防突工培訓(xùn)課件

防突工培訓(xùn)課件第一頁，共89頁。余國(guó)鋒防突講座

煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心淮北項(xiàng)目部經(jīng)理、高級(jí)工程師第二頁，共89頁。提綱一、煤與瓦斯突出概述二、煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)三、防治煤與瓦斯突出措施四、安全防護(hù)措施第三頁，共89頁。煤與瓦斯突出概述1第四頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述1)

煤與瓦斯突出概況基本概念指煤礦井下采掘過程中，在很短時(shí)間內(nèi)從煤（巖）體內(nèi)部向采掘空間突然噴出大量煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）的一種動(dòng)力現(xiàn)象。煤與瓦斯突出實(shí)驗(yàn)室模擬第五頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述放炮器巷道底板堆積大量煤粉煤與瓦斯突出現(xiàn)場(chǎng)模擬示意圖第六頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出危害突然間工作面或井巷充滿高濃度瓦斯，造成人員窒息；突出時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大力能效應(yīng)，及短時(shí)間內(nèi)能摧毀巷道，造成風(fēng)流紊亂或逆轉(zhuǎn)、破壞礦井通風(fēng)系統(tǒng)。噴出大量的煤巖流堵塞巷道，破壞支架，損壞設(shè)備、設(shè)施，造成煤巖流埋人事故。噴出大量的瓦斯彌漫井下巷道很容易引起瓦斯燃燒或爆炸，造成更大的事故。第七頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述國(guó)內(nèi)外煤與瓦斯突出概況世界上首例煤與瓦斯突出事例發(fā)生在1843年法國(guó)。1879年4月17日比利時(shí)阿拉波二號(hào)井上山眼掘進(jìn)時(shí)發(fā)生了世界上第一例大強(qiáng)度突出，突出強(qiáng)度420噸煤，噴出50萬立方米以上的瓦斯。世界上最大的一次突出發(fā)生在1969年7月13日蘇聯(lián)頓巴斯加加林礦710m水平主石門揭穿L3煤層時(shí)，煤層厚僅1.03m，突出煤量1.42萬噸，瓦斯25萬立方米。迄今為止，中國(guó)、前蘇聯(lián)、波蘭、日本、法國(guó)、美國(guó)、匈牙利、比利時(shí)、德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等主要產(chǎn)煤國(guó)家?guī)缀醵及l(fā)生煤與瓦斯突出。其中，中國(guó)、蘇聯(lián)、法國(guó)、波蘭、日本是突出在千噸以上的較嚴(yán)重的國(guó)家。第八頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述我國(guó)最早有記載的突出是1950年5月2日遼源礦務(wù)局富國(guó)二井在垂深280m煤巷掘進(jìn)時(shí)發(fā)生的。我國(guó)最大（世界第二大）的一次突出發(fā)生在1975年8月8日，四川天府礦務(wù)局三匯壩一礦在主平酮揭穿煤層時(shí)發(fā)生的，突出煤（巖）12780t，涌出瓦斯近140萬m3。我國(guó)突出礦井比較多，強(qiáng)度大，突出頻繁，是世界上第一個(gè)突出次數(shù)超萬次的國(guó)家。第九頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述我國(guó)是世界上發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象最嚴(yán)重、危害性最大的國(guó)家之一。隨著煤炭的發(fā)展，采掘深度不斷加深，地壓與瓦斯壓力不斷加大，過去一些沒有發(fā)生過突出的煤層和礦井，也會(huì)出現(xiàn)突出動(dòng)力現(xiàn)象，低瓦斯礦井也轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅V井。我國(guó)高瓦斯礦區(qū)分布圖我國(guó)煤層瓦斯分區(qū)、分帶和煤與瓦斯突出礦區(qū)分布圖第十頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述2)瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象分類瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象分類按突出現(xiàn)象分類煤的突然傾出：主要由重力引起，瓦斯在一定程度上參與傾出過程。煤的突然壓出：由構(gòu)造應(yīng)力或開采集中引起，瓦斯起次要作用。按形式不同，壓出分為兩類：

突然移動(dòng)：煤體整體移動(dòng)，不拋出煤、不形成孔洞。

突然擠出：發(fā)生在構(gòu)造應(yīng)力大，有軟分層等條件下。煤（巖石）與瓦斯突出：地應(yīng)力和瓦斯壓力共同參與。第十一頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述按參與突出的種類分類煤與瓦斯突出、巖石與瓦斯突出、煤與二氧化碳突出、巖石與二氧化碳突出。按工作地點(diǎn)分類煤巷掘進(jìn)突出（平巷、上山、下山）、石門揭煤突出（次數(shù)不多，但強(qiáng)度最大）、回采工作面突出、豎井突出、巖巷突出……按動(dòng)力現(xiàn)象強(qiáng)度分類序號(hào)突出等級(jí)突出強(qiáng)度1小型突出<50t/次。2中型突出50～99t/次3次大型突出100～499t/次4大型突出500～999t/次5特大型突出>1000t/次第十二頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述3)

煤與瓦斯突出基本特征煤的突然傾出傾出的就地按自然安息角堆積，無分選現(xiàn)象；傾出的孔洞口大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂方向發(fā)展；無明顯動(dòng)力效應(yīng)；常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜煤層中；巷道瓦斯涌出量明顯增加。第十三頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述煤的突然壓出壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中有細(xì)煤粉；整體位移的煤體上有大量裂隙；壓出的煤呈塊狀，無分選現(xiàn)象；巷道瓦斯涌出量增加；壓出可能無孔洞或呈口大腔小楔形孔洞。第十四頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出突出的煤向外拋出距離較遠(yuǎn)，有分選現(xiàn)象；拋出煤堆積角小于煤的自然安息角；拋出的煤破壞程度高，含有大量煤塊、手捻無粒感的煤粉；有明顯動(dòng)力效應(yīng)，破壞支架、巷道、設(shè)施、設(shè)備；有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，涌出的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過突出煤的瓦斯含量；突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形等。第十五頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述4)

煤與瓦斯突出預(yù)兆有聲預(yù)兆頂板來壓，支架劈裂聲，掉渣聲，煤壁發(fā)生震動(dòng)，煤體深部發(fā)出煤炮聲等。無聲預(yù)兆瓦斯異常涌出，瓦斯忽大忽小，打鉆噴瓦斯、噴煤等；煤層紊亂，煤厚、傾角急變，見斷層等；迎頭空氣變冷。第十六頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述綜合預(yù)兆地壓顯現(xiàn)預(yù)兆：支架斷裂、煤巖開裂掉渣、底鼓、煤壁顫動(dòng)、煤炮聲、鉆孔變形、垮孔、頂鉆、夾鉆等。瓦斯涌出預(yù)兆：瓦斯涌出異常、忽大忽小，打鉆噴瓦斯、噴煤粉、哨聲、蜂鳴聲，煤塵增大、氣溫異常、氣味異常等。煤結(jié)構(gòu)預(yù)兆：層理紊亂、強(qiáng)度降低、松軟、暗淡無光澤、煤厚增大、傾角變陡擠壓褶曲、煤體干燥等。第十七頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述5)

