第二部分、煤与瓦斯突出防治技术

1、上页上页下页下页第二部分、煤与瓦斯突出的防治技术第二部分、煤与瓦斯突出的防治技术一一 . 煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理二二 . “四位一体四位一体”综合防突措施综合防突措施三三 . 煤层突出危险性预测煤层突出危险性预测四四 . 防治突出措施防治突出措施五五 . 防治突出措施的效果检验防治突出措施的效果检验六六 . 安全防护措施安全防护措施 上页上页下页下页一一 . 煤与瓦斯突出机理（煤与瓦斯突出机理（1）l突出机理就是解释发生突出的原因和突出机理就是解释发生突出的原因和过程的理论过程的理论。 l 煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，世界上煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，世界上许多产煤国家对

2、煤与瓦斯突出的机理开展了广许多产煤国家对煤与瓦斯突出的机理开展了广泛研究，提出了多种假说。泛研究，提出了多种假说。上页上页下页下页 煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理 （2）1、 国外煤与瓦斯突出假说国外煤与瓦斯突出假说l瓦斯为主导作用的假说瓦斯为主导作用的假说l地压为主导作用的假说地压为主导作用的假说l化学本质假说化学本质假说l能量假说能量假说 l综合假说综合假说2、 国内煤与瓦斯突出假说国内煤与瓦斯突出假说l流变假说流变假说l球壳失稳假说球壳失稳假说 上页上页下页下页瓦斯为主导作用的假说瓦斯为主导作用的假说l瓦斯包说瓦斯包说l粉煤带说粉煤带说l煤孔隙结构不均匀说煤孔隙结构不均匀说l突出波说突

3、出波说l裂隙堵塞说裂隙堵塞说l瓦斯膨胀说瓦斯膨胀说l卸亚瓦斯说卸亚瓦斯说l火山瓦斯说火山瓦斯说l地质破坏带说地质破坏带说l瓦斯解吸说瓦斯解吸说 返回返回上页上页下页下页 地压为主导作用的假说地压为主导作用的假说 l岩石变形潜能说岩石变形潜能说l应力集中带说应力集中带说l剪切应力说剪切应力说l塑性变性说塑性变性说l振动波动说振动波动说l冲击式移近说冲击式移近说l拉应力波说拉应力波说l应力叠加说应力叠加说l放炮突出说放炮突出说l顶板位移不均匀说顶板位移不均匀说 返回返回上页上页下页下页 化学本质假说化学本质假说 l瓦斯水化物说瓦斯水化物说l爆炸煤说爆炸煤说l重煤说重煤说l地球化学说地球化学说l硝基

4、化合物说硝基化合物说 返回返回上页上页下页下页能量假说能量假说AWt 221EWt1126112241410PPVRT 75.1597nSrA 苏联苏联B.B.霍多特提霍多特提出，长期以来在国际出，长期以来在国际上享有盛誉。在实验上享有盛誉。在实验室试验的基础上，从室试验的基础上，从能量的观点出发，用能量的观点出发，用数学方法分析计算了数学方法分析计算了煤层的变形潜能煤层的变形潜能Wt 、瓦斯内能瓦斯内能以及造成突以及造成突出破坏需要的能量出破坏需要的能量A ，提出了能量假说。提出了能量假说。返回返回上页上页下页下页球壳失稳假说球壳失稳假说l突出的发生发展是以球盖状煤壳的形成、发展突出的发生发

5、展是以球盖状煤壳的形成、发展及失稳抛出为特点的及失稳抛出为特点的l突出过程的实质是地应力破坏煤体，煤体释放突出过程的实质是地应力破坏煤体，煤体释放瓦斯，瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的球壳失瓦斯，瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的球壳失稳破坏稳破坏l瓦斯膨胀能是发动突出的真正的动力及能源瓦斯膨胀能是发动突出的真正的动力及能源返回返回上页上页下页下页流变假说流变假说l含瓦斯煤岩体在外力的作用下，当达到或超过其屈服载含瓦斯煤岩体在外力的作用下，当达到或超过其屈服载荷时，则明显地表现为时间上的三个阶段，即变形衰减荷时，则明显地表现为时间上的三个阶段，即变形衰减阶段、均匀变形阶段和加速阶段阶段、均匀变形阶段和加

6、速阶段l第第、第、第阶段对应于突出的准备阶段，第阶段对应于突出的准备阶段，第阶段是突阶段是突出的发生发展阶段，突出是含瓦斯煤岩体快速流变的结出的发生发展阶段，突出是含瓦斯煤岩体快速流变的结果果l瓦斯、地应力、煤的物理力学性质和时间过程是突出的瓦斯、地应力、煤的物理力学性质和时间过程是突出的重要影响因素重要影响因素返回返回上页上页下页下页综合假说综合假说50年代中期，苏联年代中期，苏联A.A.斯科琴斯基院士根据开采突出危险斯科琴斯基院士根据开采突出危险煤层的经验以及当时科研工作的成果，提出煤与瓦斯突煤层的经验以及当时科研工作的成果，提出煤与瓦斯突出是由地应力、煤层瓦斯和煤层物理力学性质综合作用出

7、是由地应力、煤层瓦斯和煤层物理力学性质综合作用的结果。的结果。目前综合假说得到普遍认同，是瓦斯突出防治技术的理论目前综合假说得到普遍认同，是瓦斯突出防治技术的理论基础。基础。 突出的动力是突出的动力是 地应力和地应力和 煤层中的瓦斯煤层中的瓦斯;突出的阻力是突出的阻力是 煤层煤层的物理力学性质。这三者称为煤与瓦斯突出的的物理力学性质。这三者称为煤与瓦斯突出的“三因素三因素” 上页上页下页下页 煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理 （3）l3、煤与瓦斯突出的三因素：、煤与瓦斯突出的三因素：l1地应力的作用地应力的作用 l突出煤层中存在着地应力，它包括上覆岩层自重应力、地突出煤层中存在着地应力，它包括

