部分、煤與瓦斯突出防治技術(shù)

1、第二部分、煤與瓦斯突出的防治技術(shù)一 . 煤與瓦斯突出機(jī)理二 . “四位一體”綜合防突措施三 . 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)四 . 防治突出措施五 . 防治突出措施的效果檢驗(yàn)六 . 安全防護(hù)措施 一 . 煤與瓦斯突出機(jī)理（1）突出機(jī)理就是解釋發(fā)生突出的原因和過(guò)程的理論。 煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，世界上許多產(chǎn)煤國(guó)家對(duì)煤與瓦斯突出的機(jī)理開展了廣泛研究，提出了多種假說(shuō)。 煤與瓦斯突出機(jī)理 （2）1、 國(guó)外煤與瓦斯突出假說(shuō)瓦斯為主導(dǎo)作用的假說(shuō)地壓為主導(dǎo)作用的假說(shuō)化學(xué)本質(zhì)假說(shuō)能量假說(shuō) 綜合假說(shuō)2、 國(guó)內(nèi)煤與瓦斯突出假說(shuō)流變假說(shuō)球殼失穩(wěn)假說(shuō) 瓦斯為主導(dǎo)作用的假說(shuō)瓦斯包說(shuō)粉煤帶說(shuō)煤孔隙結(jié)構(gòu)不均勻說(shuō)突出波說(shuō)裂

2、隙堵塞說(shuō)瓦斯膨脹說(shuō)卸亞瓦斯說(shuō)火山瓦斯說(shuō)地質(zhì)破壞帶說(shuō)瓦斯解吸說(shuō) 返回 地壓為主導(dǎo)作用的假說(shuō) 巖石變形潛能說(shuō)應(yīng)力集中帶說(shuō)剪切應(yīng)力說(shuō)塑性變性說(shuō)振動(dòng)波動(dòng)說(shuō)沖擊式移近說(shuō)拉應(yīng)力波說(shuō)應(yīng)力疊加說(shuō)放炮突出說(shuō)頂板位移不均勻說(shuō) 返回 化學(xué)本質(zhì)假說(shuō) 瓦斯水化物說(shuō)爆炸煤說(shuō)重煤說(shuō)地球化學(xué)說(shuō)硝基化合物說(shuō) 返回能量假說(shuō) 蘇聯(lián)B.B.霍多特提出，長(zhǎng)期以來(lái)在國(guó)際上享有盛譽(yù)。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從能量的觀點(diǎn)出發(fā)，用數(shù)學(xué)方法分析計(jì)算了煤層的變形潛能Wt 、瓦斯內(nèi)能以及造成突出破壞需要的能量A ，提出了能量假說(shuō)。返回球殼失穩(wěn)假說(shuō)突出的發(fā)生發(fā)展是以球蓋狀煤殼的形成、發(fā)展及失穩(wěn)拋出為特點(diǎn)的突出過(guò)程的實(shí)質(zhì)是地應(yīng)力破壞煤體，煤體釋放瓦斯，瓦

3、斯使煤體裂隙擴(kuò)張并使形成的球殼失穩(wěn)破壞瓦斯膨脹能是發(fā)動(dòng)突出的真正的動(dòng)力及能源返回流變假說(shuō)含瓦斯煤巖體在外力的作用下，當(dāng)達(dá)到或超過(guò)其屈服載荷時(shí)，則明顯地表現(xiàn)為時(shí)間上的三個(gè)階段，即變形衰減階段、均勻變形階段和加速階段第、第階段對(duì)應(yīng)于突出的準(zhǔn)備階段，第階段是突出的發(fā)生發(fā)展階段，突出是含瓦斯煤巖體快速流變的結(jié)果瓦斯、地應(yīng)力、煤的物理力學(xué)性質(zhì)和時(shí)間過(guò)程是突出的重要影響因素返回綜合假說(shuō)50年代中期，蘇聯(lián)A.A.斯科琴斯基院士根據(jù)開采突出危險(xiǎn)煤層的經(jīng)驗(yàn)以及當(dāng)時(shí)科研工作的成果，提出煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、煤層瓦斯和煤層物理力學(xué)性質(zhì)綜合作用的結(jié)果。目前綜合假說(shuō)得到普遍認(rèn)同，是瓦斯突出防治技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 突出的

