防突工培训教案

1、防突工培训教案2012年度目 录第一章 煤与瓦斯突出概述 (1)一、煤与瓦斯突出概况 (1)二、煤与瓦斯突出分类 (8)三、煤与瓦斯突出危害 (11)第二章 煤与瓦斯突出机理、规律、预兆 (11) 一、煤与瓦斯突出机理 (11)二、煤与瓦斯突出规律 (12)三、煤与瓦斯突出预兆 (12)第三章 “四位一体”防突措施 (13)第四章 防治煤与瓦斯突出实施规定 (62)第五章 玉天成煤矿防突管理制度 (102)一、未定性突出煤层管理办法 (102)二、防突报告单送审管理办法 (103)三、防突“四对口”现场动态管理办法 (104)四、防突仪器仪表管理办法 (104) 五、防突钻孔放线法布孔技术操作

2、规范 (105) 六、突出危险性预测(检验)现场操作管理规定 (106)七、压缩氧自救器使用管理办法 (107)八、压风自救器使用管理办法 (108)九、防突工操作规程 (110)十、防突工岗位说明书 (111)十一、防突钻孔施工汇报内容有关规定 (113)十二、防突头面“四位一体”措施现场查验制度及处罚规定(115)第一章 煤与瓦斯突出概述一、煤与瓦斯突出概况（一）煤与瓦斯突出的主要特点矿区现有6对生产矿井，均为煤与瓦斯突出(以下简称突出)矿井，开采过程中煤与瓦斯突出频繁发生，据统计1958-2003年，总计发生突出476次，最大突出强度1624t，喷出瓦斯15万m3(见表1-3)。其中千吨

3、以上的突出6次。历年突出共死亡230人，最多一次死亡125人（同华矿1960年5月14日）。抽排瓦斯钻孔是矿区防治煤与瓦斯突出的主要手段，而在施钻过程中发生突出，造成人员伤亡却是当前防突措施工程实施中最大的难点和安全隐患。1986年以来，相继发生钻孔突出35次，死亡19人，最大突出强度760t，瓦斯量44800m3，最多一次死亡6人(见表1-2)。表1-1 松藻煤电公司煤与瓦斯突出次数及死亡人数统计表矿井名称突出次数(次)突出强度(t)死亡人数总计回采掘进揭煤平均最大松藻煤矿441131244.247050打通一矿26019458818.514082打通二矿643422863.469517石壕

4、煤矿335217311.816243逢春煤矿523388.4884同华煤矿703923880.51000158合计4762831573660.31624230表1-2 煤电公司历年钻孔突出统计表矿井松藻煤矿打通一矿打通二矿石壕煤矿逢春煤矿同华煤矿合计突出次数1141810135死亡人数121100519矿区各煤层突出情况见表1-3。表1-5 松藻矿区各煤层煤与瓦斯突出统计(1958-2003)矿井名称煤层突出次数突出总煤量(t)突出平均煤量(t/次)最大突出煤量(t/次)始突标高(m)始突深度(m)构造突出(次)突出软分层厚(m)石门突出煤巷突出(次)采面突出(次)次数最大强度（t）松藻K11

5、31046.280.54705882511011575K215254.116.9725333026105K31664540.31635381760.52163131打通一矿7#2511879.77.559432240150.15581938#62858476.314084402634414081111#242217055622212#28944.5842383642284二矿7#43755.217.6121436234230203245162.3560428294120.565606811#15454541904871154石壕6#24623364052732117#

6、1150245.612044026090.15136108#199562503.31624473275150.5616249412#118018018044539811180逢春6#150505061737317#1439.4439.4439.4678114398#31453.4484.5884764200228841同华K119446.323.58040023413712K629430.514.8200370220227K3214234201.6100059011367100014合计小计47626760.856.21624764113124371624156283薄3916176.415.

7、8470678220850.1510439112269厚8520584.4242.21624764113390.52716244414根据历年各次突出情况分析，矿区突出存在以下主要特点：（一）按突出煤层分析：1 突出次数：最多的是7#煤层，占总次数的64.3%；其次是8#煤层，占17.86%。2 突出强度：最大的是8#煤层，平均突出强度242.2t/次，最大突出强度1624t/次；其次是K1煤层，最大突出强度470t/次；7#层最大突出强度439t/次。3 始突深度：最浅的是8#层，为113m，其余6#、7#、11#(K2)、12#(K1)分别是273m、234m、302m、234m。（二）按

8、突出地点分析：1 突出次数：回采工作面最多，占59.5%；煤巷次之，占32.8%；石门揭煤突出最少，占7.8%。2 突出强度：平均突出强度石门最大，为391.84t/次；其次是煤巷，为59.07t/次；最小是回采工作面，为13.58t/次。最大突出强度依次为石门、煤巷、回采工作面。平均突出强度石门是煤巷的6.63倍，是回采工作面的28.85倍。（三）按突出前的作业工序分析：各煤层各工序突出情况见表1-6。割煤突出次数最多，占42.9；放炮突出次之，占33.5；打孔突出第三，占7.4；浅孔松爆占6.3，风镐占6.1，手镐、放超前炮各占1.26，深孔松爆有2次，吹炮眼、架料、回撤金属支架、攉煤各有