8、上覆岩层自重应力、地 质构造应质构造应力和采掘集中应力，采掘工作面前方局部煤体内存在一个集中应力力和采掘集中应力，采掘工作面前方局部煤体内存在一个集中应力带，这里的地应力高于原始煤体的应力，瓦斯压力接近于原始煤体带，这里的地应力高于原始煤体的应力，瓦斯压力接近于原始煤体的瓦斯压力。的瓦斯压力。 l 地应力的作用，一是使煤体产生位移和突然破碎，煤由静地应力的作用，一是使煤体产生位移和突然破碎，煤由静 态变为态变为动态；二是地应力影响煤体内部结构，控制着瓦斯的流动。由于工动态；二是地应力影响煤体内部结构，控制着瓦斯的流动。由于工作面前方煤体内存在着一个集中应力带，使距掘进迎头作面前方煤体内存在着一

9、个集中应力带，使距掘进迎头L米的集中米的集中应力带内，煤的裂隙、孔隙受压缩应力带内，煤的裂隙、孔隙受压缩 变小，阻碍煤体内瓦斯的正常运变小，阻碍煤体内瓦斯的正常运移流动。那么，什么是地应力呢？我们通过一个简单的物理现象来移流动。那么，什么是地应力呢？我们通过一个简单的物理现象来予以说明。予以说明。 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l我们知道，一个弹簧，给它一个压力，就产生一个反作用力1，也就是说，我们用力把弹簧压下去后，弹簧就蓄积一个弹起的能量。同样，煤岩层也具有一定的弹性，由于在几百米深的地下开采，必然受到上覆岩层给它的一个压力，使煤层蓄积一个向外膨胀的潜能。 l在没

10、有开采前，煤岩体是处于三向应力平衡状态，当开掘巷道或进行回采工作时，就破坏了原来的应力平衡状态，使煤岩体的应力重新分布，煤体向作业空间膨胀变形。 l 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l采掘工作面地应力状况及对突出的影响：采掘工作面地应力状况及对突出的影响： l采煤工作面前方存在一个集中应力区，其峰值距离采面煤壁的距离越小，越容易破坏采面煤体而引发煤与瓦斯突出。因此，必须加强工作面支护，使采面煤体的集中应力向煤体深部推移，或在采面采取人为卸压措施，如打排放钻孔、实施浅孔爆破等。 l掘进工作面前方的地应力，可分为三个带，即：卸压带、集中应力带和常压带，亦叫做原始应力区。从防

11、突角度l讲，集中应力区距离工作面越近，工作面煤体越易发生破坏而引发煤与瓦斯突出。解决该问题的措施，就是在突出危险区域采取人为卸压措施，如打排放钻孔、实施深孔爆破和放慢掘进速度等，使集中应力带向深部推移。 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l以上情况说明，具有较高的地应力是发生煤与瓦斯突出的先决条件，即起着发动突出的作用。在地质构造带，由于构造应力的存在，就是采深不大也可能发生突出。l因此，发生煤与瓦斯突出的第一个充分必要条件是： 煤层和围岩具有较高的地应力和瓦斯压力，并且在近工作面地带煤层的应力状态发生突然变化，使潜能有可能突然释放。 l应力状态的变化一般有下列原因： l

12、 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素（）、巷道进入地质破坏区； l（）、石门揭开煤层时； l（）、巷道从硬煤进入软煤带； l（）、煤的冒落等。 l 另外还有工作面迅速推进时；煤层突然加载，如巷道顶板下沉；煤层突然卸压，如悬臂梁断裂等。 l5.向斜轴部附近.l.上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l 2瓦斯的作用瓦斯的作用 l瓦斯是成煤过程中的产物，以游离状态和吸附状态存于l煤裂隙和孔隙中，促使煤体产生潜能，降低煤的强度。）l煤体中瓦斯含量是指每吨煤所含的瓦斯量，也就是煤体中游离和吸附两种状态瓦斯量的总和。其中吸附瓦斯量占瓦斯含量的8090%以上。瓦斯压

13、力决定煤层中瓦斯含量的多少，是造成瓦斯突出的重要能源。 l在卸压带瓦斯压力梯度是平缓的，在集中应力带瓦斯压力梯度显著增大，形成作用于压力降低方向（掘进迎头）的力，参与突出的发展。 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l在掘进巷道揭露煤层引起瓦斯流动后，随着煤壁暴露时间 的不断增长，流动场范围 不断扩大，工作面附近瓦斯压力梯度不断下降变缓。最危险的是在时，即爆破见煤的瞬时，瓦斯压力梯度最大，此时最容易发生突出。l因此，煤与瓦斯突出发展的第二个必要和充分条件是：有足够的瓦斯流把碎煤抛出，并且突出孔道要畅通，以便在空洞壁形成较大的地应力梯度和瓦斯压力梯度，从而使煤破碎向深部扩展上

14、页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l3煤的物理力学性质与突出的关系煤的物理力学性质与突出的关系 l煤结构和力学性质，与发生突出的关系很大。一般来说，煤愈硬、裂隙愈小，所需的破坏功愈大，要求的地应力和瓦斯压力愈高。反之亦然。因此，在地应力和瓦斯压力为一定值时，软煤分层易被破坏，突出往往沿软煤分层发展。 l 上页上页下页下页煤与瓦斯突出的三因素煤与瓦斯突出的三因素l4外部因素的影响外部因素的影响 l外部因素（工作面推进度、爆破等）对煤与瓦斯突出的发生和发展也有重要影响。工作面快速推进时，有助于应力状态发生突然变化，从而激发突出。反之，工作面缓慢推进时，应力状态变化是平缓的，发生

