礦井瓦斯綜合治理

礦井瓦斯綜合治理主講:蔡成功教授

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Email:caicg6421@163.com河南理工大學(xué)

二OO

九年

九月1講授主要內(nèi)容1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論3礦井瓦斯爆炸4煤與瓦斯突出5煤礦瓦斯抽放2礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)6事故案例分析21礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.1礦井瓦斯概論礦井瓦斯概念井下有害氣體的總稱廣義專指甲烷狹義31礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.2礦井瓦斯來源礦井瓦斯來源煤、巖層和地下水釋放出來的天然氣?；瘜W(xué)及生物化學(xué)作用產(chǎn)生的。如坑木腐爛、煤氧化的氣態(tài)產(chǎn)物。煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。如井下作、比人員呼吸、火藥爆破、充電等。41礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.3礦井瓦斯性質(zhì)瓦斯性質(zhì)甲烷重?zé)N氫氣甲烷二氧化碳氮?dú)庖谎趸剂蚧瘹涠趸蚨趸扇夹允蚁⑿杂卸拘约淄闅錃獗ㄐ?1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.4煤礦常見有害氣體最高允許濃度61礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.5煤礦常見氣體危害71礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.1瓦斯的來源與性質(zhì)1.1.5煤礦常見氣體危害81礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.2煤層瓦斯生成及分帶1.2.1瓦斯成因瓦斯成因在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機(jī)物在隔絕外部氧氣進(jìn)入和溫度不超過65℃的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。泥炭時(shí)期埋深不大，生成的瓦斯通過滲濾和擴(kuò)散排放到大氣中，因此，生物化學(xué)作用產(chǎn)生的瓦斯一般不會(huì)保留在煤層內(nèi)。生物化學(xué)成氣時(shí)期煤化變質(zhì)作用時(shí)期隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤.有機(jī)物在高溫、高壓作用下，處于變質(zhì)造氣時(shí)期，揮發(fā)分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。91.2.2煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.2煤層瓦斯生成及分帶101礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.3煤層瓦斯賦存1.3.1瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)1瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態(tài)吸著狀態(tài)以自由氣體分子存在于煤體或圍巖的較大裂隙、孔隙和空洞之中。在與顆粒固體在分子之間引力作用下，被吸著在煤體孔隙的內(nèi)表面上。圖例瓦斯在煤層內(nèi)存在狀態(tài)1-游離瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸著瓦斯

瓦斯分子進(jìn)入煤體顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與煤體固體分子相結(jié)合。111.4.1

煤的吸附能力主要影響因素1瓦斯壓力

煤的吸附能力主要影響因素5煤中水分4變質(zhì)程度溫度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。CO2>CH4>N2

在給定溫度下，吸附量與瓦斯壓力呈雙曲線變化。艾琴格爾經(jīng)驗(yàn)公式：式中：Xw——濕煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd——干煤的瓦斯吸附量，m3/t；Mad——煤中水分含量，%。變質(zhì)程度和孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積及化學(xué)成份有關(guān)，呈馬鞍型變化。3溫度2氣體性質(zhì)1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.4煤的吸附性質(zhì)121.4.2

煤層瓦斯含量主要決定因素煤的變質(zhì)程度煤層瓦斯含量主要決定因素水文地質(zhì)條件地質(zhì)構(gòu)造煤層賦存條件煤層圍巖性質(zhì)煤層有露頭瓦斯易于排放，無露頭瓦斯易于保存；對(duì)同一煤層，瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量隨深度加大而增大；在其它條件相同，同一開采深度上，煤層傾角越小，煤層所含瓦斯越多。圍巖致密完整、不透氣時(shí)，煤層瓦斯易于保存；反之，煤層瓦斯易于逸散。煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量越大。當(dāng)其它條件相同，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。地下水交換活躍地區(qū)，水能從煤層中帶走大量瓦斯，從而使煤層瓦斯含量明顯減少。開放性構(gòu)造是煤層有利于瓦斯的放散，因此開放性構(gòu)造發(fā)育煤層，瓦斯含量就?。环忾]性構(gòu)造，阻斷瓦斯放散通道，相應(yīng)煤層瓦斯含量大。1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.4煤的吸附性質(zhì)131礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.5礦井瓦斯涌出1.5.1礦井瓦斯涌出方式礦井瓦斯涌出方式特殊涌出一般涌出煤與瓦斯突出瓦斯噴出由采落煤炭和煤層、巖層的新鮮暴露面，通過孔隙、裂隙，緩慢、長(zhǎng)時(shí)間的涌出。采掘時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，瓦斯由煤體、圍巖內(nèi)突然、大量的涌出，有時(shí)還伴有煤粉、煤塊和巖石等。瓦斯（CO2）噴出從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（CO2）異常涌出的現(xiàn)象。在20m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量≥1.0m3/min，且持續(xù)時(shí)間在8h以上時(shí)，該采掘區(qū)即定為瓦斯（CO）噴出危險(xiǎn)區(qū)域。141.5.2礦井瓦斯涌出量主要影響因素煤層瓦斯含量礦井瓦斯涌出量主要影響因素采煤方法

開采順序厚煤層分層開采時(shí)，首分層瓦斯涌出量最大，最后一個(gè)分層瓦斯涌出量最小。開采規(guī)模越大，礦井的絕對(duì)瓦斯涌出量也就越大；但就礦井的相對(duì)瓦斯涌出量來說，情況比較復(fù)雜。是決定因素。瓦斯含量越高，礦井瓦斯涌出量就越大。陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因?yàn)閬G煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。頂板管理方法

生產(chǎn)工序

通風(fēng)壓力大氣壓力變化負(fù)壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越大；正壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越小。地面大氣壓的變化對(duì)對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出有較大的影響。落煤時(shí)瓦斯涌出量大于其它工序。開采規(guī)模一般采空區(qū)存有大量瓦斯，未封閉或封閉不嚴(yán)，采空區(qū)瓦斯大量涌出，礦井瓦斯涌出量增大。采空區(qū)管理方式1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.5礦井瓦斯涌出151.5.3礦井瓦斯等級(jí)劃分礦井瓦斯等級(jí)劃分高瓦斯礦井低瓦斯礦井礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于10m3/t，且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于40m3/min。

礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min。

煤與瓦斯突出礦井

發(fā)生煤（巖）與瓦斯突出礦井、鑒定有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井。根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：

低瓦斯礦井中，相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個(gè)別區(qū)域（采區(qū)或工作面）為高瓦斯區(qū)，該區(qū)按高瓦斯礦井管理。1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.5礦井瓦斯涌出161.5.4礦井瓦斯等級(jí)鑒定1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.5礦井瓦斯涌出礦井瓦斯等級(jí)鑒定測(cè)點(diǎn)選擇鑒定時(shí)間和基本條件在七月或八月上、中、下旬中各取一天（間隔10天），分三個(gè)班（或四個(gè)班）進(jìn)行測(cè)定工作。被鑒定的礦井、煤層、水平或采區(qū)的回采產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到該地區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量的60％。通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐、各水平、各煤層和各采區(qū)的回風(fēng)道測(cè)風(fēng)站內(nèi)。如無測(cè)風(fēng)站，可選取斷面規(guī)整并無雜物堆積的－段平直巷道做測(cè)點(diǎn)。測(cè)定內(nèi)容測(cè)定內(nèi)容為風(fēng)量和風(fēng)流中甲烷、二氧化碳濃度。生產(chǎn)礦井每年必須進(jìn)行礦井瓦斯等級(jí)鑒定，同時(shí)進(jìn)行二氧化碳涌出量的測(cè)定，作為核定和調(diào)整風(fēng)量的依據(jù)。

新井沒計(jì)前，地勘部門根據(jù)各煤層的瓦斯含量資料，預(yù)測(cè)礦井瓦斯等級(jí)，作為計(jì)算風(fēng)量的依據(jù)。171礦井瓦斯基礎(chǔ)理論

1.6礦井瓦斯的危害1.6.1礦井瓦斯的危害礦井瓦斯的危害污染環(huán)境瓦斯窒息煤與瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃燒

當(dāng)CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困難；當(dāng)CH4升至57%，O2降到9%以下，人短時(shí)間窒息死亡。當(dāng)巷道或采場(chǎng)空氣中的瓦斯?jié)舛仍?～15%范圍內(nèi)時(shí)，一旦存在點(diǎn)火源，將會(huì)引起瓦斯爆炸事故。當(dāng)巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊陀?%或超過15%時(shí)，一旦存在點(diǎn)火源，會(huì)釀成瓦斯燃燒事故。當(dāng)煤層瓦斯壓力較高、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地應(yīng)力較大、煤體破壞嚴(yán)重時(shí)，在該地區(qū)采掘作業(yè)時(shí)易發(fā)生煤與瓦斯突出。

CH4是僅次于氟利昂的溫室氣體，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的25～30倍，時(shí)效長(zhǎng)達(dá)100～150年之久。182瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法礦山統(tǒng)計(jì)法