4、動(dòng)力是 地應(yīng)力和 煤層中的瓦斯;突出的阻力是 煤層的物理力學(xué)性質(zhì)。這三者稱為煤與瓦斯突出的“三因素” 煤與瓦斯突出機(jī)理 （3）3、煤與瓦斯突出的三因素：1地應(yīng)力的作用 突出煤層中存在著地應(yīng)力，它包括上覆巖層自重應(yīng)力、地 質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力和采掘集中應(yīng)力，采掘工作面前方局部煤體內(nèi)存在一個(gè)集中應(yīng)力帶，這里的地應(yīng)力高于原始煤體的應(yīng)力，瓦斯壓力接近于原始煤體的瓦斯壓力。 地應(yīng)力的作用，一是使煤體產(chǎn)生位移和突然破碎，煤由靜 態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)；二是地應(yīng)力影響煤體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，控制著瓦斯的流動(dòng)。由于工作面前方煤體內(nèi)存在著一個(gè)集中應(yīng)力帶，使距掘進(jìn)迎頭L米的集中應(yīng)力帶內(nèi)，煤的裂隙、孔隙受壓縮 變小，阻礙煤體內(nèi)瓦斯的正常運(yùn)移流動(dòng)。

5、那么，什么是地應(yīng)力呢？我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象來(lái)予以說(shuō)明。 煤與瓦斯突出的三因素我們知道，一個(gè)彈簧，給它一個(gè)壓力，就產(chǎn)生一個(gè)反作用力1，也就是說(shuō)，我們用力把彈簧壓下去后，彈簧就蓄積一個(gè)彈起的能量。同樣，煤巖層也具有一定的彈性，由于在幾百米深的地下開采，必然受到上覆巖層給它的一個(gè)壓力，使煤層蓄積一個(gè)向外膨脹的潛能。 在沒(méi)有開采前，煤巖體是處于三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，當(dāng)開掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，就破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，使煤巖體的應(yīng)力重新分布，煤體向作業(yè)空間膨脹變形。 煤與瓦斯突出的三因素采掘工作面地應(yīng)力狀況及對(duì)突出的影響： 采煤工作面前方存在一個(gè)集中應(yīng)力區(qū)，其峰值距離采面煤壁的距離越小，越容易破壞

6、采面煤體而引發(fā)煤與瓦斯突出。因此，必須加強(qiáng)工作面支護(hù)，使采面煤體的集中應(yīng)力向煤體深部推移，或在采面采取人為卸壓措施，如打排放鉆孔、實(shí)施淺孔爆破等。 掘進(jìn)工作面前方的地應(yīng)力，可分為三個(gè)帶，即：卸壓帶、集中應(yīng)力帶和常壓帶，亦叫做原始應(yīng)力區(qū)。從防突角度講，集中應(yīng)力區(qū)距離工作面越近，工作面煤體越易發(fā)生破壞而引發(fā)煤與瓦斯突出。解決該問(wèn)題的措施，就是在突出危險(xiǎn)區(qū)域采取人為卸壓措施，如打排放鉆孔、實(shí)施深孔爆破和放慢掘進(jìn)速度等，使集中應(yīng)力帶向深部推移。 煤與瓦斯突出的三因素以上情況說(shuō)明，具有較高的地應(yīng)力是發(fā)生煤與瓦斯突出的先決條件，即起著發(fā)動(dòng)突出的作用。在地質(zhì)構(gòu)造帶，由于構(gòu)造應(yīng)力的存在，就是采深不大也可能發(fā)生

7、突出。因此，發(fā)生煤與瓦斯突出的第一個(gè)充分必要條件是： 煤層和圍巖具有較高的地應(yīng)力和瓦斯壓力，并且在近工作面地帶煤層的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生突然變化，使?jié)撃苡锌赡芡蝗会尫拧?應(yīng)力狀態(tài)的變化一般有下列原因： 煤與瓦斯突出的三因素（）、巷道進(jìn)入地質(zhì)破壞區(qū)； （）、石門揭開煤層時(shí)； （）、巷道從硬煤進(jìn)入軟煤帶； （）、煤的冒落等。 另外還有工作面迅速推進(jìn)時(shí)；煤層突然加載，如巷道頂板下沉；煤層突然卸壓，如懸臂梁斷裂等。 5.向斜軸部附近.煤與瓦斯突出的三因素 2瓦斯的作用 瓦斯是成煤過(guò)程中的產(chǎn)物，以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存于煤裂隙和孔隙中，促使煤體產(chǎn)生潛能，降低煤的強(qiáng)度。）煤體中瓦斯含量是指每噸煤所含的瓦斯量，也就是