9、1次。表1-4 松藻矿区突出与作业工序统计(1958-2003)矿井煤层突 出 次 数风镐手镐放炮放超前炮浅孔松爆深孔松爆吹炮眼架料割煤回撤金支攉煤打孔小计42mm65mm72mm86以上松藻K185K215K3113111打通一矿7#4862511155141228#41111#212#2二矿7#113141513118#21531211#1石壕煤矿6#117#118#14221112#1逢春6#17#18#3同华K161111K61226K39271111合计小计2961596302112041135131417薄7111562811201127121313厚22544211316114（

10、四）突出的主要预兆有：煤层变软，变薄，变厚，地质构造；瓦斯超限，瓦斯忽大忽小，工作面或煤壁、煤粉发冷，打孔时喷孔、顶钻；响煤炮，支架变形，压力声响，片帮，掉渣，煤壁外鼓，吸钻，卡钻等。（五）突出与埋藏深度的关系：从矿区各矿井各煤层突出与埋藏深度关系(表1-5及图1.1)可以看出，随着埋深增加突出危险增大。主要表现在，随着深度的增加，突出次数也随之增加，原来不突出的煤层也发生了突出。同时，随着深度增加，在采取相同措施的情况下，施工煤层防突钻孔时容易发生突出。表1-5 各矿井各煤层突出与深度关系表矿井名称深度(m)6#(K6)7#8#(K3)11#(K2)12#(K1)松藻煤矿100-200520

11、1-3001063001157打通一矿100-200201-300252300225422打通二矿100-200201-30015130028191石壕煤矿100-200201-30018613001313逢春煤矿100-20011201-30023001同华煤矿100-2004201-30029166300213公司合计100-200110201-300304837133002256391822图1.1 松藻矿区各煤层突出与深度关系图（六）年度突出次数不均衡性。主要是当矿井进入深部水平或进入新的区域，突出危险性增大，而人们的防突认识不够，没有及时采取恰当的防突技术措施。松藻煤电有限责任公司历

12、年突出次数见图1.2。1.2 松藻煤电有限责任公司历年突出次数变化图二、煤与瓦斯突出分类在开采瓦斯煤层时，经常会发生一些瓦斯动力现象，有时还造成定的动力效应。这些事先没有预计到而突然发生的瓦斯动力现象外表很相似，然而其本质并不相同，应该予以正确的分类和科学的鉴别，以便采取不同的预测方法和预防防措施。各研究者虽提出不同的分类方法，但大多数都倾向于按动力现象的成因分类。根据我国实际情况，我们认为可以分成：煤的突然倾出、煤的突然压出、煤与瓦斯突出、岩石和瓦斯突出4类。 突出分类的基本原则是：(1)动力现象造成的空洞位置及形状(包括孔洞中心线和水平面所成之倾角);(2)喷出煤(或岩石)的粒度及其分选情

13、况;(3)煤(或岩石)的抛出距离及堆积坡度;(4)强度(喷出的煤量及岩石量)；(5)喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向(6)动力效应；(7)现象发生前的预兆。(一)、煤的突然倾出煤的突然倾出是煤矿中常见的瓦斯动力现象，在顿巴斯煤田的急倾斜煤层，煤的突然倾出占突出总数的50以上。煤的突然倾出主要是重力引起的，而瓦斯在一定程度上也参与了倾出过程，这是由于瓦斯的存在进一步降低了煤的机械强度，瓦斯压力还促进了重力作用的显现，由于这种关系，煤的倾出能引起或转化为煤与瓦斯突出。在急倾斜煤层，煤和瓦斯突出又多以煤倾出开始,最终转化为煤与瓦斯突出。 煤的突然倾出具有下列特征：(1)倾出空洞具有较规则的几何形；比(椭

14、圆形、梨形、舌形等)。在上山，空洞常沿煤层倾斜方向延伸，多为梨形； 在平巷，空洞多分布在工作面，上方及上隅角，椭圆形较为常见， 般空洞的上部呈自然拱的形状。在平巷内，空洞中心线与水平面所成之夹角，必然大于煤的自然安息角。(2)倾出的煤主要是碎煤，有时也能见列少量粉煤，无分选现象。(3)煤的抛出距离及其堆积情况，取决于煤量的多少、空洞的大小及倾角。煤的抛出距离一般不超过50m，倾出的煤的堆积坡面角， 般接近于自然安息角，沿倾斜发生大强度倾出时,堆积坡度可能小于自然安息角。(4)倾出的煤量由数t到数百t，但多数情况下不超过100t。(5)倾出时的沼气涌出量取决于煤层瓦斯含量，煤的破碎程度，倾出煤量

15、等，每t倾出煤的瓦斯涌出量略少于或接近煤层瓦斯含量。不会发生瓦斯流逆流，在正常通风条件下，般经o51h，便能降至正常浓度。(6)倾出时的动力效应，可以推倒空车、折断木支架等。(7)在倾出前经常出现的预兆是：煤的硬度降低，煤开裂，工作而掉煤渣，支架压力增加等，有时煤体中也出现劈裂声、闷雷声等。(二)、煤的突然压出 煤的突然压出是由应力或开采层集中压力引起的，瓦斯只起次要作用，尽管伴随着突然压出,回风流中沼气浓度增高。一般并不引起巷道瓦斯超限(或超限时间很短)。按表现形式不同，煤的突然压出又可分为两类。 第类，煤的突然移动，常见于准备巷道，表现为煤体的整体移动，煤体虽保持某种程度的完整外形，而实际

