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1、专 业防 突班 级课程名称任课教师平煤天安十二矿职教中心年 月 日教案用纸第一章矿井瓦斯与防治需2学时审阅人授课课题矿井瓦斯与防治学时2授课时间年月日星期第节教学1、要求学员了解矿井瓦斯与防治基本知识目的2、教师要有教案,有板书,要布置作业,并及时批改,尽量与要 使用多媒体教学。学员要有笔记,要按时完成作业 求.教学重点矿井瓦斯与防治教学难点矿井瓦斯与防治授课方法讲授法、图示法课型理论课学法问题学习法教具仪器多媒体、模型教学过程、内容分析、授课提纲附记组织教学:上课时点名、宣布课堂纪律,提醒学员开上课复习旧课:讲授新课:矿井瓦斯与防治教案用纸第三章煤与瓦斯突出基本知识 需 3 学时审阅人7VN
2、 JI X ULJ少、mJH J授课课题煤与瓦斯突出基本知识学时3授课时间年月日星期第节教学1、要求学员了解:煤与瓦斯突出基本知识目的2、教师要有教案,有板书,要布置作业,并及时批改,尽量使与要用多媒体教学。学员要有笔记,要按时完成作业求.教学重点煤与瓦斯突出基本知识教学难点煤与瓦斯突出基本知识授课方法讲授法、图示法课型理论课学法问题学习法教具仪器多媒体、模型教学过程、内容分析、授课提纲附记组织教学:上课时点名、宣布课堂纪律,提醒学员开始上课复习旧课:讲授新课:1、煤与瓦斯突出的概念、分类及危害2、煤与瓦斯突出机理3、煤与瓦斯突出规律及预兆教案用纸第一章矿井瓦斯与防治附记一、瓦斯的性质与危害1
3、、瓦斯的性质矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体,是指矿井中主要由煤层 气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。瓦斯(CH,)是无色、 无味、无臭的气体。在一定条件下可以燃烧和爆炸。比空气轻,它与 空气的相对密度为0.5540其扩散性很强,扩散速率是空气的1.34倍。 能从邻近煤层穿过岩层渗到其他煤层的采空区和巷道涌出。瓦斯微溶 于水,无毒,但是,空气中瓦斯浓度增高时会导致空气中氧浓度降低, 从而使空气具有窒息性,威胁人员安全。附瓦斯。反之,如果外界压 力降低或温度升高时,吸附瓦斯也会转化为游离瓦斯。2、瓦斯涌出形式当煤层被开采时,煤体受到破坏,贮存在煤体内的部分瓦斯就会 离开煤体而涌人采
4、掘空间,这种现象叫做瓦斯涌出。(1) 普通涌出瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上,通过细小的孔隙缓 慢而长时间的涌出。首先是游离瓦斯,而后是部分解吸的吸附瓦斯。 普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式,不仅范围广,而且数量大。(2) 特殊涌出如果煤层或岩层中含有大量瓦斯,采掘时,这些瓦斯有时会在极 短的时间内,突然的、大量的涌出,可能还伴有煤粉、煤块或岩块, 瓦斯的这种涌出形式称为特殊涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象, 分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。瓦斯特殊涌出的范围是局部的、短暂 的、突发性的,但其危害极大。3、矿井瓦斯等级的划分矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量 和瓦斯涌
5、出形式划分为:(1) 低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于IOm3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m/mi n,(2) 高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于I0m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min,(3) 煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。(4) 低瓦斯矿井中,相对瓦斯涌出量大于Iom3 /t或有瓦斯喷出的个 别区域(采区或工作面)为高瓦斯区,该区应按高瓦斯矿井管理。4、瓦斯的危害瓦斯的危害表现在两个方面,一是瓦斯虽然无毒,但是如果矿内 空气中的瓦斯浓度增加,氧浓度就会相应降低。当井下空气中的瓦斯 浓度增至43%时,相应的氧气浓度会降至12%,人便感到呼吸非常困 难;当瓦
