煤矿突出防治技术资料

1、29.01.2021,1,突出防治,29.01.2021,2,煤与瓦斯突出示例,29.01.2021,3,煤与瓦斯突出示例,29.01.2021,4,为什么会发生煤与瓦斯突出事 故,29.01.2021,5,1976年以来全国煤炭产量与死亡人数,29.01.2021,6,全国煤矿瓦斯灾害分布,29.01.2021,7,贵州省突出矿区分部,按黔安监管办字2007345号文 六枝矿区 :六枝特区 、晴隆、普定、关岭、镇宁、西秀、平坝等县，国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故。 水城矿区 ：水城 、钟山及威宁等县，国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故,29.01.2021,8

2、,贵州省突出矿区分部,盘江矿区：盘县，国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故。 织纳矿区：织金、纳雍县，国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故。 黔北矿区：金沙、仁怀、习水、桐梓、遵义 、道真矿区内已有煤矿发生突出事故。 绥阳、正安则是贵州省划定为突出危险矿区,29.01.2021,9,贵州省突出矿区分部,黔西北矿区：黔西、毕节矿区内已有多个煤矿发生突出事故。大方及赫章是贵州省划定为突出危险矿区 。 林东矿区：花溪、乌当、白云、开阳、修文是国家划定为突出矿区；清镇、息烽是国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故,29.01.2021,10,贵州省突出矿区分部,普兴矿

3、区：普安、兴主矿区内已有多个煤矿发生突出事故 。兴仁为贵州省突出矿井分布情况划定为突出危险矿区，但包谷地向斜除外 。 红茂矿区：荔波为国家划定突出矿区，矿区内已有多个煤矿发生突出事故,29.01.2021,11,1.1 全国煤矿煤与瓦斯事故统计分析（部分,29.01.2021,12,1.1 全国煤矿煤与瓦斯事故统计分析（部分,29.01.2021,13,1.1 全国煤矿煤与瓦斯事故统计分析（部分,炮掘工作面171次895人占80.63%；综掘工作面6次42人占3.78%；炮采工作面11次95人占8.56%；综采工作面1次3人占0.27%；施工钻孔3次10人占0.9%；冒顶诱发1次6人占0.54

4、%；石门揭煤6次44人占3.96%；扩修巷道2次15人占1.35,29.01.2021,14,1.1 全国煤矿煤与瓦斯事故统计分析（部分,国有70次384人分别占34.83%和34.59%；乡镇131次726人分别占65.17%和65.41,29.01.2021,15,1.2 掘进工作面煤与瓦斯突出,2004年10月20日，大平煤矿发生特大瓦斯爆炸事故。当时井下作业人员有446人，有298人逃出。事故造成148人死亡，32人受伤。 “1020”事故是一起特大型煤与瓦斯突出而引发的特大瓦斯爆炸事故。矿井为高瓦斯矿井。 2007年10月13日，江西省丰城矿务局建新煤矿1113顺槽掘进工作面发生煤与

5、瓦斯突出事故，19名矿工遇难、2人受伤。全矿当班下井283人。 2007年11月8日，纳雍县群力煤矿发生特别重大煤与瓦斯突出事故，死亡35人、伤7人，直接经济损失1261万元,29.01.2021,16,1.2 掘进工作面煤与瓦斯突出,2002年5月15日13时40分, 湖南娄底市新化县温塘镇新源煤矿二水平南翼运输大巷煤巷掘进面发生煤与瓦斯突出事故，18人死亡。 2002年4月7日4时25分, 安徽淮北矿业集团公司芦岭矿3号溜煤岩巷掘进头发生煤与瓦斯突出事故，共有13名作业人员，13人全部死亡,29.01.2021,17,1.3 基建煤矿突出事故,2005年12月24日，盘县响水煤矿发生煤与瓦

6、斯突出事故。事故造成12人遇难。 2006年1月05日安徽淮南煤矿一在建矿井发生瓦斯突出事故，12名矿工遇难。 2006年3月26日，五轮山煤业有限公司井下11301运输巷掘进工作面发生一起煤与瓦斯突出事故，事故造成15人死亡，9人受伤。 2006年7月29日，云南省曲靖市滇东能源公司白龙山煤矿发生煤与瓦斯突出事故，死亡11人,29.01.2021,18,1.4 实施防突措施时发生突出事故,2007年4月6日23时5分，甘肃窑街煤电公司金河煤业公司南采区16203运输顺槽煤巷综掘工作面，在施工深孔松动爆破钻孔过程中诱发了煤与二氧化碳突出，造成9人死亡。 2006年2月10日18时30分，郑煤集

7、团马岭山煤矿在打钻预测瓦斯时诱发煤与瓦斯突出，当班入井56人，其中41人安全升井，15人死亡,29.01.2021,19,1.4 实施防突措施时发生突出事故,2007年7月20日11时10分, 重庆南桐矿业集团鱼田堡煤矿3504E2机巷在打防突预处理钻孔施工时，发生煤与瓦斯突出事故，造成4人死亡。 2006年4月9日10时40分, 重庆松藻煤电有限责任公司石壕煤矿，在掘进工作面打防突孔施工过程中，发生煤与瓦斯突出事故。煤炭突出量600多吨，造成3人死亡。 2002年3月23日14时20分, 湖南涟邵矿务局蛇形山煤矿瓦斯工程队在实施超前钻孔防突措施过程中，发现瓦斯异常并立即撤退时，发生煤与瓦斯突