煤與瓦斯突出機(jī)理與規(guī)律煤與瓦斯突出機(jī)理單因素假說：瓦斯主導(dǎo)作用假說、地壓主導(dǎo)作用假說、化學(xué)本質(zhì)假說……綜合作用假說：煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、瓦斯壓力和煤的物理力學(xué)性質(zhì)（煤的結(jié)構(gòu)）三者綜合作用的結(jié)果。綜合作用假說是被多數(shù)人公認(rèn)的一種假說。第十八頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出的危險(xiǎn)性隨著煤層埋藏深度的增加而增大。一般礦井發(fā)生突出的最淺深度約為瓦斯風(fēng)化帶深度的2倍。隨著深度的增加，突出的危險(xiǎn)性增高，表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、強(qiáng)度增大、突出煤層數(shù)增加、突出危險(xiǎn)區(qū)域擴(kuò)大。采掘工作形成的集中應(yīng)力區(qū)是突出點(diǎn)密集區(qū)。如鄰近層煤柱上下、相鄰采掘接近處、兩巷貫通之前的煤柱內(nèi)、采掘工作面附近的應(yīng)力集中區(qū)等。地壓是發(fā)生突出的主要?jiǎng)恿Φ谑彭?，?9頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出的危險(xiǎn)性集中在地質(zhì)構(gòu)造帶，呈帶狀分布，向斜軸部地區(qū)、背斜構(gòu)造中部地區(qū)、地層扭轉(zhuǎn)、斷層和褶曲附近。產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)的采掘作業(yè)可能誘導(dǎo)突出。這種作業(yè)不僅可引起應(yīng)力狀態(tài)改變，而且可使動(dòng)載荷作用在新暴露的煤體上，造成煤的突然破碎。大多數(shù)突出發(fā)生在放炮和風(fēng)鎬落煤過程。受煤自重影響，上山掘進(jìn)頭發(fā)生突出次數(shù)多，強(qiáng)度小，下山掘進(jìn)發(fā)生突出的次數(shù)少，強(qiáng)度稍大。片幫、冒頂也容易誘導(dǎo)突出。地壓是發(fā)生突出的主要?jiǎng)恿Φ诙?，?9頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出煤層的瓦斯壓力一般都在0.74Mpa以上，同一煤層中瓦斯壓力越高的區(qū)域，突出危險(xiǎn)性越大。突出煤層的瓦斯含量一般都在8m3/t以上，瓦斯含量越高的煤層，突出危險(xiǎn)性越大。突出時(shí)噸煤瓦斯噴出量是煤層瓦斯含量的幾倍至幾十倍。瓦斯是拋出煤體完成突出過程的主要?jiǎng)恿Φ诙豁?，?9頁。1煤與瓦斯突出概述煤與瓦斯突出一般規(guī)律突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨著煤層厚度特別是軟分層厚度的增加而增多。突出最嚴(yán)重的煤層一般是最厚的主采煤層。突出的危險(xiǎn)性隨煤層傾角增大而增加。煤層傾角增大，巖石及煤層自重應(yīng)力參與突出的作用就增大，從而使突出的危險(xiǎn)性增加。突出煤層的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，手捻成粉末，煤層結(jié)構(gòu)軟硬相間，存在軟分層；煤的光澤暗淡，層理紊亂，煤質(zhì)松軟，濕度小，透氣性低，瓦斯放散初速度高。煤的物理力學(xué)性質(zhì)決定突出發(fā)生發(fā)展的難易突出具有延期性突出的延期性是指震動(dòng)放炮后沒有立刻發(fā)生突出，而是延緩了一段時(shí)間，這一現(xiàn)象又叫延期突出。其延遲時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)，它對(duì)人員安全威脅很大，應(yīng)特別予以注意。第二十二頁，共89頁。1煤與瓦斯突出概述6)

有突出預(yù)兆時(shí)的應(yīng)急措施在作業(yè)頭面發(fā)現(xiàn)有突出的無聲或有聲預(yù)兆時(shí)，要立即將現(xiàn)場(chǎng)人員按避災(zāi)路線（進(jìn)風(fēng)側(cè)）撤離現(xiàn)場(chǎng)。在組織人員撤離現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，必須迅速準(zhǔn)確配戴隔離式自救器，并立即將要發(fā)生突出的地點(diǎn)、預(yù)兆情況、人員撤離情況向調(diào)度室匯報(bào)；通知電工立即切斷突出地點(diǎn)及回風(fēng)流的一切電氣電源；撤離現(xiàn)場(chǎng)過程中要組織人員關(guān)閉有關(guān)反向風(fēng)門，并在突出區(qū)域或瓦斯流經(jīng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置柵欄，防止人員進(jìn)入，避免瓦斯窒息造成人員傷當(dāng)人員不能撤離突出的災(zāi)區(qū)時(shí)，要就近進(jìn)入避災(zāi)峒室，關(guān)好反風(fēng)門，打開壓風(fēng)自救裝置的供氣閥，做到自救。第二十三頁，共89頁。煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)224第二十四頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)1)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)目的和意義通過預(yù)測(cè)區(qū)分煤層、區(qū)域和采掘工作面的突出危險(xiǎn)性，以便區(qū)別對(duì)待，采取不同的技術(shù)、管理措施。在突出危險(xiǎn)帶采取防突措施，在無突出危險(xiǎn)帶可不采取防突措施，只采取安全防護(hù)措施，從而節(jié)省防突工程量。提高防突工作的準(zhǔn)確性，減少盲目性，在安全生產(chǎn)的前提下，降低消耗，節(jié)約成本，改善礦井的經(jīng)濟(jì)效益。指導(dǎo)防突措施的合理應(yīng)用，經(jīng)檢驗(yàn)可在突出危險(xiǎn)帶采取適宜的防突措施，確保安全生產(chǎn)。使防突工作建立在科學(xué)檢測(cè)手段的基礎(chǔ)上。第二十五頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)分類區(qū)域預(yù)測(cè)的任務(wù)是預(yù)測(cè)煤層和煤層區(qū)域（包括開采水平、采區(qū)等）的突出危險(xiǎn)性。煤層區(qū)域包括開采水平、采區(qū)等劃分出突出煤層和非突出煤層；將突出煤層劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險(xiǎn)區(qū)；區(qū)域預(yù)測(cè)工作面預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)工作面附近煤體的突出危險(xiǎn)性，在采掘工作面推進(jìn)過程中進(jìn)行。在突出危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)預(yù)測(cè)為有突出危險(xiǎn)工作面和無突出危險(xiǎn)工作面。工作面預(yù)測(cè)第二十六頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)突出煤層分級(jí)預(yù)測(cè)流程圖第二十七頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第21條規(guī)定區(qū)域預(yù)測(cè)應(yīng)在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、新水平和新采區(qū)開拓或準(zhǔn)備時(shí)進(jìn)行。區(qū)域預(yù)測(cè)方法主要有單項(xiàng)指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法和綜合指標(biāo)法。前者適用于確定新井建設(shè)煤層的突出危險(xiǎn)性，后兩者主要用于生產(chǎn)礦井突出煤層中的區(qū)域預(yù)測(cè)。第二十八頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