8、煤體中游離和吸附兩種狀態(tài)瓦斯量的總和。其中吸附瓦斯量占瓦斯含量的8090%以上。瓦斯壓力決定煤層中瓦斯含量的多少，是造成瓦斯突出的重要能源。 在卸壓帶瓦斯壓力梯度是平緩的，在集中應(yīng)力帶瓦斯壓力梯度顯著增大，形成作用于壓力降低方向（掘進(jìn)迎頭）的力，參與突出的發(fā)展。 煤與瓦斯突出的三因素在掘進(jìn)巷道揭露煤層引起瓦斯流動(dòng)后，隨著煤壁暴露時(shí)間 的不斷增長(zhǎng)，流動(dòng)場(chǎng)范圍 不斷擴(kuò)大，工作面附近瓦斯壓力梯度不斷下降變緩。最危險(xiǎn)的是在時(shí)，即爆破見煤的瞬時(shí)，瓦斯壓力梯度最大，此時(shí)最容易發(fā)生突出。因此，煤與瓦斯突出發(fā)展的第二個(gè)必要和充分條件是：有足夠的瓦斯流把碎煤拋出，并且突出孔道要暢通，以便在空洞壁形成較大的地應(yīng)力

9、梯度和瓦斯壓力梯度，從而使煤破碎向深部擴(kuò)展煤與瓦斯突出的三因素3煤的物理力學(xué)性質(zhì)與突出的關(guān)系 煤結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，與發(fā)生突出的關(guān)系很大。一般來(lái)說(shuō)，煤愈硬、裂隙愈小，所需的破壞功愈大，要求的地應(yīng)力和瓦斯壓力愈高。反之亦然。因此，在地應(yīng)力和瓦斯壓力為一定值時(shí)，軟煤分層易被破壞，突出往往沿軟煤分層發(fā)展。 煤與瓦斯突出的三因素4外部因素的影響 外部因素（工作面推進(jìn)度、爆破等）對(duì)煤與瓦斯突出的發(fā)生和發(fā)展也有重要影響。工作面快速推進(jìn)時(shí)，有助于應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生突然變化，從而激發(fā)突出。反之，工作面緩慢推進(jìn)時(shí)，應(yīng)力狀態(tài)變化是平緩的，發(fā)生突出的可能性就小。 工作面若快速推進(jìn)時(shí)，由于工作面前方煤體中集中應(yīng)力帶沒(méi)有向深部推

10、移時(shí)間，高壓瓦斯沒(méi)有有效排放，造成集中應(yīng)力帶距離工作面的正常距離1大于異常距離2，使工作面突出危險(xiǎn)性增加，特別是在爆破瞬間的突出危險(xiǎn)性最大。 二 .“四位一體”綜合防突措施1.防突技術(shù)的發(fā)展煤與瓦斯突出在煤礦出現(xiàn)已經(jīng)超過(guò)一個(gè)半世紀(jì)，為了防治突出和避免造成人身傷亡事故，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究，提出和應(yīng)用了多種防突措施?？v觀防突技術(shù)的發(fā)展史，大體有三個(gè)發(fā)展階段：1、以安全防護(hù)措施為主的階段，即在突出發(fā)生時(shí)，避免發(fā)生人身傷亡事故。在本世紀(jì)50年代前，屬于這一階段。防突技術(shù)的發(fā)展2、是以防治突出措施為主的階段，即在突出礦井普遍采用防突措施，使它不發(fā)生突出。本世紀(jì)5070年代屬于這個(gè)階段。3、是采取綜合

11、防突措施階段，即將突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)引入綜合防突措施。前蘇聯(lián)在70年代中期開始采用綜合防突措施，我國(guó)80年代末開始采用防突綜合措施 ，1988年我國(guó)防突細(xì)則頒布后，在各突出礦井普遍推廣。2.“四位一體”綜合防突措施突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)防治突出措施防治突出措施的效果檢驗(yàn)安全防護(hù)措施根據(jù)開采突出煤層時(shí)，必須采取突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗(yàn)和安全防護(hù)措施等綜合防治突出措施。 返回三 .突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)1、 突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)分類2、 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)流程3 、區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)4、 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 1、 突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)分類 返回工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（日常預(yù)測(cè)或工作面預(yù)測(cè)）區(qū)域突出危險(xiǎn)