6、斯浓度为57%时,氧气浓度相应地降到9%,人在短时间内 就会窒息死亡。二是瓦斯积聚达到一定浓度遇火源就会发生燃烧爆炸。 产生高温、高压和强烈的冲击波,温度可达2150-2650C,压力可达几 个大气压,冲击波速度可达几百到几千米每秒,产生大量有害气体, 摧毁支架设备,破坏井巷和通风系统,使人员大量伤亡造成严重损失。二、规程关于瓦斯浓度与瓦斯检查的规定1、规程关于瓦斯浓度的规定(1) 矿井总回风巷一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75 %时,必须立即查明原因,进行处理。(2) 采区回风巷,采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进
7、行 处理。(3) 装有矿井安全监控系统的机械化采煤工作面,水采和煤层厚度小于0.8m的保护层的采煤工作面,经抽放瓦斯(抽放率25%以上)和增加风量已达到最高允许风速后,其回风巷风流中,瓦斯浓度仍不能降低到1.0%以下时,回风巷风流中瓦斯浓度不得超过1.5%,并应符合规程的其他要求。(4) 采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于 20m /min、进回风巷道净断 面8m以上,经抽放瓦斯(抽放率 25%以上)和增大风量已达到最高 允许风速后,其回风巷风流中瓦斯浓度超过最高允许浓度 1.0%,由企 业主要负责人审批后方可采用专用排瓦斯巷,但该巷回风流中瓦斯浓 度不得超过2.5%,并符合规程的规定。(5) 采
8、掘工作面及其作业地点风流中瓦斯浓度达1.0%时,必须停止用电钻打眼;爆破地点附近 20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时, 严禁爆破。(6) 采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点 附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时,必须停止工作,切断 电源,撤出人员,进行处理。(7) 采掘工作面及其他巷道内,体积大于 0.5m3的空间内积聚的瓦 斯浓度达到2.0%时,附近2 0m内必须停止工作,切断电源,撤出人 员,进行处理。(8) 在回风流中的机电设备铜室的进风侧必须安装甲烷传感器,瓦 斯浓度不超过0.5%。(9) 在局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中,瓦斯浓度都 不超过
9、0.5%时,方可人工开启局部通风机。(10) 符合规程规定的串联通风系统中,必须在进人被串联工作 面的进风风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳浓度不超过0.5%。(11) 对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备必须在瓦斯浓度 降到1.0%以下时,方可通电开动。(12) 采掘工作面进风流中,二氧化碳浓度不超过0.5%。(13) 采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到 1.5%时,必须停止工作, 撤出人员,查明原因,制定措施,进行处理。(14) 停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到 3%而不能立即处理时,必须 24h内封闭完毕。2、规程对瓦斯检查的规定矿井必须建立瓦斯、二氧化碳和其他有害气体检查制度,按规