單項(xiàng)指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)的指標(biāo)可用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度△P、煤堅(jiān)固性系數(shù)f和煤層瓦斯壓力P。煤層突出危險(xiǎn)性煤的破壞類型瓦斯放散初速度△P煤的堅(jiān)固性系數(shù)f煤層瓦斯壓力P（MPa）突出危險(xiǎn)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ100.50.74上述指標(biāo)的突出危險(xiǎn)臨界值應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)測(cè)資料確定。無實(shí)測(cè)資料時(shí)，破壞類型Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤，△P≥10，堅(jiān)固性系數(shù)f≥0.5，瓦斯壓力P≥0.74。且只有全部指標(biāo)達(dá)到或超過上述臨界值時(shí)方可劃為突出煤層。新井建設(shè)期間，應(yīng)由施工單位測(cè)定P、f、△P，并根據(jù)揭穿各煤層的實(shí)際情況，重新驗(yàn)證煤層的突出危險(xiǎn)性。第二十九頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)法D＝（0.0075×H/f-3）(p-0.74)；K=△P/f在巖石工作面向突出煤層至少打2個(gè)測(cè)壓鉆孔，測(cè)定煤層瓦斯壓力；在打測(cè)壓孔的過程中，每米煤孔采樣，測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)f；將兩孔測(cè)得的最小堅(jiān)固性系數(shù)取平均數(shù)作為煤層軟分層的平均堅(jiān)固性系數(shù)；將堅(jiān)固性系數(shù)最小的兩個(gè)煤樣混合，測(cè)定煤的瓦斯放散初速度△P。指標(biāo)臨界值應(yīng)根據(jù)礦區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定，如無實(shí)測(cè)資料，突出危險(xiǎn)區(qū)參考臨界值：D≥0.25，K無煙煤≥20，其它煤種≥15。如果D值兩括號(hào)計(jì)算值均為負(fù)時(shí)，不論D值大小，均預(yù)測(cè)為突出威脅區(qū)：地勘和新建設(shè)期間突出區(qū)域威脅視為無突出危險(xiǎn)煤層。第三十頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法根據(jù)礦井開拓區(qū)域突出點(diǎn)和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，結(jié)合未開采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造來預(yù)測(cè)開采區(qū)域煤層的突出危險(xiǎn)性。在上水平發(fā)生過一次突出的區(qū)域，下水平的垂直對(duì)應(yīng)區(qū)域應(yīng)預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)區(qū)；根據(jù)上水平突出點(diǎn)與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系，確定構(gòu)造線兩側(cè)最遠(yuǎn)距離線，按此最遠(yuǎn)距離線預(yù)測(cè)下水平或下部煤層突出危險(xiǎn)性；按此法來劃定的其它區(qū)域?yàn)橥怀鐾{區(qū)。需要注意的是，對(duì)不同礦區(qū)，控制突出的因素以及對(duì)突出的控制程度均不一定相同，因此，應(yīng)具體針對(duì)性分析自己礦區(qū)的構(gòu)造關(guān)系特點(diǎn)，掌握控制突出的主要地質(zhì)因素來預(yù)測(cè)開采區(qū)域的突出危險(xiǎn)性。第三十一頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面預(yù)測(cè)范圍較小，一般僅能確定采掘工作面前方10m以內(nèi)的煤層突出危險(xiǎn)性。工作面預(yù)測(cè)可將工作面分為突出危險(xiǎn)工作面和無突出危險(xiǎn)工作面。無突出危險(xiǎn)工作面可不采取防治突出措施，采掘時(shí)要保留2m的預(yù)測(cè)超前距，并必須采取安全防護(hù)措施施工。當(dāng)采掘工作面預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)工作面時(shí)，必須采取防治突出措施，并經(jīng)過措施效果檢驗(yàn)有效后，在留有5m預(yù)測(cè)超前距的條件下，采取安全防護(hù)措施組織施工；當(dāng)措施效果檢驗(yàn)無效后，必須采取補(bǔ)救防治突出措施，并經(jīng)措施效果檢驗(yàn)有效后，進(jìn)入安全防護(hù)措施施工階段。工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)第三十二頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)從石門工作面距突出煤層10m（垂距）以外，打2個(gè)穿透煤層全厚的地質(zhì)鉆孔，在探明煤層賦存情況的同時(shí)，取樣對(duì)煤層進(jìn)行初步突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。在石門工作面距煤層5m（垂距）以外，至少打2個(gè)穿透煤層全厚的鉆孔，測(cè)定煤層原始瓦斯壓力值。在近距離煤層群內(nèi)，層間距小于5m或?qū)娱g距破碎時(shí)，可測(cè)定這些煤層的綜合瓦斯壓力。在石門工作面距煤層3m（垂距）以外，再次預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性。石門揭開煤層后，即過煤門過程中，必須對(duì)煤層進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。第三十三頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)法和鉆屑解吸指標(biāo)法。綜合指標(biāo)法測(cè)定方法同區(qū)域預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)相同，只是由石門工作面向突出煤層打測(cè)壓鉆孔測(cè)定瓦斯壓力P。采用鉆屑解吸指標(biāo)法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)符合以下要求：在石門工作面距煤層最小垂距3～10m時(shí)，利用探煤鉆孔和測(cè)定瓦斯參數(shù)鉆孔或至少打2個(gè)50～70mm直徑預(yù)測(cè)鉆孔，在打鉆過程中采樣測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)△h2或K1值。解吸指標(biāo)評(píng)價(jià)突出危險(xiǎn)的臨界值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定，如無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，參考臨界值為：干燥煤樣△h2≥200，K1≥0.5，濕煤樣△h2≥160，K1≥0.4。第三十四頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)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依據(jù)鉆孔瓦斯涌出初速度越大，工作面突出危險(xiǎn)性也越大的規(guī)律，來預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性。其實(shí)質(zhì)是當(dāng)鉆孔打完后，瓦斯從鉆孔中單位時(shí)間內(nèi)涌出的最大流量。它全面反映了煤體應(yīng)力狀態(tài)、瓦斯含量、煤層的透氣性及煤的物理力學(xué)性質(zhì)的綜合性指標(biāo)。鉆孔瓦斯涌出初速度變化曲線圖t0-鉆孔完成時(shí)間；tf-封孔時(shí)間；tH-鉆孔瓦斯流量達(dá)到最大值時(shí)間第三十五頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)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采用該方法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，在工作面兩幫距巷幫500mm，先擇煤層軟分層各施工一個(gè)平行巷道掘進(jìn)方向、直徑42mm、深3.5m鉆孔，用專用封孔器留0.5m長(zhǎng)測(cè)量室封孔，在2min內(nèi)測(cè)定完鉆孔瓦斯涌出初速度q。鉆孔瓦斯涌出初速度指標(biāo)臨界值qm，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析確定，如無實(shí)測(cè)資料，參考下表給定的臨界值。煤的揮發(fā)份5～1515～2020～30≧30Q(l/min)5.04.54.04.5第三十六頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)R值指標(biāo)法R＝（Smax-1.8）（qmax-4）R值的突出危險(xiǎn)臨界值，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定，如無實(shí)測(cè)資料，參考臨界值Rm＝6，當(dāng)任何一個(gè)鉆孔中的R值大于等于Rm時(shí)，該工作面預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)工作面。當(dāng)小于Rm時(shí),預(yù)測(cè)為無突出危險(xiǎn)工作面，應(yīng)留2m的預(yù)測(cè)超前距進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)R值為負(fù)值時(shí)，應(yīng)采用單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。第三十七頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)鉆屑指標(biāo)法根據(jù)每個(gè)鉆孔最大鉆屑量Sm，鉆屑解吸指標(biāo)△h2，預(yù)測(cè)工作面突出危險(xiǎn)性。鉆屑解吸指標(biāo)的預(yù)測(cè)突出臨界值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料確定，無實(shí)測(cè)指標(biāo)，參考如下臨界值?！鱤2（Pa）最大鉆屑量K1突出危險(xiǎn)性Kg/mL/m（ml/(g.min1/）2)≥200≥6≥5.4≥0.5突出危險(xiǎn)工作面＜200＜6＜5.4＜0.5無突出危險(xiǎn)工作面第三十八頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)孔應(yīng)布置在軟分層中、構(gòu)造厚煤點(diǎn)處；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）直徑為42mm、深為8～10m的鉆孔。鉆孔應(yīng)布置在軟分層中，一個(gè)鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終點(diǎn)應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處；鉆孔每打1m，測(cè)定一次鉆屑量，每隔2m測(cè)定一次鉆孔解吸指標(biāo)。根據(jù)每個(gè)鉆孔沿孔長(zhǎng)每米的最大鉆屑量Smax和鉆屑解吸指標(biāo)K1或△h2預(yù)測(cè)工作面的突出危險(xiǎn)性。采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性時(shí)，當(dāng)預(yù)測(cè)為無突出危險(xiǎn)時(shí)，每預(yù)測(cè)循環(huán)應(yīng)留有2m的預(yù)測(cè)超前距。第三十九頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)特殊規(guī)定在突出煤層中有下列情況之一時(shí)，不論預(yù)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)是否超過臨界值，都應(yīng)視為突出危險(xiǎn)工作面：在突出煤層的構(gòu)造破壞帶，包括斷層、褶曲、火成巖侵入等地點(diǎn)；煤層賦存條件急劇變化的區(qū)域；采掘應(yīng)力迭加的區(qū)域；在工作面預(yù)測(cè)過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象；工作面出現(xiàn)明顯突出預(yù)兆。第四十頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)我國(guó)瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)儀器現(xiàn)狀及發(fā)展方向近年來，一些科研單位、大專院所及局礦，在研究、使用以煤的物理力學(xué)性質(zhì)及煤的結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力以及鉆粉、鉆孔瓦斯涌出初速度等為主要參數(shù)的日常預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法方面取得了較大進(jìn)展，使用的儀器有MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀、CMJ-1型瓦斯解析儀、ZLD-1型鉆孔多級(jí)流量計(jì)、ATY瓦斯突出預(yù)測(cè)儀、WTC瓦斯突出參數(shù)儀以及煤氣流量表等。目前國(guó)內(nèi)使用的智能式的瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)儀按鍵較多操作較繁瑣。發(fā)展傻瓜型的日常預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)儀器以進(jìn)一步滿足井下現(xiàn)場(chǎng)的需要將是未來完善和發(fā)展的方向。第四十一頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)原理在井下不對(duì)煤樣進(jìn)行人為脫氣和充氣的條件下，利用煤鉆屑中殘存瓦斯壓力（瓦斯含量），向一密閉的空間釋放（解吸）瓦斯，用該空間體積和壓力（以水柱計(jì)壓差表示）變化來表示煤樣解吸出的瓦斯量。MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀1—水注計(jì)；2—解吸室；3—煤樣罐；4—三通活塞；5—兩通活塞用途用于在井下石門揭煤和采掘工作面打鉆，測(cè)定煤鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)△h2、K1值，以確定工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。第四十二頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀測(cè)定方法和步驟測(cè)定前的必要準(zhǔn)備①