12、性預(yù)測(cè)（區(qū)域預(yù)測(cè)）煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)突出煤層突出危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)2、 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)流程返回煤 層突出煤層無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)突出威脅區(qū)突出危險(xiǎn)工作面無(wú)突出危險(xiǎn)工作面突出危險(xiǎn)區(qū)區(qū)域預(yù)測(cè)或鑒定區(qū)域預(yù)測(cè)工作面預(yù)測(cè)非突出煤層檢驗(yàn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的意義國(guó)內(nèi)外開采突出煤層的實(shí)踐證明,突出只發(fā)生在某些局部地帶,突出煤層中突出危險(xiǎn)帶的面積僅占510%。通過(guò)在突出煤層進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè),把突出煤層劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)和無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū);把采掘工作面劃分為突出危險(xiǎn)工作面和無(wú)突出危險(xiǎn)工作面,從而采取不同級(jí)別的綜合防突措施,做到在安全的前提下,大量地節(jié)約防突工程量、工作量，減少防突工作的盲目性。

13、3 、區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)3.1 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)3.2 突出煤層危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè)3.1 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（1）實(shí)際突出 單項(xiàng)指標(biāo)法 煤層彈性變形特性E、 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（2） 礦井在采掘過(guò)程中只要發(fā)生過(guò)一次煤與瓦斯突出，該礦井即定為突出礦井，發(fā)生突出的煤層即定為突出煤層。 突出礦井及突出煤層確定程序國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局授權(quán)單位鑒定煤炭企業(yè)提出報(bào)告報(bào)省煤炭管理部門審批報(bào)省級(jí)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（3）單項(xiàng)指標(biāo)法可用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度、煤的堅(jiān)固性系數(shù)和煤層瓦斯壓力預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性，其臨界值應(yīng)根據(jù)礦井的實(shí)測(cè)資料確定，如無(wú)實(shí)測(cè)資料，只有全部指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)其臨界值時(shí)方可

14、劃為突出煤層。劃分標(biāo)準(zhǔn) 1. 煤的破壞類型、 以上 2.瓦斯放散初速度P 10 3.煤的堅(jiān)固性系數(shù)f0.5 4. 煤層瓦斯壓力P0.74MPA. 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（4）煤層彈性變形特征俄羅斯學(xué)者從突出煤層和非突出煤層選取煤樣，在實(shí)驗(yàn)室利用超聲波確定其彈性模量E、剪切模量G，突出煤層和非突出煤層的E、G有明顯差異，并與煤層的變質(zhì)程度有關(guān)對(duì)于非突出煤層的E、G有： G=(0.270-0.001Vdaf )109 E=(0.790-0.006Vdaf )109當(dāng)某一煤層的E、G實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果大于上述計(jì)算值時(shí)，該煤層屬突出危險(xiǎn)煤層返回3.2 突出煤層危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè) 瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法 綜合指標(biāo)法單項(xiàng)指標(biāo)H

15、、E、G 綜合指標(biāo)B 突出煤層危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè)（2） 突出煤層中的區(qū)域預(yù)測(cè)可采用瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法或綜合指標(biāo)法進(jìn)行，預(yù)測(cè)結(jié)果報(bào)礦務(wù)局總工程師批準(zhǔn) 瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法 根據(jù)已開采區(qū)確切掌握的煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造條件與突出分布的規(guī)律，劃分出突出危險(xiǎn)區(qū)域和突出威脅區(qū)域 綜合指標(biāo)法（ D=（0.0075H/f-3)(P-0.74) K= P /f 當(dāng)D0.25、K 20（無(wú)煙）或15（其它煤種）時(shí)，劃為危險(xiǎn)區(qū)域 突出煤層危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè) （3）單項(xiàng)指標(biāo)H、E、G(俄羅斯)a、在臨界突出深度以下，煤層本身的彈性能和瓦斯能足以造成突出破壞，其發(fā)生與否，關(guān)鍵取決于煤層所需破碎功的大小b、當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力作用于高彈性煤層時(shí)，在有脆性

16、破壞傾向的煤層中可以形成煤層破碎功小的區(qū)帶c、用E、G表示煤層的突出危險(xiǎn)性傾向d、通過(guò)計(jì)算煤層H、E、G的臨界值H0、E0、G0，并與H、E、G比較，確定區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)程序框圖輸入原始數(shù)據(jù)H、Vdaf 等確定臨界值H0、E0、G0 H H0測(cè)定煤層的E、GE E0 G G0突出危險(xiǎn)性確定NoYesYesNoYesNo突出煤層危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè)（4） 綜合指標(biāo)B（俄羅斯）在地質(zhì)勘探階段，通過(guò)對(duì)煤層巖心和瓦斯資料的研究，根據(jù)綜合指標(biāo)B預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性該指標(biāo)經(jīng)過(guò)廣泛驗(yàn)證，列入部門標(biāo)準(zhǔn)B15，煤層具有突出危險(xiǎn)B30qm (L/min)5.04.54.04.5鉆孔瓦斯涌出初速度法測(cè)試要點(diǎn)測(cè)量室應(yīng)位于應(yīng)

