煤體破壞程度越嚴(yán)重，煤的強(qiáng)度越小，突出危險性越大；（4） 煤層中的厚度大、傾角大或其厚度和傾角發(fā)生變化以及煤層中的軟分層由薄變厚的地區(qū)，容易發(fā)生突出；（5） 掘進(jìn)工作面應(yīng)力集中的地區(qū)易發(fā)生突出；（6） 在外力沖擊作用下，如放炮或采煤機(jī)割煤時煤體受到震動，誘導(dǎo)瓦斯發(fā)生突出；（7） 圍巖的透氣性越差、致密的巖層越厚，煤層的瓦斯含量越高，其突出的危險性也就越大；（8） 突出

4、多發(fā)生在揭煤和煤層掘進(jìn)工作面；（9） 在突出前大都出現(xiàn)預(yù)兆。2煤與瓦斯突出的預(yù)測21突出預(yù)測方法的分類按預(yù)測預(yù)報范圍和時間的不同，預(yù)測方法可分為3類：第一是區(qū)域性預(yù)測，主要是確定煤田、井田、煤層和采掘區(qū)域性的突出危險性；第二是局部預(yù)測，它是在區(qū)域性的基礎(chǔ)上，根據(jù)鉆探、采掘工程等資料，進(jìn)一步對局部地區(qū)或要點(diǎn)的突出危險性作出判斷；第三是日常預(yù)測，它是在區(qū)域性預(yù)測、局部預(yù)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)突出預(yù)兆的各種異常效應(yīng)，對突出危險發(fā)出警告。22國內(nèi)外煤與瓦斯突出的預(yù)測方法221微震技術(shù)預(yù)測突出危險性研究表明，煤和圍巖受力破壞過程中發(fā)生破裂和震動，當(dāng)從震源傳出震波或聲波的強(qiáng)度和頻率增加到一定數(shù)值時，可能出現(xiàn)煤的

5、突然破壞，發(fā)生突出。突出是由連續(xù)的多起斷裂引起的，而且異常的微震發(fā)射通常在斷裂之前545s內(nèi)產(chǎn)生，故微震法作為突出預(yù)報方法，有其廣闊的應(yīng)用前景。俄羅斯在地震聲學(xué)預(yù)測方法中取得了較好的研究成果。222煤層溫度狀況預(yù)測突出的危險性溫度狀況預(yù)測突出危險性的理論根據(jù)是：瓦斯解吸時吸熱，導(dǎo)致煤層溫度降低。溫度降低越多，說明煤層瓦斯解吸能力越強(qiáng)，則突出危險性越大。前蘇聯(lián)NA雷任科等學(xué)者，對采掘工作面近工作面地段的煤體溫度狀況進(jìn)行了考察研究，用于突出危險性日常預(yù)測，并對掘進(jìn)中發(fā)生的6次突出全部作出了預(yù)報。原蘇聯(lián)的另一些學(xué)者，采用近工作面地帶的溫度與煤體原始溫度之差作為突出預(yù)測指標(biāo)，該預(yù)測方法被原蘇聯(lián)防突委員

6、會推薦使用。223煤層中涌出的氦或氡濃度的變化預(yù)測突出研究表明在地震之前不僅有氡的反常涌出現(xiàn)象，而且有氦的反常涌出。前蘇聯(lián)學(xué)者考察了頓涅茨煤田中2個不突出煤層和4個突出煤層的氦含量后指出：自由釋放的瓦斯中，氦含量高，瓦斯壓力也相應(yīng)的高。煤中涌出的氦可以作為預(yù)測突出的一個指標(biāo)，該項目正在繼續(xù)進(jìn)行。224電磁輻射強(qiáng)度預(yù)測突出危險電磁輻射(EME)是煤巖體受載變形破裂過程中向外輻射電磁能量的過程或物理現(xiàn)象，與煤巖體的受載狀況及變形破裂過程密切相關(guān)。采用電磁輻射法預(yù)測煤與瓦斯突出的優(yōu)點(diǎn)是：電磁輻射信息綜合反映了煤與瓦斯突出等災(zāi)害動力現(xiàn)象的主要影響因素；可實(shí)現(xiàn)真正的非接觸預(yù)測，無需打鉆，對生產(chǎn)影響小，易

7、于實(shí)現(xiàn)定向及區(qū)域性預(yù)測，不受含瓦斯煤體分布不均勻的影響；可實(shí)現(xiàn)動態(tài)連續(xù)監(jiān)測及預(yù)報，能夠反映含瓦斯煤體的動態(tài)變化過程；既能探測煤壁附近的突出危險性及突出危險帶的方位，又能檢驗防突措施的效果。目前巖石破裂電磁輻射效應(yīng)的研究取得了很多有益的成果，研究表明：在煤巖層受力變形破壞過程中會產(chǎn)生電磁輻射，電磁輻射強(qiáng)度取決于所受力的大小和煤巖層的物理力學(xué)性質(zhì)。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院利用這一原理研制的煤與瓦斯突出危險探測儀，在四川芙蓉礦務(wù)局進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果。225神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行突出預(yù)測煤與瓦斯突出，其發(fā)生是由地應(yīng)力、高壓瓦斯、煤的結(jié)構(gòu)性能、地質(zhì)構(gòu)造、煤厚變化、煤體結(jié)構(gòu)及圍巖特征諸多因素決定的