給水柱計(jì)注水，并將兩側(cè)水面調(diào)整至零刻度線；②

檢查儀器的密封性能。一旦密封失敗，需要換新的“O”型密封圈；③

準(zhǔn)備好配套裝備，如秒表、分樣篩等。煤鉆屑采樣在石門揭煤工作面打鉆時(shí)，每打1m煤孔應(yīng)取煤鉆屑1個(gè)。在鉆孔進(jìn)入到預(yù)定采樣深度時(shí)，啟動(dòng)秒表開始計(jì)時(shí)，當(dāng)鉆屑排出孔口時(shí)，用篩子在孔口收集煤鉆屑。經(jīng)篩分后，取粒度1-3mm煤樣裝入煤樣瓶中。煤樣應(yīng)裝至瓶標(biāo)志線位置（相當(dāng)于煤樣重量10g）。采掘工作面打鉆時(shí)，每2米鉆孔取煤鉆屑樣1個(gè)。第四十三頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)MD-2型煤鉆屑瓦斯解吸儀測(cè)定方法和步驟測(cè)定操作步驟①

首先打開兩通旋塞，然后將已取煤樣的煤樣瓶迅速放入解吸室中，擰緊解吸室上蓋，打開三通旋塞，使解吸室與水柱計(jì)和大氣均連通，煤樣處于暴露狀態(tài)；②

當(dāng)煤樣暴露時(shí)間為3min時(shí)，迅速逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)三通旋塞捏手，使解吸室與大氣隔絕，僅與水柱計(jì)連通，開始進(jìn)行解吸測(cè)定，并重新開始計(jì)時(shí)；③

每隔1min記錄解吸儀水柱計(jì)壓差，連續(xù)測(cè)定10min鉆屑解吸指標(biāo)△h2確定鉆屑解吸指標(biāo)為測(cè)定開始后2min末解吸儀水柱計(jì)壓差讀數(shù)。該指標(biāo)無需計(jì)算，直接從解吸儀水柱計(jì)上讀取。第四十四頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)WTC瓦斯突出參數(shù)儀WTC瓦斯突出參數(shù)儀是一種便攜式礦用本質(zhì)安全型儀器。測(cè)定的所有數(shù)據(jù)都可存儲(chǔ)、顯示、打印。儀器具有測(cè)量數(shù)據(jù)永久保存、背光液晶顯示、中文菜單提示操作、電池電量和實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示等功能。該儀器可以用于測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1值，鍵盤輸入鉆屑量指標(biāo)Smax，根據(jù)K1、Smax預(yù)報(bào)工作面突出危險(xiǎn)性。第四十五頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)WTC瓦斯突出參數(shù)儀測(cè)定瓦斯解吸指標(biāo)K1值的基本操作流程連接主機(jī)與煤樣罐