10、定 配齐瓦斯检查人员,培训合格、持证上岗,并遵守下列规定:(1) 矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工 程技术人员、班长、流动电钳工下井时,必须携带便携式甲烷检测仪。 安全监测工必须携带便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测 仪。 所有采掘工作面、铜室,使用中的机电设备的设置地点、有人 员作业的地点都应纳人检查范围。(3) 、采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下:A低瓦斯矿井中每班至少2次;B高瓦斯矿井中每班至少3次;C有煤(岩)与瓦斯突出危险的采掘工作面,有瓦斯喷出危险的 采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面,必须有专人经 常检查,并安设甲烷断电仪。D采掘工作面二氧
11、化碳浓度应每班至少检查 2次;有煤(岩)与 二氧化碳突出危险的采掘工作面,二氧化碳涌出量较大、变化异常的 采掘工作面,必须有专人经常检查二氧化碳浓度。本班末进行工作的 采掘工作面,瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次;可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的铜室和巷道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。(4) 瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度,并 认真填写瓦斯检查班报。每次检查结果必须记人瓦斯检查班报手册和 检查地点的记录牌上,并通知现场工作人员。瓦斯浓度超过规程 规定时,瓦斯检查工有权责令现场人员停止工作,并撤到安全地点。 同时向矿调度室、通风值班室汇报。(6) 在有自然发火危险的矿井,
12、必须定期检查一氧化碳浓度、气体 温度等的变化情况。(7) 井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次,挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查1次。(8) 通风值班人员必须审阅瓦斯班报,掌握瓦斯变化情况,发现问 题,及时处理,并向矿调度室汇报。通风瓦斯日报必须送矿长、矿技 术负责人审阅,一矿多井的矿必须同时送井长、井技术负责人审阅。 对重大的通风、瓦斯问题应制定措施,进行处理。后记 本章讲解了矿井瓦斯性质、涌出方式,瓦斯浓度及检查要求第二章煤与瓦斯突出基本知识第一节煤与瓦斯突出的概念、分类及危害、煤与瓦斯突出的相关概念和特点煤与瓦斯突出概念:煤矿在采掘过程中,在地应力和瓦斯(含二 氧化碳)的共同
13、作用下,破碎的煤(岩)和瓦斯由煤(岩)体内突然 向采掘空间抛出的异常动力现象,煤与瓦斯突出是矿井瓦斯涌出的一 种形式。突出矿井:是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。其 中,突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有 突出危险的煤层。煤与瓦斯突出的主要特点是:(1) 煤与瓦斯突出后,会喷出大量的瓦斯和煤尘,突出时间极短, 一般持续几分钟或几秒钟。 破碎的煤(或岩石)常常被抛出一定的距离。使突出地点人员 窒息死亡或被掩埋、卷走,巷道被堵塞或冲垮。(3) 突出后在煤(岩)体内,往往形成大小不同、形状不一的孔洞。(4) 突出时,常常伴有猛烈响声和强大的动力效应。所谓动力效应,
14、就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推倒矿车、移动巨石等的一 种动力现象。(5) 喷出的瓦斯量大大超过煤层的瓦斯含量, 往往有几千到几万甚至几百万立方米。 突出过程中,不但能顺风流向回风方向冲击,而且常常发生瓦 斯逆流现象,即瓦斯流沿着通风相反方向流动。有的逆流很远,可达 几百米甚至上千米;冲击波能破坏通风系统,改变风流方向,造成通 风混乱,不利于人员的撤退和救灾。(7) 煤与瓦斯突出后的高浓度瓦斯,开始不会立即爆炸,但在一定 供氧条件下,遇火则能引起燃烧;待降到爆炸界限内,遇火源就会爆 炸。因此,突出矿井的火源管理非常重要。(8) 煤与瓦斯突出后,可能在同一地点发生第二次、第三次突出。 二、煤
