礦井瓦斯綜合治理

礦井瓦斯綜合治理1第1頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內容1礦井瓦斯基礎理論3礦井瓦斯爆炸4煤與瓦斯突出5煤礦瓦斯抽放2礦井瓦斯涌出量預測2第2頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質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3第3頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質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及生物化學作用產生的。如坑木腐爛、煤氧化的氣態(tài)產物。煤炭生產過程中產生的。如井下作、比人員呼吸、火藥爆破、充電等。4第4頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質1.1.3礦井瓦斯性質瓦斯性質甲烷重烴氫氣甲烷二氧化碳氮氣一氧化碳硫化氫二氧化硫二氧化氮可燃性室息性有毒性甲烷氫氣爆炸性5第5頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質1.1.4煤礦常見有害氣體最高允許濃度6第6頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質1.1.5煤礦常見氣體危害7第7頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.1瓦斯的來源與性質1.1.5煤礦常見氣體危害8第8頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

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，有機物在隔絕外部氧氣進入和溫度不超過65℃的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。泥炭時期埋深不大，生成的瓦斯通過滲濾和擴散排放到大氣中，因此，生物化學作用產生的瓦斯一般不會保留在煤層內。生物化學成氣時期煤化變質作用時期隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉化為褐煤.有機物在高溫、高壓作用下，處于變質造氣時期，揮發(fā)分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。9第9頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分1礦井瓦斯基礎理論

1.2煤層瓦斯生成及分帶10第10頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

1.3煤層瓦斯賦存1.3.1瓦斯在煤體內存在狀態(tài)1瓦斯在煤體內存在狀態(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表面上。圖例瓦斯在煤層內存在狀態(tài)1-游離瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸著瓦斯

瓦斯分子進入煤體顆粒結構內部，與煤體固體分子相結合。11第11頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.1

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。艾琴格爾經驗公式：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，%。變質程度和孔隙結構和比表面積及化學成份有關，呈馬鞍型變化。3溫度2氣體性質1礦井瓦斯基礎理論

1.4煤的吸附性質12第12頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2

煤層瓦斯含量主要決定因素煤的變質程度煤層瓦斯含量主要決定因素水文地質條件地質構造煤層賦存條件煤層圍巖性質煤層有露頭瓦斯易于排放，無露頭瓦斯易于保存；對同一煤層，瓦斯風化帶以下，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，煤層瓦斯易于保存；反之，煤層瓦斯易于逸散。煤的變質程度越高，生成的瓦斯量越大。當其它條件相同，煤的變質程度越高，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。開放性構造是煤層有利于瓦斯的放散，因此開放性構造發(fā)育煤層，瓦斯含量就??；封閉性構造，阻斷瓦斯放散通道，相應煤層瓦斯含量大。1礦井瓦斯基礎理論

1.4煤的吸附性質13第13頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

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、長時間的涌出。采掘時，在極短的時間內，瓦斯由煤體、圍巖內突然、大量的涌出，有時還伴有煤粉、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，涌出瓦斯量≥1.0m3/min，且持續(xù)時間在8h以上時，該采掘區(qū)即定為瓦斯（CO）噴出危險區(qū)域。14第14頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2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，首分層瓦斯涌出量最大，最后一個分層瓦斯涌出量最小。開采規(guī)模越大，礦井的絕對瓦斯涌出量也就越大；但就礦井的相對瓦斯涌出量來說，情況比較復雜。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，因為丟煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。頂板管理方法

生產工序

通風壓力大氣壓力變化負壓通風，風壓越高瓦斯涌出量越大；正壓通風，風壓越高瓦斯涌出量越小。地面大氣壓的變化對對采空區(qū)瓦斯涌出有較大的影響。落煤時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，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礦井瓦斯基礎理論

1.5礦井瓦斯涌出15第15頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3礦井瓦斯等級劃分礦井瓦斯等級劃分高瓦斯礦井低瓦斯礦井礦井相對瓦斯涌出量小于10m3/t，且礦井絕對瓦斯涌出量小于40m3/min。

礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于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的礦井。根據礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：

低瓦斯礦井中，相對瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個別區(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礦井瓦斯基礎理論

1.5礦井瓦斯涌出16第16頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.4礦井瓦斯等級鑒定1礦井瓦斯基礎理論

1.5礦井瓦斯涌出礦井瓦斯等級鑒定測點選擇鑒定時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），分三個班（或四個班）進行測定工作。被鑒定的礦井、煤層、水平或采區(qū)的回采產量應達到該地區(qū)設計產量的60％。通風機的風硐、各水平、各煤層和各采區(qū)的回風道測風站內。如無測風站，可選取斷面規(guī)整并無雜物堆積的－段平直巷道做測點。測定內容測定內容為風量和風流中甲烷、二氧化碳濃度。生產礦井每年必須進行礦井瓦斯等級鑒定，同時進行二氧化碳涌出量的測定，作為核定和調整風量的依據。

新井沒計前，地勘部門根據各煤層的瓦斯含量資料，預測礦井瓦斯等級，作為計算風量的依據。17第17頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月1礦井瓦斯基礎理論