17、力集中帶或原巖應(yīng)力帶采用節(jié)流式流量計(jì)打鉆后立即封孔測(cè)量封孔嚴(yán)密測(cè)試前檢查儀器，無(wú)氣路堵塞現(xiàn)象應(yīng)用效果目前該方法是國(guó)內(nèi)外突出礦井的主要預(yù)測(cè)方法。返回鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)理論基礎(chǔ)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2或K1值表示瓦斯含量的大小和解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及釋放速度。鉆屑瓦斯解吸規(guī)律可用巴雷爾公式表示，Q1=K1T0.5 ， h2和K1值均表示煤樣在一段時(shí)間內(nèi)的瓦斯解吸量， K1值是解吸第1分鐘的解吸量， h2是第4和第5分鐘內(nèi)的解吸量， K1是按解吸規(guī)律推算的， K1是實(shí)測(cè)的按照巴雷爾公式推算， K1 =0.016 h2測(cè)試儀器與方法h2用MD-2解吸儀測(cè)定，K1用ATY突出預(yù)測(cè)儀測(cè)定可用于石門

18、揭煤工作面以及采掘工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)永潤(rùn)集團(tuán)突出礦井采用h2作為預(yù)測(cè)指標(biāo)之一石門揭煤工作面h2和K1的臨界值鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)臨界值h2(Pa)K1(mL/g. min1/2)干煤2000.5濕煤1600.4返回鉆屑指標(biāo)法理論基礎(chǔ)鉆屑量S表示煤層應(yīng)力集中程度大小， h2或K1值表示煤層瓦斯大小及其釋放速度大小，分別從地應(yīng)力和瓦斯的角度反映了煤層突出危險(xiǎn)性的的大小，可以綜合反映煤層的突出危險(xiǎn)性地應(yīng)力越大，S值越大鉆屑瓦斯釋放速度越快， h2或K1值越大測(cè)試方法在煤巷掘進(jìn)工作面打2個(gè)（傾斜或急傾斜煤層）或3個(gè)（緩傾斜煤層）直徑42mm、深810m的鉆孔。鉆孔每打1m測(cè)定鉆屑量一次，每2m測(cè)定一次

19、鉆屑解吸指標(biāo)根據(jù)每個(gè)鉆孔的S、 h2或K1的最大值預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性當(dāng)任一指標(biāo)大于或等于臨界值時(shí)，該工作面為突出危險(xiǎn)工作面每預(yù)測(cè)循環(huán)留2m的超前距鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)掘進(jìn)工作面的臨界值h2最大鉆屑量SK1危險(xiǎn)性PaKg/mL/mmL/(g. min1/2)20065.40.5突出危險(xiǎn)工作面20065.40.5無(wú)突出危險(xiǎn)工作面返回R值指標(biāo)法鉆屑量S主要考慮了煤層的強(qiáng)度性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)，瓦斯涌出初速度則主要考慮了瓦斯因素，把兩者結(jié)合在一起用來(lái)預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性是合適的該方法同時(shí)考慮了工作面的應(yīng)力狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)、瓦斯含量、透氣性和煤層的放散能力，即考慮了決定突出危險(xiǎn)性的主要因素，是一個(gè)綜合指標(biāo)判斷指標(biāo)R=(Sm

20、ax 1.8)(qmax -4 )當(dāng)任一鉆孔的R6時(shí)，突出危險(xiǎn)工作面當(dāng)任一鉆孔的R6時(shí)，無(wú)突出危險(xiǎn)工作面當(dāng)R為負(fù)值時(shí)，應(yīng)用單項(xiàng)指標(biāo)預(yù)測(cè)R值指標(biāo)法測(cè)試方法(1)在煤巷掘進(jìn)工作面打2個(gè)(傾斜或急傾斜煤層)或3個(gè)(緩傾斜煤層直徑42mm、深5.56.5m的鉆孔(2)鉆孔布置在軟分層中，一個(gè)鉆孔位于巷道工作面中部平行于掘進(jìn)方向，其它鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道輪廓線外24m處(3)鉆孔每打1m，測(cè)定一次S和q(4)測(cè)q時(shí)，測(cè)量室長(zhǎng)度為1m，根據(jù)每個(gè)鉆孔的最大Smax和最大qmax 確定R值(5)每預(yù)測(cè)循環(huán)留2m超前距平頂山礦區(qū)突出礦井預(yù)測(cè)指標(biāo)礦別指 標(biāo)q（L/min）Cq S（kg/m）R四礦2.84.5五