15、与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类方法有两种,一是按突出现象的力学特征分 类,二是按突出强度分类。(一)按突出现象的力学特征分类 1煤与瓦斯突出(简称突出)发生突出的主要因素是地应力和瓦斯压力的联合作用,通常以地 应力为主、瓦斯压力为辅。实现突出的基本能量是煤体内积蓄的高瓦 斯能量。判断突出现象的基本特征是:(1) 突出的固体物具有气体搬运的特征。突出的煤有明显的 分选性,由外向突出点的煤的颗粒度从粉末状到煤块逐渐增 加(即先是煤粉,其后是细颗粒的煤,再后是粗颗粒的煤或 煤块);煤(岩)被高瓦斯气流运至远处,随巷道而拐弯煤 炭堆积的坡度小于煤的自然安息角。(2) 突出的固体物具有被高压气体粉碎
16、的特征。大量的极细的煤炭 粉末是突出时煤炭被高压瓦斯膨胀粉碎的结果,有时突出固体物被捣 固压实,需要人员用风镐或手镐来清理。(3) 突出时大量的瓦斯(有的煤矿是二氧化碳)喷出,有瓦斯逆流 现象。突出强度越大,瓦斯逆流越远,100t以下的突出一般为几十米; 1000t以下的大型突出的瓦斯逆流达几百米,甚至达千米;超过 1000t 的特大型突出的瓦斯逆流可达千米至数千米以上,能严重破坏矿井通风系统。(4) 突出的孔洞口小内大,通常为梨形或倒瓶形状。突出中心线沿 煤层倾斜方向向上延伸或与煤层倾向线成不大的夹角,一般长度为几 米到几十米,有时可能看不到孔洞,主要是被突出时位移的煤或碎煤 所充填。2、煤
17、突然压出并涌出大量瓦斯(简称压出)发生与实现煤压出的主要因素是煤层受采动影响所产生的地应力, 瓦斯压力和煤的自重力是次要因素。压出的基本特征是:(1)压出的固体物按弹性能释放的方向堆积,即压出的煤炭堆积在 原来的位置,或在煤的自重力的参与下稍有偏移;煤炭堆积坡度一般 小于自然安息角。(2)压出的煤为大小不同的碎块,杂乱无章;有时煤整体位移,向 外鼓出。(3)压出时往往出现楔形、缝形或袋形等形状的孔洞,口大肚小, 外宽内窄,深度一般为几米,多数压出看不到孔洞。(4)压出时有大量的瓦斯(二氧化碳)涌出,有时从煤层或岩石的 裂缝喷出瓦斯(二氧化碳),一般没有瓦斯逆流现象。(5)发生压出时的瓦斯(二氧
18、化碳)压力可推走设备和折断支架。3、煤突然倾出并涌出大量瓦斯(简称倾出)发生倾出的主要因素是地应力,即结构松软、富含瓦斯、内聚力 小的煤(岩),在较高的地应力的作用下,突然被破坏,失去平衡,为 其能量的释放创造了条件。实现突然倾出的主要动力是失稳煤体的自 重力。倾出的基本特征有:(1)倾出的煤按重力方向堆积,即煤堆积在原来的位置的下方。煤 堆积的坡度等于自然安息角。(2)倾出的煤为大小不同的碎块,杂乱无章。(3)倾出一般都有规则的孔洞,一般为舌形、梨形或袋形等口大内小的形状;孔洞轴线沿煤层倾斜方向延伸,其倾角一般大于45,位于原集中应力带内,孔洞的深度一般为几米到数十米。(4)倾出时有大量瓦斯
19、(二氧化碳)涌出,但一般没有逆流现象。 (二)按突出强度分类突出强度是指每次发生突出现象所抛出的煤 (岩)数量(一般以 t为单位)和涌出的瓦斯(二氧化碳)量(以 m3为单位)。由于在突 出时,统计和计算瓦斯(二氧化碳)量比较困难,所以通常以煤(岩) 数量作为划分突出强度的主要依据。(1)小型突出:突出的煤(岩)数量小于 100t.(2)中型突出:突出的煤(岩)数量为 100500t.(3)大型突出:突出的煤(岩)数量为 5001000t.(4) 特大型突出:突出的煤(岩)数量大于 1000t.三、煤与瓦斯突出的危害(1) 矿井中一旦发生煤瓦斯突出,大量的煤岩固体物和瓦斯气体即 以极快的速度喷出
20、,巨大的冲击力会破坏井巷设施和装备。(2) 冲出的煤岩会堆塞巷道、埋压人员和阻绝人员撤出。(3) 煤与瓦斯突出会使通风系统遭到严重破坏,风流逆转,使人员 窒息、死亡。(4) 突出的瓦斯遇火还可能引发瓦斯爆炸燃烧, 造成井毁人亡的特 大灾害事故。第二节煤与瓦斯突出机理一、煤与瓦斯突出的机理解释突出原因和突出过程的理论,称为突出机理。煤与瓦斯突出 是一种受多因素影响的、极其复杂的动力现象,至今对煤与瓦斯突出 发生的原因还没有统一认识,研究者提出了许多假说,总的来讲可归 纳为以下3种。1、瓦斯作用说瓦斯作用说认为煤与瓦斯突出的主要动力来源于高压瓦斯,即认为煤与瓦斯突出是因为采掘工作接近或沟通存储有大