>>>

開機(jī)預(yù)熱

>>>清零

>>>

預(yù)置臨界值

>>>

選擇組數(shù)并輸入工作面編號(hào)

>>>

打鉆

>>>

接粉并啟動(dòng)秒表

>>>

樣裝入量杯

>>>

量杯裝入煤樣罐(1—2min)并按采樣鍵、停秒表>>>五分鐘后

>>>

按提示輸入時(shí)間和打鉆深度

>>>

顯示K1值

>>>本次測(cè)定完畢

>>>

輸入鉆屑量

>>>

預(yù)報(bào)

>>>關(guān)機(jī)

>>>

井上地面打印。第四十六頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)WTC瓦斯突出參數(shù)儀鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)介利用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1值和鉆屑量指標(biāo)Smax預(yù)測(cè)工作面突出危險(xiǎn)性是近年來推廣的一項(xiàng)新技術(shù)，主要適用于煤巷掘進(jìn)、回采以及石門揭煤過程中工作面前方8～10m范圍內(nèi)突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)以及采取過防突措施以后的措施效果檢驗(yàn)。這種方法是在工作面用煤電鉆、風(fēng)煤鉆或巖石電鉆配8～10m的麻花鉆桿向煤層打φ42mm的鉆孔，根據(jù)鉆孔過程中每米排出鉆屑量的多少以及排出鉆屑的瓦斯解吸指標(biāo)的大小預(yù)測(cè)工作面前方鉆孔范圍內(nèi)的突出危險(xiǎn)性。第四十七頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)WTC瓦斯突出參數(shù)儀鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)介向工作面前方煤層打鉆孔時(shí)，用塑料桶收集每鉆進(jìn)1m鉆孔排出的鉆屑，并用測(cè)力計(jì)測(cè)量其重量；鉆孔每鉆進(jìn)2m，用φ1～3mm的篩子在孔口接煤粉，篩分后約10g左右，接煤粉的同時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)；煤樣篩分后迅速裝入煤樣瓶中，并用篩子刮平，使裝入煤樣體積和煤樣瓶體積一致，然后擰緊罐蓋，松開蓋上閥門；當(dāng)秒表計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到預(yù)定值t0時(shí)（t0一般應(yīng)取1min、1.5min、2min，不應(yīng)超過2min，不足1min應(yīng)等滿1min、同理不足1.5min等到1.5min、不足2min等到2min），擰緊蓋上閥門的同時(shí)執(zhí)行儀器采樣功能，便開始該煤樣的瓦斯解吸指標(biāo)測(cè)量。煤層平巷掘進(jìn)時(shí)，每個(gè)工作面應(yīng)打2～3個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔（急傾斜煤層打2個(gè)孔），每個(gè)鉆孔8～10m深。上下山掘進(jìn)時(shí)，每個(gè)工作面應(yīng)打3個(gè)預(yù)測(cè)孔，孔深8～10m。第四十八頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)WTC瓦斯突出參數(shù)儀鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)介石門揭煤工作面應(yīng)打預(yù)測(cè)孔不少于5個(gè)，孔深穿過全煤厚或進(jìn)入煤層深度不少于5m。鉆孔進(jìn)入煤層時(shí)，先用壓風(fēng)吹洗鉆孔，然后每鉆進(jìn)1m取一個(gè)煤樣測(cè)量解吸指標(biāo)和鉆屑指標(biāo)?；夭晒ぷ髅嬖陔x上下順槽5m處開始布置預(yù)測(cè)孔，中間每隔10m布置一個(gè)預(yù)測(cè)孔，孔深8～10m。測(cè)完一個(gè)工作面數(shù)據(jù)后，將測(cè)的最大鉆屑量輸入儀器就可預(yù)報(bào)該工作面預(yù)測(cè)孔范圍內(nèi)的突出危險(xiǎn)性。所有預(yù)測(cè)孔都應(yīng)布置在工作面最軟分層中（石門揭煤除外），并盡量保證預(yù)測(cè)孔始終在該軟分層中鉆進(jìn)。用于措施效果檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)孔應(yīng)布置在措施孔中間。第四十九頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)回采工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)采煤工作面突出預(yù)測(cè)方法可以采用煤巷掘進(jìn)工作面相同的預(yù)測(cè)方法，只是在布置鉆孔時(shí)，要求沿工作面每隔10～15m布置一個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，且預(yù)測(cè)鉆孔孔深不得小于3.5m，每循環(huán)應(yīng)留有2m預(yù)測(cè)超前距根據(jù)每個(gè)鉆孔最大鉆屑量Sm，鉆屑解吸指標(biāo)△h2，預(yù)測(cè)工作面突出危險(xiǎn)性。第五十頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)2)煤與瓦斯突出措施效果檢驗(yàn)開采解放層措施效果檢驗(yàn)解放效果檢驗(yàn)范圍主要是對(duì)解放效果比較差的下列解放層的解放效果進(jìn)行檢驗(yàn)：①解放層厚度≤0.5m；②上解放層與突出煤層間距>50m；③下解放層與突出煤層間距>80m。

檢驗(yàn)方法鉆孔瓦斯涌出初速度法任一鉆孔q≥qm（礦區(qū)臨界值或規(guī)定值）時(shí)，開采解放層無效；全部鉆孔q<qm時(shí)，開采解放層有效。第五十一頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)開采解放層措施效果檢驗(yàn)檢驗(yàn)方法R值指標(biāo)法任一鉆孔的R≥Rm（礦區(qū)臨界值或規(guī)定值）時(shí)，開采解放層無效；全部鉆孔R(shí)<Rm時(shí)，開采解放層有效。鉆屑指標(biāo)法任一鉆孔的鉆屑煤量及最大的?h2、K1中的任一指標(biāo)大于或等于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，開采解放層無效；各鉆孔上述指標(biāo)全部小于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，開采解放層有效。第五十二頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)預(yù)抽煤層瓦斯防突措施效果檢驗(yàn)

鉆孔瓦斯涌出初速度法任一鉆孔q≥qm（礦區(qū)臨界值或規(guī)定值）時(shí)，開采解放層無效；全部鉆孔q<qm時(shí)，開采解放層有效。R值指標(biāo)法任一鉆孔的R≥Rm（礦區(qū)臨界值或規(guī)定值）時(shí)，開采解放層無效；全部鉆孔R(shí)<Rm時(shí)，開采解放層有效。鉆屑指標(biāo)法任一鉆孔的鉆屑煤量及最大的?h2、K1中的任一指標(biāo)大于或等于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，開采解放層無效；各鉆孔上述指標(biāo)全部小于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，開采解放層有效。第五十三頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)石門揭煤工作面防突措施效果檢驗(yàn)

鉆屑指標(biāo)法由石門工作面向煤層打檢驗(yàn)孔（一般垂直距離大于5m），檢驗(yàn)孔應(yīng)布置在措施孔之間，檢驗(yàn)孔數(shù)為4個(gè)。測(cè)算每一鉆孔的最大鉆屑煤量Smax(L/m)、最大鉆屑解吸指標(biāo)?h2(Pa)、K1(L/g?min1/2)及f軟。任一鉆孔的任一指標(biāo)大于或等于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，應(yīng)認(rèn)定為防突措施無效；各鉆孔上述全部指標(biāo)小于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，可確認(rèn)防突措施有效。第五十四頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)煤巷掘進(jìn)工作面防突措施效果檢驗(yàn)