8、出事故，死亡3人,29.01.2021,20,1.5 维修巷道引发煤与瓦斯突出,2008年6月22日19时30分, 云南曲靖市麒麟区东山镇以劳养武煤矿井下1863水平运输巷，在维修巷道时因顶板冒落，诱发煤与瓦斯突出事故，造成6人死亡。 2008年5月26日4时13分, 河南郑煤集团侯二七分公司侯寨振兴煤矿，307采面回风巷在扩修巷道时，发生煤与瓦斯突出事故，当班下井21人，其中14人安全升井，7人死亡,29.01.2021,21,1.6 石门揭煤突出,2007年4月6日20时35分，湖南省煤业集团金竹山矿业有限公司一平峒煤矿25采区回风石门揭完煤过煤门期间，放炮后清理煤矸过程中，由于支护不到位

9、，空顶导致煤与瓦斯突出，造成4人死亡。 2003年8月10日16时40分, 湖南郴州市嘉禾县行廊镇刘家山煤矿暗斜井-10石门发生煤与瓦斯突出事故，死亡8人,29.01.2021,22,1.6 石门揭煤突出,2005年6月8日11时0分, 湖南娄底市冷水江市资江煤矿（原国有地方矿，改制后卖给个人，属国家煤矿安全监察局公布的国有煤矿停产整顿矿井，瓦斯突出矿井）-200水平四石门揭煤时发生煤与瓦斯突出事故，当时井下有232名作业人员，有210人脱险出井,造成22人死亡,29.01.2021,23,1.7 回采工作面突出,2006年12月13日1时8分, 湖南衡阳市常宁市裕民煤矿回采面发生煤与瓦斯突出

10、事故，当时井下有148人作业，其中136人安全出井，造成12人死亡。 2006年12月3日13时0分, 湖南娄底市涟源市安平镇观音一矿井下3155回采工作面发生煤与瓦斯突出事故，当时井下有48人作业，事故发生后有36人平安出井，12人死亡。 2002年1月31日14时30分， 重庆南桐矿务局南桐矿一井6408回采工作面发生煤与瓦斯突出事故，死亡20人，受伤2人。 2001年5月26日12:50分，湖南省邵阳市隆回县大园煤矿(地方国有)三水平3313回采工作面发生煤与瓦斯突出事故，死亡17人,几乎采掘所有活动都发生了突出事故,29.01.2021,24,1.8 我国突出的特点,突出矿井分布广，部

11、分地区较严重 20多个省(区)的一些矿井 湖南、贵州、重庆、四川、云南、河南、江西、辽宁等省 较严重 湖南的突出矿井数和突出总次数，均占全国总数的1/3以上，特大型突出次数占一半以上； 突出分布在不同类型的煤层 单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的1/3 相当一部份矿井的所有可采煤层均属突出煤层，无保护煤层可采 全国有近一半的突出矿井，需采用本煤层防突措施,29.01.2021,25,1.8 我国突出的特点,始突深度不一 5060m500600m 始突深度浅，特大型突出的深度浅，在南方煤田中是一明显特点 中小型突出占绝大多数，大强度突出次数也不少 50t以下的小型突出占73.77% 50100t

12、的中型突出占13.45% 100500t的次大型突出占11.15% 5001000t的大型突出占0.91% 1000t的特大型突出占0.7,29.01.2021,26,1.8 我国突出的特点,大型和特大型突出比例虽小，但次数仍有100多次，多数发生在石门揭煤时 有少数矿井发生过岩石与二氧化碳突出及岩石与甲烷突出 随着采深的加大，突出矿井不断增多，突出灾害日益严重 延期突出和打钻突出增多,29.01.2021,27,1.9 突出的一般规律,煤层突出危险性随开采深度增加而增大; 煤层突出危险性随煤层厚度的增大而增大; 大多数突出发生在掘进工作面; 掘进面占80%(其中石门占6.75%)以上,采面占

13、15.8% 石门突出的平均强度最大;误穿煤层一次性伤亡最大,29.01.2021,28,1.9 突出的一般规律,突出前的作业方式多样，但以放炮为最多; 放炮占64.6%, 手、风镐落煤占21%, 其它占12.1% 突出多发生在地质构造带和应力集中带; 多数突出前有预兆出现,29.01.2021,29,1.10 突出多发地点,封闭向斜轴附近 帚状构造收敛端 煤层扭转区 压性、压扭性小断层带 煤层产状变化区,29.01.2021,30,1.10 突出多发地点,煤包及煤厚变化带 分岔煤处 岩浆岩浸入带 注意：大型构造附近必定存在大型突出危险,29.01.2021,31,1.11 事故发生原因分析,这

14、些事故发生的原因，综合归纳如下： 1、客观上，发生事故的地点都存在突出危险，对危险不知或认识不足的人们的采掘活动等偶然因素触动诱发了必然要发生的突出，并导致伤亡事故。 2、地质勘探程度不够，对矿井瓦斯等级定位定性不准，客观上使设计、施工、业主、管理人员、工人、监察监管者丧失了应有的警惕性，不采取措施或措施力度不够,29.01.2021,32,1.11 事故发生原因分析,3、地质资料不清，既未打钻控制煤层层位，又未制定误穿煤层的安全措施。 4、对复杂地质条件下的煤与瓦斯突出灾害认识不够，未能制定针对性措施，违章指挥、违章作业发生事故,29.01.2021,33,1.11 事故发生原因分析,5、违

15、规揭穿井筒煤层或石门揭煤，导致事故。表现为：未采取措施或所采取措施未能消除突出危险，刷斜面误穿煤层，放炮揭煤时未全采区或全井撤人，过煤门期间违章作业等。 6、违规进行煤巷掘进，导致事故。表现为：未采取区域性措施或所采取措施未能消除突出危险又未采取补充局部防突措施或措施力度不够、未进行措施效果检验、所采取措施不符合规定、未执行安全防护措施，放炮、割煤、施工措施孔、检验孔、手镐作业等诱导突出发生事故,29.01.2021,34,1.11 事故发生原因分析,7、违规在突出危险煤层中进行回采，导致事故。表现为：对突出危险工作面未采取抽放等措施或所采取措施未能消除突出危险、未进行措施效果检验、未采取局部