16、上已被压坏并布满裂缝，甚至还有部分煤体被压碎成块状。有时也表现为巷道底板整体向上鼓起。不抛出煤和不形成空洞是它的特点。 这一类突然压出乃是应力的水平挤压作用所造成的。其特征为： (1)工作面煤体整体移动，或底板煤体向上鼓起0。204m(有时达1m)，不形成空洞。 (2)煤不抛出，无分选现象。 (3)强度般在1020t以下；个别达50t以上; (4)瓦斯涌出量小于煤层的瓦斯含量，通常不引起巷道瓦斯超限。 (5)动力效应较小，支柱一般不被破坏，只是嵌入压出的煤体中,底板鼓起时，可把矿车、钻机抬起。 (6)压出前的预兆是；支柱压力增加，掉煤渣，煤体内出现劈裂声、雷声等。 第二类，煤的突然挤出，多发生

17、在倾斜和缓倾斜煤层的回采工作面,它是由于应力大，煤层中有软分层，有平行工作面的解理裂缝，在直接顶板中有弹性岩石(砂岩、石灰岩等)和放顶不及时，悬顶过大等条件下，煤层受到采动应力作用使工作面边缘煤体被压碎而发生的，瓦斯随着煤的突然挤出而加剧涌出。其特征为： (1)压出空洞沿弧形条带分布，中间最宽达13m，有时达6m；长度般为730m，有时达60m。空洞分布在软分层中，空洞高度可达到软分层全厚，并向上下两个方向逐渐减少，其剖面呈唇形。 (2)抛出的煤为小块及大块，煤粉很少，无分选现象。 (3)压出的煤可抛出1m，个别情况下在4 m以，堆积坡度比自然安息角小 (4)压出的煤量一般为数十t，大强度压出

18、可达375t。 (5)压出后短时间内瓦斯浓度可达10以上，但在正常通风条件下，很快能恢复正常。在大强度突然挤出时，大量瓦斯涌出可以延续较长时间,每t挤出的瓦斯涌出量略大于煤层瓦斯含量。 (6)动力效应抛出的煤，一般可将工作面支架打断、折断，在突然挤出和老顶冒落时，有时出现冲击气浪，有时还发生顶板开裂。 (7)压出前的预兆：软煤分层厚度增加，支架压力增加，工作而掉煤渣，煤体中出现劈裂声，闷雷声等。(三)、煤与瓦斯突出 煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同参与下发生的，而应力是发动突出的的主要动力,其特征如下：(1)突出空洞的位置和形状是各式各样的，大部分空洞位于巷道上方及上隅角，但也有位于巷道下隅

19、角。突出空洞的形状为口小腹大的梨形或椭圆形，有时呈很复杂的奇异的外形。空洞中心线与水平面之夹角可以小于自然安息角，也可大于自然安息角，但很少为水平平方向的。(2)煤与瓦斯突出的另一个重要特征是喷出的煤具有分选现象，即在靠近突出空洞和巷道下部为块煤，其次为碎煤，离突出空洞较远处和煤堆上部是粉煤，有时粉煤能被抛出很远。(3)煤的抛出距离取决于突出强度，可以从数m到数百m，突出的煤可以堆满全断面，造成巷道堵塞。煤的堆积坡度通常小于自然安息角。(4)煤和瓦斯突出的煤量，可由数t到数千t，按强度可把煤与瓦斯突出分成如下5类： 小型煤与瓦斯突出，强度小于10t， 中型煤与瓦斯突出，强度1099t; 次大型

20、煤与瓦斯突出，强度100499t;大型煤与瓦斯突出，强度500999t; 特大型煤与瓦斯突出，强度等于或大于1000t。(5)煤和瓦斯突出时喷出的瓦斯量，取决于煤的瓦斯含量和突出的煤量。特大型煤与瓦斯突出时，短时间能涌出数十万至数百万m3的瓦斯，吨煤瓦斯涌出量高达100800 m3，超过煤层瓦斯含量530倍。 瓦斯一般顺风流运行，而在特大型煤与瓦斯突出时，瓦斯与粉煤流以暴风形式，可逆风流运行并充满数千m长的巷道。 (6)煤和瓦斯突出的动力效应明显，常表现为推翻矿车，搬动巨石，破坏支架，造成冲击气浪以及声响等。三、煤与瓦斯突出危害所谓煤与瓦斯突出，就是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦

21、斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。煤与瓦斯突出是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，它的主要危害有以下几点：1、摧毁井巷设施；2、破坏通风系统、设施，使风流发生逆流。3、使井巷充满瓦斯和煤抛出物，可能引起瓦斯爆炸火灾，造成人员亡，导致生产中断。第二章 煤与瓦斯突出机理、规律、预兆一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出机理，是煤和瓦斯突出发生的原因、条件及发展过程。突出机理目前国内外多数研究者所持的观点是综合假说，即煤和瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质等因素综合作用的结果。发生煤和瓦斯突出的第一个必要和充分条件是：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