煤巷掘進(jìn)工作面打檢驗(yàn)孔，檢驗(yàn)孔布置在措施孔之間，至少須打兩個(gè)。鉆孔瓦斯涌出初速度法：任一鉆孔q≥qm時(shí)，防突措施無效；鉆孔q<qm時(shí)，防突措施有效。R值指標(biāo)法：任一鉆孔R(shí)≥Rm時(shí)，防突措施無效；各鉆孔R(shí)<Rm時(shí)，防突措施有效。采用鉆屑指標(biāo)法：各鉆孔的最大鉆屑煤量Smax（L/m）、最大鉆屑解吸指標(biāo)?h2（Pa）、K1（L/g?min1/2）均小于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，防突措施有效；任一鉆孔中的上述任一指標(biāo)大于或等于礦區(qū)突出危險(xiǎn)臨界值或規(guī)定值時(shí)，防突措施無效。第五十五頁，共89頁。2煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)采煤工作面防突措施效果檢驗(yàn)

回采工作面采用淺孔注水或淺孔松動(dòng)爆破時(shí)，采用以下方法進(jìn)行檢驗(yàn)：鉆孔瓦斯涌出初速度法：檢驗(yàn)孔布置在措施孔之間，鉆孔直徑為42mm，深為3.5m，實(shí)測(cè)的各鉆孔q<qm時(shí)，防突措施有效；任一鉆孔的q≥qm時(shí)，防突措施無效。采用其它防突措施時(shí)，采用經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法檢驗(yàn)防突措施的效果。檢驗(yàn)孔應(yīng)打在措施孔之間，檢驗(yàn)指標(biāo)小于該煤層突出危險(xiǎn)臨界值時(shí)，則認(rèn)為防突措施有效；反之，認(rèn)為防突措施無效。第五十六頁，共89頁。防治煤與瓦斯突出措施3第五十七頁，共89頁。3防治煤與瓦斯突出措施1)概述隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，開采范圍不斷擴(kuò)大，開采深度逐漸加深，礦井突出危險(xiǎn)性日趨嚴(yán)重。我國(guó)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》規(guī)定：“開采突出煤層時(shí)，必須采取包括突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)、防治突出措施、措施效果檢驗(yàn)和安全防護(hù)措施的綜合措施?！睂?shí)踐證明，“四位一體”綜合防突措施帶來的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益都是十分顯著的?！八奈灰惑w”綜合防突措施的理念在我國(guó)煤礦得到普遍的認(rèn)同和廣泛的應(yīng)用，是我國(guó)煤礦自20世紀(jì)80年代以來突出事故得以遏制，突出次數(shù)明顯下降的一個(gè)主要原因。第五十八頁，共89頁。3防治煤與瓦斯突出措施近年來，圍繞“四位一體”防治措施的各個(gè)環(huán)節(jié)，研究發(fā)展和推廣應(yīng)用了許多新技術(shù)，在防治突出措施方面，有大面積預(yù)抽煤層瓦斯（穿層網(wǎng)格鉆孔，本層順層長(zhǎng)鉆孔和交叉布孔）的技術(shù)、提高煤層瓦斯抽放效果的技術(shù)（控制預(yù)裂爆破、水力擴(kuò)孔等）、煤巷掘進(jìn)的綜合配套防突技術(shù)、機(jī)掘巷道的鉆掘一體化、割掘一體化技術(shù)、石門揭煤防突新技術(shù)等，使防突效果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都得到很大提高，防突措施向綜合配套方向發(fā)展是近年來的一個(gè)重要特點(diǎn)。第五十九頁，共89頁。3防治煤與瓦斯突出措施2)

制定防突措施的基本原則部分卸除煤層區(qū)域或采掘工作面前方煤體的應(yīng)力，使煤體卸壓并將集中應(yīng)力區(qū)堆移至煤體深部；部分排放煤層區(qū)域或采掘工作面前方煤體中的瓦斯，降低瓦斯壓力，減少工作面前方煤體中的瓦斯壓力梯度；增大工作面附近煤體的承載能力，提高煤體穩(wěn)定性，如金屬骨架、超前支架和注漿加固煤體等；改變煤體的性質(zhì)，使其不易突出，如煤層注水濕潤(rùn)后，煤體彈性減小，塑性增大，煤的瓦斯放散初速度降低，使突出不易發(fā)生；改變采掘工藝條件，使采掘工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯壓力狀態(tài)平緩變化，達(dá)到工作面本身自我卸壓和排放瓦斯。如水平分層開采，間歇作業(yè)等。第六十頁，共89頁。3防治煤與瓦斯突出措施防止突出措施一般按其實(shí)施的空間和作用影響的范圍分為兩大類：即區(qū)域性防突措施和局部防突措施。3)