分源預(yù)測(cè)法

礦山統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)對(duì)本井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計(jì)分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，來推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。19

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法（1）基本公式開采實(shí)踐表明，在一定深度范圍內(nèi)，礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度呈如下線性關(guān)系：

2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法202瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法（2）瓦斯測(cè)定資料統(tǒng)計(jì)分析式中：q為采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci為月內(nèi)每次測(cè)得的回風(fēng)量(m3/min)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?%)；n為統(tǒng)計(jì)月份的測(cè)定次數(shù)；A為統(tǒng)計(jì)月平均日產(chǎn)量，t/d；Hc為全礦井加權(quán)平均開采深度(m)；Hi、Ai為鑒定月份第i采區(qū)的采深(m)和產(chǎn)量(t)。212瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法

2.1礦山統(tǒng)計(jì)法（3）使用條件及要點(diǎn)①生產(chǎn)礦井的延深水平、生產(chǎn)水平的新采區(qū)、與生產(chǎn)礦井鄰近的新礦井，在應(yīng)用中必須保證預(yù)測(cè)區(qū)的開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類似。②工作面從開切眼形成到第一次放頂期間，由于瓦斯涌出尚未達(dá)正常狀態(tài)，在該段時(shí)間內(nèi)的測(cè)定數(shù)據(jù)不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用；③某些礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關(guān)系，即a值不是常數(shù)，此時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)際資料確定a值隨開采深度的變化規(guī)律。④在采煤不正常的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，以及地質(zhì)變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用。⑤應(yīng)用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法時(shí)的外推范圍一般沿垂深不超過100～200m，沿煤層傾斜方向不超過600m。⑥在實(shí)施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響。222瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.2分源預(yù)測(cè)法2.2分源預(yù)測(cè)法2.2.1礦井瓦斯涌出的源井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。232.2分源預(yù)測(cè)法2.2.2計(jì)算方法（1）開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量①薄及中厚煤層不分層開采時(shí)按下式計(jì)算：

②厚煤層分層開采時(shí)按下式計(jì)算：（2）鄰近層瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.2分源預(yù)測(cè)法242.2分源預(yù)測(cè)法2.2.2計(jì)算方法（3）掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量（4）掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量（6）掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.2分源預(yù)測(cè)法252.2分源預(yù)測(cè)法2.2.2計(jì)算方法（7）生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量（8）礦井瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)

2.2分源預(yù)測(cè)法263礦井瓦斯爆炸3.1瓦斯爆炸過程3.1.1瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程

化學(xué)反應(yīng)式為：如果井下空氣O2不足，反應(yīng)的最終式為：3.瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過程

爆炸性的混合氣體與高溫火源同時(shí)存在，就將發(fā)生瓦斯的初燃（初爆），初燃產(chǎn)生以一定速度移動(dòng)的焰面，焰面后的爆炸產(chǎn)物具有很高的溫度，由于熱量集中而使爆源氣體產(chǎn)生高溫和高壓并急劇膨脹而形成沖擊波。如果巷道頂板附近或冒落孔內(nèi)積存著瓦斯，或者巷道中有沉落的煤塵，在沖擊波的作用下，它們就能均勻分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸過程得以繼續(xù)下去。

爆炸時(shí)由于爆源附近氣體高速向外沖擊，在爆源附近形成氣體稀薄的低壓區(qū)，于是產(chǎn)生反向沖擊波，使已邁破壞的區(qū)域再一次受到破壞。如果反向沖擊波的空氣中含有足夠的CH4和02，而火源又未消失，就可以發(fā)生第二次爆炸。273礦井瓦斯爆炸3.2瓦斯爆炸發(fā)生條件瓦斯爆炸的基本條件引爆火源瓦斯?jié)舛?～16%瓦斯。650～750℃的引爆火源。氧含量空氣中氧含量不低于12%。283礦井瓦斯爆炸3.3瓦斯爆炸的界限瓦斯爆炸的界限293礦井瓦斯爆炸3.4瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害爆炸產(chǎn)生高壓爆炸產(chǎn)生高溫當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5％時(shí)，爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬間溫度可達(dá)1850-2650℃。這樣高的溫度，不僅會(huì)燒傷人員、燒壞設(shè)備，還可能點(diǎn)燃支架和煤塵，引起井下火災(zāi)和煤塵爆炸事故，擴(kuò)大災(zāi)情。瓦斯爆炸后的氣體壓力是爆炸前壓力的7～10倍。氣體壓力驟然增大，形成強(qiáng)大的沖擊波，推倒支架、損壞設(shè)備、使巷道或工作面的頂板坍塌及造成現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡將使礦井遭受嚴(yán)重破壞。爆炸產(chǎn)生大量有害氣體瓦斯爆炸后，不僅氧氣減少，且產(chǎn)生大量有害氣體。爆炸后氧氣6～10％、一氧化碳２～４％。而當(dāng)空氣中—氧化碳濃度達(dá)到0.4％時(shí)，人就會(huì)中毒死亡；當(dāng)氧氣濃度減少到10％－l2%時(shí)，人就會(huì)失去知覺窒息而死。在瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的70％以上。303礦井瓦斯爆炸3.5瓦斯爆炸發(fā)生原因瓦斯積聚管理不善、人員失職引爆火源瓦斯爆炸的引起原因明火電火花放炮火花撞擊、摩擦火花局扇出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)采掘面風(fēng)量不足瓦斯異常涌出風(fēng)流短路通風(fēng)系統(tǒng)不合理采空區(qū)或盲巷存在313礦井瓦斯爆炸3.6引起瓦斯積聚的主要因素局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)引起瓦斯積聚的常見主要因素局扇出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)采掘面風(fēng)量不足風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)未按要求配風(fēng)、巷道堵塞、單臺(tái)局扇供多頭、風(fēng)筒出口距掘進(jìn)面太遠(yuǎn)等施工人員不愛護(hù)，通風(fēng)人員不及時(shí)維修，造成掘進(jìn)面風(fēng)量不足而導(dǎo)致瓦斯積聚包括檢修計(jì)劃停風(fēng)、機(jī)電故障停風(fēng)、采掘面停工停風(fēng)、風(fēng)機(jī)管理混亂停風(fēng)等打開風(fēng)門不關(guān)閉、巷道貫通后不及時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)等造成風(fēng)流短路而導(dǎo)致瓦斯積聚局扇位置不合《規(guī)程》要求、全風(fēng)壓供給風(fēng)量小于局扇的吸入分量等出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)風(fēng)流短路通風(fēng)系統(tǒng)不合理自然通風(fēng)、不合規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)、無回風(fēng)道的獨(dú)眼井、通風(fēng)設(shè)施不全等采空區(qū)或盲巷存在瓦斯異常涌出采空區(qū)或盲巷無風(fēng)流通過，發(fā)生瓦斯突然涌出裁決通過地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯富集帶，瓦斯涌出異常，發(fā)生瓦斯噴出、煤與瓦斯突出等323礦井瓦斯爆炸3.7引起瓦斯爆炸的火源電火花引起瓦斯爆炸的火源明火撞擊、摩擦火花放炮火花主要是炮泥填裝不滿、最小抵抗線不夠、放明炮、放糊炮、接線不良、炸藥不符合要求等引起火花。煤炭自然發(fā)火及火區(qū)、井下焊接、吸煙等。照明、機(jī)械設(shè)備、電器設(shè)備的管理不善、操作不當(dāng)，如礦燈失爆、電鉆失爆、帶電作業(yè)、電纜明頭、開關(guān)失爆等產(chǎn)生的電火花。機(jī)械設(shè)備之間的撞擊、截齒與堅(jiān)硬巖石摩擦、堅(jiān)硬頂板冒落撞擊、金屬表面之間摩擦等等產(chǎn)生的火花。333礦井瓦斯爆炸3.8瓦斯爆炸的主要影響因素可燃?xì)怏w的混入瓦斯爆炸的主要影響因素混合氣體的初始溫度惰性氣體的混入惰性氣體混入，減少氧濃度，爆炸界限縮小。N2每增加1％，下限上升0.017%，上限下降0.54％；CO2每增加1%，下限上升0.0033％，上限下降0.26％。粉塵放出可燃?xì)怏w，爆炸下限降低。5g/m3，3％爆炸，8g/m3，2.5％爆炸。增大爆炸氣體總濃度，降低爆炸下限，擴(kuò)大爆炸界限。壓力越大，所需引火溫度越低。當(dāng)瓦斯壓縮到原來體積1/120時(shí)，自身熱量就能使其自動(dòng)爆炸。初始溫度越高，爆炸界限越大。20℃時(shí)瓦斯爆炸界限6.0--13.4％；700℃時(shí)為3.25－18.75％n瓦斯?jié)舛扰c引火火源混合氣體的壓力