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CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困難；當CH4升至57%，O2降到9%以下，人短時間窒息死亡。當巷道或采場空氣中的瓦斯?jié)舛仍?～15%范圍內時，一旦存在點火源，將會引起瓦斯爆炸事故。當巷道內的瓦斯?jié)舛鹊陀?%或超過15%時，一旦存在點火源，會釀成瓦斯燃燒事故。當煤層瓦斯壓力較高、地質構造復雜、地應力較大、煤體破壞嚴重時，在該地區(qū)采掘作業(yè)時易發(fā)生煤與瓦斯突出。

CH4是僅次于氟利昂的溫室氣體，產生的溫室效應是CO2的25～30倍，時效長達100～150年之久。18第18頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2瓦斯涌出量預測技術預測方法預測方法礦山統(tǒng)計法

分源預測法

礦山統(tǒng)計法的實質是根據對本井或鄰近礦井實際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計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。應用分源預測法預測礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術條件為基礎，根據各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計算回采工作面、掘進工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。19第19頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.1礦山統(tǒng)計法（1）基本公式開采實踐表明，在一定深度范圍內，礦井相對瓦斯涌出量與開采深度呈如下線性關系：

2瓦斯涌出量預測技術

2.1礦山統(tǒng)計法20第20頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.1礦山統(tǒng)計法（2）瓦斯測定資料統(tǒng)計分析式中：q為采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci為月內每次測得的回風量(m3/min)和回風流中瓦斯?jié)舛?%)；n為統(tǒng)計月份的測定次數(shù)；A為統(tǒng)計月平均日產量，t/d；Hc為全礦井加權平均開采深度(m)；Hi、Ai為鑒定月份第i采區(qū)的采深(m)和產量(t)。2瓦斯涌出量預測技術

2.1礦山統(tǒng)計法21第21頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.1礦山統(tǒng)計法（3）使用條件及要點①生產礦井的延深水平、生產水平的新采區(qū)、與生產礦井鄰近的新礦井，在應用中必須保證預測區(qū)的開采技術條件、地質條件與生產區(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正常狀態(tài)，在該段時間內的測定數(shù)據不能在統(tǒng)計分析中應用；③某些礦井相對瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關系，即a值不是常數(shù)，此時，應首先根據實際資料確定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得的瓦斯涌出量，以及地質變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計分析中應用。⑤應用統(tǒng)計預測法時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在實施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面，還應考慮抽放瓦斯的影響。2瓦斯涌出量預測技術

2.1礦山統(tǒng)計法22第22頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2瓦斯涌出量預測技術

2.2分源預測法2.2分源預測法2.2.1礦井瓦斯涌出的源井下涌出瓦斯的地點即為瓦斯涌出源。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。應用分源預測法預測礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術條件為基礎，根據各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計算回采工作面、掘進工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。23第23頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2分源預測法2.2.2計算方法（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按下式計算：

②厚煤層分層開采時按下式計算：（2）鄰近層瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預測技術

2.2分源預測法24第24頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2分源預測法2.2.2計算方法（3）掘進巷道煤壁瓦斯涌出量（4）掘進落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量（6）掘進工作面瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預測技術

2.2分源預測法25第25頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2分源預測法2.2.2計算方法（7）生產采區(qū)瓦斯涌出量（8）礦井瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預測技術

2.2分源預測法26第26頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井瓦斯爆炸3.1瓦斯爆炸過程3.1.1瓦斯爆炸的化學反應過程