15、突出的可能性就小。 l工作面若快速推进时，由于工作面前方煤体中集中应力带没有向深部推移时间，高压瓦斯没有有效排放，造成集中应力带距离工作面的正常距离1大于异常距离2，使工作面突出危险性增加，特别是在爆破瞬间的突出危险性最大。 上页上页下页下页二二 .“四位一体四位一体”综合防突措施综合防突措施l1.防突技术的发展防突技术的发展l煤与瓦斯突出在煤矿出现已经超过一个半世纪，为了防治突出和避免造成人身伤亡事故，国内外进行了大量的研究，提出和应用了多种防突措施。纵观防突技术的发展史，大体有三个发展阶段：l1、以安全防护措施为主的阶段，即在突出发生时，避免发生人身伤亡事故。在本世纪50年代前，属于这一阶

16、段。上页上页下页下页防突技术的发展防突技术的发展l2、是以防治突出措施为主的阶段，即在突出矿井普遍采用防突措施，使它不发生突出。本世纪5070年代属于这个阶段。l3、是采取综合防突措施阶段，即将突出危险性预测引入综合防突措施。前苏联在70年代中期开始采用综合防突措施，我国80年代末开始采用防突综合措施 ，1988年我国防突细则颁布后，在各突出矿井普遍推广。上页上页下页下页2.“四位一体四位一体”综合防突措施综合防突措施l突出危险性预测突出危险性预测l防治突出措施防治突出措施l防治突出措施的效果检验防治突出措施的效果检验l安全防护措施安全防护措施根据开采突出煤层时，根据开采突出煤层时，必须采取突

17、出危险性预测、必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防措施的效果检验和安全防护措施等综合防治突出措护措施等综合防治突出措施。施。 返回返回上页上页下页下页三三 .突出危险性预测突出危险性预测1、 突出危险性预测分类突出危险性预测分类2、 煤层突出危险性预测流程煤层突出危险性预测流程3 、区域突出危险性预测区域突出危险性预测4、 工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测 上页上页下页下页1、 突出危险性预测分类突出危险性预测分类 返回返回工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测（日常预测或工作面预测）（日常预测或工作面预测）区域突出危险性预测区域

18、突出危险性预测（区域预测）（区域预测）煤层突出煤层突出危险性预测危险性预测突出煤层突出突出煤层突出危险区域预测危险区域预测突出危险性预测突出危险性预测上页上页下页下页2、 煤层突出危险性预测流程煤层突出危险性预测流程返回返回煤煤 层层突出煤层突出煤层无突出无突出危险区危险区突出突出威胁区威胁区突出危险突出危险工作面工作面无突出危险无突出危险工作面工作面突出危险区突出危险区区域预测或鉴定区域预测或鉴定区域预测区域预测工作面预测工作面预测非突出非突出煤层煤层检验性预测预报检验性预测预报上页上页下页下页突出危险性预测的意义突出危险性预测的意义l国内外开采突出煤层的实践证明,突出只发生在某些局部地带,

19、突出煤层中突出危险带的面积仅占510%。通过在突出煤层进行突出危险性预测,把突出煤层划分为突出危突出危险区、突出威胁区和无突出危险区险区、突出威胁区和无突出危险区;把采掘工作面划分为突出危险工作面和无突出危险工作面突出危险工作面和无突出危险工作面,从而采取不同级别的综合防突措施,做到在安全的前提下,大量地节约防突工程量、工作量，减少防突工作的盲目性。上页上页下页下页 3 、区域突出危险性预测、区域突出危险性预测3.1 煤层突出危险性预测煤层突出危险性预测3.2 突出煤层危险区域预测突出煤层危险区域预测上页上页下页下页3.1 煤层突出危险性预测（煤层突出危险性预测（1）l实际突出实际突出l 单项

20、指标法单项指标法 l 煤层弹性变形特性煤层弹性变形特性E、 上页上页下页下页 煤层突出危险性预测（煤层突出危险性预测（2） 矿井在采掘过程中矿井在采掘过程中只要发生过一次煤与瓦斯突只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即定为突出矿井，出，该矿井即定为突出矿井，发生突出的煤层即定为突出发生突出的煤层即定为突出煤层。煤层。 突出矿井及突出煤层突出矿井及突出煤层确定程序确定程序国家煤矿安全监察局国家煤矿安全监察局授权单位鉴定授权单位鉴定煤炭企业提出报告煤炭企业提出报告报省煤炭管理部门审批报省煤炭管理部门审批报省级煤矿安全报省级煤矿安全监察机构备案监察机构备案上页上页下页下页 煤层突出危险性预测（煤层突出

21、危险性预测（3）单项指标法单项指标法l可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力预测煤层的突出危险性，其临界值数和煤层瓦斯压力预测煤层的突出危险性，其临界值应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料，只有全应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料，只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。l划分标准划分标准 1. 煤的破坏类型煤的破坏类型、 以上以上 2.瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度P 10 3.煤的坚固性系数煤的坚固性系数f0.5 4. 煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力P0.74MPA.上

22、页上页下页下页 煤层突出危险性预测（煤层突出危险性预测（4）煤层弹性变形特征煤层弹性变形特征l俄罗斯学者从突出煤层和非突出煤层选取煤样，在实验室利用超俄罗斯学者从突出煤层和非突出煤层选取煤样，在实验室利用超声波确定其弹性模量声波确定其弹性模量E、剪切模量、剪切模量G，突出煤层和非突出煤层的，突出煤层和非突出煤层的E、G有明显差异，并与煤层的变质程度有关有明显差异，并与煤层的变质程度有关l对于非突出煤层的对于非突出煤层的E、G有：有： G=(0.270-0.001Vdaf ) 109 E=(0.790-0.006Vdaf ) 109l当某一煤层的当某一煤层的E、G实验室测试结果大于上述计算值时，

23、该煤层实验室测试结果大于上述计算值时，该煤层属突出危险煤层属突出危险煤层返回上页上页下页下页3.2 突出煤层危险区域预测突出煤层危险区域预测l 瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法 l综合指标法综合指标法l单项指标单项指标H、E、G l综合指标综合指标B 上页上页下页下页 突出煤层危险区域预测（突出煤层危险区域预测（2） l突出煤层中的区域预测突出煤层中的区域预测可采用瓦斯地质统计法可采用瓦斯地质统计法或综合指标法进行，预或综合指标法进行，预测结果报矿务局总工程测结果报矿务局总工程师批准师批准l 瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法 根据已开采区确切掌握的煤根据已开采区确切掌握的煤层赋存、地质构造条件与突层赋