21、量高压瓦斯的区域(或地点)时,高压瓦斯突然喷出造成的。2、地压作用说地压作用说认为煤与瓦斯突出是地压作用的结果。地压包括岩石 静压力、地质构造力和采掘过程中形成的集中压力等。在地压作用下, 煤层处于弹性变形状态,积蓄着很大的弹性潜能,当采掘工作接近或 进人这些区域(或地点)时,弹性潜能突然释放,使煤体破碎、抛出 而发生突出。3、综合作用说综合作用说认为煤与瓦斯突出是地压、瓦斯(包括瓦斯压力、含 量和吸附瓦斯瞬时解吸速度等)、重力(主要指急倾斜煤层)和煤的物 理性质(包括煤的强度和破坏类型)综合作用的结果。目前国内外大 多数学者认为综合作用说更切合实际。二、煤与瓦斯突出的全过程煤与瓦斯突出的全过
22、程,一般可划分为 4个阶段:准备、发动、 抛出和停止阶段。(1) 准备阶段。此阶段经历着两个过程,即能量积聚过程和阻力降 低过程。能量积聚过程是地应力集中,煤体受压,煤体的弹性增加, 孔隙压缩,使瓦斯压缩能提高;阻力降低过程是因落煤工序使煤体由 三向受力状态变为两向甚至单向受力状态,煤的强度骤然下降。经过 以上两个过程后,煤体内显现出有声和无声预兆。(2) 发动阶段。在此阶段,极限应力状态的部分煤体突然破碎卸, 发出巨响和冲击,使瓦斯作用在突然破裂煤体上的推力向巷道自由方 向增加几倍至十几倍,这时膨胀瓦斯流开始形成,大量吸附瓦斯进人 解吸过程,加强了流速。(3) 抛出阶段。在此阶段中,破碎的煤
23、在高速瓦斯流中呈悬浮状态 流动,这些煤在煤体内外瓦斯压力差的作用下被破碎成更小粒度,撞 击与摩擦也加大了煤的粉化程度,煤的粉化又加速了吸附瓦斯的解吸 作用,增强了瓦斯风暴的搬动力。这时瓦斯流连同碎煤从煤体内在极 短的时间内抛出并形成强大的动力效应,随着碎煤被抛出和瓦斯的快 速喷出,突出孔壁内的地应力与瓦斯压力分布进一步发生变化,煤体 内由于瓦斯排放,瓦斯压力下降,致使地应力增加,导致破碎区连续 地向煤体深部扩展,又进入准备阶段,当条件具备时,即可发生第二 次、第三次突出。停止阶段。当突出孔洞发展到一定程度时,由于堆积的突出物的 堵塞和地应力的分布满足了成拱静力平衡条件,导致突出停止。这时 煤的
24、突出虽然停止了,而从突出孔周围卸压区与突出煤炭中涌出瓦斯 的过程并没有完全停止,异常的瓦斯涌出还要持续相当长的时间,这 就形成了突出的瓦斯量大大超过煤的瓦斯含量的现象。第三节煤矿瓦斯地质与突出资料的整理瓦斯地质是把瓦斯作为一个地质体,从地质角度研究煤层瓦斯赋 存、涌出和煤与瓦斯突出的自然规律,为煤矿生产建设和能源开发服 务的一门新兴的边缘学科。通过瓦斯地质工作,能够了解控制煤与瓦 斯突出的地质因素,为防治煤与瓦斯突出提供依据。一、控制煤与瓦斯突出的地质因素(1) 突出煤系和突出煤层的特征。(2) 煤层瓦斯含量和瓦斯压力。(3) 地应力。(4) 煤体结构。(5) 地质构造类型。二、瓦斯地质资料的
25、收集瓦斯地质资料和突出资料的收集和整理对矿井研究、制订切实可 行的防突措施具有十分重要的意义。 收集各钻孔的开孔位置,包括距控制点(防突基点)的距离距 巷道两帮的距离和开孔的高度。(2) 收集实施防突措施地点的煤层厚度、软分层厚度和煤层各分层 的破坏类型。(3) 收集煤层的倾角、倾向、地质构造的产状、形态和落差。(4) 画现场施工的素描图,包括钻孔位置、煤层位置、构造形态等 内容。(5) 收集竣工钻孔的方位和倾角。 收集钻孔的长度,钻进长度内出现的喷孔、垮孔和顶(卡)钻 现象。(7) 钻孔喷煤时喷出的距离,实施防突措施前后和实施过程中的瓦 斯变化情况。(8) 钻孔钻不到位的原因。2、发生突出事
26、故后资料的收集(1) 收集资料时的注意事项。 发生突出事故后,防突工必须及时到现场收集突出资料。 必须经矿总工程师同意后才能进人突出现场,并且必须有两名防 突工同行,携带压缩氧自救器和瓦斯检查仪及收集资料所需的地质罗 盘、皮尺等工具。 必须待突出地点的瓦斯浓度下降后才能进人突出现场收集资料。 特殊情况需要及时收集时,必须根据现场实际情况由矿总工程师同意, 并指派救护队员或瓦斯检查工与防突工进人现场,并按指定的路线进 人。 进人现场时,随时检查进人线路的瓦斯浓度。 到达突出现场后,要认真观察巷道支护和顶板岩石情况。如顶板 有悬研,要将进出路线的悬研找净;如巷道支护被突出破坏,要认真 观察,在保证