化學反應式為：如果井下空氣O2不足，反應的最終式為：3.瓦斯爆炸的產生與傳播過程

爆炸性的混合氣體與高溫火源同時存在，就將發(fā)生瓦斯的初燃（初爆），初燃產生以一定速度移動的焰面，焰面后的爆炸產物具有很高的溫度，由于熱量集中而使爆源氣體產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。27第27頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3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%。28第28頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井瓦斯爆炸3.3瓦斯爆炸的界限瓦斯爆炸的界限29第29頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3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生高壓爆炸產生高溫當瓦斯?jié)舛葹?.5％時，爆炸時產生的瞬間溫度可達1850-2650℃。這樣高的溫度，不僅會燒傷人員、燒壞設備，還可能點燃支架和煤塵，引起井下火災和煤塵爆炸事故，擴大災情。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，形成強大的沖擊波，推倒支架、損壞設備、使巷道或工作面的頂板坍塌及造成現(xiàn)場人員傷亡將使礦井遭受嚴重破壞。爆炸產生大量有害氣體瓦斯爆炸后，不僅氧氣減少，且產生大量有害氣體。爆炸后氧氣6～10％、一氧化碳２～４％。而當空氣中—氧化碳濃度達到0.4％時，人就會中毒死亡；當氧氣濃度減少到10％－l2%時，人就會失去知覺窒息而死。在瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占死亡總人數(shù)的70％以上。30第30頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3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)風局部通風機停止運轉風筒斷開或嚴重漏風采掘面風量不足瓦斯異常涌出風流短路通風系統(tǒng)不合理采空區(qū)或盲巷存在31第31頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井瓦斯爆炸3.6引起瓦斯積聚的主要因素局部通風機停止運轉引起瓦斯積聚的常見主要因素局扇出現(xiàn)循環(huán)風采掘面風量不足風筒斷開或嚴重漏風未按要求配風、巷道堵塞、單臺局扇供多頭、風筒出口距掘進面太遠等施工人員不愛護，通風人員不及時維修，造成掘進面風量不足而導致瓦斯積聚包括檢修計劃停風、機電故障停風、采掘面停工停風、風機管理混亂停風等打開風門不關閉、巷道貫通后不及時調整通風系統(tǒng)等造成風流短路而導致瓦斯積聚局扇位置不合《規(guī)程》要求、全風壓供給風量小于局扇的吸入分量等出現(xiàn)循環(huán)風風流短路通風系統(tǒng)不合理自然通風、不合規(guī)定的串聯(lián)通風、無回風道的獨眼井、通風設施不全等采空區(qū)或盲巷存在瓦斯異常涌出采空區(qū)或盲巷無風流通過，發(fā)生瓦斯突然涌出裁決通過地質構造、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32第32頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3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、機械設備、電器設備的管理不善、操作不當，如礦燈失爆、電鉆失爆、帶電作業(yè)、電纜明頭、開關失爆等產生的電火花。機械設備之間的撞擊、截齒與堅硬巖石摩擦、堅硬頂板冒落撞擊、金屬表面之間摩擦等等產生的火花。33第33頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井瓦斯爆炸3.8瓦斯爆炸的主要影響因素可燃氣體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％。粉塵放出可燃氣體，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，擴大爆炸界限。壓力越大，所需引火溫度越低。當瓦斯壓縮到原來體積1/120時，自身熱量就能使其自動爆炸。初始溫度越高，爆炸界限越大。20℃時瓦斯爆炸界限6.0--13.4％；700℃時為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，引火溫度最低，即濃度為，7－8％時，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉塵的混入34第34頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3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禁明火按要求配備防爆設備使用安全炸藥及時封閉盲巷防治巷道瓦斯積聚防治工作面回風瓦斯超限防治工作面上隅角瓦斯超限加強通風管理加強機電防爆管理加強瓦斯檢查管理加強監(jiān)察系統(tǒng)管理提高人員素質防止撞擊、摩擦火花局部瓦斯排放措施35第35頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月3礦井瓦斯爆炸3.10防治瓦斯爆炸范圍擴大措施撒步巖粉措施防治瓦斯爆炸范圍擴大措施當發(fā)生瓦斯爆炸時，風流把巖粉和沉積煤塵同時揚起形成巖粉一煤塵混合粉塵云；瓦斯爆炸火焰進入混合塵云區(qū)時，巖粉吸收爆炸火焰熱量使系統(tǒng)冷卻降溫，同時巖粉粒子可把煤塵粒子隔開起到屏蔽熱輻射、熱傳導等，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，在所有運輸巷和回風巷中必須撒布巖粉。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。隔爆措施被動水袋棚被動巖粉棚被動水棚自動隔爆棚原理：當發(fā)生爆炸時，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)，當滯后于爆風傳播的爆炸火焰到達這一區(qū)域時被抑爆劑撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。36第36頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4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間內，大量的煤和瓦斯由煤體向采場、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。突出時常伴有較大的動力效應，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風設施，使風流反向等。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重的自然災害之一，是井工開采煤礦井下發(fā)生的一種復雜的有煤、巖和瓦斯，個別有二氧化碳參與的瓦斯動力現(xiàn)象。37第37頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2國外煤與瓦斯突出概況國外煤與瓦斯突出概況

1879年4月17日比利時阿格拉波二號井上山掘進時發(fā)生了世界上第一例大強度突出，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，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工作面。據記載，在支架工架棚子時，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,其中比較嚴重的國家有我國、獨聯(lián)體、法國、波蘭、日本、匈牙利、比利時、澳大利亞、德國、加拿大、英國等19個國家,其中我國、獨聯(lián)體、法國、波蘭、日本突出次數(shù)在1000次以上的嚴重突出國家。4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述38第38頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.3我國煤與瓦斯突出概況我國煤與瓦斯突出概況1971年六枝礦務局大用礦突出煤量2000余噸，死亡99人，風流逆轉，造成人員窒息，遇害人員多在距離突出地點700～800米。1975年8月8日天府礦務局三匯壩一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤層時，突出煤(巖)量12700噸，噴出瓦斯量140萬米3。這是我國所發(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日遼源礦務局富國二井在垂深280米煤巷掘進時發(fā)生的。