24、存、地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出出分布的规律，划分出突出危险区域和突出威胁区域危险区域和突出威胁区域l 综合指标法（综合指标法（ D=（0.0075H/f-3)(P-0.74) K= P /f 当当D0.25、K 20（无烟）（无烟）或或15（其它煤种）时，划为（其它煤种）时，划为危险区域危险区域上页上页下页下页 突出煤层危险区域预测突出煤层危险区域预测 （3）l单项指标单项指标H、E、G(俄罗斯俄罗斯)a、在临界突出深度以下，煤层本身的弹、在临界突出深度以下，煤层本身的弹性能和瓦斯能足以造成突出破坏，其性能和瓦斯能足以造成突出破坏，其发生与否，关键取决于煤层所需破碎发生与否，关键

25、取决于煤层所需破碎功的大小功的大小b、当构造应力作用于高弹性煤层时，在、当构造应力作用于高弹性煤层时，在有脆性破坏倾向的煤层中可以形成煤有脆性破坏倾向的煤层中可以形成煤层破碎功小的区带层破碎功小的区带c、用、用E、G表示煤层的突出危险性倾向表示煤层的突出危险性倾向d、通过计算煤层、通过计算煤层H、E、G的临界值的临界值H0、E0、G0，并与，并与H、E、G比较，确定区比较，确定区域突出危险性域突出危险性l预测程序框图预测程序框图输入原始数据输入原始数据H、Vdaf 等等确定临界值确定临界值H0、E0、G0 H H0测定煤层的测定煤层的E、GE E0 G G0突出危险性确定突出危险性确定NoYe

26、sYesNoYesNo上页上页下页下页突出煤层危险区域预测（突出煤层危险区域预测（4） 综合指标综合指标B（俄罗斯）（俄罗斯）l在地质勘探阶段，通过对在地质勘探阶段，通过对煤层岩心和瓦斯资料的研煤层岩心和瓦斯资料的研究，根据综合指标究，根据综合指标B预测预测煤层的突出危险性煤层的突出危险性l该指标经过广泛验证，列该指标经过广泛验证，列入部门标准入部门标准lB15，煤层具有突出危险，煤层具有突出危险lB30qm (L/min)5.04.54.04.5上页上页下页下页钻孔瓦斯涌出初速度法钻孔瓦斯涌出初速度法测试要点测试要点l测量室应位于应力测量室应位于应力集中带或原岩应力集中带或原岩应力带带l采用

27、节流式流量计采用节流式流量计l打钻后立即封孔测打钻后立即封孔测量量l封孔严密封孔严密l测试前检查仪器，测试前检查仪器，无气路堵塞现象无气路堵塞现象应用效果应用效果l目前该方法是国内外突出矿井的目前该方法是国内外突出矿井的主要预测方法。主要预测方法。返回上页上页下页下页钻屑瓦斯解吸指标钻屑瓦斯解吸指标理论基础理论基础l钻屑瓦斯解吸指标钻屑瓦斯解吸指标 h2或或K1值表示瓦值表示瓦斯含量的大小和解吸速度的快慢，斯含量的大小和解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及释放速度。即表示瓦斯能的大小及释放速度。l钻屑瓦斯解吸规律可用巴雷尔公式钻屑瓦斯解吸规律可用巴雷尔公式表示，表示，Q1=K1T0.5 ， h

28、2和和K1值均表值均表示煤样在一段时间内的瓦斯解吸量，示煤样在一段时间内的瓦斯解吸量， K1值是解吸第值是解吸第1分钟的解吸量，分钟的解吸量， h2是第是第4和第和第5分钟内的解吸量，分钟内的解吸量， K1是是按解吸规律推算的，按解吸规律推算的， K1是实测的是实测的l按照巴雷尔公式推算，按照巴雷尔公式推算， K1 =0.016 h2测试仪器与方法测试仪器与方法l h2用用MD-2解吸仪测定，解吸仪测定，K1用用ATY突出预测仪测突出预测仪测定定l可用于石门揭煤工作面可用于石门揭煤工作面以及采掘工作面的突出以及采掘工作面的突出危险性预测危险性预测l永润集团突出矿井采用永润集团突出矿井采用 h2

29、作为预测指标之一作为预测指标之一上页上页下页下页石门揭煤工作面石门揭煤工作面 h2和和K1的临界值的临界值钻屑瓦斯解吸指标临界值钻屑瓦斯解吸指标临界值h2(Pa)K1(mL/g. min1/2)干煤2000.5湿煤1600.4返回上页上页下页下页钻屑指标法钻屑指标法理论基础理论基础l钻屑量钻屑量S表示煤层应力集中表示煤层应力集中程度大小，程度大小， h2或或K1值表示值表示煤层瓦斯大小及其释放速度煤层瓦斯大小及其释放速度大小，分别从地应力和瓦斯大小，分别从地应力和瓦斯的角度反映了煤层突出危险的角度反映了煤层突出危险性的的大小，可以综合反映性的的大小，可以综合反映煤层的突出危险性煤层的突出危险性

30、l地应力越大，地应力越大，S值越大值越大l钻屑瓦斯释放速度越快，钻屑瓦斯释放速度越快， h2或或K1值越大值越大测试方法测试方法l在煤巷掘进工作面打在煤巷掘进工作面打2个（倾斜或个（倾斜或急倾斜煤层）或急倾斜煤层）或3个（缓倾斜煤层）个（缓倾斜煤层）直径直径42mm、深、深810m的钻孔。的钻孔。l钻孔每打钻孔每打1m测定钻屑量一次，每测定钻屑量一次，每2m测定一次钻屑解吸指标测定一次钻屑解吸指标l根据每个钻孔的根据每个钻孔的S、 h2或或K1的最的最大值预测突出危险性大值预测突出危险性l当任一指标大于或等于临界值时，当任一指标大于或等于临界值时，该工作面为突出危险工作面该工作面为突出危险工作