16、防突措施消突、未执行安全防护措施等导致事故。 8、通风系统不可靠、采掘布局不合理、电器设备失爆、管理混乱、违章指挥等是事故扩大的原因。 9、安全投入不足、专业知识缺少、专业人才奇缺、管理人才不足等也是导致事故发生的原因,29.01.2021,35,1.11 事故发生原因分析,防突措施工程质量差，弄虚作假严重，监督管理失误，设计数据作为竣工资料利用，尤其害人。 防突知识培训、防突专业队伍培训弱化，严重不能支撑防突工作需要。 突出矿井设计规范理念欠缺，不能满足实际需要。 追求高额利润，铤而走险仍有存在,29.01.2021,36,1.11 事故发生原因分析,安全监管不到位，执法力度不够也是原因之一

17、。 技术和管理标准的缺少、贯彻力度的不足、先进技术设备的支撑不强等也是影响突出灾害多发的因素之一,29.01.2021,37,1.11 事故发生原因分析,没有科学合理的建矿成本，各地区、各类型矿井各不相同。日益增加的费用也将是影响因素。 矿井建设各阶段还未环环相扣，应是前一阶段不达标，下一阶段工作就不得开展,29.01.2021,38,1.11 事故发生原因分析,地质资料？专业知识？责任心？管理？技术？监察监管？法律法规？人才,尤其要提醒各位同行注意准备要充分,可控因素、不可控因素各是什么？煤与瓦斯突出防治工作的主要着力点在哪里？追求的目标是什么,29.01.2021,39,突出矿井管理,29

18、.01.2021,40,2.1 突出矿井定义,突出矿井定义,突出矿井,采掘过程中只要发生过一 次煤与瓦斯突出，即定为突出矿 井，煤层定为突出煤层,由所在企业提出报告,有资质的煤炭 科研单位鉴定,省(区)煤炭管 理部门批准,29.01.2021,41,2.1 突出矿井定义,黔安监管办字2007345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的指导意见”的意义. 关于摘帽问题，未采取任何措施连续5年以上再未发生过突出,29.01.2021,42,2.2 各利益相关方在防突工作中的作用,地质勘探,立项设计,施工建设,生产运营,煤矿各阶段防突工作,勘探、监理、 科研、设备材料,设计、中介,施工、监理

19、、 科研、设备材料,科研、中介、设备 材料,法律法规 标准规程 批准核准 审查备案 宏观调控 规划发展 政策引导 人事任免 税费增调 监察监管 验收发证 总结经验 交流推广 国债资金,政府及部门,社会参与各方,满足要求的报告,准确的评价报告 科学合理的设计,满足安全生产的优 质矿井系统工程,为本质安全矿井 提供相关支撑服务,大专院校 培训机构,培养培训各类 型合格足量人才,29.01.2021,43,2.3.1 地质勘探报告,地质勘探单位,必须查明矿床 瓦斯地质,煤层赋存及其稳定性 煤结构及工业分析 煤层围岩性质及厚度 构造类型及其特征 煤层瓦斯含量 煤层瓦斯成分 煤的瓦斯放散初速度 水文地质

20、情况 火成岩侵入情况 勘探过程中的瓦斯动 力现象（顶钻、夹 钻、喷孔等） 瓦斯地质图,组织有关单位部门,新建矿井所在集团 总工程师,防治突出专门机构,安监部门,有资质煤炭科研单位,会审 新建 矿井 煤层 突出 危险 性评 价,地质 勘探 报告,会审报告 及各单位、 部门审查 意见,构造分布瓦斯含量等量线瓦斯压力等压线,29.01.2021,44,2.3.2 突出矿井地测部门,突出矿井地测部门,会同防突专门 机构、通风部门,编制矿井 瓦斯地质图,采掘进度 被保护范围 煤层赋存条件 地质构造 突出点的位置 突出强度 瓦斯基本参数,突出危险区域 预测依据,制定防治突出 措施依据,采掘工作 面距保护

21、区边缘30 米以前， 提交预警 通知单,采掘区队负责人,报告矿总工程师,按规定执行,在突出 煤层顶底 板岩巷掘 进时定期 验证资料 防误穿 煤层,29.01.2021,45,2.3.3 各种管理制度,必须制定并严格执行： 计划、技术、财务、器材供应、监督检查等方面有关防治突出的各种管理制度,29.01.2021,46,2.3.4 防突责任制,防 突 责 任 制,主要负责人、 矿 长,定期检查平衡人 财物机构资金,负全面 责任,总工程师,副矿长,驻矿安监站长,矿各职能部门,组织编制审批 实施检查工作 规划计划措施,负技术 责任,负责分管的防 突工作,监督检查落实 各项防突工作,负责本职范围内 的

22、防突工作,区、队、班 组长,防突人员,科研部门,矿专门机构,对管辖内的防突工 作负直接责任,负责所在岗位的 防突工作,把防治突出作为 主要研究内容,负责掌握突 出动态规律积累资 料总结经验教训制 定措施,29.01.2021,47,2.3.5 防突工作计划,防突工作计划,有突出煤层的矿井,编 制年 度季度 月的生产 建设计划 的同时必须 编制年度季 度月的防 治突出措 施计 划,保护层开采计划 抽放瓦斯计划 石门揭煤计划 采掘工作面局部 防突措施计划 防突工程量 防突工作时间 防突工作所需 设备材料资金 劳动力,计划内容,29.01.2021,48,2.3.6 年度防治突出措施计划,年度防治突