27、自身安全的前提下,可以进人;如不能保证自身安全, 则不能进人。(2) 收集资料的内容。 收集突出工作面进、回风巷道和突出孔口、孔内的瓦斯浓度。 测量突出抛出的煤炭的距离、堆积高度和形态及煤炭堆积角度。 观察所抛出的煤有无分选性、分选堆积情况,特别注意观察有无 煤粉及煤粉的厚度和位置。 巷道支护的破坏范围和破坏形态。 突出对其他物体的破坏和影响情况。 突出孔洞的位置、孔洞的轴线方位和倾角,突出孔洞的形态、大 小、深度和高度等。 突出点附近的煤层产状(倾向、倾角)、结构、厚度和软分层厚 度等。 突出孔邻近煤层的松软煤体范围,煤体内空隙、缝隙的宽度、长 度和方位等。 在收集资料、做好记录的同时,应绘
28、制素描图三、突出资料的整理和分析1突出资料的整理收集突出资料后,按要求对资料整理成台账或卡片,并绘制图纸, 以作为突出档案长期保存和进行突出原因的分析、突出事故的处理依 据,并为在采掘生产活动中编制防突措施提供科学依据。(1) 突出煤量。按以下几种方法进行计算: 利用突出孔洞的几何形状计算突出煤的体积(m,),再乘以煤的密 度。 利用突出所抛出的煤在巷道中堆积的形态(长度、高度)计算体 积(m3),再乘以松散煤的密度。 利用突出后清理突出煤体的装车车数,计算突出煤量。(2) 突出瓦斯量。突出瓦斯量是指工作面发生突出后增大部分的瓦斯量至工作面 恢复到发生突出前的正常瓦斯涌出量,所增加的瓦斯涌出量
29、为突出瓦 斯量。计算突出瓦斯量时,利用瓦斯监测仪,提取突出工作面回风流的 瓦斯浓度和测定的风量进行计算。若工作面回风流的瓦斯监测仪被损 坏,可利用该采区或矿井回风流的瓦斯监测仪和该采区或矿井回风量 进行计算。计算时,从发生突出开始至瓦斯浓度下降到突出前工作面 的正常瓦斯浓度的这段时间的瓦斯量减去工作面这段时间内正常瓦斯 涌出量。瓦斯量按下式计算:瓦斯量(m3)=风量(m3) X瓦斯浓度()(3) 建立突出台账。突出台账包括以下内容:突出时间,突出点位置(突出地点距石 门或主要巷道的距离),突出点坐标,突出类型(突出、喷出或压出), 突出煤量,突出瓦斯量,突出煤层名称,突出伤亡情况,该煤层累计
30、突出次数,突出前工作面使用的作业工具,突出前采取的防突措施,突出地点的煤层倾角、厚度、软分层厚度,地质构造形态等。(4)建立突出卡片。突出卡片除有突出台账的内容外,还应有突出前工作面的瓦斯浓 度、风量、突出后瓦斯浓度随时间的变化情况、煤种类型、顶(底) 板岩性、邻近煤层和邻近区域开采情况、地质构造叙述、工作面支护 形式、空顶距离、支架间距、支护质量、工作面通风方式、突出前工 作面瓦斯涌出量及风量、突出前采取的防突措施、突出预兆、突出前 及突出时发生过程的描述、突出点距地表的垂直深度、巷道类型、突 出孔洞形状、轴线方向、轴线倾角、突出煤抛出距离及堆积角、突出 煤的粒度分级堆积情况、突出地点附近围
31、岩及煤层破碎情况、动力效 应(支架及其他物体破坏情况)、突出孔洞及附近煤层平面图、剖面图、 突出煤堆积的平面、剖面图等,(5)进行矿井突出汇总统计突出较为严重的矿井,应对所有的突出进行汇总,并建立矿井突 出汇总表。从表中能清晰地看出每年矿井发生突出的次数,各煤层发 生突出的次数,回采、掘进及上山发生的突出次数等。能为矿井宏观 掌握突出情况、分析突出原因、采取针对性的防突措施提供综合评价。 2、突出资料的分析发生煤与瓦斯突出后,必须对突出原因进行分析,以便吸取教训, 对下一步的采掘活动采取针对性的防突措施。在分析突出原因时,应全方位考虑与突出有关的问题,最后得出 分析结果。突出原因应从以下几方面
32、进行分析:(1)区域构造应力。发生突出的区域有无大构造(向斜、背斜及断层等)存在,突出 点在构造部位的位置,煤层走向或倾斜方向有无区域性的较大变化, 区域内小构造是否复杂,区域两翼有无大构造。最后得出区域内是否 存在构造应力和产生构造应力方向的结论。地质构造区的压应力和扭 应力是最容易引发突出的构造应力,同时区域内复杂的小构造形成的 构造应力也容易引发突出。(2)区域矿山压力和采动应力。 区域矿山压力:突出部位垂直于地表的岩石厚度越厚,矿山压 力越大,越容易发生突出。 采动应力:采煤工作面发生突出的部位邻近煤层或本煤层有无 已停采和停掘的工作面,突出部位是否在采动应力的影响范围内。应 实测工作