1960年5月14日松藻礦務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39第39頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.3我國煤與瓦斯突出概況我國煤與瓦斯突出概況我國目前有突出礦井250多個，其中國有重點煤礦130個，地方煤礦70個，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦50余個。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、生產副礦長、掘進副礦長、通風副總、掘進副總及局通風處處長，放炮施工人員外，也多為區(qū)隊長和礦救護隊人員。2002年4月7日4時蘆嶺煤礦在石門尚有巖柱11.2m，突出煤10500t,填堵滿巷道總長度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40第40頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.4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41第41頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.4突出分類及特征突出發(fā)生地點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42第42頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.5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，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有明顯的動力效應，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內的設施；⑤有大量的瓦斯(CO2)涌出，瓦斯(CO2)涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯(CO2)含量，有時會使風流逆轉；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)動突出的主要作用力是地應力和瓦斯壓力的共同作用下發(fā)生的，通常以地應力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實現(xiàn)突出的基本能源是煤內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43第43頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.5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??；②壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中，常留有細煤粉，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)動與實現(xiàn)壓出的主要作用力是地應力，尤其是構造應力和開采的集中應力引起的，瓦斯壓力與煤的自重應力是次要因素，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44第44頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.5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無明顯動力效應；④傾出常發(fā)生在煤質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)動傾出的主要因素是失穩(wěn)的煤重力，煤的物理力學性質起輔助作用。即結構松軟、同時含有瓦斯致使煤體內聚力降低，在較高的地應力和自重應力作用下，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45第45頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.6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循環(huán)，嚴重制約突出礦井勞動生產率的提高。我國的突出礦井目前普遍存在噸煤成本高，采掘速度慢，采掘關系緊張，經濟效益差等問題。一是突出物埋人，破壞設施，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46第46頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.7煤與瓦斯突出預兆其它預兆煤與瓦斯突出預兆風流逆轉、瓦斯異常、瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂　⒋蜚@噴孔及出現(xiàn)哨叫聲、蜂鳴聲等。統(tǒng)計表明，許多大強度突出前，常常有瓦斯忽大忽小預兆。煤體結構預兆聲響預兆礦壓顯現(xiàn)預兆瓦斯預兆如支架來壓、煤壁開裂、掉碴、片幫、工作面煤墻外臌、巷道底臌、鉆孔頂夾鉆、鉆孔嚴重變形垮孔及炮眼裝不進炸藥等。煤體發(fā)生的悶雷聲、爆竹聲、機槍聲、嗡甕聲。這些由煤體內部發(fā)出的聲響統(tǒng)稱為響煤炮。在統(tǒng)計的5029次事例中，有1415次突出前有響煤炮預兆，是各種預兆中發(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、特除氣味等預兆。煤體結構預兆有層理紊亂、煤體干燥、煤體松軟、色澤變暗而無光澤、煤層產狀急劇變化、煤層波狀隆起以及層理逆轉等。尤其是煤層軟分層變厚。統(tǒng)計的2261次的突出事例中，有軟分層變厚平均突出強度最大，達194.86噸4煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述47第47頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.1煤層突出危險性隨采深增加而增大對同一礦區(qū)、同一礦井、同一煤層來說，隨著開采深度的增加，煤層突出危險性增大，具體表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、突出強度增大。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，轉變?yōu)閲乐赝怀龅V井。一般一個礦井或一個煤層有一個開始發(fā)生突出的深度，當小于該深度時不會發(fā)生突出，當開采大于該深度時，就有發(fā)生突出的危險，在煤與瓦斯突出領域，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造狀況，一般是瓦斯風化帶的深度深一倍以上。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理48第48頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.2絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進工作面

在統(tǒng)計的9845次突出中，煤巷掘進工作面突出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小，危害輕，而是礦井石門揭煤次數(shù)少。在防突技術落后的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。我國的特大型突出幾乎都是在石門揭煤工作面發(fā)生的。回采面突出次數(shù)少，而且回采面突出多數(shù)為危害相對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度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）465224553751556567統(tǒng)計次數(shù)98454煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理49第49頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.3石門突出危險性最大

在統(tǒng)計的9845突出中，盡管石門突出次數(shù)少，但突出強度大，平均突出強度為316.5t，是平巷平均突出強度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入頂板或底板2m止，整個揭穿過程都有危險，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例。在各種突出中，采面突出強度最小，平均突出強度為47.8t。巷道類型平巷上山下山采面石門平均突出強度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）465224553751556567統(tǒng)計次數(shù)98454煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理50第50頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.4煤層突出危險性隨煤厚增加而加大

對同一礦區(qū)、同一礦井來說，突出煤層厚度越大，突出危險性也越大，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。南桐礦務局三號煤煤層厚度0.3～0.5m，平均突出強度2噸，最大突出強度5噸；五號煤煤厚0.7~0.8m，平均突出強度38噸，最大突出強度38噸；六號煤厚1.0~1.5m，平均突出強度43噸，最大突出強度450噸；而煤層厚度較大的4號層，煤厚為2.5~3.2m，平均突出強度88噸，最大突出強度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。類別三號煤層四號煤層五號煤層六號煤層煤層厚度（m）0.3～0.52.6～3.20.7～0.81.0～1.5突出次數(shù)（次）93258697平均突出強度（t/次）2883843突出最大強度（t/次）550007664504煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理51第51頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.5突出大多數(shù)發(fā)生在地質構造帶

在有嚴重突出危險的礦務局的3082次有明確有無地質構造記錄的突出中，有2525次突出突出地點有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質構造，無地質構造的突出有557次，僅占18.1%。需要指出的是，對剛剛開始突出的突出礦井、突出煤層，突出幾乎都和地質構造有關，而對突出已有幾十年歷史的嚴重突出礦井、突出煤層，當作業(yè)地點無地質構造時，也可能發(fā)生煤與瓦斯突出。構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造其它統(tǒng)計次數(shù)平均突出強度(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煤與瓦斯突出機理52第52頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.6大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導