23、出措施计划,矿总工程师,负责组织 编制年度 防治突出 措施计划,矿长,负责 审定,副矿长,组织实施,29.01.2021,49,2.3.7 新建突出矿井、新水平、新采区的管理,新建突出矿井、新水平、新采区的管理,新建突出矿井的 初步设计,突出矿井的新水平 新采区的设计,必须对突出 煤层编制防 治突出专门 设计,开拓方式煤层开采顺序采煤 方法通风方式支护形式突出 危险性预测方法保护层选择 预抽瓦斯局部防突措施,总工程师批准,实施 建设,新矿井建成,新水平新采区建成,按国家有关规定组织验收,按国家有关规定组织验收,通过移 交生产,未 通 过 整 改,29.01.2021,50,2.3.8 突出矿井

24、的巷道布置,突出矿井的巷道布置要求,巷道布置,主要巷道应布置在岩 层或非突出煤层中,突出煤层中严禁任何两 个采掘工作面串联通风,煤层巷道应尽可能布 置在卸压范围内,开采保护层的应充分 利用保护层保护范围,突出煤层中的掘进工程 量应尽可能减少,揭穿突出煤层的地点 应避开地质构造破坏带,揭穿突出煤层前必须 有独立可靠通风系统,井巷揭穿突出煤层的 次数应尽可能减少,29.01.2021,51,2.3.9 防治突出措施的流程,防治突出措施的流程,专门机构编制,征求有关施工区队 干部工人意见,矿总工程师,组织生产技术通风供 应安监审查签署意见,矿总工批准,施工区队,向全体人员贯彻考 核合格上岗作业,执行

25、 措施 记录,地质 条件等 原因不 能执行 停止 作业,矿 调 度 室,矿 总 工 程 师,组织 有关 部门 到现 场调 查,主要负 责人总 工程师,矿长 矿总 工程 师,季 检查 一次协 调解决 问题,每月至少组 织检查一次 解决问题,矿专 门机 构,每月 检查 一次,矿安全大 检查解决问题,监察监管 部门,29.01.2021,52,2.3.10 企业内部安监部门的作用,企业内部安监部门的作用,安检部门,负责监督执行防突 工作的有关规定,可能突出时责令停止 作业撤出人员,参加防突专门设计及 措施的审查,对突出隐患要求 限期解决,制止违章指挥作业 并罚款或提出处理意见,监督防突设计防突 措施

26、的实施,监督防突措施费用 的使用,29.01.2021,53,2.3.11 突出矿井的防突培训工作,突出矿井的井下工作人员，必须接受防治突出知识的培训，熟悉突出的预兆和防治突出的基本知识，经考试合格后，方准上岗。培训时间不得少于1个月。上一级对防突人员要年审考核，合格上岗。 对各类人员的培训要求是： 1突出矿井的井下工人，培训的主要内容应包括有关突出的规章制度，防治突出的基本知识(突出预兆、防治突出措施和安全防护措施等,29.01.2021,54,2.3.11 突出矿井的防突培训工作,2在突出煤层中工作的区(井)长、队长应由从事突出煤层采掘工作不少于3年的人员担任； 3对在突出矿井工作的区(井

27、) 、队长、班组长、防突人员和有关职能部门的工作人员，培训的主要内容应包括有关突出的规章制度、突出发生的规律、突出危险性预测、防治突出措施以及防治突出措施效果检验方法和安全防护措施等,29.01.2021,55,2.3.11 突出矿井的防突培训工作,4矿长、矿总工程师培训的主要内容为防治突出的以及有关防治突出理论知识和实践知识、突出发生的规律的规章制度等,29.01.2021,56,2.3.11 突出矿井的防突培训工作,突出矿井，必须把防治突出作为安全培训的主要内容。 矿长、矿总工程师由省(区)煤炭局负责组织培训。 矿安全培训部门应会同防治突出专门机构及通风、地测和安监部门编制防治突出教材和组

28、织培训师资,没有一支整体防突素质高的队伍、没有一大批技术业务精、责任 心强的工程技术人员和管理人员，谈搞好防突工作只能是空想,29.01.2021,57,2.3.12 突出矿井的机构设置,高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井必须按要求设立通风、防突、抽采、安全监控等专业队伍，并配备专业技术人员；矿井必须设专职通风副总工程师，提倡设通风副矿长，实现技术与行政管理责任分离；煤与瓦斯突出矿井应设专职地测副总工程师； 安委办200817号,29.01.2021,58,四位一体”综合防突措施,四位一体”综合防突体系 突出危险性预测 防突措施 防突措施效果检验 安全防护措施,29.01.2021,59,3.1 四位一

29、体综合防突体系,29.01.2021,60,3.2 突出危险性预测,预测的目的和意义 预测方法分类 预测方法概述 预测技术的研究重点,29.01.2021,61,3.2.1 目的和意义,保障安全生产 判识区域或工作面突出危险性，为预防突出事故提供依据，同时提高安全管理效率。确定防突措施的有效性；为作业人员进行突出预警。 提高经济效益 提高防突措施的针对性，减少防突措施工程量，减少防突成本，提高采掘进度，从而在安全的前提下解放生产力，提高矿井经济效益。 我国“四位一体”综合防突体系的重要组成 突出危险性预测和防突效果检验2个重要环节,29.01.2021,62,3.2.2 预测方法分类,区域性预

30、测 煤层、水平、采区、阶段及局部区域预测 工作面预测 采掘工作面预测（点预测,29.01.2021,63,3.2.3 预测方法概述,1）区域预测方法和指标 地质勘探时期 和矿井生产时期 的突出危险性预测 煤 层-突出煤层和非突出煤层。 突出煤层-突出危险区、突出威胁区、无突出危险区 新建矿井在进行安全预评价阶段，根据地质勘探报告提供的资料，对矿井突出危险程度和不同区域进行预测划分。安全设施设计据此做出安全工程设计,29.01.2021,64,煤层突出危险性预测 单项预测指标及参考临界值 只有上述全部指标达到或超过临界值时方可划分为突出煤层,突出煤层区域预测 1.瓦斯地质统计法：确切掌握煤层赋存