防突措施分類區(qū)域和局部防突措施分類系統(tǒng)圖第六十一頁，共89頁。區(qū)域性防突出措施

開采保護(hù)層《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第45條規(guī)定：“在突出礦井開采煤層群時(shí)必須首先開采保護(hù)層。開采保護(hù)層后，在被保護(hù)層中受到保護(hù)的地區(qū)按無突出危險(xiǎn)煤層進(jìn)行采掘工作；在未受到保護(hù)的地區(qū)，必須采取防突措施?！彼^保護(hù)層，是指突出礦井在煤層群開采中，首先開采沒有突出危險(xiǎn)或突出危險(xiǎn)性較小的煤層稱為保護(hù)層。相應(yīng)的受其保護(hù)影響的未被開采的突出危險(xiǎn)煤層稱為被保護(hù)層。按保護(hù)層位置不同，可以分為上保護(hù)層和下保護(hù)層。選擇保護(hù)層時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇上保護(hù)層，條件不允許時(shí)，也可選擇下保護(hù)層，但在開采下保護(hù)層時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開采條件。3防治煤與瓦斯突出措施第六十二頁，共89頁。煤層類別最大有效垂距（m）上保護(hù)層下保護(hù)層急傾斜煤層<60<80緩傾斜和傾斜煤層<50<100近距離保護(hù)層：H≤10m中距離保護(hù)層：10<H<60m遠(yuǎn)距離保護(hù)層：H≥60m3防治煤與瓦斯突出措施第六十三頁，共89頁。預(yù)抽煤層瓦斯預(yù)抽煤層瓦斯措施防突機(jī)理為通過預(yù)抽煤體中的瓦斯，降低了突出煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，煤體瓦斯?jié)撃艿玫结尫?；由于煤體瓦斯排放，煤體發(fā)生收縮變形，煤體應(yīng)力緊張得到緩解而卸壓，部分地釋放煤體的彈性潛能；此外，由于瓦斯排放，煤體強(qiáng)度提高，增大了煤體抵抗突出的阻力。以上三方面共同作用，達(dá)到消除突危險(xiǎn)的目的。預(yù)抽煤層瓦斯的有效性指標(biāo)主要有兩個(gè)：預(yù)抽瓦斯后，煤層殘存瓦斯含量小于該煤層始突深度煤層原始瓦斯含量；煤層瓦斯預(yù)抽率大于25%。3防治煤與瓦斯突出措施第六十四頁，共89頁。煤層注水隨著煤體的濕潤(rùn)，可對(duì)引起突出的因素（包括煤層的瓦斯動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及物理力學(xué)性質(zhì)）產(chǎn)生影響，使煤的濕度、瓦斯涌出量、瓦斯壓力及煤體應(yīng)力都發(fā)生變化。其原因是水改變了煤的力學(xué)性質(zhì)，增加了煤的可塑性，降低了煤的彈性能，使應(yīng)力分布均勻化，彈性能釋放的速度變小，降低了釋放的功率；水進(jìn)入煤的孔隙，抑制了瓦斯的排放，可使煤的瓦斯放散初速度大大降低，減少了發(fā)生突出的可能性。煤層注水有長(zhǎng)鉆孔（區(qū)域性措施）和淺孔（局部措施，一般用于采煤工作面防突）兩種。按其工藝劃分為高壓注水和中壓長(zhǎng)時(shí)注水。3防治煤與瓦斯突出措施第六十五頁，共89頁。高壓注水壓力應(yīng)根據(jù)煤層軟硬程度和透氣性來確定。松軟煤層注水壓力不宜過大，一般以6~9MPa為宜，硬煤注水壓力以10~15MPa為宜。封孔方式可用水泥或水力膨脹式封孔器。中壓長(zhǎng)時(shí)注水則是依靠靜水壓力，緩慢地將水注入或吸入煤體內(nèi)部，做到均勻濕潤(rùn)煤層。為了提高注水速度和濕潤(rùn)效果，可在水中添加濕潤(rùn)劑。采用靜壓注水系統(tǒng)，注水最大壓力即為水管壓力，壓力不低于0.4Mpa。3防治煤與瓦斯突出措施第六十六頁，共89頁。局部防突出措施

石門揭煤防突措施《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》規(guī)定：①探明石門和煤層相對(duì)位置；②測(cè)定瓦斯壓力進(jìn)行突出預(yù)測(cè)；③預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)時(shí)采取防突措施；④進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)；⑤用遠(yuǎn)距離放炮或震動(dòng)放炮揭開或穿過煤層；⑥在巷道與煤層連接處加強(qiáng)支護(hù)；⑦穿透煤層進(jìn)入頂（底）板巖層。石門揭煤措施可以采用排放鉆孔、水力沖孔、抽放瓦斯、金屬骨架等其它經(jīng)試驗(yàn)證明有效的措施。3防治煤與瓦斯突出措施第六十七頁，共89頁。石門揭煤防突措施抽放瓦斯措施要求煤層透氣性比較好，有足夠的抽放時(shí)間（一般不少于3個(gè)月）；鉆孔控制石門周邊界外3m－4m。抽放孔徑75－100mm，孔底間距一般為2m－3m。在抽放孔控制范圍內(nèi)，如預(yù)測(cè)指標(biāo)降到突出臨界值以下，認(rèn)為措施有效。3防治煤與瓦斯突出措施第六十八頁，共89頁。石門揭煤防突措施排放鉆孔措施要求有足夠的排放時(shí)間；排放孔控制石門周界外3m~5m煤層；排放孔徑75~100m，孔底間距按有效排放半徑確定，一般不大于2m；緩傾斜煤層，鉆孔不能一次穿透煤層全厚，可以分段打，但第一次打鉆穿煤長(zhǎng)不得小于15m，且進(jìn)入煤層后排放鉆孔必須留有5m最小超前距。在排放鉆孔控制范圍內(nèi)，必須進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。如效果檢驗(yàn)指標(biāo)降到突出危險(xiǎn)臨界值以下，措施有效。3防治煤與瓦斯突出措施第六十九頁，共89頁。石門揭煤防突措施金屬骨架措施要求適用于軟煤和軟圍巖的薄和中厚煤層；要求在石門上部和兩側(cè)周邊外0.5～1.0m范圍布置骨架孔；骨架孔要進(jìn)入頂板0.5m，孔間距應(yīng)小于0.2m；骨架材料可選用8kg/m鋼軌、型鋼或直徑不小于50mm鋼管；揭開煤層后嚴(yán)禁拆除金屬骨架。