31、面l每预测循环留每预测循环留2m的超前距的超前距上页上页下页下页钻屑指标法预测掘进工作面的临界值钻屑指标法预测掘进工作面的临界值 h2最大钻屑量最大钻屑量SK1危险性危险性PaKg/mL/mmL/(g. min1/2)20065.40.5突出危险工作面20065.40.5无突出危险工作面返回上页上页下页下页R值指标法值指标法l钻屑量钻屑量S主要考虑了煤层的强度性质主要考虑了煤层的强度性质和应力状态，瓦斯涌出初速度则主要和应力状态，瓦斯涌出初速度则主要考虑了瓦斯因素，把两者结合在一起考虑了瓦斯因素，把两者结合在一起用来预测突出危险性是合适的用来预测突出危险性是合适的l该方法同时考虑了工作面的应力

32、状态、该方法同时考虑了工作面的应力状态、物理力学性质、瓦斯含量、透气性和物理力学性质、瓦斯含量、透气性和煤层的放散能力，即考虑了决定突出煤层的放散能力，即考虑了决定突出危险性的主要因素，是一个综合指标危险性的主要因素，是一个综合指标判断指标判断指标R=(Smax 1.8)(qmax -4 )l当任一钻孔的当任一钻孔的R6时，突出时，突出危险工作面危险工作面l当任一钻孔的当任一钻孔的R6时，无突时，无突出危险工作面出危险工作面l当当R为负值时，应用单项指为负值时，应用单项指标预测标预测上页上页下页下页R值指标法值指标法测试方法测试方法l(1)在煤巷掘进工作面打在煤巷掘进工作面打2个个(倾斜或急倾

33、倾斜或急倾斜煤层斜煤层)或或3个个(缓倾斜煤层直径缓倾斜煤层直径42mm、深深5.56.5m的钻孔的钻孔l(2)钻孔布置在软分层中，一个钻孔位于钻孔布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部平行于掘进方向，其它钻巷道工作面中部平行于掘进方向，其它钻孔的终孔点应位于巷道轮廓线外孔的终孔点应位于巷道轮廓线外24m处处l(3)钻孔每打钻孔每打1m，测定一次，测定一次S和和ql(4)测测q时，测量室长度为时，测量室长度为1m，根据每个，根据每个钻孔的最大钻孔的最大Smax和最大和最大qmax 确定确定R值值l(5)每预测循环留每预测循环留2m超前距超前距上页上页下页下页平顶山矿区突出矿井预测指标平顶山

34、矿区突出矿井预测指标矿矿别别指指 标标q（L/min）Cq S（kg/m）R四矿2.84.5五矿4.566八矿4.50.66十矿46十二矿4.50.656返回返回上页上页下页下页四、防治突出措施四、防治突出措施1、 区域性防突措施区域性防突措施2、 局部性防突措施局部性防突措施3、 各类防突措施适应条件及优缺点各类防突措施适应条件及优缺点上页上页下页下页制定防突技术措施的原则制定防突技术措施的原则l降压排瓦，增加煤体强度降压排瓦，增加煤体强度l降压排瓦降压排瓦-消除或减小能引起煤与瓦斯突出的消除或减小能引起煤与瓦斯突出的能量聚集，并防止这种能量突然释放，即排除能量聚集，并防止这种能量突然释放，

35、即排除瓦斯，卸除地应力和瓦斯压力的原则；瓦斯，卸除地应力和瓦斯压力的原则；l增加煤体强度增加煤体强度-增强煤体的稳定性，改变煤增强煤体的稳定性，改变煤体的物理力学性质，增加煤体的抗破碎能力，体的物理力学性质，增加煤体的抗破碎能力，即加固煤体，抑制突出的原则。即加固煤体，抑制突出的原则。上页上页下页下页1、 区域性防突措施区域性防突措施1.1 开采保护层开采保护层1.2 预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯1.3 煤层区域性预先煤层区域性预先注水注水 l在煤层采掘之前，对在煤层采掘之前，对煤层实施大面积预先煤层实施大面积预先处理，以达到煤层卸处理，以达到煤层卸压、排放瓦斯及改变压、排放瓦斯及改变煤层物理力学

36、性质的煤层物理力学性质的目的，从而大面积消目的，从而大面积消除煤层的突出危险性。除煤层的突出危险性。在选择防突措施时，在选择防突措施时，应优先采用区域性防应优先采用区域性防突措施。突措施。上页上页下页下页1.1开采保护层开采保护层l作用机理作用机理 在开采煤层群时，通过开采保护层，在开采煤层群时，通过开采保护层，实现被保护层的卸压和瓦斯排放，消实现被保护层的卸压和瓦斯排放，消除被保护层的突出危险性。除被保护层的突出危险性。l保护层的选择保护层的选择 首先选择无突出危险的煤层作为保首先选择无突出危险的煤层作为保护层。护层。 矿井中所有煤层都有突出危险时，矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择突出危

37、险性较小的煤层。应选择突出危险性较小的煤层。 优先选择上保护层。优先选择上保护层。l有关保护层开采的技术要求和保护范有关保护层开采的技术要求和保护范围的规定。围的规定。 返回返回上页上页下页下页1.2预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯l作用机理作用机理 通过预抽煤层瓦斯，减少煤层瓦斯压力通过预抽煤层瓦斯，减少煤层瓦斯压力和含量，降低瓦斯内能，提高煤体强度，和含量，降低瓦斯内能，提高煤体强度，以消除煤层的突出危险性。以消除煤层的突出危险性。l技术要求技术要求 采用平行布孔方式，钻孔应控制整个采用平行布孔方式，钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔；预抽区域并均匀布孔； 煤层瓦斯预抽率应大于煤层瓦斯预抽率应大于2