31、、地质构造等与突出分布规律时划分,29.01.2021,65,突出煤层区域预测 2.综合指标法：D=(0.0075H/f-3)(p-0.74) K= P/f 参考临界值： D: 0.25 K: 20(无烟煤) 15(其它煤种) 3.其它方法：三维地震、井下无线电透视等物探等手段与规律性结合,钻孔之间发射接收图,巷道之间发射接收图,29.01.2021,66,2）工作面预测方法和指标 分类 接触式预测（传统预测法）：通过打钻孔测定钻屑瓦斯解析指标（K1、h2）、钻粉量、钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减、钻粉温度等单项指标或综合指标进行突出危险性预测。这是目前被广泛使用且成熟的预测方法和指标。缺点是要占

32、用一定的作业时间和需要一定的工程量；不能连续预测；无法预测延期突出等。 非接触式预测：通过安装在工作面后方的各种传感器和主机对采掘过程中产生的各种信息进行处理，根据处理结果进行实时连续预测。方法主要有瓦斯涌出动态指标法、声发射检测法、电磁辐射法等,29.01.2021,67,工作面日常预测（检验）指标,石门工作面 综合指标 D、K 钻屑瓦斯解吸指标 其它经试验验证有效的方法 煤巷掘进、采煤工作面 钻屑指标（钻屑瓦斯解吸指标、钻粉量等） 钻孔瓦斯涌出初速度 R值指标 其它经试验验证有效的方法：温度、V30等,29.01.2021,68,预测（检验）钻孔布置 1) 层位: 一般应布置在软分层中；

33、2) 孔径:一般多采用42mm孔径； 细则规定.pps 3) 检验孔：一般布置在措施孔之间，或在措施应控制范围内的未控地带（因为钻孔布置不均导致,29.01.2021,69,控制范围的概念,控制范围的概念都指与最外轮廓线平行的平面上的投影距离,倾角大于8时，由于自重的作用，安全性提高，底部和下帮的控制范围可减少为5m,29.01.2021,70,煤巷掘进工作面预测钻孔布置示意,缓倾斜煤层钻孔布置示意,急倾斜煤层钻孔布置示意,5m,两帮孔要向巷道中线投影保留5米超前距离,29.01.2021,71,10m,采煤工作面预测钻孔布置示意,29.01.2021,72,应不小于5m,1、2、3,4,1,

34、3,2、4,石门工作面检验钻孔布置示意,29.01.2021,73,几种常用预测指标及测定方法,钻屑瓦斯解吸指标 钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减指标 钻粉量S 综合指标R 瓦斯涌出动态指标 其它,29.01.2021,74,钻屑瓦斯解吸指标,1、K1 定义： 钻屑瓦斯解吸指标K1 gas description index（K1） of drill cuttings 预测煤层突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标之一。综合反映煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小，用特定仪器测定钻屑试样在卸压初期一段时间（5min）瓦斯解吸曲线的斜率表示，单位为ml/gmin1/2。 原理：在井下，不对煤样进行人为脱气和

35、充气情况下，利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸）瓦斯，测定瓦斯初期释放（解吸）速度的快慢进行突出危险性预测的方法,29.01.2021,75,钻屑瓦斯解吸指标,2、h2定义： 钻屑瓦斯解吸指标h2 gas description index（h2）of drill cuttings 预测煤层突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标之一。综合反映煤层的瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度的大小，用特定仪器测定钻屑试样在卸压初期一段时间（2min）瓦斯解吸而产生的压力差表示，单位为Pa。 原理：在井下，不对煤样进行人为脱气和充气情况下，利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间

36、释放（解吸）瓦斯，用该空间体积和压力（以水柱压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量,29.01.2021,76,钻屑瓦斯解吸指标,突出预测的基础 大量实验证实：突出危险煤与非突出危险煤的瓦斯解吸特征不同，突出煤具有较大可解吸瓦斯量，具有较快的解吸速度。 反映出瓦斯压力、可解吸量、瓦斯放散能力、破坏程度等的差别，也即反映出突出危险性大小,29.01.2021,77,t,V,瓦斯解吸曲线示意图,29.01.2021,78,K1值计算公式及物理意义 Q+W=K1*t0.5 式中： Q测定的瓦斯解吸量 W测定前的瓦斯损失量 t瓦斯解析时间；t=t1+t2+ti t1钻屑从煤体暴露到接粉的时间；t1=L

37、/10 t2从接粉到开始测定的时间;一般为12min ti从开始测定到采集数据的时间； i=1,210,时间间隔为0.5min K1是通过10个测定值拟合计算而得,相当于第1分钟的瓦斯解吸量， K1越大,表明瓦斯压力越高、瓦斯解吸速度越快,29.01.2021,79,K1指标与突出危险性的关系： K1指标综合反映了瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的孔隙结构等参数。大小与瓦斯、煤的物理力学参数、瓦斯解吸特征及测量工艺、环境条件和测定误差等有关。K1越大，突出危险性越大,29.01.2021,80,注意事项 钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔影响 电量必须充足，操作快速、减少暴露时间，

38、2min内完成 把握接粉时机、避免卡钻处理后钻进时立即接粉 观察测量中仪器是否漏气 最好采用干粉测定 充分筛分 避开矸石段、观察钻粉中是否混有矸石 控制打钻，禁止先打到预定深度后等待接粉 现象记录、工作面异常描述 预测深度不宜太长等 预测完后最好在井下显示一遍，确定准确值（小数点后3位） 定期标定,29.01.2021,81,参考临界值 煤样 K1 (mL/g.min0.5) h 2 （mmH2O） 干煤 0.5 200 湿煤 0.4 160,29.01.2021,82,钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减指标,指标概念：q ， Cq 钻孔瓦斯涌出速度及其衰减规律（见下图） 与突出危险性关系： q及Cq