在對我國8480次有明確作業(yè)方式記錄的突出事例統(tǒng)計表明，有8253次有放炮、支護、落煤、打鉆等作業(yè)方式誘導了突出，占97.3%,其中放炮作業(yè)突出5481次，占64.6%。值得注意的是風鎬落煤突出676次，占8%；手鎬落煤突出1102次，占13%。盡管風鎬落煤和手鎬落煤突出強度一般不大，僅10～20噸，但施工人員在現(xiàn)場，一旦發(fā)生突出，勢必造成人身傷亡事故。作業(yè)方式震動放炮放炮挖柱窩采煤機割煤掘進機割煤支護打鉆手鎬落煤風鎬作業(yè)無作業(yè)其它統(tǒng)計次數(shù)平均突出強度(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煤與瓦斯突出機理53第53頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.7突出前大多有突出預兆

多數(shù)煤與瓦斯突出事例發(fā)生前，都會出現(xiàn)各種不同的有聲或無聲預兆。在統(tǒng)計的我國5029次有明確突出預兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預兆，占89.3%，無突出預兆僅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤與瓦斯突出，對防止突出造成人身傷亡事故，具有十分重要的現(xiàn)實意義。突出預兆響煤炮瓦斯異常瓦斯忽大忽小片幫掉碴煤結構變化噴頂夾鉆兩種以上預兆無預兆其它統(tǒng)計次數(shù)平均突出強度(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煤與瓦斯突出機理54第54頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.8煤體破壞程度越高突出危險性越大

突出煤層結構特點是是破壞程度高，多為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤，煤的堅固性系數(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，多為遭受到地質構造揉皺的構造煤。隨著煤結構破壞程度的增大，煤的空隙體積增大,煤的強度減小，煤的瓦斯解吸和放散初速度增大。煤強度的減小,連結力和內摩擦角減小，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連結力，KMPa2.481.731.050.73內摩擦角，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煤與瓦斯突出機理55第55頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.9煤層突出危險區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布突出危險區(qū)呈帶狀分布。究其原因，目前的觀點是突出危險區(qū)受到地質構造控制，而地質構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)、煤層扭轉地區(qū)、煤層產狀急劇變化、壓性及壓扭性斷層地帶、煤層構造分岔、頂?shù)装咫A梯狀凸起地區(qū)，特別是軟分層變厚地區(qū)和各種地質構造交匯處都是突出點密集地區(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力帶內煤層突出危險性增大。這些地區(qū)往往也有帶狀分布的特點，在這些地帶不僅突出頻繁，而且極易發(fā)生大強度煤與瓦斯突出。因此，在突出煤層開采過程中，地質部門應隨時掌握工作面附近地質構造變化情況，能夠針對性地指導防突工作的進行。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理56第56頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.10突出危險性隨著有硬而厚的圍巖存在而增大

主要是硅質灰?guī)r和砂巖等堅硬巖層的存在，有時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，同時增大工作面前方應力梯度。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理57第57頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2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，使煤體產生突然破壞和位移。②地應力場對瓦斯壓力場起控制作用。③地應力狀態(tài)對煤層的透氣性起到一定的控制作用。煤結構和力學性質條件瓦斯條件地應力條件①高壓游離瓦斯產生的瓦斯膨脹能；②高壓瓦斯分子全面縮煤的骨架，促使煤體中產生彈性潛能③吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的強度。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強度條件：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不均質性條件。4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理58第58頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3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、工作面進入地質造帶、打鉆、架棚、冒頂?shù)仁构ぷ髅娓浇鼞顟B(tài)突然改變，導致煤體的突然破壞，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)動突出的彈性潛能和瓦斯膨脹能是突出發(fā)生的基礎條件。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力和高瓦斯壓力區(qū)，使煤體能產生自發(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煤與瓦斯突出機理59第59頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4煤與瓦斯突出發(fā)展過程發(fā)展階段的特點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，即工作面前方應力集中，形成高的應力梯度；應力增大使煤體透氣性降低，煤體內瓦斯壓力梯度提高。準備階段使工作面處于突出危險狀態(tài),這樣的工作面會顯現(xiàn)各種的有聲或無聲的突出預兆。當出現(xiàn)下列任一情況時，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)動階段。由于外力作用使工作面附近煤巖體應力狀態(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)階段準備階段發(fā)展階段4煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機理60第60頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1“四位一體”綜合防突體系1、“四位一體”防突產生背景2、“四位一體”綜合防突的必要性①、技術發(fā)展的必然；②、認識上的不確知性；③、技術上的不完善性；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61第61頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2兩個“四位一體”綜合防突措施

區(qū)域防突措施區(qū)域驗證區(qū)域措施效果檢驗區(qū)域突出危險性預測

石門揭煤工作面采用規(guī)定第七十一條、在煤巷掘進工作面第七十四條、回采工作面第七十八條規(guī)定的預測方法對無突出危險區(qū)進行區(qū)域驗證。預抽煤層瓦斯、開采解放層和煤層注水可劃分出突出危險區(qū)和無突出危險區(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?。預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時，應當以預抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量。62第62頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2兩個“四位一體”綜合防突措施局部防突措施安全防護措施工作面措施效果檢驗工作面突出危險性預測