38、5； 预抽后，突出煤层残存瓦斯含量应小预抽后，突出煤层残存瓦斯含量应小于该煤层始突深度处的煤层原始瓦斯含于该煤层始突深度处的煤层原始瓦斯含返回返回上页上页下页下页1.3煤层区域性预先注水煤层区域性预先注水l作用机理作用机理 水进入煤层的裂隙和孔隙，使原始煤体水进入煤层的裂隙和孔隙，使原始煤体湿润，增加了煤的可塑性和柔性，弹性湿润，增加了煤的可塑性和柔性，弹性模数降低模数降低2030，应力分布变的比较，应力分布变的比较均匀，弹性能的释放速度比较缓慢；水均匀，弹性能的释放速度比较缓慢；水封闭了瓦斯流动的通道，减小了瓦斯放封闭了瓦斯流动的通道，减小了瓦斯放散速度，降低了瓦斯能的释放速度；注散速度，降

39、低了瓦斯能的释放速度；注水可以提高水可以提高f值，增加了煤层的强度。值，增加了煤层的强度。l技术要求技术要求 煤层最少有一个分层均匀湿润，水分煤层最少有一个分层均匀湿润，水分达到达到4以上。以上。 沿煤层走向和倾向不留空白区。沿煤层走向和倾向不留空白区。 最好采用中低压小流量长时注水。最好采用中低压小流量长时注水。 l该方法在俄罗斯作为区域性措施该方法在俄罗斯作为区域性措施返回返回上页上页下页下页2 、局部性防突措施、局部性防突措施l卸压排放措施卸压排放措施 超前钻孔超前钻孔、抽放瓦斯抽放瓦斯、松动爆松动爆破破、卸压缝卸压缝l水力化措施水力化措施 煤层注水、煤层注水、水力松动水力松动、水力压水

40、力压裂裂、水力爆破、水力冲孔、水力爆破、水力冲孔l煤体围岩强化措施煤体围岩强化措施 金属骨架、前探支架金属骨架、前探支架l煤体围岩强化措施一般与其煤体围岩强化措施一般与其它两种措施共同使用它两种措施共同使用l在煤层采掘过程中，在煤层采掘过程中，在采掘工作面向煤在采掘工作面向煤层体实施处理措施，层体实施处理措施，以达到煤层卸压、以达到煤层卸压、排放瓦斯及改变煤排放瓦斯及改变煤层物理力学性质的层物理力学性质的目的，从而消除工目的，从而消除工作面附近煤层的突作面附近煤层的突出危险性。出危险性。上页上页下页下页2.1超前钻孔超前钻孔l作用原理作用原理 在采掘工作面向煤层施工一定深度的钻在采掘工作面向煤

41、层施工一定深度的钻孔，对煤层进行卸压和排放瓦斯，使应孔，对煤层进行卸压和排放瓦斯，使应力集中带向工作面深部转移，消除突出力集中带向工作面深部转移，消除突出危险性。危险性。l技术参数技术参数 钻孔直径钻孔直径75120mm； 保持一定的超前距（不小于保持一定的超前距（不小于5米）；米）； 掘进工作面应控制到巷道断面轮廓外掘进工作面应控制到巷道断面轮廓外24m； 钻孔应布置在煤层的软分层中；钻孔应布置在煤层的软分层中； 钻孔个数和间距根据钻孔有效排放半钻孔个数和间距根据钻孔有效排放半径而定。径而定。上页上页下页下页2.1超前钻孔超前钻孔平顶山矿区超前钻孔有效作用半径测定结果平顶山矿区超前钻孔有效作

42、用半径测定结果矿别煤层钻孔直径(mm)作用半径(mm)八矿戊9-10 750.8戊9-10 420.6己15 420.6十矿 戊9-10 801.0十二矿己15 750.6己15-17 750.75返回返回上页上页下页下页2.2瓦斯抽放瓦斯抽放掘进工作面超前抽放掘进工作面超前抽放l对突出危险性严重的掘进工作面实施超前钻孔抽放；对突出危险性严重的掘进工作面实施超前钻孔抽放；l超前钻孔直径超前钻孔直径75120mm，深度，深度2530m以上，钻以上，钻孔孔512个，穿过工作面前方的应力集中带；个，穿过工作面前方的应力集中带；l巷道轮廓四周的控制范围巷道轮廓四周的控制范围24m；l抽放时间抽放时间7

43、10天；天；上页上页下页下页2.2瓦斯抽放瓦斯抽放l掘进工作面隔离式抽放（边掘边抽）掘进工作面隔离式抽放（边掘边抽）l对突出危险性相对不大、瓦斯涌出量大推进速度快的掘进工作面对突出危险性相对不大、瓦斯涌出量大推进速度快的掘进工作面实施隔离式抽放；实施隔离式抽放；l巷道两帮卸压带内瓦斯在抽放负压的作用下，被引入到抽放钻孔巷道两帮卸压带内瓦斯在抽放负压的作用下，被引入到抽放钻孔中，隔断瓦斯向巷道的涌出，减少巷道瓦斯涌出量；中，隔断瓦斯向巷道的涌出，减少巷道瓦斯涌出量；l钻孔开口位置距煤壁钻孔开口位置距煤壁22.5m，抽放区段距煤壁，抽放区段距煤壁35m，与巷道轴，与巷道轴线的夹角小于线的夹角小于5

44、 ；l钻孔抽放期钻孔抽放期23个月。个月。返回返回上页上页下页下页2.3 松动爆破松动爆破 掘进工作面深孔松动爆破掘进工作面深孔松动爆破l钻孔直径钻孔直径42mm，孔深不小于，孔深不小于8m-12米以上，孔数根据爆破有效半径米以上，孔数根据爆破有效半径确定；确定；l控制到巷道轮廓线外控制到巷道轮廓线外2m以外；以外；l超前距不小于超前距不小于5m；l必须执行撤人、停电、设警戒、远距离放炮、反向风门等安全措施。必须执行撤人、停电、设警戒、远距离放炮、反向风门等安全措施。上页上页下页下页2.3松动爆破松动爆破 采煤工作面浅孔松动爆破采煤工作面浅孔松动爆破l适用于煤质较硬、围岩稳定较好的煤层；适用于