22、层的应力状态发生突然变化，使潜能有可能突然释放。煤和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。煤和瓦斯突出的全过程，一般可以分成三个阶段，即发动、发展和停止队段。在突出的发动阶段，由于外力作用（爆煤、割煤、钻进等），煤体应力状态突然变化，岩石和煤的弹性潜能迅速释放。当释放的岩石和煤的弹性潜能以及瓦斯压力足够高时，即可把煤破碎，激发突出。在突出的发展阶段，依靠释放的弹性潜能和瓦斯的膨胀能，使煤进一步破碎并由瓦斯流把破煤抛出。随着碎煤的抛出，使突出的空洞壁始终保持着较高的应力梯度和瓦斯

23、压力梯度，使煤的破碎过程得以由发动中心向周围发展。在出现下列任一种情况时，突出即停止：(1)激发的突出的能量已耗尽；(2)继续放出的能量不足以粉碎煤；(3)突出孔道堵塞，不能继续在突出空洞壁处建立高的应力梯度和瓦斯压力梯度。二、煤与瓦斯突出规律1、突出发生在一定的深度上；随着煤层深度增加，突出的危险性增大，即突出的次数增多、突出强度增大、突出煤层的层数增加、突出危险区域增大。2、突出的次数和强度随煤层厚度（特别是软分层厚度）增加而增多，突出最严重的煤层一般都是最后的主采煤层。3、突出的主要气体是瓦斯，同一煤层瓦斯压力越高的地方突出危险性越大。4、突出煤层的特点是煤的强度低、变化大、透气性差、瓦

24、斯放散速度高、温度小、层理紊乱、地质破坏大。5、突出危险呈带状分布，如向斜轴部地区、向斜轴与断层或褶曲交会地区、火成岩侵入形成的变质煤和非变质煤交混地区等地质构造附近。6、绝大多数突出都是发生在破煤时，如放炮、割煤、打钻等。7、大多数突出都有预兆。8、突出危险性随硬而厚的顶底板存在而增大。9、由于煤的自重影响，向上方向掘进巷道时突出较多，向下方掘进巷道突出较小，突出次数随煤层倾角的增大而增加。三、煤与瓦斯突出预兆绝大多数煤与瓦斯突出都有预兆，突出的预兆主要有个方面： 1、地应力方面表现为：有来压声响、支架折断、煤炮声、煤岩开裂、煤壁外鼓、片帮、掉渣、底鼓、煤壁颤动、钻烃形、打钻时顶钻或夹钻等现

25、象。 2、瓦斯方面表现为：瓦斯涌出异常，忽大忽小，闷人，煤尘增大，煤或气温变冷，空气气味异常，打钻喷瓦斯、喷煤，有哨声、风声、蜂呜声等。3、煤层方面表现为：煤结构变化，层理紊乱，煤强度松软或不均匀，暗淡无光泽，煤厚变大，倾角变陡，挤压褶曲、波状隆起，煤体干燥，顶底板阶梯凸起，出现断层等。第三章 “四位一体”防突措施一、突出危险性预测(一)、区域预测区域预测是对新矿井、新水平、新采区突出煤层进行突出危险性划分。由于被预测的煤层未被揭露或未完全被揭露，只能通过钻孔、取样测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量、解吸速度等瓦斯基本参数，以及煤的物理力学性质，用单项指标或多项综合指标确定该区域的突出危险性；或者采用

26、邻近矿井、上水平、附近采区煤层瓦斯地质资料推测该地区发生突出的可能性。通过区域预测可将预测区域的煤层划分出突出危险区、突出威胁区和无突出危险区；当然，生产矿井新水平、新采区可能只存在突出危险区和突出威胁区。根据划分出的不同区域采取不同的、针对性的措施，突出危险区域通常在采取预抽等区域性防治突出措施后，再通过连续工作面预测进一步预测煤层的突出危险性；突出威胁区域一般在采掘工作面每推进30-100m后，应用工作面预测方法连续进行不少于2次的区域性预测准确性验证，以确认判断是否正确。区域预测所划分出的不同危险区域也不是一成不变的。由于预测是通过邻近区域瓦斯地质资料或有限的钻孔资料来预测煤层的突出危险

27、性，难免有遗漏或偏差，因而需在生产实践中进一步验证，不断补充和完善预测资料，修正预测结果，以达到既有安全可靠性、又尽可能减少对采掘生产的影响之目的。(一) 瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法，是根据已采区域突出点分布和地质构造(包括断层、褶曲、煤层赋存条件变化、火成岩侵入等)的关系，然后结合未采区的地质构造条件划分出突出危险区和突出威胁区。它是利用瓦斯地质资料进行的一种类比推断法。瓦斯地质统计法预测考虑了突出区域性分布性质，强调了地质条件对煤层突出、以及突出煤层瓦斯参数的控制作用，在许多生产矿井得到了应用和发展。1、划分突出危险区的基本要求（1） 在上水平发生过突出的区域，下水平的垂直对应区域应预测