39、指标综合反映了瓦斯压力、应力状态、透气性和瓦斯放散能力。 q 越大、 Cq越小突出危险性越大,q及Cq指标的联合使用： 一般配合使用，敏感性会提高。 q指标大于某一大值或小于某一值时可以不测Cq指标，直接用q指标预报危险性；在某一范围时内时，需要用Cq指标配合预报，当Cq指标小于某一临界值时预报为有危险，否则无危险,29.01.2021,83,t,q,q=q0t-k,29.01.2021,84,测定方法 测定仪器及其构成：封孔器、测杆、流量计（最好为瞬时流量计）、打气筒、压力表、测量室控制杆、备用胶囊等； 钻孔布置：软分层、孔径、孔数、钻孔参数等参照细则； 准 备：测量装置、气密性检查、皮尺、

40、粉笔等测 定：按规定进行； 记 录： 预 报： 测定仪器 封孔装置、流量计两大部分构成 重庆分院的TWY预测仪、ZWC-2型初速度测定仪； 抚顺分院的多级流量计、转子流量计、煤气表等,29.01.2021,85,煤壁,封孔胶囊,测杆,钻孔,测量室控制杆,高压胶管,压力表,打气筒,流量计,钻孔瓦斯涌出初速度测定示意,29.01.2021,86,参考临界值,29.01.2021,87,注意事项 钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔 操作快速，减少暴露时间，2min内完成 控制打钻，禁止先打到预定深度后等待测量 观察压力表，检查是否漏气 进气端是否堵塞 测量室长度控制 现象记录 不要正对测杆避免

41、人员受伤等 定期检查气密性 要备用胶囊与工具,29.01.2021,88,钻粉量指标,指标概念及表示形式：Kg/m, L/m 与突出危险性关系 钻粉量S综合反映地应力、瓦斯和煤质三因素，但影响最大的是地应力，在以地应力为主导突出的矿井较多应用。 一般S比正常排粉量大34倍时认为有危险。 细则推荐的临界值为: 6kg/m,29.01.2021,89,测定方法 测定仪器及其构成：弹簧秤、塑料桶或袋等 准 备：测量装置、皮尺、粉笔等 钻孔布置：软分层、孔径、孔数、钻孔参数等参照细则 测 定：按规定每m一次 记录、预报： 注意事项 钻孔布置应在软分层且参数合理、钻粉接全、现象记录、控制打钻速度、测量长

42、度控制等,29.01.2021,90,综合指标,指标公式： R=（Smax-1.8）(qmax-4) 与突出危险性关系 综合反映了瓦斯、应力、煤的力学性质等参数， R越大突出危险性越大， R0时，用单项指标判断 测定方法 见钻粉量和初速度测定方法 注意事项 钻孔布置必须在软分层且参数合理、钻粉全接、现象记录、控制打钻、测量长度（1m）控制等,29.01.2021,91,瓦斯涌出动态指标,几种指标形式 放炮后30（60）min内吨煤瓦斯涌出量V30、V60 放炮瓦斯浓度峰值与炮前正常瓦斯浓度的比值B 瓦斯涌出变动系数KV 两次放炮瓦斯涌出量峰值差|q| 除了放炮的其它作业瓦斯涌出量增减幅度|Q|

43、 一些参考指标及其临界值 指 标 V30 KV B |q| |Q| m3/t m3/min m3/min 参考临界值 9 0.7 5 0.4 0.21,29.01.2021,92,V30与突出危险性关系 V30指标指工作面炮后30min吨煤瓦斯涌出量。由4部分组成：炮后煤壁表面、巷道顶底煤壁表面新增瓦斯量Vq30、Vdq30和落煤的游历瓦斯量Vp30 、解吸瓦斯量Vx30 ，一般Vdq30和Vp30变化不大。 V30指标包含了瓦斯涌出和瓦斯解吸两个方面，和突出的影响因素有关； 理论上讲，V30指标一般随着循环放炮的次序由小变大或变化不大，但也有不符合这一规律的情况，当规律异常变化时，表明前方可

44、能存在突出危险。当由小变到很大或由小变到很大然后又大幅变小时，往往前方有异常,29.01.2021,93,V30测定方法 一般利用矿井环境检测系统或WTC瓦斯突出参数仪测定，利用矿井环境检测系统时需要人为统计计算。 统计内容：每一次进尺的落煤量（可通过上报的煤量或根据进尺长度、断面、密度计算）、进尺前瓦斯浓度、进尺30min内平均瓦斯浓度；风量等 注意事项 掌握矿井瓦斯涌出规律、保证瓦斯浓度传感器精度、风量、落煤量应尽量准确； 由于各参数均有误差存在, 目前多作为辅助预测指标,29.01.2021,94,其它预测指标简介,电磁辐射 煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，一些原子的外层电子获得高

45、的动能而逃逸出来，随着破坏的发展，外逸的电子不断增多，裂隙面不断获得静电荷分布，达到一定值时便发生电磁辐射现象。电磁辐射强度可用于预测突出。 声发射 煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，会发射出应力波，利用对该应力波的测定可以预测突出。AE事件数、能量等指标可以作为预测指标。 煤体温度大量实验证实：突出煤具有较大可解吸瓦斯量，具有较快的解吸速度。煤体内瓦斯解吸是一个吸热过程，解吸量越大，环境温度下降越大。可作为预测参考指标,29.01.2021,95,工作面突出危险性预报,单一指标测定值大于等于其临界值时判定为有突出危险性 存在以下几种情况之一时可直接判定为有突出危险： 处于地质构造带 煤层