21、礦4.566八礦4.50.66十礦46十二礦4.50.656返回四、防治突出措施1、 區(qū)域性防突措施2、 局部性防突措施3、 各類防突措施適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)制定防突技術(shù)措施的原則降壓排瓦，增加煤體強(qiáng)度降壓排瓦-消除或減小能引起煤與瓦斯突出的能量聚集，并防止這種能量突然釋放，即排除瓦斯，卸除地應(yīng)力和瓦斯壓力的原則；增加煤體強(qiáng)度-增強(qiáng)煤體的穩(wěn)定性，改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)，增加煤體的抗破碎能力，即加固煤體，抑制突出的原則。1、 區(qū)域性防突措施1.1 開采保護(hù)層1.2 預(yù)抽煤層瓦斯1.3 煤層區(qū)域性預(yù)先注水 在煤層采掘之前，對(duì)煤層實(shí)施大面積預(yù)先處理，以達(dá)到煤層卸壓、排放瓦斯及改變煤層物理力學(xué)性質(zhì)的目的，

22、從而大面積消除煤層的突出危險(xiǎn)性。在選擇防突措施時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用區(qū)域性防突措施。1.1開采保護(hù)層作用機(jī)理 在開采煤層群時(shí)，通過(guò)開采保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)層的卸壓和瓦斯排放，消除被保護(hù)層的突出危險(xiǎn)性。保護(hù)層的選擇 首先選擇無(wú)突出危險(xiǎn)的煤層作為保護(hù)層。 礦井中所有煤層都有突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)選擇突出危險(xiǎn)性較小的煤層。 優(yōu)先選擇上保護(hù)層。有關(guān)保護(hù)層開采的技術(shù)要求和保護(hù)范圍的規(guī)定。 返回1.2預(yù)抽煤層瓦斯作用機(jī)理 通過(guò)預(yù)抽煤層瓦斯，減少煤層瓦斯壓力和含量，降低瓦斯內(nèi)能，提高煤體強(qiáng)度，以消除煤層的突出危險(xiǎn)性。技術(shù)要求 采用平行布孔方式，鉆孔應(yīng)控制整個(gè)預(yù)抽區(qū)域并均勻布孔； 煤層瓦斯預(yù)抽率應(yīng)大于25； 預(yù)抽后，突出煤層殘

23、存瓦斯含量應(yīng)小于該煤層始突深度處的煤層原始瓦斯含返回1.3煤層區(qū)域性預(yù)先注水作用機(jī)理 水進(jìn)入煤層的裂隙和孔隙，使原始煤體濕潤(rùn)，增加了煤的可塑性和柔性，彈性模數(shù)降低2030，應(yīng)力分布變的比較均勻，彈性能的釋放速度比較緩慢；水封閉了瓦斯流動(dòng)的通道，減小了瓦斯放散速度，降低了瓦斯能的釋放速度；注水可以提高f值，增加了煤層的強(qiáng)度。技術(shù)要求 煤層最少有一個(gè)分層均勻濕潤(rùn)，水分達(dá)到4以上。 沿煤層走向和傾向不留空白區(qū)。 最好采用中低壓小流量長(zhǎng)時(shí)注水。 該方法在俄羅斯作為區(qū)域性措施返回2 、局部性防突措施卸壓排放措施 超前鉆孔、抽放瓦斯、松動(dòng)爆破、卸壓縫水力化措施 煤層注水、水力松動(dòng)、水力壓裂、水力爆破、水力

24、沖孔煤體圍巖強(qiáng)化措施 金屬骨架、前探支架煤體圍巖強(qiáng)化措施一般與其它兩種措施共同使用在煤層采掘過(guò)程中，在采掘工作面向煤層體實(shí)施處理措施，以達(dá)到煤層卸壓、排放瓦斯及改變煤層物理力學(xué)性質(zhì)的目的，從而消除工作面附近煤層的突出危險(xiǎn)性。2.1超前鉆孔作用原理 在采掘工作面向煤層施工一定深度的鉆孔，對(duì)煤層進(jìn)行卸壓和排放瓦斯，使應(yīng)力集中帶向工作面深部轉(zhuǎn)移，消除突出危險(xiǎn)性。技術(shù)參數(shù) 鉆孔直徑75120mm； 保持一定的超前距（不小于5米）； 掘進(jìn)工作面應(yīng)控制到巷道斷面輪廓外24m； 鉆孔應(yīng)布置在煤層的軟分層中； 鉆孔個(gè)數(shù)和間距根據(jù)鉆孔有效排放半徑而定。2.1超前鉆孔平頂山礦區(qū)超前鉆孔有效作用半徑測(cè)定結(jié)果礦別煤層