28、为突出危险区。（2） 根据上水平突出点分布和地质构造关系，确定突出点距构造线的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域。（3）未划定的其他区域为突出威胁区。2、瓦斯地质统计法预测指标针对瓦斯地质统计法提出的瓦斯和地质两方面的指标，不同矿区(或地区)有其适用于本矿区的衡量标准；但在同一个矿区(或地区)，所采用的瓦斯、地质指标，以及划分的标准应是一致的。一般情况下，划分突出危险区的标准如下。（1）地质因素标准一是断层附近区域，根据断层的性质、落差大小等不同因素采用不同的标准。一般情况下，压性、压扭性，落差

29、大的断层应适当加大危险区范围。如：落差0.5 m的断层，在断层两边各10 m范围划为突出危险区；0.5-1 m落差的断层，在其两边各15 m划为突出危险区；落差1 m以上按其两边各20 m划为突出危险区。二是褶曲轴线两侧，特别是呈封闭型的背斜或向斜轴部，一般在其轴线两边20-50 m范围划为突出危险区。三是煤层产状及赋存变化区域。如煤层走向、倾向及倾角变化，煤层厚度、特别是软分层厚度变化区域。一般将煤厚变化达40%以上，或软分层厚度达15cm以上的地段划为突出危险区。松藻矿区突出危险性区域预测地质参数见表2-1。表2-1松藻矿区煤与瓦斯突出区域预测参数参考表构造名称煤层危 险 范 围 （单侧）

30、考 察 地 点备 注断层褶曲7#H0.5m，10m； H2m，20m石壕矿N1716薄化带两侧各20m为突出威胁区K2H=0.51m，10m； H=12m，20m；H2m，30-60m松 藻 矿K1H3m，20m；H3m，3060m同 华 矿断层褶曲7#H2m时，30m；鱼跳背斜、大木树向斜60m打通一矿S1714煤厚变化7#软分层增至0.15m以上；煤厚变化40%以上打通一矿S1714（2）瓦斯因素标准相邻近工作面有喷孔、突出等异常动力现象，预测出现超标的对应区域应划为突出危险区。其余地点为突出威胁区。不突出区的划定比较严格，首先应是在经过考察的始突深度以上，同时无构造和瓦斯异常涌出点。在被

31、预测区域进行采掘活动时，应采用工作面预测方法对上述划分进一步验证，逐步完善和修正突出危险区和威胁区范围。例如：突出威胁区预测超标或有喷孔等动力现象，则立即改划为危险区。突出危险区，经多次连续预测，未遇到构造，指标很低，又无动力现象，也可改划为威胁区或无突出危险区，只采取安全防护措施采掘，不采取防突技术措施。3、瓦斯地质图瓦斯地质图是应用统计法绘出的已采矿井的突出点分布图，分析矿井地质与突出的关系，推测判断深部水平或同水平的构造延伸部分的突出危险性。瓦斯地质图是矿井防突工作的重要组成部分，据此可以分析突出煤层瓦斯基本参数分布规律及突出的分布特点、指导煤层突出危险性区域划分，对提高防突措施的针对性

32、和可靠性、防止突出事故的发生起着重要作用。因此，突出矿井应在收集分析可靠的瓦斯地质资料基础上，编制矿井分层瓦斯地质图，并以此指导煤层突出危险性区域预测图的绘制。瓦斯地质图由矿井瓦斯和地质两部分资料构成，分别由矿井地测和通风部门绘制、修改、补充和完善。地质方面的资料有：采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件(厚度、软分层厚、高程、埋深等)、地质构造、突出点的位置等；瓦斯方面的资料有：突出强度(包括突出瓦斯量)、瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量、透气性系数、煤层突出特征参数等。并在统计分析大量瓦斯地质资料基础上，绘制各参数的等值线、分区分带线。瓦斯地质图可以单独编制，也可与采掘工程图合用。松藻矿区典型矿

33、井瓦斯地质图见图2.1。（二） 综合指标法采用综合指标D和K(计算见式2.1、2.2)来预测煤层的突出危险性，其临界值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料，可参照表2-2取值。 （2.1） （2.2）式中D煤层突出危险性综合指标；K煤层突出危险性综合指标；H开采深度，m；P煤层瓦斯压力，取实测瓦斯压力的最大值，MPa；P煤层软分层煤的瓦斯放散初速度指标；f煤层软分层煤的平均坚固性系数。表2-2 用综合指标D和K预测区域突出危险性的临界值煤层突出危险性综合指标D煤层突出危险性综合指标K无烟煤其它煤种0.252015注：若D值计算式中两个括号内的计算值都为负时，则不论D值大小，都确定为突出威胁区

34、。综合指标各相关参数的测定应按以下要求进行：第一，在岩石巷道向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力P；第二，在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数f；第三，将两个测压钻孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层煤的平均坚固性系数；第四，将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标P。综合指标D考虑了开采深度、煤层瓦斯压力及煤的坚固性系数三因素，分别表征了突出机理综合假说中的地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三个方面；其计算依据是在总结分析国内主要突出矿井突出煤层应力状况以及瓦斯压力情况提出来的。K指标则考虑了煤的瓦斯放散初速度指标P（其反映了煤的破