45、煤质较硬、围岩稳定较好的煤层；l沿采煤工作面每隔沿采煤工作面每隔23m打一个钻孔，孔深不小于打一个钻孔，孔深不小于3m，炮泥封孔长度不得小于炮泥封孔长度不得小于1m；l超前距不小于超前距不小于2m。返回返回上页上页下页下页2.4卸压缝卸压缝l对突出危险性严重的采煤工作面，在对突出危险性严重的采煤工作面，在工作面用专门机器开卸压缝，引起煤工作面用专门机器开卸压缝，引起煤层卸压和排放瓦斯，消除突出危险性；层卸压和排放瓦斯，消除突出危险性；l主要参数主要参数 卸压缝的位置、高度、深度和割缝卸压缝的位置、高度、深度和割缝速度；速度；l卸压缝深度不超过卸压缝深度不超过1.5m2m，并保，并保证证0.5m

46、的超前距；的超前距；lc、卸压缝高度、卸压缝高度1014mm，保证煤，保证煤层充分卸压，卸压缝又能闭和，不积层充分卸压，卸压缝又能闭和，不积聚瓦斯；聚瓦斯；l应编制割缝过程中的防突措施应编制割缝过程中的防突措施。上页上页下页下页2.5卸压槽卸压槽l在掘进工作面的两个隅角在掘进工作面的两个隅角开卸压槽，引起应力集中开卸压槽，引起应力集中带向深部转移，消除突出带向深部转移，消除突出危险性；危险性；l卸压槽深度不小于卸压槽深度不小于0.5m，宽度宽度6080mm；l进尺超前距不小于进尺超前距不小于0.5m；l可用钻孔法或专用工具形可用钻孔法或专用工具形成卸压槽。成卸压槽。返回返回上页上页下页下页2.

47、6水力松动水力松动l作用机理作用机理 在工作面向煤层注入在工作面向煤层注入1520MPa的高的高压水，使煤层裂隙扩张，形成平行于压水，使煤层裂隙扩张，形成平行于工作面煤壁的裂缝，引起煤体卸压和工作面煤壁的裂缝，引起煤体卸压和排放瓦斯，应力集中带向煤体深部转排放瓦斯，应力集中带向煤体深部转移。移。l主要参数根据煤层的具体条件而定，主要参数根据煤层的具体条件而定，包括封孔深度、注水压力、注水量、包括封孔深度、注水压力、注水量、有效注水半径等。有效注水半径等。l在俄罗斯约有在俄罗斯约有20的采掘工作面采的采掘工作面采用水力松动，回采工作面突出频率用水力松动，回采工作面突出频率0.055，准备工作面突

48、出频率，准备工作面突出频率0.057。返回返回上页上页下页下页2.7水力压裂水力压裂l作用机理作用机理 在工作面打直径在工作面打直径4245mm的钻孔，借助于高压水将煤的钻孔，借助于高压水将煤层向工作面方向强制压出，引起煤壁卸压和排放瓦斯，层向工作面方向强制压出，引起煤壁卸压和排放瓦斯，消除突出危险性。消除突出危险性。l主要参数主要参数 钻孔深度、封孔深度、钻孔间距、注水压力、注水时间、钻孔深度、封孔深度、钻孔间距、注水压力、注水时间、注水速度等注水速度等l实施水力压裂必须制定详细的安全技术措施实施水力压裂必须制定详细的安全技术措施l在俄罗斯的应用表明，回采工作面突出频率在俄罗斯的应用表明，回

49、采工作面突出频率0.264，准备，准备工作面突出频率工作面突出频率0.243。返回上页上页下页下页3、各类防突措施适应条件及优缺点、各类防突措施适应条件及优缺点地点地点名称名称适应条件适应条件优缺点优缺点石震动放炮揭煤和突出危险性小的地点操作简单；一般不单独使用门密集排放孔透气性好，有较长排放时间操作简单；揭煤时间长揭抽放透气性好，有一定抽放时间措施时间短；增加抽放系统煤水力冲孔软煤，有自喷能力措施时间短；系统复杂松动爆破煤质较硬，突出危险性较小操作简单；易诱导突出煤超前排放孔透气性好，成孔率高操作简单；打大孔易突出边掘边抽透气性好，涌出量大，孔形好有效降低涌出；工程量大巷水力割煤透气性差的突

50、出煤层可有效增透；工艺复杂小孔密集排放软煤，构造带，突出危险性小操作简单；循环进度小防开卸压槽应力和瓦斯含量高，突出严重卸压好；操作要求严格煤层注水应力和瓦斯大，煤脆，突出严重防突效果好；增加高压系统突复合措施严重突出地区防突效果可靠；工序多煤体增强突出不严重，以倾出冒顶为主措施简单；防突效果差地面钻孔抽放透气性好，厚煤层，打孔成本低突出提前解除；不经济回边采边抽有突出危险的回采工作面降低突出和涌出；工程量大采超前排放孔处理工作面局部突出危险性操作简单；占用工作时间面高低压注水煤尘大，突出较严重工作面防突消尘好；系统较复杂防水力割缝透气性差，有突出危险工作面可有效卸压；系统复杂突深孔松爆透气性

51、差，有突出危险工作面可有效卸压；装药困难浅孔松爆处理工作面局部突出危险性操作简单；占用采煤时间返回返回上页上页下页下页 五、五、 防治突出措施的效果检验防治突出措施的效果检验1. 目的和要求目的和要求2. 钻孔布置方式钻孔布置方式3. 检验方法检验方法上页上页下页下页1. 目的和要求目的和要求l为检查控制防突措施的施工质量和有效性，确为检查控制防突措施的施工质量和有效性，确保消除突出危险性，保证工作面安全进尺，必保消除突出危险性，保证工作面安全进尺，必须实施防突措施的效果检验；须实施防突措施的效果检验； l当防突措施无效时，必须再次执行防治突出的当防突措施无效时，必须再次执行防治突出的补充措施