瓦斯?jié)舛?－8％時(shí)，引火溫度最低，即濃度為，7－8％時(shí)，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉塵的混入343礦井瓦斯爆炸3.9防治瓦斯爆炸措施防治瓦斯超限和積聚措施杜絕火源防治瓦斯爆炸措施管理措施嚴(yán)禁明火按要求配備防爆設(shè)備使用安全炸藥及時(shí)封閉盲巷防治巷道瓦斯積聚防治工作面回風(fēng)瓦斯超限防治工作面上隅角瓦斯超限加強(qiáng)通風(fēng)管理加強(qiáng)機(jī)電防爆管理加強(qiáng)瓦斯檢查管理加強(qiáng)監(jiān)察系統(tǒng)管理提高人員素質(zhì)防止撞擊、摩擦火花局部瓦斯排放措施353礦井瓦斯爆炸3.10防治瓦斯爆炸范圍擴(kuò)大措施撒步巖粉措施防治瓦斯爆炸范圍擴(kuò)大措施當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵同時(shí)揚(yáng)起形成巖粉一煤塵混合粉塵云；瓦斯爆炸火焰進(jìn)入混合塵云區(qū)時(shí)，巖粉吸收爆炸火焰熱量使系統(tǒng)冷卻降溫，同時(shí)巖粉粒子可把煤塵粒子隔開起到屏蔽熱輻射、熱傳導(dǎo)等，可以有效地阻止瓦斯爆炸的發(fā)展傳播，最終將其撲滅。《規(guī)程》規(guī)定，在所有運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷中必須撒布巖粉。巖粉可燃物的含有率不得超過5％；游離二氧化硅含有率不得超過10％；不含砷，五氧化二磷含量不超過0.01％；巖粉的粒度必須全部小于0.5mm，其中70％以上小于0.075mm。隔爆措施被動(dòng)水袋棚被動(dòng)巖粉棚被動(dòng)水棚自動(dòng)隔爆棚原理：當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，超前于爆炸火焰的沖擊波將隔爆棚上裝有巖粉、水等抑爆劑的容器被擊碎或掀翻，使抑爆劑飛散開，在巷道中形成一高濃度的巖粉云區(qū)或水霧區(qū)，當(dāng)滯后于爆風(fēng)傳播的爆炸火焰到達(dá)這一區(qū)域時(shí)被抑爆劑撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。364煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述4.1.1煤與瓦斯突出基本概念煤與瓦斯突出基本概念具體表現(xiàn)為在幾秒至幾十秒極短的時(shí)間內(nèi)，大量的煤和瓦斯由煤體向采場(chǎng)、巷道等采掘空間噴出。噴出的煤從幾噸到上萬噸，瓦斯量從數(shù)米3到百萬米3。突出時(shí)常伴有較大的動(dòng)力效應(yīng)，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風(fēng)設(shè)施，使風(fēng)流反向等。突出后，常在煤體中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞，堆積的煤常有明顯的分選現(xiàn)象，表面含有大量的粒度極細(xì)的煤粉。物理概念具體表現(xiàn)煤與瓦斯突出是煤開采過程中嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，是井工開采煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤、巖和瓦斯，個(gè)別有二氧化碳參與的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。374煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述384.1.2國(guó)外煤與瓦斯突出概況國(guó)外煤與瓦斯突出概況

1879年4月17日比利時(shí)阿格拉波二號(hào)井上山掘進(jìn)時(shí)發(fā)生了世界上第一例大強(qiáng)度突出，突出煤量420噸，噴出瓦斯量50萬米3以上，噴出的瓦斯流從提升井沖出地面，距井口23米處的絞車房附近火爐引燃瓦斯，火焰高達(dá)50米，井口建筑被燒成一片廢墟，突出后連續(xù)發(fā)生了7次瓦斯爆炸，燒死3人，燒傷11人，整個(gè)事故造成124人傷生，是世界上首例特大煤與瓦斯突出事故。

1969年7月13日加加林礦710m水平主石門揭穿l3煤層時(shí)，煤層厚度僅1.3米突出煤量1.42萬噸，噴出瓦斯25萬米3。是世界上最大的一次煤與瓦斯突出。

1834年法國(guó)伊薩克煤礦就發(fā)生了世界上第一例煤與瓦斯突出，發(fā)生在急傾斜厚煤層平巷掘進(jìn)工作面。據(jù)記載，在支架工架棚子時(shí)，發(fā)現(xiàn)工作面煤體外移，三人立即逃跑,1人被煤流埋沒死亡,1人被瓦斯窒息,1人逃生。

到2000年，全世界約發(fā)生2.36萬次突出,其中比較嚴(yán)重的國(guó)家有我國(guó)、獨(dú)聯(lián)體、法國(guó)、波蘭、日本、匈牙利、比利時(shí)、澳大利亞、德國(guó)、加拿大、英國(guó)等19個(gè)國(guó)家,其中我國(guó)、獨(dú)聯(lián)體、法國(guó)、波蘭、日本突出次數(shù)在1000次以上的嚴(yán)重突出國(guó)家。4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述394.1.3我國(guó)煤與瓦斯突出概況我國(guó)煤與瓦斯突出概況1971年六枝礦務(wù)局大用礦突出煤量2000余噸，死亡99人，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，造成人員窒息，遇害人員多在距離突出地點(diǎn)700～800米。1975年8月8日天府礦務(wù)局三匯壩一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤層時(shí)，突出煤(巖)量12700噸，噴出瓦斯量140萬米3。這是我國(guó)所發(fā)生的最大的一次煤與瓦斯突出事例，也是世界上第二大突出事例。最早有記載的突出事例是1950年5月1日遼源礦務(wù)局富國(guó)二井在垂深280米煤巷掘進(jìn)時(shí)發(fā)生的。

1960年5月14日松藻礦務(wù)局松藻二井突出煤量l000t，堵塞巷道250多米，全井充滿瓦斯，瓦斯和煤塵逆風(fēng)流900多米沖出平硐口，造成死亡125人、輕傷16人的特大傷亡事故。4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述404.1.3我國(guó)煤與瓦斯突出概況我國(guó)煤與瓦斯突出概況我國(guó)目前有突出礦井250多個(gè)，其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦130個(gè)，地方煤礦70個(gè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦50余個(gè)。至1988年突出總次數(shù)約14300次。2004年10月20日大平煤礦巖石掘進(jìn)工作面13m處突出，突出煤量1000t，突出瓦斯量約25萬m3，波及11、13、15、21四個(gè)采區(qū)，死亡148人，32人受傷。1998年12月24日紅菱礦石門揭煤時(shí)發(fā)生特大型煤與瓦斯突出，突出煤量2000噸，瓦斯逆流2000多米，死亡28人，其中包括礦總工程師、生產(chǎn)副礦長(zhǎng)、掘進(jìn)副礦長(zhǎng)、通風(fēng)副總、掘進(jìn)副總及局通風(fēng)處處長(zhǎng)，放炮施工人員外，也多為區(qū)隊(duì)長(zhǎng)和礦救護(hù)隊(duì)人員。2002年4月7日4時(shí)蘆嶺煤礦在石門尚有巖柱11.2m，突出煤10500t,填堵滿巷道總長(zhǎng)度796m，涌出瓦斯93.82萬m3，瓦斯逆流3120m，死亡14人。4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述414.1.4突出分類及特征突出參與突出物種類發(fā)生成因和特征巖石與瓦斯突出煤與二氧化碳突出鹽與二氧化碳突出煤、巖、二氧化碳和瓦斯突出巖石與二氧化碳突出煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出突出煤與瓦斯壓出壓出煤與瓦斯傾出傾出4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述424.1.4突出分類及特征突出發(fā)生地點(diǎn)回采工作面突出上山突出石門突出平巷突出下山突出突出強(qiáng)度中型突出次大型突出特大型突出小型突出大型突出4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述434.1.5煤與瓦斯突出的基本特征4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述①突出的煤向外拋出距離較遠(yuǎn)，具有分選現(xiàn)象；②拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角；③

拋出的煤破碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無粒感的煤粉；④有明顯的動(dòng)力效應(yīng)，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施；⑤有大量的瓦斯(CO2)涌出，瓦斯(CO2)涌出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過突出煤的瓦斯(CO2)含量，有時(shí)會(huì)使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。發(fā)動(dòng)突出的主要作用力是地應(yīng)力和瓦斯壓力的共同作用下發(fā)生的，通常以地應(yīng)力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實(shí)現(xiàn)突出的基本能源是煤內(nèi)積蓄的高壓彈性潛能和瓦斯?jié)撃?。突出是三種中危害最大的。煤與瓦斯突出的基本特征444.1.5煤與瓦斯突出的基本特征4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述①壓出有兩種形式，即煤的整體位移和煤有一定距離的拋出，但位移和拋出的距離都較?。虎趬撼龊?，在煤層與頂板之間的裂隙中，常留有細(xì)煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙；③壓出的煤呈塊狀，無分選現(xiàn)象；④巷道瓦斯(CO2)涌出量增大；⑤壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。發(fā)動(dòng)與實(shí)現(xiàn)壓出的主要作用力是地應(yīng)力，尤其是構(gòu)造應(yīng)力和開采的集中應(yīng)力引起的，瓦斯壓力與煤的自重應(yīng)力是次要因素，壓出的基本能源是煤巖所積蓄的彈性潛能。