35、坏程度和孔隙性质，及其瓦斯含量、流动特征等），作为D值的附加指标是必要的。综合指标法多应用于矿井勘探阶段预测，也可作为生产矿井煤层突出危险性区域预测指标之一。(三) 分级预测法为了提高预测的准确性，保证在安全的前提下最大限度地减少防突工程量，突出矿井有必要对预测区域从大到小逐级进行突出危险性预测。按照预测范围的大小，可将煤层突出危险性预测划分为采区区域预测、小块段区域预测、局部预测3级；上一级预测对下一级起指导作用，下一级预测对上一级进行修改、补充、完善和检验。采区区域预测，也就是所提出的级预测，主要依据地勘资料和相邻采区开采时的瓦斯、地质资料，对开拓区进行突出危险性划分，即采用瓦斯地质统计法

36、对矿井一个或几个水平、采区进行大范围搜索。目前，在这种大范围内开展区域预测尚缺乏适当的技术装备，致使预测工程量大、预测准确性较差。这一阶段虽然比较粗，但为实施区域防突措施提供了依据。在划分出的突出危险区，采用条带预抽、网格预抽，既避免了盲目上区域措施、增加防突工程量，又对突出危险区实施防突措施提供了安全保障。小块段预测，即级预测，是在采区区域预测基础上，把预测范围缩小到采准巷道圈划的小阶段内进行。预测的方法是针对相邻区域开采中所揭露的地质构造、突出状况、瓦斯涌出状况，将对应范围划分为突出危险区、突出威胁区和不突出区。这一阶段为修订区域防突措施、编制局部防突措施提供了可靠的依据。级预测比级预测准

37、确性更高。据统计，松藻矿区小块段预测划分出的突出危险区域，在开采时确有突出危险的突出预测准确率为69.7%；小块段预测划分为突出威胁区与不突出区的不突出预测准确率高达93%。小块段预测由于范围小，附近工作面的开采，地质探孔，瓦斯抽放钻孔等资料都可作为预测依据；其煤层赋存状况清楚，构造清楚，瓦斯赋存状况清楚，所以预测准确性较高。局部预测，即级预测，实质是对小块段预测的检验，所采用的方法为工作面预测。为了减少防突工程量，在突出威胁区采取间隔预测方式，在突出危险区采取连续预测方式，不突出区不再预测。这一步的预测要求预测不突出准确率达到100%。松藻局近10年来，准确率达99.9%，每年预测几万次，预

38、测为不突出，而实际发生了突出的情况是极少的。由于操作不当，预测措施执行不到位造成的突出要多一些。还有的突出是预测有突出危险而在执行消突措施时发生突出(见表2-3)。因此，局部预测的可靠性是比较高的。表2-3 松藻矿区近10年局部预测突出状况表分类总突出次数预测无危险突出预测操作不对突出预测有危险执行消突孔突出其它突出次数876113040（四） 小块段预测1、理论依据小块段区域预测是基于煤与瓦斯突出分布呈不均衡性的特征，同时地质条件对突出的分区分带具有明显的控制作用，将区域预测的范围缩小到采、准巷道圈划的小阶段内进行，以便进一步提高区域预测的准确性和可靠性，在保证安全的前提下降低防突工程量，提

39、高防突工作面单产单进。2、预测指标小块段预测采用4项指标：地应力指标、构造(断层、褶曲等)应力指标、煤结构指标、瓦斯指标。这些指标现场比较容易收集资料，也易于掌握，不需要花大量工程。预测时在综合分析的基础上，划出危险区、威胁区、以及不突出区。（1）原始地应力指标原始地应力的大小主要取决于开采深度。采深越大，地应力越大。原地应力是由上覆岩体重量造成的。地应力与瓦斯压力有密切联系。由于地应力的压缩作用，使空隙中的瓦斯具有压力，同时瓦斯又对孔壁起反作用。瓦斯压力达一定值，遇到采掘活动打破了应力平衡，就可能产生突出。前苏联预测危险范围用岩石压力、瓦斯压力和煤层的稳定性三个要素进行预测。为便于应用，松藻

40、用始突深度为临界值划分出无突出危险范围和有突出危险范围。始突深度以上为无突出危险，始突深度以下为有突出危险。在正常地层，始突深度并不一定突出。只有在煤层破碎，瓦斯富积的地带才可能发生煤与瓦斯突出。一般认为在一定开采深度，瓦斯压力与煤的坚固性综合作用才有可能突出。根据突出最小瓦斯压力与坚固性系数的关系表达式为： (2.3)式中：Pmin发生突出时的最小瓦斯压力，MPa；fmin软分层平均坚固性系数。用表达式计算得到始突深度处部分参数如表2-4所示。最小突出瓦斯压力与始突深度的实测压力比较接近，表明始突位置深度已处于不突出的边缘。始突深度线上个别矿的 瓦斯压力比较大，这是原始煤层状况。如用于揭煤始

41、突深度还应减少一些。用于采、掘，由于采动影响，瓦斯会提前释放一部分，可以达到最小突出压力状态。因此，始突深度以上无突出危险。在始突深度以下再用其他指标划分突出危险区和突出威胁区。在逢春煤矿的8#严重突出层作过试验。其中N1831工作面沿推进方向有一宽10m的条带煤柱，开采深度100余米，处在始突深度以上，按无突出危险对待已安全回采220余米无异常。表 2-4 松藻矿区始突深度的部分参数矿 别层别始突深度(m)实测压力(MPa)fminPmin松藻煤矿K23240.760.461.673打通一矿7#2401.300.210.976打通二矿7#2461.400.190.92石壕煤矿7#2250.8