33、面前方的应力影响范围,若未进行实测,可参考下面数据进行考虑:采煤工作面前方应力逐渐上升至 30m时为最大值,30m后逐 渐下降,至120m时恢复到原始应力值;掘进工作面前方 46m为应 力最大值,以后逐渐下降,至1012m时恢复到原始应力值。采动应力影响范围最容易发生突出,特别是应力高峰值部位更易 发生突出。(3) 邻近工作面突出情况。突出工作面两翼和上、下部的本煤层和邻近煤层是否发生过突出;突出点与构造的关系,构造延展与工作面突出点的关系。(4) 煤体结构对比。突出点煤体与工作面正常地带的煤体结构(煤层厚度、各分层厚度、煤的光泽度、煤受破坏的类型等)是否存在差异。(5) 构造情况。突出点部位
34、有无地质构造存在,地质构造的形态,突出点位于构 造部位的位置,地质构造的延展方向,突出点及邻近煤层的走向和倾 角的变化情况。(6) 防突措施。突出前实施的防突措施,包括突出前1-3个循环实施防突措施的 突出危险性预测、防突措施的效果检验和控制范围、实施防突钻 孔时 的异常情况及煤层结构、地质变化等。(7) 突出前的作业方式。落煤工具、炮眼个数和深度、装药量和支护情况等。(8) 发生突出的过程。突出前工作面出现的异常情况,突出后煤炭抛出情况和瓦斯涌出 量情况等。四、瓦斯地质图1、瓦斯地质图的定义和类型综合反映瓦斯赋存分布规律及其地质条件、瓦斯含量、瓦斯涌出 量、瓦斯突出点分布及瓦斯突出预测参数等
35、瓦斯、地质诸因素的基础 图件叫做瓦斯地质图,它是瓦斯地质工作成果的反映。瓦斯地质图的 主要类型有以下几种:(1) 瓦斯地质柱状图。这种图件在煤系综合柱状图或地层柱状图的基 础上叠加瓦斯内容编制而成。可以反映某一块段、某一井田或矿区的 煤系地质概况,主要内容除一般地质内容外,还应说明煤系地层的透 气性和煤层的瓦斯特征。(2) 瓦斯地质剖面图。它是以地质剖面图为基础,叠加上瓦斯内容后 编制的。按剖切范围的大小,还可以做进一步划分,其中突出点剖面 图是反映突出点局部范围的具体特征的图件。矿井、矿区瓦斯地质剖 面图是反映沿某一方向剖面线上瓦斯地质特征的图件,该图应尽量反 映剖面线及邻近部位的瓦斯资料,
36、如大型突出点位置、突出带范围等, 并附以剖面线上瓦斯参数的变化曲线。(3) 瓦斯地质平面图。其范围可以是一个矿井、一个矿区或更大、更 小的区域。2、瓦斯地质图在防突工作中的作用(1) 利用瓦斯地质图进行区域和工作面突出危险性预测。根据瓦斯、 地质诸因素分析,加上实测的瓦斯参数,可直接进行某一区域或某一 工作面的突出危险性预测,确定某区域或某工作面突出管理等级。(2) 利用瓦斯地质图进行瓦斯地质综合分析,并且对某区域或某一工作面进行突出危险带预测。经过预测划分突出危险带和无突出危险带, 从而解放一些区域,可以按无突出危险区、突出威胁区或无突出危险 工作面进行管理。(3) 瓦斯地质图为制定防突技术
37、措施提供可靠的依据。第四节突出煤层和突出矿井鉴定防突规定明确提出:经评估认为有突出危险的新建矿井,建 井期间应当对开采煤层及其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突 出危险性鉴定。对突出煤层和突出矿井的鉴定能科学掌握矿井瓦斯涌 出规律,提高矿井防治突出管理的针对性,有效防范各类突出事故的 发生。一、煤层和新建矿井的突出危险性评估煤层的突出危险性评估是煤矿建设立项和科研的必要步骤,因此 煤矿建设单位应要求地质勘察单位进行相关勘察并提供可供突出危险 性评估的煤层地质和瓦斯情况的基础资料。基础资料应当包括下列内容:(1) 煤层赋存条件及其稳定性;(2) 煤的结构类型及工业分析;(3) 煤的坚固性系数、