46、赋存条件急剧变化区 处于应力叠加区 打钻时出现喷孔、顶钻等动力现象 有明显突出预兆 多指标预测时，只要一项指标超标就判定有突出危险 敏感指标及临界值应根据矿井实际考察确定,29.01.2021,96,预测（检验）工作程序,专职机构人员 现场实施预测工作,综合判 断出具 预测报 告,递送生产技术调度 地测安检通风各部门 负责人签署意见,报矿总工程师 签署意见,送达施 工队生 产技术 调度地 测安检 通风实 施监督,无危险执行安全 防护措施采掘,有突出危险实施局 部补充防突措施,时间、责任,29.01.2021,97,3.2.4 预测技术发展方向,区域预测方面 借助各种物探手段的区域预测方法： 地

47、质动力区划法(应力计算法等)、三维地震法和 煤层透视法（地质坑透及钻孔坑透等）结合统计规律预测区域突出危险性； 非接触式连续预测 声发射预测、电磁辐射预测、瓦斯涌出动态等已进行了大量的研究，但要达到实用化程度还需进行不懈的研究。 突出监测预警 借助矿井安全安全监控系统、计算机技术、信息技术和网络技术等优势，通过对多种信息的综合分析，实现对瓦斯突出危险性动态的、系统的监测、评价和警戒,29.01.2021,98,3.3 防突措施 区域性防突措施 局部防突措施 各种防突措施基本原理: 卸除地应力 释放煤层瓦斯 增强支护强度（金属骨架或固化,99,29.01.2021,国内外主要应用的防突措施,采面

48、,煤巷,石门,区域,局部防突措施,区域防突措施,防治突出措施,水力冲刷,水力挤出,预裂爆破,超前支护,松动爆破,超前钻孔,瓦斯抽放,水力冲孔,金属骨架 或固化,排放钻孔,煤层注水,预抽瓦斯,保护层开采,100,29.01.2021,从安全区域向突出煤层 施工防突工程,大面积消除突出危险性,安全开采突出煤层,瓦斯治理 总体规划,瓦斯治理 管理保障,煤与瓦斯突出矿井 区域性瓦斯治理技术体系,区域瓦斯治理措施,避免短兵 相接远距 离清除大 面积安全,101,29.01.2021,瓦斯治理总体规划,区域性瓦斯治理技术,瓦斯治理企业技术标准,煤 与 瓦 斯 突 出 矿 井 区 域 性 瓦 斯 治 理 技

49、 术 体 系,区域性瓦斯治理技术,29.01.2021,102,3.3.1 区域性防突措施 3.3.1.1 开采保护层 概念： 所谓开采保护层，通常是指在煤层群开采中，选择某一不具有危险或危险性较小的煤层先行开采，从而对具有危险的煤层起到消除突出危险的效果。先行开采的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层，保护层位于被保护层上方的称为上保护层，反之称为下保护层。 迄今为止，开采保护层是防止煤与瓦斯突出最经济、最有效的根本手段。 选择保护层的原则 优先选择上保护层 选择下保护层时不得影响和破坏上部的被保护层,29.01.2021,103,开采保护层防突机理,应力降低、煤层卸压,突出的激发作用减

50、小,透气性增加,瓦斯压力梯度减小,瓦斯排放,突出发展的瓦斯作用减小,煤体强度增高,抵抗破坏的能力增强,消除或降低突出危险性,开采保护层,29.01.2021,104,考察参数的变化 保护层开采后，在卸压范围内，被保护层：瓦斯压力下降、瓦斯流量增大、煤层变形增大、顶底板岩石应力降低、煤体温度降低。 下图为鱼田堡煤矿开采上保护层3#煤层后被保护层4#煤层参数变化情况。由图中可看出，被保护层参数的变化可大致划分为4个带，即：正常应力带、集中应力带、保护卸压带和应力恢复带,29.01.2021,105,保护层的保护范围,保护层的有效保护层间距 保护层的保护作用随层间距的增大而减小，达到某一临界距离时，

51、保护作用已不明显，该临界距离称之为有效层间距。 我国根据大量试验资料统计分析认为，在采深小于550 m，回采面长度小于120 m条件下，保护层的有效保护层间垂距为：急倾斜煤层上保护层60 m，下保护层80 m；缓倾斜和倾斜煤层，上保护层50m，下保护层100 m。 选择保护层时应根据保护层厚度、岩性组合、顶板管理方法，回采工作面长度和开采深度等因素确定有效垂距,29.01.2021,106,保护层的保护范围 由走向卸压角、倾向卸压角和超前距确定。 走向卸压角,29.01.2021,107,保护层的保护范围 倾向卸压角,29.01.2021,108,保护层的保护范围 超前距： 保护层超前于被保护

52、层的距离应不小于2倍层间距，并不小于30m。 开采保护层的注意事项 不留或少留煤柱； 被保护层工作面尽量布置在保护范围内； 保护参数要实际考察确定； 保护层开采过程中，应进行瓦斯抽放等措施，综合治理保护层的瓦斯涌出，加大被保护层的保护效果,29.01.2021,109,3.3.1 区域性防突措施 3.3.1.2 预抽煤层瓦斯 预抽防突机理,预抽煤层瓦斯消突原理框图,施工抽放钻孔,煤体应力降低,预抽煤层瓦斯,消除（或降低）煤与瓦斯突出,释放煤岩弹性能,减少突出的激发作用,煤体强度增高,释放瓦斯潜能,发展突出的瓦斯作用减少,煤体抵抗破坏能力增加,瓦斯压力梯度降低,29.01.2021,110,预抽

53、方法 模块化抽放（寺河模式,29.01.2021,111,预抽方法 穿层抽放（白皎、松藻模式,29.01.2021,112,预抽方法 穿层顺层抽放（六枝模式,29.01.2021,113,预抽方法 顺层抽放,29.01.2021,114,中梁山底板网格式穿层钻孔预抽煤层瓦斯方法,底板岩巷,穿层钻孔,放水器,流量计,瓦斯抽采干管,29.01.2021,115,淮北祁南煤矿穿层孔与顺层孔抽采,29.01.2021,116,淮北祁南矿倾向顺层长钻孔递进掩护瓦斯抽采,29.01.2021,117,淮北芦岭煤矿底板岩巷网格式穿层钻孔瓦斯抽采,29.01.2021,118,淮南潘一矿远距离下保护层开采 底