我國(guó)應(yīng)用金屬骨架措施實(shí)踐表明，對(duì)防止傾出類型的突出，金屬骨架措施是有效的，而對(duì)突出十分嚴(yán)重的煤層，僅靠金屬骨架措施尚不能有效防止突出，因此，目前金屬骨架一般與其它措施配合使用，僅作為一種輔助措施。3防治煤與瓦斯突出措施第七十頁，共89頁。石門揭煤防突措施擴(kuò)孔鉆卸煤措施要求擴(kuò)孔鉆卸煤措施是利用可伸縮鉆頭，將石門前方煤體部分掏出，使煤體卸壓，排放瓦斯，達(dá)到防突目的的一種方法。為防止卸煤過程中上部懸煤垮落，使用該措施時(shí)，在石門上部架設(shè)金屬骨架。鉆孔卸煤措施分兩個(gè)步驟進(jìn)行。首先是架設(shè)骨架，當(dāng)石門工作面距煤層最小垂距為1.5～2m時(shí)(如巖柱巖石松軟應(yīng)增加0.5～1m)，沿石門輪廓線打15～19個(gè)直徑為100mm或75mm的骨架孔，孔間距0.3m。然后向骨架孔插入直徑為89mm的鋼管或8kg/m的重鋼軌，再向孔內(nèi)注入水泥砂漿固化。第二部是打鉆卸孔，在石門工作面打直徑為150mm的鉆孔，當(dāng)鉆孔進(jìn)入煤層0.4m后，停鉆更換擴(kuò)孔鉆具，擴(kuò)孔直徑500mm，直至煤層全厚。3防治煤與瓦斯突出措施第七十一頁，共89頁。下圖為撫順分院國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目在淮南試驗(yàn)所用鉆頭（收縮和擴(kuò)張狀態(tài)），是撫順分院研制的專用防突機(jī)械伸縮式擴(kuò)孔鉆頭，鉆頭總長(zhǎng)420mm，未擴(kuò)張時(shí)直徑為Φ108mm，擴(kuò)張時(shí)最大直徑為Φ230mm。排放鉆孔巖石段孔徑為φ108mm，見到煤層后更換機(jī)械可伸縮擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行施工。機(jī)械伸縮式擴(kuò)孔鉆頭3防治煤與瓦斯突出措施第七十二頁，共89頁。煤巷掘進(jìn)防突措施煤巷掘進(jìn)防突措施主要有大直徑鉆孔、超前鉆孔、松動(dòng)爆破、水力沖孔、煤層高壓注水、前探支架等，國(guó)外還有卸壓槽、煤層水力疏松。其中超前鉆孔和松動(dòng)爆破措施是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最普遍的煤巷掘進(jìn)局部防突措施。超前鉆孔措施是在工作面前方煤體內(nèi)打一定數(shù)量的鉆孔，并始終保持一定距離的超前距，使工作面前方煤體卸壓，排放瓦斯，達(dá)到減弱和防止突出的目的一種方法。鉆孔可分為大（120~300mm）、小(<120mm)直徑鉆孔。超前鉆孔孔徑一般應(yīng)為75~300mm，地質(zhì)變化劇烈地帶也可采用孔徑為42mm的小直徑孔。其鉆孔布置主要取決于鉆孔的有效影響半徑和所需形成的卸壓和排放瓦斯范圍。排放孔的控制范圍應(yīng)包括巷道斷面和輪廓線外不得小于2m。3防治煤與瓦斯突出措施第七十三頁，共89頁。煤巷掘進(jìn)防突措施深孔控制卸壓爆破防突技術(shù)煤巷深孔控制卸壓爆破防突技術(shù)的實(shí)質(zhì)是：在煤層掘進(jìn)工作面正前方煤體中，打若干個(gè)25～30m深的鉆孔，其中有爆破孔（直徑50～75mm）和控制孔（直徑90～120mm）。通過爆破作用，煤體內(nèi)產(chǎn)生破碎圈帶及松動(dòng)圈帶，使地應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)移，同時(shí)加速排放高壓瓦斯，降低瓦斯壓力梯度，減小突出勢(shì)能，實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間上的超前防護(hù)作用，從而達(dá)到防止突出的目的。3防治煤與瓦斯突出措施第七十四頁，共89頁。煤巷掘進(jìn)防突措施邊掘邊抽與排放鉆孔相結(jié)合的措施在具有瓦斯抽放系統(tǒng)、瓦斯涌出量大及突出危險(xiǎn)性嚴(yán)重的礦井煤巷掘進(jìn)時(shí)，可采用邊掘邊抽、抽掘結(jié)合，并配以排放鉆孔的防突措施。掘進(jìn)巷道邊掘邊抽鉆場(chǎng)及鉆孔布置示意圖3防治煤與瓦斯突出措施第七十五頁，共89頁。采煤工作面防突措施隨著礦井開采深度的增加和開采強(qiáng)度的增大，我國(guó)回采工作面的突出日益嚴(yán)重。而采煤工作面突出的防治技術(shù)及其配套裝備的研究在國(guó)內(nèi)起步較晚,目前一般采用的局部防突措施有超前排放鉆孔、淺孔松動(dòng)爆破、注水等，由于這些局部性防突措施作用范圍小，占用采煤時(shí)間以及不便實(shí)施等原因，難以滿足安全高效生產(chǎn)之需要。防治煤與瓦斯突出措施3第七十六頁，共89頁。3工作面“四位一體”綜合防突措施預(yù)測(cè)

>>>

無危險(xiǎn)

>>>

發(fā)允許掘進(jìn)通知

>>>留2m預(yù)測(cè)超前距在安全防護(hù)措施下組織施工。預(yù)測(cè)有危險(xiǎn)

>>>

停掘通知

>>>采取防治突出措施

>>>

效果檢驗(yàn)無危險(xiǎn)

>>>發(fā)允許掘進(jìn)通知

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留5m超前距在安全防護(hù)措施下組織施工。效果檢驗(yàn)有危險(xiǎn)

>>>繼續(xù)采取防治突出措施至有效。預(yù)測(cè)（或措施）必須在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置好預(yù)測(cè)（或措施）起始點(diǎn)標(biāo)志和防突管理牌板，嚴(yán)禁超掘。防治煤與瓦斯突出措施第七十七頁，共89頁。安全防護(hù)措施4第七十八頁，共89頁。4安全防護(hù)措施通過進(jìn)行防治突出的預(yù)測(cè)，采取卸壓防突措施和措施效果檢驗(yàn)，應(yīng)該說是比較安全可靠了。但由于工作人員的知識(shí)水平、工作責(zé)任心、施工水平和儀器誤差等一系列的因素，難免會(huì)發(fā)生誤判。因此，必須設(shè)立最后一道關(guān)口，即安全防護(hù)措施，以避免人員不必要的傷亡。安全防護(hù)措施分為兩大部分：一是技術(shù)措施，二是安全設(shè)備。技術(shù)措施有震動(dòng)放炮、遠(yuǎn)距離放炮等，安全設(shè)備有壓風(fēng)自救裝置、自救器、避災(zāi)峒室、反向風(fēng)門、防逆流裝置、防護(hù)擋欄等。第七十九頁，共89頁。震動(dòng)性放炮震動(dòng)放炮的作用是利用火藥爆炸產(chǎn)生的震動(dòng)力，破壞石門附近的應(yīng)力平衡，使應(yīng)力與瓦斯能量突然釋放，達(dá)到誘發(fā)煤與瓦斯突出的目的。震動(dòng)性放炮主要用于石門揭穿煤層，根據(jù)“防突細(xì)則”規(guī)定，它用于突出危險(xiǎn)石門經(jīng)執(zhí)行卸壓措施并經(jīng)措施效果檢驗(yàn)有效后，可用震動(dòng)性放炮揭開煤層?；蝾A(yù)測(cè)煤層為無突出危險(xiǎn)時(shí)可不采取防治突出措施，采用震動(dòng)放炮揭開煤層。當(dāng)煤層厚度小于0.3m時(shí)，可直接采用震動(dòng)放炮揭開煤層。4安全防護(hù)措施第八十頁，共89頁。震動(dòng)放炮技術(shù)要求石門震動(dòng)放炮要求一次全斷面揭穿(薄煤層)或揭開(中厚、厚煤層)突出煤層。對(duì)急傾斜和傾斜的中厚和厚煤層，要求一次全斷面揭入煤層的深度應(yīng)不小于1.3m；對(duì)緩傾斜煤層，應(yīng)一次全斷面揭開煤層。震動(dòng)爆破爆破孔的裝藥量根據(jù)我國(guó)各突出礦井的統(tǒng)計(jì)，采用毫秒雷管時(shí)，爆破單位體積巖石的裝藥量為2～3kg/m3；采用瞬發(fā)雷管時(shí)為3～4.5kg/m3。為提高爆破效果，加大一次爆破的深度，可用深孔掏槽布孔方法，即先在石門中心部位打幾個(gè)直徑100～200mm的鉆孔，這些鉆孔不裝藥，作為爆破時(shí)的附加自由面。4安全防護(hù)措施第八十一頁，共89頁。震動(dòng)放炮前，揭穿煤層的工作面必須有獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)系統(tǒng)必須保證風(fēng)流暢通。在石門進(jìn)風(fēng)側(cè)的巷道中，為了防止突出的瓦斯逆流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置兩道堅(jiān)固的反向風(fēng)門。放震動(dòng)炮時(shí)，將反向風(fēng)門關(guān)閉，不放炮時(shí)將風(fēng)門敞開。震動(dòng)放炮一次啟動(dòng)全部炮眼，崩開石門全斷面的