煤與瓦斯壓出一般有煤的整體位移和煤有一定距離的拋出兩種類型。煤與瓦斯壓出的基本特征454.1.5煤與瓦斯突出的基本特征4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述

①傾出的煤就地按自然安息角堆積，并無分選現(xiàn)象；②傾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂方向(厚煤層)發(fā)展；③無明顯動(dòng)力效應(yīng)；④傾出常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜厚煤層中；⑤巷道瓦斯(CO2)涌出量明顯增大。發(fā)動(dòng)傾出的主要因素是失穩(wěn)的煤重力，煤的物理力學(xué)性質(zhì)起輔助作用。即結(jié)構(gòu)松軟、同時(shí)含有瓦斯致使煤體內(nèi)聚力降低，在較高的地應(yīng)力和自重應(yīng)力作用下，突然破壞、失去平衡，為其位能的釋放創(chuàng)造了條件。煤的傾出能可能引起和轉(zhuǎn)化為煤與瓦斯突出。

傾出一般多發(fā)生急傾斜煤層和厚煤層開采過程中。煤與瓦斯傾出的基本特征464.1.6煤與瓦斯突出的危害煤與瓦斯突出的危害破壞正常的采掘生產(chǎn)循環(huán)，嚴(yán)重制約突出礦井勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。我國(guó)的突出礦井目前普遍存在噸煤成本高，采掘速度慢，采掘關(guān)系緊張，經(jīng)濟(jì)效益差等問題。一是突出物埋人，破壞設(shè)施，噴出的瓦斯窒息施工人員，引起瓦斯爆炸。4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述474.1.7煤與瓦斯突出預(yù)兆其它預(yù)兆煤與瓦斯突出預(yù)兆風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、瓦斯異常、瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂?、打鉆噴孔及出現(xiàn)哨叫聲、蜂鳴聲等。統(tǒng)計(jì)表明，許多大強(qiáng)度突出前，常常有瓦斯忽大忽小預(yù)兆。煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆聲響預(yù)兆礦壓顯現(xiàn)預(yù)兆瓦斯預(yù)兆如支架來壓、煤壁開裂、掉碴、片幫、工作面煤墻外臌、巷道底臌、鉆孔頂夾鉆、鉆孔嚴(yán)重變形垮孔及炮眼裝不進(jìn)炸藥等。煤體發(fā)生的悶雷聲、爆竹聲、機(jī)槍聲、嗡甕聲。這些由煤體內(nèi)部發(fā)出的聲響統(tǒng)稱為響煤炮。在統(tǒng)計(jì)的5029次事例中，有1415次突出前有響煤炮預(yù)兆，是各種預(yù)兆中發(fā)生最為頻繁的。在一些突出事例發(fā)生前，有出現(xiàn)工作面溫度降低、煤墻發(fā)涼、特除氣味等預(yù)兆。煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆有層理紊亂、煤體干燥、煤體松軟、色澤變暗而無光澤、煤層產(chǎn)狀急劇變化、煤層波狀隆起以及層理逆轉(zhuǎn)等。尤其是煤層軟分層變厚。統(tǒng)計(jì)的2261次的突出事例中，有軟分層變厚平均突出強(qiáng)度最大，達(dá)194.86噸4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述484.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律煤層突出危險(xiǎn)性隨采深增加而增大對(duì)同一礦區(qū)、同一礦井、同一煤層來說，隨著開采深度的增加，煤層突出危險(xiǎn)性增大，具體表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、突出強(qiáng)度增大。在淺部開采為高瓦斯礦井，甚至為低瓦斯礦井，開采到深部后，由于煤層賦存條件的變化，煤層瓦斯壓力增大，而轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅V井；一些在淺部開采突出危害較輕的突出礦井，開采到深部后，轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重突出礦井。一般一個(gè)礦井或一個(gè)煤層有一個(gè)開始發(fā)生突出的深度，當(dāng)小于該深度時(shí)不會(huì)發(fā)生突出，當(dāng)開采大于該深度時(shí)，就有發(fā)生突出的危險(xiǎn)，在煤與瓦斯突出領(lǐng)域，該深度稱為始突深度。始突深度一般取決于發(fā)生突出的最小瓦斯壓力和井田構(gòu)造狀況，一般是瓦斯風(fēng)化帶的深度深一倍以上。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理494.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進(jìn)工作面

在統(tǒng)計(jì)的9845次突出中，煤巷掘進(jìn)工作面突出7482次，占到76%，石門揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。需要指出的是石門揭煤工作面突出次數(shù)少，并不代表石門揭煤突出危險(xiǎn)小，危害輕，而是礦井石門揭煤次數(shù)少。在防突技術(shù)落后的60～70年代，幾乎每次石門揭煤都要發(fā)生煤與瓦斯突出，而且一旦發(fā)生突出，往往發(fā)生特大型煤與瓦斯突出。我國(guó)的特大型突出幾乎都是在石門揭煤工作面發(fā)生的?；夭擅嫱怀龃螖?shù)少，而且回采面突出多數(shù)為危害相對(duì)較小的壓出型煤與瓦斯突出，但采面人員集中，短兵相接，容易造成特大人身傷亡事故，不可忽視。巷道類型平巷上山下山采面石門平均突出強(qiáng)度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）465224553751556567統(tǒng)計(jì)次數(shù)98454煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理504.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律石門突出危險(xiǎn)性最大

在統(tǒng)計(jì)的9845突出中，盡管石門突出次數(shù)少，但突出強(qiáng)度大，平均突出強(qiáng)度為316.5t，是平巷平均突出強(qiáng)度50t的6倍以上，瓦斯噴出量超過數(shù)萬立方米，波及范圍廣，易造成非常嚴(yán)重的重大事故。而且從石門工作面距煤層2m起至穿過煤層全厚而進(jìn)入頂板或底板2m止，整個(gè)揭穿過程都有危險(xiǎn)，也曾發(fā)生過僅2m厚煤層在石門揭穿過程中突出兩次的實(shí)例。在各種突出中，采面突出強(qiáng)度最小，平均突出強(qiáng)度為47.8t。

巷道類型平巷上山下山采面石門平均突出強(qiáng)度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）465224553751556567統(tǒng)計(jì)次數(shù)98454煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理514.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律煤層突出危險(xiǎn)性隨煤厚增加而加大

對(duì)同一礦區(qū)、同一礦井來說，突出煤層厚度越大，突出危險(xiǎn)性也越大，特別是軟分層的厚度的增加，突出的次數(shù)增多，突出度增大。南桐礦務(wù)局三號(hào)煤煤層厚度0.3～0.5m，平均突出強(qiáng)度2噸，最大突出強(qiáng)度5噸；五號(hào)煤煤厚0.7~0.8m，平均突出強(qiáng)度38噸，最大突出強(qiáng)度38噸；六號(hào)煤厚1.0~1.5m，平均突出強(qiáng)度43噸，最大突出強(qiáng)度450噸；而煤層厚度較大的4號(hào)層，煤厚為2.5~3.2m，平均突出強(qiáng)度88噸，最大突出強(qiáng)度5000噸。該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層，突出次數(shù)占全局突出次數(shù)的60%以上。類別三號(hào)煤層四號(hào)煤層五號(hào)煤層六號(hào)煤層煤層厚度（m）0.3～0.52.6～3.20.7～0.81.0～1.5突出次數(shù)（次）93258697平均突出強(qiáng)度（t/次）2883843突出最大強(qiáng)度（t/次）550007664504煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理524.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶

在有嚴(yán)重突出危險(xiǎn)的礦務(wù)局的3082次有明確有無地質(zhì)構(gòu)造記錄的突出中，有2525次突出突出地點(diǎn)有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質(zhì)構(gòu)造，無地質(zhì)構(gòu)造的突出有557次，僅占18.1%。需要指出的是，對(duì)剛剛開始突出的突出礦井、突出煤層，突出幾乎都和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，而對(duì)突出已有幾十年歷史的嚴(yán)重突出礦井、突出煤層，當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)無地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，也可能發(fā)生煤與瓦斯突出。構(gòu)造類型斷層褶曲煤厚變化軟分層變厚煤傾角變化火成巖侵入無構(gòu)造其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)48.474.864.7194.9116.847.353.048.0突出次數(shù)（次）882342574710035655726425254煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理534.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導(dǎo)