42、50.261.115逢春煤矿7#2000.550.271.14同华煤矿K12751.550.221.00（2）瓦斯指标瓦斯含量是预测煤与瓦斯突出的敏感指标之一，但现场测试复杂、所需要时间长。为便于测试，采取测煤层钻屑瓦斯解吸指标K1值作为预测突出的敏感指标，它与煤的破坏类型有关。因此K1值是煤层中的瓦斯含量与破坏程度的综合指标。工作面预测时直接测K1值判断突出危险与非突出危险。小块段预测时，主要依据邻近块段工作面预测的解吸指标K1值是否超标，以及采掘过程中有无动力现象。凡发生突出、喷孔、K1值超标现象，与之对应的3040m范围都应划为突出危险区，以策安全。（3）构造应力指标构造应力的存在是公认

43、的，一般说来，构造应力可能比原始地应力大数倍到数十倍。目前现场还不具备测定构造应力的手段。我们采取地质统计法，分析地质构造与煤与瓦斯突出的关系，并确定其影响范围。地质构造带煤质发生变化，煤层破碎，强度低，瓦斯的放散速度增大。根据考察，在构造带所测得的瓦斯参数K1和H值要比正常带增大0.28.7倍（详见表2-5）。破碎影响多远，突出就会在多远的地方发生。表2-5 松藻矿区构造带瓦斯参数矿 别考察地点断层落差（m）单侧距断层（m）异常带正常带构造带增大（倍）石壕煤矿N1716运巷2.05.0H=1215H=1.398.7石壕煤矿N1716回风巷2.07H=12.322.8H=2.286.7打通二矿

44、S1710轨道巷1.2（3条）58K1=1.02K1=0.640.6打通二矿S2705北回风0.615K1=0.58K1=0.50.2打通一矿N1715上运巷0.28K1=1.179K1=0.32.93打通一矿S2705运巷大木树向斜单测远20K1=0.65K1=0.330.97注：K1-钻屑解吸指标值，ml/(gmin1/2)；H-钻孔瓦斯涌出初速度，l/min。破碎影响范围一般是根据断层落差大小、褶曲大小而变化的。断层落差大，影响范围就大。根据各矿地质构造带突出分布情况，确定了各类构造的突出影响范围，作为划分突出危险和突出威胁区的临界值（详见表2-1）。（4）煤结构指标煤结构是以煤粒尺寸和

45、形态变化为特征。突出危险煤层的突出地带具有复杂的煤结构，普遍存在破坏严重的煤粒。为了分析确定煤结构指标的敏感性，除采用揉皱系数分析外，还借助于重庆煤科分院所作的压汞试验，有关煤样表面积、总体积、大孔比率、压汞曲线比率等微结构指标进行分析。不同煤层比较根据取样实验室分析，松藻矿区中厚煤层8#(K3)煤层的各项瓦斯参数(如吸附常数a、瓦斯放散初速度P、综合指标K值等)，以及微结构指标(如表面积、总体积、大孔比率等)都较薄煤层7#(K2、K1)煤层大，而坚固性系数f值则较低，表明8#(K3b)煤层突出危险性大(见表2-6)。表2-6 松藻矿区煤微结构指标矿别煤层abPfK表面积(m2/g)总体积(m

46、m3/g)大孔比率(%)滞后值(mm3/g)松藻矿K130.190.109150.4136.694.7722.8731.283.53K231.570.11315.10.4930.884.6823.2629.222.96K331.290.11928.40.17167.1124.6547.0541.317.93一矿7#30.450.165120.5920.38#32.950.122210.4250二矿7#34.4850.12170.2958.68#34.830.133300.13230.8同一煤层不同分层比较松藻矿区7#、K1、K2煤层中，均夹有一层呈鳞片状结构的软煤分层。打通一、二矿7#层的软分

47、层特别明显，一般厚为0.2m，局部地带厚达0.4m。软分层的坚固系数很低，最小的为0.10.15。不同的分层取样测试结果如表2-7。表2-7 煤层的软分层微结构指标矿别煤层分层abPfK表面积(m2/g) 总体积(mm3/g) 大孔比率（%）滞后值(mm3/g)松藻煤矿K2上分层下分层平均软分层32.7933.0432.9233.010.1130.1120.1130.118131413.5250.610.480.550.3421.3029.3025.3073.5057.4667.1862.30140.4621.0723.7022.4027.0126.9925.5225.8032.341.971

48、.541.764.52打通二矿7#上分层下分层平均软分层34.732.433.5533.380.1190.1210.1200.122141414210.560.540.550.312525.9025.4069.077.72117.0797.40113.18由表2-7看出，软分层强度很低、而瓦斯放散速度及有关的微结构指标等都较高，综合指标K值达69以上。软分层是7#（K1、K2b）煤层突出的主要特征之一。软分层的分布是有一定规律的。如打通一矿的软分层主要分布在北区+370-410m范围内，由西向东形成一个条带，最厚的达0.3-0.5m。打通二矿的软分层主要分布在羊叉滩背斜的两侧。其它矿则多在断层