8、。突出災(zāi)害的發(fā)生是極不規(guī)則的，其所處的系統(tǒng)是一個不斷變化的系統(tǒng)，各種力學(xué)作用與這些作用所形成的地質(zhì)體，大多數(shù)都處于復(fù)雜的非線性狀態(tài)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的出現(xiàn)，為解決這一問題開辟了一條新途徑。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有通過樣本來“學(xué)習(xí)”的能力，一方面區(qū)別于傳統(tǒng)的各種預(yù)測方法，實(shí)際應(yīng)用時無須做出因素與突出相關(guān)關(guān)系的任何假設(shè)，只需將實(shí)際數(shù)據(jù)直接提供給網(wǎng)絡(luò)來訓(xùn)練；另一方面訓(xùn)練完成后的網(wǎng)絡(luò)能以任何精度逼近真值(只要訓(xùn)練數(shù)據(jù)足夠多)，能夠抽提、捕捉隱藏在歷史數(shù)據(jù)中的規(guī)律，尤其是那些尚未被人類認(rèn)識和揭示的規(guī)律，這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)方法無法比擬的。3煤與瓦斯突出預(yù)兆及其防治31煤與瓦斯突出預(yù)兆煤與瓦斯突出前一般都有預(yù)兆，沒有預(yù)兆的

9、突出是極少數(shù)的。突出預(yù)兆伴隨其突出過程按其主要特征大體可分為“三個階段”，各階段的顯現(xiàn)程度和處理原則各不相同。32煤與瓦斯突出的防治措施煤與瓦斯突出是一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，因其具有突發(fā)性、不完全的可知性，很難完全防止它的產(chǎn)生。但是如果開展突出預(yù)測并采取行之有效的防治措施，仍可做到不發(fā)生或減少傷亡事故的發(fā)生。目前防治煤與瓦斯突出工作，已不是單一的技術(shù)措施，而是一套完整的綜合防治突出的系統(tǒng)工程。防治突出首先要摸清楚它發(fā)生的地區(qū)、范圍，采取必要的防治措施，改變其發(fā)生突出應(yīng)具備的基本條件，使其不發(fā)生或降低其突出強(qiáng)度，并采取必要的安全防護(hù)措施，重點(diǎn)要抓好以下幾點(diǎn)工作。321揭煤防突目前國內(nèi)大都采用遠(yuǎn)距

10、離震動放炮的方法揭開煤層，揭煤防突主要是把好“七關(guān)”。設(shè)計關(guān)：進(jìn)行煤巷道的設(shè)計時，要避開地質(zhì)構(gòu)造帶和應(yīng)力集中區(qū)；施工關(guān)：巷道和抽放鉆孔必須按設(shè)計施工，落實(shí)到實(shí)處；驗收關(guān)：巷道和抽放鉆孔必須有專人驗收，確保質(zhì)量；封孔關(guān)：凡有礦井系統(tǒng)抽放和局部抽放系統(tǒng)的礦井，應(yīng)采用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料，確保封孔質(zhì)量，提高抽放效果；抽放卸壓關(guān)：應(yīng)按表計算，掌握抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期等重要參數(shù)；檢驗關(guān)：必須按照頒發(fā)的防突細(xì)則的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行效果檢驗，符合要求后方準(zhǔn)揭煤；二次卸壓關(guān)：揭煤前可再打一組卸壓孔，進(jìn)行二次卸壓。322煤巷掘進(jìn)防突國內(nèi)外實(shí)踐證明，煤與瓦斯突出多發(fā)生在煤巷掘進(jìn)過程中。為了有效地防治煤巷掘進(jìn)突出，應(yīng)用超前排放鉆孔、淺孔松動爆破、深孔控制爆破、預(yù)抽瓦斯以及上述措施與邊掘邊抽相結(jié)合的綜合防突措施 。在一般和中等程度突出危險區(qū)域，大部分采取打少數(shù)超前卸壓鉆孔的方法解突；在嚴(yán)重突出危險區(qū)域，大都采用超前鉆孔、煤體固化和金屬骨架等多種措施綜合防治。323大傾角不穩(wěn)定煤層防突在大傾角不穩(wěn)定煤層中，重點(diǎn)采取超前密集鉆孔和煤層注水防突措施。超前密集鉆孔是通過煤體前方的鉆孔使煤體應(yīng)力釋放和轉(zhuǎn)移，鉆孔使煤體前方的高壓瓦斯得以釋放，使掘進(jìn)頭前方一定范圍內(nèi)形成低應(yīng)力、低瓦斯區(qū)，達(dá)到防突或降低突出強(qiáng)度的目的。目前國內(nèi)外都不同程度地應(yīng)用煤