在對(duì)我國(guó)8480次有明確作業(yè)方式記錄的突出事例統(tǒng)計(jì)表明，有8253次有放炮、支護(hù)、落煤、打鉆等作業(yè)方式誘導(dǎo)了突出，占97.3%,其中放炮作業(yè)突出5481次，占64.6%。值得注意的是風(fēng)鎬落煤突出676次，占8%；手鎬落煤突出1102次，占13%。盡管風(fēng)鎬落煤和手鎬落煤突出強(qiáng)度一般不大，僅10～20噸，但施工人員在現(xiàn)場(chǎng)，一旦發(fā)生突出，勢(shì)必造成人身傷亡事故。作業(yè)方式震動(dòng)放炮放炮挖柱窩采煤機(jī)割煤掘進(jìn)機(jī)割煤支護(hù)打鉆手鎬落煤風(fēng)鎬作業(yè)無作業(yè)其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)46492.538.031.452.835.835.640.225.782.661.1突出次數(shù)（次）548138583812738358812723584804煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理544.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出前大多有突出預(yù)兆

多數(shù)煤與瓦斯突出事例發(fā)生前，都會(huì)出現(xiàn)各種不同的有聲或無聲預(yù)兆。在統(tǒng)計(jì)的我國(guó)5029次有明確突出預(yù)兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預(yù)兆，占89.3%，無突出預(yù)兆僅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤與瓦斯突出，對(duì)防止突出造成人身傷亡事故，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

突出預(yù)兆響煤炮瓦斯異常瓦斯忽大忽小片幫掉碴煤結(jié)構(gòu)變化噴頂夾鉆兩種以上預(yù)兆無預(yù)兆其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)55.457.669.545.054.2128.178.494.856.2突出次數(shù)（次）141547110174081918246253630350294煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理554.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律煤體破壞程度越高突出危險(xiǎn)性越大

突出煤層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是是破壞程度高，多為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f一般小于0.5，煤層瓦斯放散初速度ΔP大，煤層透氣性系數(shù)小，層理紊亂，多為遭受到地質(zhì)構(gòu)造揉皺的構(gòu)造煤。隨著煤結(jié)構(gòu)破壞程度的增大，煤的空隙體積增大,煤的強(qiáng)度減小，煤的瓦斯解吸和放散初速度增大。煤強(qiáng)度的減小,連結(jié)力和內(nèi)摩擦角減小，使得煤在地壓和瓦斯壓力作用下更易于破碎，減少了破碎煤所需要的功。解吸速度的提高，使煤的瓦斯能量釋放速度加快。以上這些因素都為煤和瓦斯突出創(chuàng)造了有利條件。參數(shù)單位ⅠⅡⅢⅣⅤ連結(jié)力，KMPa2.481.731.050.73內(nèi)摩擦角，度38.837.534.633.3滲透孔隙體積，Vcm3／g0.012060.013050.021550.031360.0825煤的堅(jiān)固性系數(shù)，f0.69～2.20.25～1.330.13～0.52<0.1～0.33<0.1瓦斯放散初速度，P0.5~2.80.5~81~19.33.8~21.713.7~22.14煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理564.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律煤層突出危險(xiǎn)區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布突出危險(xiǎn)區(qū)呈帶狀分布。究其原因，目前的觀點(diǎn)是突出危險(xiǎn)區(qū)受到地質(zhì)構(gòu)造控制，而地質(zhì)構(gòu)造具有帶狀分布的特征，如斷層、向斜軸部、火成巖侵入地區(qū)、煤層扭轉(zhuǎn)地區(qū)、煤層產(chǎn)狀急劇變化、壓性及壓扭性斷層地帶、煤層構(gòu)造分岔、頂?shù)装咫A梯狀凸起地區(qū)，特別是軟分層變厚地區(qū)和各種地質(zhì)構(gòu)造交匯處都是突出點(diǎn)密集地區(qū)，發(fā)生大型甚至特大型突出地區(qū)。采掘形成的應(yīng)力集中帶，如采掘工作面鄰近煤柱、采止線、兩條巷道貫通之前的應(yīng)力集中帶，相向采掘的兩工作面互相接近的采煤工作面集中應(yīng)力帶內(nèi)煤層突出危險(xiǎn)性增大。這些地區(qū)往往也有帶狀分布的特點(diǎn)，在這些地帶不僅突出頻繁，而且極易發(fā)生大強(qiáng)度煤與瓦斯突出。因此，在突出煤層開采過程中，地質(zhì)部門應(yīng)隨時(shí)掌握工作面附近地質(zhì)構(gòu)造變化情況，能夠針對(duì)性地指導(dǎo)防突工作的進(jìn)行。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理574.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律0突出危險(xiǎn)性隨著有硬而厚的圍巖存在而增大

主要是硅質(zhì)灰?guī)r和砂巖等堅(jiān)硬巖層的存在，有時(shí)造成巷道或工作面支架大面積不接頂，給彈性潛能的積聚創(chuàng)造條件，同時(shí)增大工作面前方應(yīng)力梯度。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理584.2.2煤與瓦斯突出發(fā)生條件煤與瓦斯突出發(fā)生必要條件地應(yīng)力狀態(tài)的突然變化①圍巖或煤層的彈性潛能釋放作功，使煤體產(chǎn)生突然破壞和位移。②地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)瓦斯壓力場(chǎng)起控制作用。③地應(yīng)力狀態(tài)對(duì)煤層的透氣性起到一定的控制作用。煤結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)條件瓦斯條件地應(yīng)力條件①高壓游離瓦斯產(chǎn)生的瓦斯膨脹能；②高壓瓦斯分子全面縮煤的骨架，促使煤體中產(chǎn)生彈性潛能③吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的強(qiáng)度。④工作面前方形成的瓦斯壓力梯度，造成作用于壓力降低方向的力。①?gòu)?qiáng)度條件：煤愈硬，所需的破碎功愈大。②瓦斯解析和放散能力。③煤層透氣性能。④不均質(zhì)性條件。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理594.2.3煤與瓦斯突出發(fā)生條件煤與瓦斯突出發(fā)生充要條件形成瓦斯流誘發(fā)因素能量積聚放炮落煤、石門揭開煤層、工作面進(jìn)入地質(zhì)造帶、打鉆、架棚、冒頂?shù)仁构ぷ髅娓浇鼞?yīng)力狀態(tài)突然改變，導(dǎo)致煤體的突然破壞，這是突出得以發(fā)生的激發(fā)條件。工作面前方煤巖體中的積聚發(fā)動(dòng)突出的彈性潛能和瓦斯膨脹能是突出發(fā)生的基礎(chǔ)條件。煤體連續(xù)破碎突出的煤體和以破碎的煤能快速涌出瓦斯，足以形成能拋出已破碎煤的瓦斯流，這也是突出得以發(fā)展的必要條件。突出激發(fā)后，煤的暴露面處于高地應(yīng)力和高瓦斯壓力區(qū)，使煤體能產(chǎn)生自發(fā)連續(xù)的破碎，這是突出的發(fā)展條件。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理604.2.4煤與瓦斯突出發(fā)展過程發(fā)展階段的特點(diǎn)是煤體依靠釋放的彈性能和游離瓦斯的膨脹能使發(fā)生連續(xù)破碎，形成破碎波，已破碎的煤巖體在高速瓦斯流的攜帶下向巷道拋出。能量積聚過程，即工作面前方應(yīng)力集中，形成高的應(yīng)力梯度；應(yīng)力增大使煤體透氣性降低，煤體內(nèi)瓦斯壓力梯度提高。準(zhǔn)備階段使工作面處于突出危險(xiǎn)狀態(tài),這樣的工作面會(huì)顯現(xiàn)各種的有聲或無聲的突出預(yù)兆。當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，突出即告停止：①激發(fā)突出的能量業(yè)已耗盡；②突出過程中,繼續(xù)放出的能量不足以粉碎煤；③突出孔道受阻礙，不能繼續(xù)在突出空洞周圍建立較大的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力等。煤與瓦斯突出發(fā)展過程即突出的發(fā)動(dòng)階段。由于外力作用使工作面附近煤巖體應(yīng)力狀態(tài)突然改變，巖石和煤中積聚的彈性潛能、瓦斯膨脹能迅速釋放，使煤巖體發(fā)生突然的位移、破壞,激發(fā)突出。停止階段激發(fā)階段準(zhǔn)備階段發(fā)展階段4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理614.3.1“四位一體”綜合防突體系1、“四位一體”防突產(chǎn)生背景2、“四位一體”綜合防突的必要性①、技術(shù)發(fā)展的必然；②、認(rèn)識(shí)上的不確知性；③、技術(shù)上的不完善性；④、保證不發(fā)生傷亡事故。4煤與瓦斯突出4.3“四位一體”綜合防體系624.3.2兩個(gè)“四位一體”綜合防突措施

區(qū)域防突措施區(qū)域驗(yàn)證區(qū)域措施效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

石門揭煤工作面采用規(guī)定第七十一條、在煤巷掘進(jìn)工作面第七十四條、回采工作面第七十八條規(guī)定的預(yù)測(cè)方法對(duì)無突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證。預(yù)抽煤層瓦斯、開采解放層和煤層注水可劃分出突出危險(xiǎn)區(qū)和無突出危險(xiǎn)區(qū)。區(qū)域“四位一體”綜合防突措施4煤與瓦斯突出4.3“四位一體”綜合防體系開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏?。預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)以預(yù)抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量。634.3.2兩個(gè)“四位一體”綜合防突措施局部防突措施安全防護(hù)措施工作面措施效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