震動放炮、超前鉆孔、松動爆破等

震動爆破、遠距離爆破、避難硐室、反向風門、壓風自救系統(tǒng)、自救器等安全防護措施。劃分為突出危險和無突出危險工作面。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63第63頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3“四位一體”綜合防突實施局部綜合防突措施區(qū)域綜合防突措施建井期間進行突出煤層、突出礦井鑒定非突出礦井生產礦井突出煤層、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區(qū)新建礦井突出危險性評估有突出危險：按突出礦井設計無突出危險：按非突出礦井設計突出礦井突出煤層開拓前區(qū)域預測：用于指導新水平、新采區(qū)設計及開拓工程揭煤區(qū)域措施效果檢驗危險區(qū)無危險區(qū)每采掘10～50m進行區(qū)域驗證有危險無危險工作面預測突出危險工作面無突出危險工作面工作面措施效果檢驗執(zhí)行安全防護措施后采掘作業(yè)工作面防突措施突出危險工作面無突出危險工作面執(zhí)行安全防護措施后采掘作業(yè)區(qū)域防突措施無危險區(qū)開拓后區(qū)域預測64第64頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1煤與瓦斯突出預測方法分類按預測任務的不同分類單項指標法工作面預測突出預測區(qū)域預測地質雷達方法綜合指標法瓦斯地質統(tǒng)計法其它方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標法復合指標法煤體溫度法鉆屑瓦斯解吸指標法聲發(fā)射方法其它經試驗證實有效的方法坑透法動力區(qū)劃法三維地震法綜合指標法瑞利波方法瓦斯地質方法煤體電磁輻射方法4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測65第65頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1煤與瓦斯突出預測方法分類按作業(yè)地點的不同分類突出礦井和突出煤層的鑒定突出預測平巷掘進工作面預測石門揭煤工作面預測突出煤層內區(qū)域預測煤巷掘進工作面預測下山掘進工作面預測上山掘進工作面預測回采工作面預測4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測66第66頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1煤與瓦斯突出預測方法分類按預測工藝的不同分類4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測非接觸式突出預測接觸式地質雷達方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標法復合指標法煤體溫度法聲發(fā)射方法煤體電磁輻射方法鉆屑指標法67第67頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2礦井和煤層突出危險性鑒定

突出礦井、突出煤層鑒定相關規(guī)定

《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（以下簡稱規(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)委托具有突出危險性鑒定資質的單位進行。煤礦企業(yè)應當將鑒定結果報省級煤炭行業(yè)管理部門、煤礦安全監(jiān)管部門、煤礦安全監(jiān)察機構備案。煤礦發(fā)生瓦斯動力現(xiàn)象造成生產安全事故，經事故調查認定為突出事故的，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煤與瓦斯突出預測68第68頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2礦井和煤層突出危險性鑒定

突出礦井、突出煤層鑒定相關規(guī)定

《規(guī)定》第11條規(guī)定：礦井有下列情況之一的，應當立即進行突出煤層鑒定；鑒定未完成前，應當按照突出煤層管理：（1）煤層有瓦斯動力現(xiàn)象的；（2）相鄰礦井開采的同一煤層發(fā)生突出的；（3）煤層瓦斯壓力達到或者超過0.74MPa的。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測69第69頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2礦井和煤層突出危險性鑒定

突出礦井和突出煤層的鑒定

《規(guī)定》第13條：突出煤層鑒定應當首先根據實際發(fā)生的瓦斯動力現(xiàn)象進行。當動力現(xiàn)象特征不明顯或者沒有動力現(xiàn)象時，應當瓦斯壓力P、煤的破壞類型、Δp和f值等指標進行鑒定。技術要點鑒定指標4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測煤層破壞類型瓦斯放散初速度△p堅固性系數(shù)f瓦斯壓力（相對壓力）P（MPa）臨界值Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ≥10≤0.5≥0.74全部指標均達到或者超過臨界值的，確定為突出煤層。70第70頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.3

區(qū)域突出危險性預測方法

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測區(qū)域預測

任務是確定井田、煤層和煤層區(qū)域的突出危險性,即預測上述區(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)域預測方法依據區(qū)域預測相關規(guī)定區(qū)域預測任務

《規(guī)定》第33條突出礦井應當對突出煤層進行區(qū)域突出危險性預測。第42條區(qū)域預測一般根據煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質分析的方法進行。