54、板巷道网格式上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,29.01.2021,119,淮南谢一矿保护层开采 上、下邻近层瓦斯综合抽采方法,参数：B11突出危险煤层瓦斯压力4.5MPa,瓦斯含量14m3/t, B7、B8煤层瓦斯压力1.1MPa,瓦斯含量8m3/t。 层间距：B11B9b 70m;B9aB9b 5.6m;B9aB9b 5.6m B8B9b 9.0m;B7B9b 20.5m;B6B9b 35.0m,方法：开采层顶板走向钻孔抽卸压瓦斯法； 开采层B9b采空区埋管法； B10底板网格式穿层孔抽卸压瓦斯法； B6底板网格式穿层钻孔抽卸压瓦斯法,29.01.2021,120,淮南新庄孜煤矿煤层群多重上保

55、护层开采 底板巷上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,29.01.2021,121,淮南矿业集团远距离下保护层及被保护层瓦斯治理方法,被保护层,卸压瓦斯抽放钻孔,底板瓦斯抽放巷,进风巷,回风巷,顶板高位抽放巷,进风巷,回风巷,保护层,保护层瓦斯抽放钻孔,11#煤层,13#煤层,29.01.2021,122,淮南矿业集团上保护层及被保护层瓦斯治理方法,被保护层,卸压瓦斯抽放钻孔,底板瓦斯抽放巷,进风巷,回风巷,顶板高位抽放巷,进风巷,回风巷,保护层,尾巷,29.01.2021,123,阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采系统,顶板倾斜钻孔,安全出口,瓦斯泵房,储瓦斯罐,进风平硐,顶板倾斜钻孔,顶板倾斜钻孔,瓦斯管,

56、瓦斯管,29.01.2021,124,进风巷,保护层顶板高位抽放巷,阳泉三矿超远距离保护层及被保护层瓦斯抽采方法,保护层,被保护层底板卸压瓦斯抽放巷,被保护层,卸压瓦斯抽放钻孔,顶板走向高位抽放钻孔,内错式瓦斯尾巷,进风巷,回风巷,进风巷,回风巷,29.01.2021,125,钻孔施工,封堵钻孔施工,抽采卸压瓦斯,采煤工作面,松藻煤矿被保护层卸压瓦斯抽采方法,29.01.2021,126,沈阳红菱矿极薄上保护层开采瓦斯抽采方法,29.01.2021,127,顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法,铁法晓南矿顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法,钻孔长度：170200m 钻场间距：130m,29.01.2

57、021,128,焦作本煤层顺层钻孔预抽瓦斯方法,钻孔施工,29.01.2021,129,地面钻孔抽放瓦斯,中国地面煤层气开发CBM-方法实例 山西省晋城市 沁水蓝焰煤层气公司钻煤层气井450口，运行146口井，日产气量达到50万m3；沁南煤层气开发示范工程潘河项目已完成100口煤层气井群，抽采能力达70Mm3,29.01.2021,130,地面钻孔抽放瓦斯,29.01.2021,131,未采动区地面钻井抽瓦斯,29.01.2021,132,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,单井瓦斯抽采量可达1025m3/min，抽采浓度为6095%，抽采半径超过200m,地面瓦斯抽采效果,地面压裂井

58、筛管完井方式示意图,29.01.2021,133,未采动区地面钻井工艺流程,钻井：定向钻井、排渣、减少煤层损害 测井：测定煤层渗透率、瓦斯压力含量等 固井：下套管并用水泥固定井壁和套管 完井：射孔、造穴等 压裂：高压水携带砂石压裂并支撑煤层 排采：排水采气，水压低于气压，控制压差预防 煤层损害 集输：井群间合理调配压力，减少相互干扰，达到井群产气最大化,29.01.2021,134,未采动区地面钻井工艺流程适用条件,平均渗透率0.1md的煤层，且煤层总厚度、煤层埋藏深度及煤层气含量满足下表要求,资料来源：结合国内外工程实践分析认为,29.01.2021,135,预抽效果评价 规程要求： 预抽瓦

59、斯后,突出煤层的残存瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量。 煤层瓦斯预抽率应大于30%。 标准要求（MT）： 残存瓦斯压力小于0.74MPa; 残存瓦斯含量小于始突深度的原始煤层瓦斯含量，降到8m3/t以下； 综合指标D,K小于其临界值,29.01.2021,136,预抽效果评价 部分煤层预抽效果,天府刘家沟矿采用8m8m网格预抽，预抽时间大于36个月方可使抽放率达到25以上。 淮北芦岭矿8#煤采用直径为75mm、孔间距4m预抽，预抽6个月即可消除煤层的突出危险性,29.01.2021,137,提高预抽效果的方法 长时间、密集钻孔强化抽放； 预裂爆破； 水力扩孔,29.01.2021

60、,138,防治措施工程实施关键环节,防治措施工程实施 实现抽掘采协调平衡,高素质、足够的 施工队伍,足够的超前时间 足够的实施空间,足够的措施工程 足够的安全保护 范围,现场协调管理,工程质量监督管理：防突工作效 果的好坏，取决于防突工程质量 的好坏，严把设计、施工、过 程监督验收,弄虚作假绝不可为,29.01.2021,139,3.3.2 局部性防突措施,石门揭煤防突措施 煤巷掘进防突措施,29.01.2021,140,3.3.2 局部防突措施,局部防突措施,突出煤层（危险源,煤层巷道,安全保护范围 生命通道,巷道轮廓线外 保护8米以上,矿井采掘等作 业人员长期 在突出煤层中 作业，任何一