震動(dòng)放炮、超前鉆孔、松動(dòng)爆破等

震動(dòng)爆破、遠(yuǎn)距離爆破、避難硐室、反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、自救器等安全防護(hù)措施。劃分為突出危險(xiǎn)和無突出危險(xiǎn)工作面。工作面“四位一體”綜合防突措施4煤與瓦斯突出4.3“四位一體”綜合防體系644.3.3“四位一體”綜合防突實(shí)施局部綜合防突措施區(qū)域綜合防突措施建井期間進(jìn)行突出煤層、突出礦井鑒定非突出礦井生產(chǎn)礦井突出煤層、突出礦井鑒定有突出煤層無突出煤層：按非突出礦井管理危險(xiǎn)區(qū)新建礦井突出危險(xiǎn)性評(píng)估有突出危險(xiǎn)：按突出礦井設(shè)計(jì)無突出危險(xiǎn)：按非突出礦井設(shè)計(jì)突出礦井突出煤層開拓前區(qū)域預(yù)測(cè)：用于指導(dǎo)新水平、新采區(qū)設(shè)計(jì)及開拓工程揭煤區(qū)域措施效果檢驗(yàn)危險(xiǎn)區(qū)無危險(xiǎn)區(qū)每采掘10～50m進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證有危險(xiǎn)無危險(xiǎn)工作面預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)工作面無突出危險(xiǎn)工作面工作面措施效果檢驗(yàn)執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè)工作面防突措施突出危險(xiǎn)工作面無突出危險(xiǎn)工作面執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè)區(qū)域防突措施無危險(xiǎn)區(qū)開拓后區(qū)域預(yù)測(cè)654.4.1煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按預(yù)測(cè)任務(wù)的不同分類單項(xiàng)指標(biāo)法工作面預(yù)測(cè)突出預(yù)測(cè)區(qū)域預(yù)測(cè)地質(zhì)雷達(dá)方法綜合指標(biāo)法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法其它方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標(biāo)法復(fù)合指標(biāo)法煤體溫度法鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法聲發(fā)射方法其它經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法坑透法動(dòng)力區(qū)劃法三維地震法綜合指標(biāo)法瑞利波方法瓦斯地質(zhì)方法煤體電磁輻射方法4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)664.4.1煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按作業(yè)地點(diǎn)的不同分類突出礦井和突出煤層的鑒定突出預(yù)測(cè)平巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)石門揭煤工作面預(yù)測(cè)突出煤層內(nèi)區(qū)域預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)下山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)上山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)回采工作面預(yù)測(cè)4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)674.4.1煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按預(yù)測(cè)工藝的不同分類4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)非接觸式突出預(yù)測(cè)接觸式地質(zhì)雷達(dá)方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標(biāo)法復(fù)合指標(biāo)法煤體溫度法聲發(fā)射方法煤體電磁輻射方法鉆屑指標(biāo)法684.4.2礦井和煤層突出危險(xiǎn)性鑒定

突出礦井、突出煤層鑒定相關(guān)規(guī)定

《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱規(guī)定）第12條規(guī)定：突出煤層和突出礦井的鑒定由煤礦企業(yè)委托具有突出危險(xiǎn)性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)將鑒定結(jié)果報(bào)省級(jí)煤炭行業(yè)管理部門、煤礦安全監(jiān)管部門、煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。煤礦發(fā)生瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象造成生產(chǎn)安全事故，經(jīng)事故調(diào)查認(rèn)定為突出事故的，該煤層即為突出煤層，該礦井即為突出礦井。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)694.4.2礦井和煤層突出危險(xiǎn)性鑒定

突出礦井、突出煤層鑒定相關(guān)規(guī)定

《規(guī)定》第11條規(guī)定：礦井有下列情況之一的，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行突出煤層鑒定；鑒定未完成前，應(yīng)當(dāng)按照突出煤層管理：（1）煤層有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的；（2）相鄰礦井開采的同一煤層發(fā)生突出的；（3）煤層瓦斯壓力達(dá)到或者超過0.74MPa的。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)704.4.2礦井和煤層突出危險(xiǎn)性鑒定

突出礦井和突出煤層的鑒定

《規(guī)定》第13條：突出煤層鑒定應(yīng)當(dāng)首先根據(jù)實(shí)際發(fā)生的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象進(jìn)行。當(dāng)動(dòng)力現(xiàn)象特征不明顯或者沒有動(dòng)力現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)瓦斯壓力P、煤的破壞類型、Δp和f值等指標(biāo)進(jìn)行鑒定。技術(shù)要點(diǎn)鑒定指標(biāo)4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)煤層破壞類型瓦斯放散初速度△p堅(jiān)固性系數(shù)f瓦斯壓力（相對(duì)壓力）P（MPa）臨界值Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ≥10≤0.5≥0.74全部指標(biāo)均達(dá)到或者超過臨界值的，確定為突出煤層。714.4.3

區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)區(qū)域預(yù)測(cè)

任務(wù)是確定井田、煤層和煤層區(qū)域的突出危險(xiǎn)性,即預(yù)測(cè)上述區(qū)域的煤層是否具有發(fā)生突出的必要條件,開采過程中有無發(fā)生突出的可能性。區(qū)域預(yù)測(cè)方法依據(jù)區(qū)域預(yù)測(cè)相關(guān)規(guī)定區(qū)域預(yù)測(cè)任務(wù)

《規(guī)定》第33條突出礦井應(yīng)當(dāng)對(duì)突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。第42條區(qū)域預(yù)測(cè)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(cè)方法的依據(jù)是闡明突出的煤層區(qū)域構(gòu)造特征和瓦斯參數(shù)、煤質(zhì)特征，即建立突出各主要因素與突出危險(xiǎn)性之間的聯(lián)系。由于突出煤層的應(yīng)力、瓦斯和煤的力學(xué)性質(zhì)與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造密切有關(guān)，因此，在進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè)是，區(qū)域地質(zhì)條件是需要考慮的重要因素。突出危險(xiǎn)區(qū)無突出危險(xiǎn)區(qū)7瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析法①煤層瓦斯風(fēng)化帶為無突出危險(xiǎn)區(qū)域；②根據(jù)上部區(qū)域突出點(diǎn)及具有明顯突出預(yù)兆的位置分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系確定構(gòu)造線兩側(cè)突出危險(xiǎn)區(qū)邊緣到構(gòu)造線的最遠(yuǎn)距離，并結(jié)合下部區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造分布劃分出下部區(qū)域構(gòu)造線兩側(cè)的突出危險(xiǎn)區(qū)；否則，在同一地質(zhì)單元內(nèi)，突出點(diǎn)及具有明顯突出預(yù)兆的位置以上20m（埋深）及以下的范圍為突出危險(xiǎn)區(qū)；③其它區(qū)域，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層瓦斯壓力P進(jìn)行預(yù)測(cè)，無瓦斯壓力也可根據(jù)煤層瓦斯含量W進(jìn)行預(yù)測(cè)。瓦斯地質(zhì)分析法的實(shí)質(zhì)區(qū)域預(yù)測(cè)方法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)已開采區(qū)域所發(fā)生突出點(diǎn)分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，結(jié)合未開采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造條件，將未開采區(qū)域劃分出突出危險(xiǎn)區(qū)域和突出威脅區(qū)域。

①不同礦區(qū)控制突出的構(gòu)造因素是不同的

②突出不僅取決于構(gòu)造形態(tài)，而且更與地質(zhì)構(gòu)造的演化史有關(guān)。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)瓦斯壓力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）區(qū)域類別P﹤0.74W﹤8無突出危險(xiǎn)區(qū)除上述情況以外的其他情況突出危險(xiǎn)區(qū)734.4.4區(qū)域突出危險(xiǎn)性驗(yàn)證