25、鉆孔直徑(mm)作用半徑(mm)八礦戊9-10 750.8戊9-10 420.6己15 420.6十礦 戊9-10 801.0十二礦己15 750.6己15-17 750.75返回2.2瓦斯抽放掘進(jìn)工作面超前抽放對(duì)突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重的掘進(jìn)工作面實(shí)施超前鉆孔抽放；超前鉆孔直徑75120mm，深度2530m以上，鉆孔512個(gè)，穿過(guò)工作面前方的應(yīng)力集中帶；巷道輪廓四周的控制范圍24m；抽放時(shí)間710天；2.2瓦斯抽放掘進(jìn)工作面隔離式抽放（邊掘邊抽）對(duì)突出危險(xiǎn)性相對(duì)不大、瓦斯涌出量大推進(jìn)速度快的掘進(jìn)工作面實(shí)施隔離式抽放；巷道兩幫卸壓帶內(nèi)瓦斯在抽放負(fù)壓的作用下，被引入到抽放鉆孔中，隔斷瓦斯向巷道的涌出，減少

26、巷道瓦斯涌出量；鉆孔開口位置距煤壁22.5m，抽放區(qū)段距煤壁35m，與巷道軸線的夾角小于5 ；鉆孔抽放期23個(gè)月。返回2.3 松動(dòng)爆破 掘進(jìn)工作面深孔松動(dòng)爆破鉆孔直徑42mm，孔深不小于8m-12米以上，孔數(shù)根據(jù)爆破有效半徑確定；控制到巷道輪廓線外2m以外；超前距不小于5m；必須執(zhí)行撤人、停電、設(shè)警戒、遠(yuǎn)距離放炮、反向風(fēng)門等安全措施。2.3松動(dòng)爆破 采煤工作面淺孔松動(dòng)爆破適用于煤質(zhì)較硬、圍巖穩(wěn)定較好的煤層；沿采煤工作面每隔23m打一個(gè)鉆孔，孔深不小于3m，炮泥封孔長(zhǎng)度不得小于1m；超前距不小于2m。返回2.4卸壓縫對(duì)突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重的采煤工作面，在工作面用專門機(jī)器開卸壓縫，引起煤層卸壓和排放瓦斯

27、，消除突出危險(xiǎn)性；主要參數(shù) 卸壓縫的位置、高度、深度和割縫速度；卸壓縫深度不超過(guò)1.5m2m，并保證0.5m的超前距；c、卸壓縫高度1014mm，保證煤層充分卸壓，卸壓縫又能閉和，不積聚瓦斯；應(yīng)編制割縫過(guò)程中的防突措施。2.5卸壓槽在掘進(jìn)工作面的兩個(gè)隅角開卸壓槽，引起應(yīng)力集中帶向深部轉(zhuǎn)移，消除突出危險(xiǎn)性；卸壓槽深度不小于0.5m，寬度6080mm；進(jìn)尺超前距不小于0.5m；可用鉆孔法或?qū)Ｓ霉ぞ咝纬尚秹翰?。返?.6水力松動(dòng)作用機(jī)理 在工作面向煤層注入1520MPa的高壓水，使煤層裂隙擴(kuò)張，形成平行于工作面煤壁的裂縫，引起煤體卸壓和排放瓦斯，應(yīng)力集中帶向煤體深部轉(zhuǎn)移。主要參數(shù)根據(jù)煤層的具體條件而

28、定，包括封孔深度、注水壓力、注水量、有效注水半徑等。在俄羅斯約有20的采掘工作面采用水力松動(dòng)，回采工作面突出頻率0.055，準(zhǔn)備工作面突出頻率0.057。返回2.7水力壓裂作用機(jī)理 在工作面打直徑4245mm的鉆孔，借助于高壓水將煤層向工作面方向強(qiáng)制壓出，引起煤壁卸壓和排放瓦斯，消除突出危險(xiǎn)性。主要參數(shù) 鉆孔深度、封孔深度、鉆孔間距、注水壓力、注水時(shí)間、注水速度等實(shí)施水力壓裂必須制定詳細(xì)的安全技術(shù)措施在俄羅斯的應(yīng)用表明，回采工作面突出頻率0.264，準(zhǔn)備工作面突出頻率0.243。返回3、各類防突措施適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)返回 五、 防治突出措施的效果檢驗(yàn)1. 目的和要求2. 鉆孔布置方式3. 檢驗(yàn)方