區(qū)域預測方法的依據是闡明突出的煤層區(qū)域構造特征和瓦斯參數(shù)、煤質特征，即建立突出各主要因素與突出危險性之間的聯(lián)系。由于突出煤層的應力、瓦斯和煤的力學性質與區(qū)域地質構造密切有關，因此，在進行區(qū)域預測是，區(qū)域地質條件是需要考慮的重要因素。突出危險區(qū)無突出危險區(qū)71第71頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.3.1瓦斯地質統(tǒng)計法瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質分析法①煤層瓦斯風化帶為無突出危險區(qū)域；②根據上部區(qū)域突出點及具有明顯突出預兆的位置分布與地質構造的關系確定構造線兩側突出危險區(qū)邊緣到構造線的最遠距離，并結合下部區(qū)域的地質構造分布劃分出下部區(qū)域構造線兩側的突出危險區(qū)；否則，在同一地質單元內，突出點及具有明顯突出預兆的位置以上20m（埋深）及以下的范圍為突出危險區(qū)；③其它區(qū)域，應當根據煤層瓦斯壓力P進行預測，無瓦斯壓力也可根據煤層瓦斯含量W進行預測。瓦斯地質分析法的實質區(qū)域預測方法瓦斯地質統(tǒng)計法的實質是根據已開采區(qū)域所發(fā)生突出點分布與地質構造的關系，結合未開采區(qū)域的地質構造條件，將未開采區(qū)域劃分出突出危險區(qū)域和突出威脅區(qū)域。

①不同礦區(qū)控制突出的構造因素是不同的

②突出不僅取決于構造形態(tài)，而且更與地質構造的演化史有關。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測瓦斯壓力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）區(qū)域類別P﹤0.74W﹤8無突出危險區(qū)除上述情況以外的其他情況突出危險區(qū)72第72頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.4區(qū)域突出危險性驗證

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測區(qū)域驗證第58條當區(qū)域驗證為無突出危險時，應當采取安全防護措施后進行采掘作業(yè)。但若為采掘工作面在該區(qū)域進行的首次區(qū)域驗證時，采掘前還應保留足夠的突出預測超前距。只要有一次區(qū)域驗證為有突出危險或超前鉆孔等發(fā)現(xiàn)了突出預兆，則該區(qū)域以后的采掘作業(yè)均應當執(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條所列的工作面預測方法對無突出危險區(qū)進行區(qū)域驗證時，應當按照下列要求進行：（1）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；（2）工作面每推進10～50m至少進行兩次區(qū)域驗證；（3）在構造破壞帶連續(xù)進行區(qū)域驗證；（4）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，探測地質構造和觀察突出預兆。73第73頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5工作面預測相關規(guī)定4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測工作面預測相關規(guī)定第69條預測新方法的研究試驗和敏感指標及臨界值的確定，應由具有突出危險性鑒定資質的單位進行，在試驗前和應用前應當由煤礦企業(yè)技術負責人批準。第70條工作面地質構造、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：（1）煤層的構造破壞帶，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）采掘應力疊加；（4）工作面出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象；（5）工作面出現(xiàn)明顯的突出預兆。在突出煤層，當出現(xiàn)上述第（4）、（5）情況時，應判定為突出危險工作面；當有上述第（1）、（2）、（3）情況時，除已經實施了工作面防突措施的以外，應視為突出危險工作面并實施相關措施。74第74頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.1石門揭煤工作面突出危險性預測

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測石門揭煤工作面預測方法鉆屑解吸指標法相關規(guī)定綜合指標法

《規(guī)定》第71條石門揭煤工作面的突出危險性預測應當選用綜合指標法、鉆屑瓦斯解吸指標法或其他經試驗證實有效的方法進行。75第75頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.1綜合指標法綜合指標法預測指標及臨界值技術方法

第72條石門揭煤工作面采用綜合指標法突出預測時，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。近距離煤層群的層間距小于5m或層間巖石破碎時，應當測定各煤層的綜合瓦斯壓力。測壓鉆孔在每米煤孔采一個煤樣測定煤的堅固性系數(shù)f，把每個鉆孔中堅固性系數(shù)最小的煤樣混合后測定Δp，則此值及最小堅固性系數(shù)f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數(shù)參數(shù)值。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測綜合指標D綜合指標K無煙煤其他煤種0.252015當D、K都小于臨界值，或者指標K小于臨界值且式（1）中兩括號內的計算值都為負值時，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，該工作面即為無突出危險工作面；否則，判定為突出危險工作面。76第76頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.1石門揭煤工作面突出危險性預測

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測鉆屑解吸指標法預測指標及臨界值技術方法第73條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，在鉆孔鉆進到煤層時每鉆進1m采集一次孔口排出的粒徑1～3mm的煤鉆屑，測定其瓦斯解吸指標K1或△h2值。測定時，應考慮不同鉆進工藝條件下的排渣速度。濕煤干煤煤種

如果所有實測的指標值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。≥0．4≥160≥0．5≥200K1值(ml/g.min1/2)△h2(Pa)鉆屑解吸指標法臨界值77第77頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測

4.4.5.2.1相關規(guī)定《防治煤與瓦斯突出細則》第74條可采用下列方法預測煤巷掘進工作面的突出危險性：（一）鉆屑指標法；（二）復合指標法；（三）R值指標法；（四）其他經試驗證實有效的方法。4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測78第78頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測1鉆屑指標法

突出危險性判別技術方法①在煤巷掘進工作面打2個或3個直徑42mm、深8～10m的預測鉆孔。②鉆孔應盡可能布置在軟分層中。③鉆孔每鉆進1m測定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進2m至少測定一次鉆屑瓦斯解吸指標K1或△h2值。