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)區(qū)域驗(yàn)證第58條當(dāng)區(qū)域驗(yàn)證為無突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取安全防護(hù)措施后進(jìn)行采掘作業(yè)。但若為采掘工作面在該區(qū)域進(jìn)行的首次區(qū)域驗(yàn)證時(shí)，采掘前還應(yīng)保留足夠的突出預(yù)測(cè)超前距。只要有一次區(qū)域驗(yàn)證為有突出危險(xiǎn)或超前鉆孔等發(fā)現(xiàn)了突出預(yù)兆，則該區(qū)域以后的采掘作業(yè)均應(yīng)當(dāng)執(zhí)行局部綜合防突措施。第57條石門揭煤工作面采用第71條、煤巷掘進(jìn)工作面采用第74條、回采工作面采用第78條所列的工作面預(yù)測(cè)方法對(duì)無突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照下列要求進(jìn)行：（1）在工作面進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，立即連續(xù)進(jìn)行至少兩次區(qū)域驗(yàn)證；（2）工作面每推進(jìn)10～50m至少進(jìn)行兩次區(qū)域驗(yàn)證；（3）在構(gòu)造破壞帶連續(xù)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證；（4）在煤巷掘進(jìn)工作面還應(yīng)當(dāng)至少打1個(gè)超前距不小于10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施，探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造和觀察突出預(yù)兆。744.4.5工作面預(yù)測(cè)相關(guān)規(guī)定4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)工作面預(yù)測(cè)相關(guān)規(guī)定第69條預(yù)測(cè)新方法的研究試驗(yàn)和敏感指標(biāo)及臨界值的確定，應(yīng)由具有突出危險(xiǎn)性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行，在試驗(yàn)前和應(yīng)用前應(yīng)當(dāng)由煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。第70條工作面地質(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：（1）煤層的構(gòu)造破壞帶，包括斷層、劇烈褶曲、火成巖侵入等；（2）煤層賦存條件急劇變化；（3）采掘應(yīng)力疊加；（4）工作面出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象；（5）工作面出現(xiàn)明顯的突出預(yù)兆。在突出煤層，當(dāng)出現(xiàn)上述第（4）、（5）情況時(shí)，應(yīng)判定為突出危險(xiǎn)工作面；當(dāng)有上述第（1）、（2）、（3）情況時(shí)，除已經(jīng)實(shí)施了工作面防突措施的以外，應(yīng)視為突出危險(xiǎn)工作面并實(shí)施相關(guān)措施。75

石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)石門揭煤工作面預(yù)測(cè)方法鉆屑解吸指標(biāo)法相關(guān)規(guī)定綜合指標(biāo)法

《規(guī)定》第71條石門揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)選用綜合指標(biāo)法、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法或其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法進(jìn)行。7綜合指標(biāo)法綜合指標(biāo)法預(yù)測(cè)指標(biāo)及臨界值技術(shù)方法

第72條石門揭煤工作面采用綜合指標(biāo)法突出預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個(gè)鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力P。近距離煤層群的層間距小于5m或?qū)娱g巖石破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)測(cè)定各煤層的綜合瓦斯壓力。測(cè)壓鉆孔在每米煤孔采一個(gè)煤樣測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)f，把每個(gè)鉆孔中堅(jiān)固性系數(shù)最小的煤樣混合后測(cè)定Δp，則此值及最小堅(jiān)固性系數(shù)f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅(jiān)固性系數(shù)參數(shù)值。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)D綜合指標(biāo)K無煙煤其他煤種0.252015當(dāng)D、K都小于臨界值，或者指標(biāo)K小于臨界值且式（1）中兩括號(hào)內(nèi)的計(jì)算值都為負(fù)值時(shí)，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，該工作面即為無突出危險(xiǎn)工作面；否則，判定為突出危險(xiǎn)工作面。7石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)鉆屑解吸指標(biāo)法預(yù)測(cè)指標(biāo)及臨界值技術(shù)方法第73條采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測(cè)石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個(gè)鉆孔，在鉆孔鉆進(jìn)到煤層時(shí)每鉆進(jìn)1m采集一次孔口排出的粒徑1～3mm的煤鉆屑，測(cè)定其瓦斯解吸指標(biāo)K1或△h2值。測(cè)定時(shí)，應(yīng)考慮不同鉆進(jìn)工藝條件下的排渣速度。濕煤干煤煤種如果所有實(shí)測(cè)的指標(biāo)值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面為無突出危險(xiǎn)工作面；否則，為突出危險(xiǎn)工作面。≥0．4≥160≥0．5≥200K1值(ml/g.min1/2)△h2(Pa)鉆屑解吸指標(biāo)法臨界值7煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

.1相關(guān)規(guī)定《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第74條可采用下列方法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性：（一）鉆屑指標(biāo)法；（二）復(fù)合指標(biāo)法；（三）R值指標(biāo)法；（四）其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)79

煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)1鉆屑指標(biāo)法

突出危險(xiǎn)性判別技術(shù)方法

①在煤巷掘進(jìn)工作面打2個(gè)或3個(gè)直徑42mm、深8～10m的預(yù)測(cè)鉆孔。②鉆孔應(yīng)盡可能布置在軟分層中。③鉆孔每鉆進(jìn)1m測(cè)定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進(jìn)2m至少測(cè)定一次鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1或△h2值。

無突出危險(xiǎn)工作面＜0.5＜5.4＜6＜200突出危險(xiǎn)工作面≥0.5≥5.4≥6≥200ml/(g.min1/2)L/mKg/m突出危險(xiǎn)性K1最大鉆屑量△h2(Pa)80

煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)2復(fù)合指標(biāo)法①在煤巷掘進(jìn)工作面打2個(gè)或3個(gè)直徑42mm、深8～10m的鉆孔。鉆孔應(yīng)布置布置在軟分層中。②幫孔開孔靠近巷道兩幫0.5m處，終孔應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處。③留1.0m長(zhǎng)測(cè)量室封孔用專用封孔器封孔；④鉆孔瓦斯涌出初速度測(cè)定必須在2min內(nèi)完成。技術(shù)方法突出危險(xiǎn)性判別突出危險(xiǎn)性判別5.465（L/m）（kg/m）鉆屑量S鉆孔瓦斯涌出初速度q（L/min）81

煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

鉆孔瓦斯涌出初速度法技術(shù)思想及技術(shù)關(guān)鍵

預(yù)測(cè)鉆孔深3.5m，必須在2min內(nèi)完成鉆孔瓦斯涌出初速度測(cè)定4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)82

煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)3R值指標(biāo)法

突出危險(xiǎn)性判別技術(shù)方法

①在煤巷掘進(jìn)工作面打2個(gè)或3個(gè)(直徑42mm、深5.5～6.5m的預(yù)測(cè)鉆孔。鉆孔應(yīng)布置在軟分層中。

②鉆孔每打1m，測(cè)定一次鉆屑量和鉆孔瓦斯涌出初速度。測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，測(cè)量室長(zhǎng)度為1.0m。突出危險(xiǎn)性的臨界指標(biāo)Rm應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析確定；如無實(shí)測(cè)資料時(shí)，取Rm=6。83

煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)4AE、巷道瓦斯涌出特征、電磁輻射方法4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)84

采煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)采煤工作面突出預(yù)測(cè)技術(shù)要求技術(shù)方法原則上可采用所有應(yīng)用于煤巷掘進(jìn)工作面的突出預(yù)測(cè)方法。在進(jìn)行采煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)時(shí)要求（1）鉆屑指標(biāo)法；（2）復(fù)合指標(biāo)法；（3）R值指標(biāo)法；采煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)時(shí)要求①沿工作面每隔10～15m布置一個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，孔深5～10m。

②當(dāng)預(yù)測(cè)為無突出危險(xiǎn)工作面時(shí)，每個(gè)循環(huán)應(yīng)留2m預(yù)測(cè)超前距進(jìn)行采煤作業(yè)。

854.5.1防治突出措施效果檢驗(yàn)措施效果檢驗(yàn)在采取措施后，對(duì)工作面再次進(jìn)行一次煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，因此，措施效果檢驗(yàn)方法原則上與突出預(yù)測(cè)方法相同。但措施效果檢驗(yàn)檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)打在措施孔之間。效果檢驗(yàn)方法的實(shí)質(zhì)效果檢驗(yàn)的必要性效果檢驗(yàn)的目的

保證防突措施的有效性和措施執(zhí)行的效果。措施執(zhí)行后如措施效果檢驗(yàn)有效，可在采取安全防護(hù)措施的情況下，進(jìn)行采掘作業(yè)；如措施效果檢驗(yàn)無效，則必須采取補(bǔ)充措施，再進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，直到措施效果檢驗(yàn)有效為止。

我國(guó)除開采解放層措施外，所有的防突措施無一例外都發(fā)生過突出，產(chǎn)生這種狀況的原因：①措施的參數(shù)不能適應(yīng)開采技術(shù)條件的變化；②未能嚴(yán)格按措施要求執(zhí)行；③因?yàn)橥怀雒簩又写蟛糠值貐^(qū)并無突出危險(xiǎn)，很容易使人產(chǎn)生麻痹思想，使得措施無法按設(shè)計(jì)要求施工，造成措施執(zhí)行不到位。4煤與瓦斯突出4.5防治突出措施效果檢驗(yàn)

864.5.1防治突出措施效果檢驗(yàn)措施效果檢驗(yàn)方法效果檢驗(yàn)方法技術(shù)要求①石門揭煤工作面應(yīng)采用鉆屑解吸指標(biāo)等方法檢驗(yàn)措施效果。檢驗(yàn)孔數(shù)不得少于5個(gè)，分別位于石門的上部、中部、下部和兩側(cè)。③煤巷掘進(jìn)工作面檢驗(yàn)孔深應(yīng)小于或等于措施孔深,并布置在兩個(gè)措施孔之間。③采煤工作面應(yīng)參照其預(yù)測(cè)的方法和指標(biāo)進(jìn)行效果檢驗(yàn)，即每隔10～15m布置一個(gè)檢驗(yàn)鉆孔，深度應(yīng)當(dāng)小于或等于防突措施鉆孔。