29、法1. 目的和要求為檢查控制防突措施的施工質(zhì)量和有效性，確保消除突出危險(xiǎn)性，保證工作面安全進(jìn)尺，必須實(shí)施防突措施的效果檢驗(yàn)； 當(dāng)防突措施無(wú)效時(shí)，必須再次執(zhí)行防治突出的補(bǔ)充措施，只有經(jīng)措施效果檢驗(yàn)有效后，方可在采取安全防護(hù)措施的前提下進(jìn)行采掘作業(yè)，并留有不小于2m的檢驗(yàn)超前距。 返回2. 鉆孔布置方式檢驗(yàn)孔的布置必須可靠控制防突措施的效果和有效范圍；石門揭煤工作面檢驗(yàn)孔孔數(shù)為4個(gè)，其中石門中間1個(gè)，其它3個(gè)鉆孔位于石門上部和兩側(cè)，終孔位置應(yīng)位于措施控制范圍的邊緣線上。對(duì)于采掘工作面檢驗(yàn)孔位于措施孔之間，檢驗(yàn)孔孔深應(yīng)小于或等于措施孔；檢驗(yàn)孔不得與措施孔交叉穿透，不得采用措施孔或預(yù)測(cè)孔進(jìn)行效果檢驗(yàn)。

30、返回3. 檢驗(yàn)方法措施效果檢驗(yàn)方法根據(jù)細(xì)則第34條、第35條采掘工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法的規(guī)定執(zhí)行；必須采用2個(gè)及以上指標(biāo)；選用的檢驗(yàn)指標(biāo)要適應(yīng)防突措施的特性，如煤層注水措施不采用鉆屑量指標(biāo)，可采用鉆孔瓦斯涌出初速度、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)等嚴(yán)格執(zhí)行細(xì)則第四節(jié)防治突出措施效果檢驗(yàn)。 返回六、 安全防護(hù)措施1. 安全防護(hù)措施的作用2. 安全防護(hù)措施的內(nèi)容與要求1.安全防護(hù)措施的作用由于突出機(jī)理的復(fù)雜性，目前仍處于假說(shuō)階段，尚未完全掌握突出發(fā)生、發(fā)展的數(shù)學(xué)物理本質(zhì)，再加上煤層瓦斯賦存條件和地質(zhì)條件的多變性，以及預(yù)測(cè)、措施執(zhí)行和效果檢驗(yàn)過(guò)程中人為因素的影響，降低了預(yù)測(cè)、效果檢驗(yàn)的可靠性，即使在預(yù)測(cè)、效檢不

31、超標(biāo)的情況下，仍有可能發(fā)生突出。平頂山礦區(qū)也發(fā)生過(guò)多次低指標(biāo)突出事故。返回2. 安全防護(hù)措施的內(nèi)容 井巷揭穿突出煤層或在煤層中進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，都必須采取安全防護(hù)措施。安全防護(hù)措施包括震動(dòng)放炮、遠(yuǎn)距離放炮、避難所、壓風(fēng)自救系統(tǒng)和隔離式自救器等。 2.1 采用震動(dòng)放炮揭穿石門時(shí)，必須遵守下列規(guī)定： 工作面必須有獨(dú)立可靠風(fēng)系統(tǒng)，必須保證回風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流暢通，并嚴(yán)禁人員通行和作業(yè)； 放震動(dòng)炮由礦總工程師統(tǒng)一指揮，并由救護(hù)隊(duì)在指定地點(diǎn)值班，炮后至少以30min，由礦山救護(hù)隊(duì)人員進(jìn)入工作面檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，確定采取的恢復(fù)送電、通風(fēng)及排除瓦斯等具體措施； 為降低震動(dòng)放炮時(shí)誘發(fā)突出的強(qiáng)度，應(yīng)采取擋設(shè)施； 揭開煤層后，在石門附近30m范圍內(nèi)掘進(jìn)煤巷時(shí)，必須加強(qiáng)支護(hù)，嚴(yán)格采取防突措施。 震動(dòng)放炮要求一次全斷面揭穿或揭開煤層。對(duì)緩傾斜煤層，應(yīng)一次全斷面揭開巖柱。如果震動(dòng)放炮未能按要求揭穿煤層，在掘進(jìn)剩余部分進(jìn)（包括掘進(jìn)煤層和進(jìn)入底（頂）板2m范圍內(nèi)），必須按照震動(dòng)放炮的安全要求，進(jìn)行放炮作業(yè)。煤層特厚或傾角過(guò)小不能一次揭開全厚時(shí)，在掘進(jìn)剩余部分時(shí)，必須采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等防突措施