無突出危險工作面＜0.5＜5.4＜6＜200突出危險工作面≥0.5≥5.4≥6≥200ml/(g.min1/2)L/mKg/m突出危險性K1最大鉆屑量△h2(Pa)79第79頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測2復合指標法①在煤巷掘進工作面打2個或3個直徑42mm、深8～10m的鉆孔。鉆孔應布置布置在軟分層中。②幫孔開孔靠近巷道兩幫0.5m處，終孔應位于巷道輪廓線外2～4m處。③留1.0m長測量室封孔用專用封孔器封孔；④鉆孔瓦斯涌出初速度測定必須在2min內完成。技術方法突出危險性判別突出危險性判別5.465（L/m）（kg/m）鉆屑量S鉆孔瓦斯涌出初速度q（L/min）80第80頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測

鉆孔瓦斯涌出初速度法技術思想及技術關鍵

預測鉆孔深3.5m，必須在2min內完成鉆孔瓦斯涌出初速度測定4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測81第81頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測

4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測3R值指標法

突出危險性判別技術方法

①在煤巷掘進工作面打2個或3個(直徑42mm、深5.5～6.5m的預測鉆孔。鉆孔應布置在軟分層中。

②鉆孔每打1m，測定一次鉆屑量和鉆孔瓦斯涌出初速度。測定鉆孔瓦斯涌出初速度時，測量室長度為1.0m。突出危險性的臨界指標Rm應根據實測資料分析確定；如無實測資料時，取Rm=6。82第82頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.2煤巷掘進工作面突出危險性預測4AE、巷道瓦斯涌出特征、電磁輻射方法4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測83第83頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.5.3采煤工作面突出危險性預測4煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預測采煤工作面突出預測技術要求技術方法原則上可采用所有應用于煤巷掘進工作面的突出預測方法。在進行采煤工作面突出危險性預測時要求（1）鉆屑指標法；（2）復合指標法；（3）R值指標法；采煤工作面突出危險性預測時要求①沿工作面每隔10～15m布置一個預測鉆孔，孔深5～10m。

②當預測為無突出危險工作面時，每個循環(huán)應留2m預測超前距進行采煤作業(yè)。

84第84頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.1防治突出措施效果檢驗措施效果檢驗在采取措施后，對工作面再次進行一次煤層突出危險性預測，因此，措施效果檢驗方法原則上與突出預測方法相同。但措施效果檢驗檢驗鉆孔應打在措施孔之間。效果檢驗方法的實質效果檢驗的必要性效果檢驗的目的

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有效，可在采取安全防護措施的情況下，進行采掘作業(yè)；如措施效果檢驗無效，則必須采取補充措施，再進行措施效果檢驗，直到措施效果檢驗有效為止。

我國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，產生這種狀況的原因：①措施的參數(shù)不能適應開采技術條件的變化；②未能嚴格按措施要求執(zhí)行；③因為突出煤層中大部分地區(qū)并無突出危險，很容易使人產生麻痹思想，使得措施無法按設計要求施工，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

85第85頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.1防治突出措施效果檢驗措施效果檢驗方法效果檢驗方法技術要求①石門揭煤工作面應采用鉆屑解吸指標等方法檢驗措施效果。檢驗孔數(shù)不得少于5個，分別位于石門的上部、中部、下部和兩側。③煤巷掘進工作面檢驗孔深應小于或等于措施孔深,并布置在兩個措施孔之間。③采煤工作面應參照其預測的方法和指標進行效果檢驗，即每隔10～15m布置一個檢驗鉆孔，深度應當小于或等于防突措施鉆孔。

原則上可采用所有應用于煤巷掘進工作面的突出預測方法。①鉆屑指標法②復合指標法③R值指標法4煤與瓦斯突出4.5防治突出措施效果檢驗

86第86頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.1防治突出措施效果檢驗4煤與瓦斯突出4.5防治突出措施效果檢驗

措施效果檢驗允許掘進距離掘進工作面回采工作面

《規(guī)定》第60條和101條規(guī)定：掘進工作面防治突出措施效果檢驗有效時，允許的進尺量必須同時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的檢驗孔超前距;在地質構造破壞嚴重地帶不小于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有效時，允許的推進進度必須同時滿足留有不少于3m的措施孔超前距和不少于2m的檢驗孔超前距;在地質構造破壞嚴重地帶不小于5m。87第87頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.1防突措施制定的原則4煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術措施

防突措施制定的原則①部分卸除煤體的應力，將集中應力區(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力和瓦斯動力學狀態(tài)平緩變化，達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改變煤體物理力學性質，使其不易于發(fā)生突出，如煤層注水后，煤體濕潤，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。88第88頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.2防突措施分類防治突出技術措施局部防突措施區(qū)域防突措施水平沖孔深孔松動爆破水力沖刷高壓注水超前鉆孔卸壓槽震動放炮開采解放層預抽煤層瓦斯煤層注水掩護擋板超前支架金屬骨架淺孔松動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

防治突出技術措施

89第89頁，課件共138頁，創(chuàng)作于2023年2月4煤與瓦斯突出4.6

防治突出技術措施

4.6.3區(qū)域性防突措施

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

《規(guī)程