原則上可采用所有應(yīng)用于煤巷掘進(jìn)工作面的突出預(yù)測(cè)方法。①鉆屑指標(biāo)法②復(fù)合指標(biāo)法③R值指標(biāo)法4煤與瓦斯突出4.5防治突出措施效果檢驗(yàn)

874.5.1防治突出措施效果檢驗(yàn)4煤與瓦斯突出4.5防治突出措施效果檢驗(yàn)

措施效果檢驗(yàn)允許掘進(jìn)距離掘進(jìn)工作面回采工作面

《規(guī)定》第60條和101條規(guī)定：掘進(jìn)工作面防治突出措施效果檢驗(yàn)有效時(shí)，允許的進(jìn)尺量必須同時(shí)保證在巷道軸線方向留有不少于5m的措施孔超前距和不少于2m的檢驗(yàn)孔超前距;在地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴(yán)重地帶不小于7m。

《規(guī)定》第60條和101條規(guī)定：采煤工作面防治突出措施效果檢驗(yàn)有效時(shí)，允許的推進(jìn)進(jìn)度必須同時(shí)滿足留有不少于3m的措施孔超前距和不少于2m的檢驗(yàn)孔超前距;在地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴(yán)重地帶不小于5m。884.6.1防突措施制定的原則4煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

防突措施制定的原則①部分卸除煤體的應(yīng)力，將集中應(yīng)力區(qū)推移至煤體深部。⑤改變采掘工藝條件，使采掘工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動(dòng)力學(xué)狀態(tài)平緩變化，達(dá)到工作面本身自我卸壓。如分層開采，淺截深采煤，間歇作業(yè)等，皆屬此類。④改變煤體物理力學(xué)性質(zhì)，使其不易于發(fā)生突出，如煤層注水后，煤體濕潤(rùn)，彈性減小，塑性增大，使突出不易發(fā)生。③增大煤體的承載能力和穩(wěn)定性。

②部分排除煤體中的瓦斯，降低瓦斯壓力，減小工作面前方的瓦斯壓力梯度。894.6.2防突措施分類防治突出技術(shù)措施局部防突措施區(qū)域防突措施水平?jīng)_孔深孔松動(dòng)爆破水力沖刷高壓注水超前鉆孔卸壓槽震動(dòng)放炮開采解放層預(yù)抽煤層瓦斯煤層注水掩護(hù)擋板超前支架金屬骨架淺孔松動(dòng)爆破淺孔煤層注水鉆孔卸煤區(qū)域石門煤巷輔助采面4煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

904煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.3區(qū)域性防突措施

《規(guī)定》第47條要求：（1）開采保護(hù)層時(shí)，同時(shí)抽采被保護(hù)層的瓦斯；（2）開采近距離保護(hù)層時(shí),采取措施防止被保護(hù)層初期卸壓瓦斯突然涌入保護(hù)層采掘工作面或誤穿突出煤層；

《規(guī)程》第193條規(guī)定在突出礦井開采煤層群時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇開采保護(hù)層防治突出措施。1開采保護(hù)層

保護(hù)層開采致使被保護(hù)層煤層的煤體發(fā)生膨脹變形，地應(yīng)力和瓦斯壓力降低；煤層透氣性系數(shù)增大，煤層瓦斯排出，煤的強(qiáng)度加大。說明保護(hù)層的開采，不僅減少了危險(xiǎn)層的突出能源，同時(shí)又增強(qiáng)了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出層工作面前方的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，因此不再發(fā)生突出。保護(hù)層開采防突作用相關(guān)規(guī)定選擇保護(hù)層原則

《規(guī)程》第194條：(一)優(yōu)先選擇無突出危險(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)程度較小的煤層作保護(hù)層。(二)應(yīng)優(yōu)先選擇上保護(hù)層；選擇下保護(hù)層開采時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開采條件。914煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.3區(qū)域性防突措施

<80m<50m下保護(hù)層上保護(hù)層最大有效垂距保護(hù)層作用的有效范圍沿傾斜的保護(hù)范圍保護(hù)層有效垂距沿走向的保護(hù)范圍(1)正在開采的保護(hù)層采煤工作面，必須超前于被保護(hù)層的掘進(jìn)工作面，其超前距離不得于保護(hù)層與被保護(hù)層之間層間垂距的兩倍，并不得小于30m。(2)對(duì)已停采的保護(hù)層采煤工作面，停采至少3個(gè)月，并卸壓比較充分后，該采煤工作面的始采線、采止線及煤柱的兩側(cè)處，沿走向的保護(hù)范圍可暫按卸壓角(δ5)56°～62°劃定。(3)保護(hù)層沿煤層傾斜的保護(hù)范圍，可按卸壓角劃定。924煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.3區(qū)域性防突措施

2預(yù)抽煤層瓦斯措施預(yù)防突的有效性指標(biāo)應(yīng)用原則防突作用原理單一煤層或無保護(hù)層可采的突出危險(xiǎn)煤層，煤層透氣性系數(shù)≥0.001mD毫達(dá)西，都可采用預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域性防突措施。由于大多數(shù)突出危險(xiǎn)煤層透氣性低，采用預(yù)抽瓦斯措施工程量大，預(yù)抽時(shí)間也長(zhǎng)，一般適用于突出危險(xiǎn)嚴(yán)重的煤層，并且不具有開采保護(hù)層條件的采區(qū)，屬于一般突出危險(xiǎn)煤層可考慮采用局部防突措施。

①預(yù)抽煤層瓦斯后，突出煤層的殘余瓦斯含量應(yīng)小于該煤層在該突出區(qū)域始突深度的煤層原始瓦斯含量。

②煤層瓦斯預(yù)抽率應(yīng)大于30％。934煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.3區(qū)域性防突措施

預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔布置方式穿層網(wǎng)格鉆孔布置方式沿層鉆孔布置方式沿層交叉鉆孔布置方式試驗(yàn)證明，在不增加鉆孔工程量的條件下，交叉鉆孔較單一平行鉆孔的抽放量提高2.53倍：再利用回采面卸壓帶可提高抽放量0.46—1.02倍。預(yù)裂爆破爆破區(qū)域煤層透氣性系數(shù)提高3.45倍，抽放瓦斯量提高1，46倍，縮短預(yù)抽期一半。該技術(shù)為松動(dòng)爆破在全國(guó)推廣創(chuàng)造了條件。944煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.4石門和其他巖石井巷揭穿煤層時(shí)的防突措施

1排放鉆孔

排放鉆孔要求鉆孔布置排放鉆孔除能部分排放煤體所含瓦斯，使瓦斯壓力降低外，尚能使煤體產(chǎn)生收縮變形、卸壓和煤層透氣性提高，所有這些都有利于防止突出。在煤層透氣性較好、并有足夠的排放時(shí)間時(shí)，可采用鉆孔排放措施；防突效果

排放鉆孔的孔徑一般為75-100mm，孔間距應(yīng)根據(jù)在允許排放時(shí)間實(shí)測(cè)的排放半徑確定，一般取l～2m。

①巷道兩側(cè)輪廓線外鉆孔的最小控制范圍：近水平、緩傾斜煤層5m，傾斜、急傾斜煤層上幫7m、下幫3m。當(dāng)煤層厚度大于巷道高度時(shí)，巷道上部不小于7m，巷道下部不小于3m；

②鉆孔孔數(shù)、孔底間距等應(yīng)當(dāng)根據(jù)鉆孔的有效抽放或排放半徑確定；

③鉆孔直徑一般為75～120mm，地質(zhì)條件帶也可采用直徑42～75mm的鉆孔。鉆孔直徑超過120mm時(shí)，必須采用專門的鉆進(jìn)設(shè)備和施工安全措施；

④煤層賦存狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)探明情況，再重新確定超前鉆孔的參數(shù)；954煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術(shù)措施

4.6.4石門和其他巖石井巷揭穿煤層時(shí)的防突措施

2金屬骨架措施措施施工

《規(guī)定》第84條石門和立井揭煤工作面金屬骨架措施:①一般在石門上部和兩側(cè)或立井周邊外0.5～1.0m范圍內(nèi)布置骨架孔。骨架鉆孔應(yīng)穿過煤層并進(jìn)入煤層頂（底）板至少0.5m，當(dāng)鉆孔不能一次施工至煤層頂板時(shí)，則進(jìn)入煤層的深度不應(yīng)小于15m。②鉆孔間距一般不大于0.3m，對(duì)于松軟煤層要架兩排金屬骨架，鉆孔間距應(yīng)小于0.2m。③骨架材料可選用8kg/m的鋼軌、型鋼或直徑不小于50mm鋼管，其伸出孔外端用金屬框架支撐或砌入碹內(nèi)。插入骨架材料后，應(yīng)向孔內(nèi)灌注水泥砂漿等不燃性固化材料。④揭開煤