38、煤层围岩性质及厚度;煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯放散初速度等指标;(5) 标有瓦斯含量等值线的瓦斯地质图;(6) 地质构造类型及其特征、火成岩侵人形态及其分布、水文地质情 况;(7) 勘探过程中钻孔穿过煤层时的瓦斯涌出动力现象;(8) 邻近煤矿的瓦斯情况。新建矿井在矿井建设的可行性研究阶段进行突出危险性评估是 非常必要的工作。新建矿井在可行性研究阶段,应当对矿井内采掘工 程可能揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。在矿井科研阶段进行的突出危险性评估结果,仅仅作为矿井立 项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据,而不作为矿井是否按 突出矿井管理的鉴定结论。当评估结果为有突
39、出危险的煤层时,即按 突出矿井进行设计,建井期间的揭煤作业也应按突出煤层管理,并在 井下现场实测煤层瓦斯参数,进行突出煤层的鉴定。如果评估结果为 有危险且按突出矿井进行了设计和建井,而鉴定结果却是非突出煤层 时,则今后的生产中可以不按突出矿井管理。经评估认为有突出危险的新建矿井,建井期间应当对开采煤层及 其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。如果在矿井科研阶段评估煤层突出危险性时,发现矿井井田范围 内有煤层具有突出危险性,则应在矿井建井期询由具有煤与瓦斯突出 危险性鉴定资质的单位,利用矿井的开拓工程(例如井筒、主石门、 大巷、采区上山及其他巷道等)测定开拓范围内各煤层的瓦斯参数,
40、 并进行突出煤层鉴定,以决定生产中是否按突出煤层管理。若评估结 果为各煤层均无突出危险,在建井期间可不进行突出煤层鉴定,但若 出现防突规定第一条的情况时则必须进行鉴定。二、突出煤层和突出矿井鉴定的情形防突规定第一条规定,矿井有下列情况之一的,应当立即进 行突出煤层鉴定;鉴定未完成前,应当按照突出煤层管理:(1)煤层有瓦斯动力现象的。(说明:煤层的动力现象是煤体在力的 作用下产生位移的一种现象。动力现象有很多种,例如冒顶、片帮、 煤与瓦斯突出、冲击矿压等,而如果在这些现象中还伴随有瓦斯的参 与或瓦斯的明显变化,就可以称做瓦斯动力现象。煤层一旦发生瓦斯 动力现象就应进行科学、公正的鉴定,以确认该动
41、力现象是否属于煤 与瓦斯突出、所在煤层是否为突出煤层。但是否属于突出则需要根据 专业技术经验和规范的鉴定程序来判别,以避免突出鉴定的随意性。 煤层的鉴定应委托具有煤与瓦斯突出鉴定资质的单位进行突出煤层鉴 定,以保证鉴定的科学、客观、公正。) 相邻矿井开采的同一煤层发生突出的。(说明:在共同边界的相 邻矿井同一煤层的地质条件一般是相近的,所以在相邻矿井的某煤层 确认发生了突出后,本矿井的同一煤层也可能有突出危险,应予鉴定。)(3)煤层瓦斯压力达到或者超过 0.74MPa的。(说明:煤层是否发生 瓦斯动力现象除了与煤层的瓦斯、地应力等情况有关外,还与煤矿的 管理水平等有关。因此,应按照防突规定的要
42、求经常测定煤层瓦 斯压力。测定的瓦斯压力达到或超过0.74MPa的煤层也应进行突出煤 层鉴定。)三、突出煤层和突出矿井鉴定的实施单位突出煤层鉴定是技术性非常强的工作,也事关煤矿安全生产。国 家安全生产监督管理总局对鉴定资质有严格的管理,不仅要求有长期 从事防突技术研究的人员,还要有满足要求的实验设备和完整的管理 体制,以确保鉴定质量。突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有突出危险性鉴 定资质的单位进行。鉴定单位应当在接受委托之日起120天内完成鉴定工作。鉴定单位对鉴定结果负责。煤矿企业应当将鉴定结果报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监 管部门、煤矿安全监察机构备案。煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故,经事故调查认定为突 出事故的,该煤层即为突出煤层,该矿井即为突出矿井。四、突出煤层和突出矿井的鉴定依据突出煤层鉴定应当首先根据实际发生的瓦斯动力现象进行。如果 有瓦斯动力现象而且根据其特征判断该动力现象属于煤与瓦斯突出, 即该煤层已经实际发生了煤与瓦斯突出,应直接鉴定为突出煤层。如果该煤层尚没有发现瓦斯动力现象,或者虽然发生了瓦斯动力 现象,但根据其特征等情况尚不足以判断其属于煤与瓦斯
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