52、，只有经措施效果检验有效后，方可补充措施，只有经措施效果检验有效后，方可在采取安全防护措施的前提下进行采掘作业，在采取安全防护措施的前提下进行采掘作业，并留有不小于并留有不小于2m的检验超前距。的检验超前距。 返回返回上页上页下页下页2. 钻孔布置方式钻孔布置方式l检验孔的布置必须可靠控制防突措检验孔的布置必须可靠控制防突措施的效果和有效范围；施的效果和有效范围；l石门揭煤工作面检验孔孔数为石门揭煤工作面检验孔孔数为4个，个，其中石门中间其中石门中间1个，其它个，其它3个钻孔位个钻孔位于石门上部和两侧，终孔位置应位于石门上部和两侧，终孔位置应位于措施控制范围的边缘线上。于措施控制范围的边缘线上

53、。l对于采掘工作面检验孔位于措施孔对于采掘工作面检验孔位于措施孔之间，检验孔孔深应小于或等于措之间，检验孔孔深应小于或等于措施孔；施孔；l检验孔不得与措施孔交叉穿透，不检验孔不得与措施孔交叉穿透，不得采用措施孔或预测孔进行效果检得采用措施孔或预测孔进行效果检验。验。返回返回上页上页下页下页3. 检验方法检验方法l措施效果检验方法根据措施效果检验方法根据细则细则第第34条、第条、第35条采掘工作面突出危险性预测方法的规定执行；条采掘工作面突出危险性预测方法的规定执行；l必须采用必须采用2个及以上指标；个及以上指标；l选用的检验指标要适应防突措施的特性，如煤选用的检验指标要适应防突措施的特性，如煤

54、层注水措施不采用钻屑量指标，可采用钻孔瓦层注水措施不采用钻屑量指标，可采用钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑瓦斯解吸指标等斯涌出初速度、钻屑瓦斯解吸指标等l严格执行严格执行细则细则第四节防治突出措施效果检第四节防治突出措施效果检验。验。 返回返回上页上页下页下页六、六、 安全防护措施安全防护措施1. 安全防护措施的作用安全防护措施的作用2. 安全防护措施的内容与要求安全防护措施的内容与要求上页上页下页下页1.安全防护措施的作用安全防护措施的作用l由于突出机理的复杂性，目前仍处于假说阶段，由于突出机理的复杂性，目前仍处于假说阶段，尚未完全掌握突出发生、发展的数学物理本质，尚未完全掌握突出发生、发展的数学物

55、理本质，再加上煤层瓦斯赋存条件和地质条件的多变性，再加上煤层瓦斯赋存条件和地质条件的多变性，以及预测、措施执行和效果检验过程中人为因以及预测、措施执行和效果检验过程中人为因素的影响，降低了预测、效果检验的可靠性，素的影响，降低了预测、效果检验的可靠性，即使在预测、效检不超标的情况下，仍有可能即使在预测、效检不超标的情况下，仍有可能发生突出。平顶山矿区也发生过多次低指标突发生突出。平顶山矿区也发生过多次低指标突出事故。出事故。返回上页上页下页下页2. 安全防护措施的内容安全防护措施的内容 井巷揭穿突出煤层或在煤层中进行采掘作业井巷揭穿突出煤层或在煤层中进行采掘作业时，都必须采取安全防护措施。安全

56、防护措施时，都必须采取安全防护措施。安全防护措施包括包括震动放炮震动放炮、远距离放炮远距离放炮、避难所避难所、压风自压风自救系统救系统和和隔离式自救器隔离式自救器等等。 上页上页下页下页2.1 采用震动放炮揭穿石门时，采用震动放炮揭穿石门时，必须遵守下列规定：必须遵守下列规定：l 工作面必须有独立可靠风系统，必须保证回风系统中风流畅通，工作面必须有独立可靠风系统，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业；并严禁人员通行和作业；l 放震动炮由矿总工程师统一指挥，并由救护队在指定地点值班，放震动炮由矿总工程师统一指挥，并由救护队在指定地点值班，炮后至少以炮后至少以30min，由矿山救护队人

57、员进入工作面检查。根据检查结，由矿山救护队人员进入工作面检查。根据检查结果，确定采取的恢复送电、通风及排除瓦斯等具体措施；果，确定采取的恢复送电、通风及排除瓦斯等具体措施；l 为降低震动放炮时诱发突出的强度，应采取挡设施；为降低震动放炮时诱发突出的强度，应采取挡设施；l 揭开煤层后，在石门附近揭开煤层后，在石门附近30m范围内掘进煤巷时，必须加强支护，范围内掘进煤巷时，必须加强支护，严格采取防突措施。严格采取防突措施。l 震动放炮要求一次全断面揭穿或揭开煤层。对缓倾斜煤层，应一震动放炮要求一次全断面揭穿或揭开煤层。对缓倾斜煤层，应一次全断面揭开岩柱。如果震动放炮未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余次

58、全断面揭开岩柱。如果震动放炮未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余部分进（包括掘进煤层和进入底（顶）板部分进（包括掘进煤层和进入底（顶）板2m范围内），必须按照震范围内），必须按照震动放炮的安全要求，进行放炮作业。煤层特厚或倾角过小不能一次揭动放炮的安全要求，进行放炮作业。煤层特厚或倾角过小不能一次揭开全厚时，在掘进剩余部分时，必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力开全厚时，在掘进剩余部分时，必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力冲孔等防突措施。冲孔等防突措施。上页上页下页下页2.2 突出危险区设置反向风门突出危险区设置反向风门l反向风门平时开，放炮时必须关闭。反向风门必须安反向风门平时开，放炮时必须关闭。反向风门必须安设在进风侧，一组反向风