49、附近才有明显的软分层增厚。大量实践表明，软分层达到一定厚度就可能发生突出，我们用软煤比R这个参数来作指标：（2.4）式中：R软煤比，%；M软软分层厚度，m；M煤层厚度, m。通过考察，软煤比增加，钻屑量随之增加。一般当钻屑量超过临界值时就有喷孔现象。因此确定钻屑量超标时的软煤比为突出危险界限。结构变化带与正常的对比通过对松藻煤矿两个K1煤层煤样(一个为正常煤样，另一个样取自煤层增厚达2.0m、搓揉破坏明显地带)分析(详见表2-8)，破坏煤除煤质较软、强度较低外，瓦斯等温吸附实验的a常数也较大，瓦斯放散速度及有关的微结构指标也都较高（压汞曲线滞后值除外）。这反映了煤层受结构影响，突出危险性有增大

50、的倾向。表2-8 煤结构变化对比矿别煤层煤样abPfK表面积(m2/g)总体积(mm3/g) 大孔比率（%）滞后值(mm3/g)松藻煤矿K1正常样(41#)27.760.1120.462658.2818.9728.353.51破坏样(39#)32.110.12180.3551131.2626.7734.23.51综上所述，在实验室测试的煤层微结构参数与煤层的突出危险倾向之间表现了良好的相关性。除去众所周知的P和f值对预测准确性影响外，微结构参数对突出危险的影响可以解释为：即较大的比表面积和较多的总孔隙体积，有利于富集和贮存更多的瓦斯，大孔比率较高，说明煤中利于瓦斯流动的孔隙通道更为发达，这样作

51、为发动突出主要能源之一的瓦斯量不但多，而且可以在短时间内迅速释放出来，成为破坏和抛掷煤炭的动力。压汞曲线的滞后值通常与煤结构的复杂性和煤的强度有关，滞后值愈大的煤，其强度也愈小。在7#和K2b煤层做的煤样微结构测试结果表明，7#、K1、K2b煤层正常情况下比8#、K3b煤层的突出危险性小，当软分层存在或受到煤层结构破坏影响时，突出危险可能增大。这是一般突出煤层与严重突出煤层进行小块段预测的重要依据之一。根据以上测试和现场试验，7#(K1、K2b)煤层一般软煤比达15%以上，就具有突出危险。3、小块段预测的示例打通二矿S1708工作面回采前，进行了小块段区域预测。首先综合分析区域地质情况：埋深3

52、00m，大于始突深度；控制全井田的羊叉滩背斜贯穿工作面；f 8大断层，落差5-6m，距回风巷最近处不足2m，工作面内还有大小不等的断层6条，附近的N1709突出14次。由此预测到S1708工作面具有突出危险。开采实践证明，这种划分是正确的。工作面小块段区域预测见图2.2。采掘过程中，在危险区进行工作面预测时，采取连续性预测，每次预测后都必须保持足够的安全超前距掘进。预测超标还必须采取技术措施和检验措施。而在威胁区，每间隔30m预测2次，并在预测间隔区间要观察地质情况，一有异常，必须补作预测。工作面实际突出危险区域验证见图2.3。图2.2 打通二矿S1708回采工作面小块段预测图2.3 打通二矿

53、S1708回采工作面实际小块段预测验证4、预测准确率通常采用预测突出率、预测突出准确率、预测不突出准确率等三个指标，说明小块段划分的可信性。（1）预测突出率1=100S0/S(2.5)式中：1预测突出率，；So预测有突出危险区的长度或面积，m或m2；S预测区域的总长度或面积，m或m2。（2）预测突出准确率2=100S1/S0 (2.6) 式中：2预测突出准确率，%；S1预测实际有突出的长度或面积，m或m2。（3）预测不突出准确率 3=100S2/S3(2.7)式中：3预测不突出准确率，%；S2预测实际不突出危险的长度或面积，m或m2；S3预测不突出区域的长度或面积，m或m2。根据松藻矿区44个

54、小块预测的试验资料，预测突出率1为21.2%，预测突出准确率2为69.7%，预测不突出准确率3 为93.0%。1反映了突出危险范围的大小。根据各矿的生产实践来看，同一煤层在各矿的突出范围是不一样的。例如打通一矿的7#煤层突危险区要达30%以上，而相邻的石壕煤矿7#层突出危险范围不足10%。从全局来看，突出危险范围达21%的数据略高。而实际上偏于安全也是必要的。2反映了小块实际揭露的突出危险与预测的突出危险的比率。也就是说小块预测的突出危险范围中近70%确属于有突出危险，有30%的范围是没有突出危险而划为突出危险区。这与1偏高是对应的。这对安全生产没有害处，只是多作了一些防突工程。3反映预测不突

55、出区是否真正安全的问题。预测不突出区经工作面预测和掘进，确属不突出的比率高达93%，只有7%的范围实际为突出危险或威胁区。这7%升级问题，可在局部措施预测时加以补救。采用突出率、突出准确率、不突出准确率等三个指标，分析判断小块段预测的敏感性比较直观，便于应用。二、工作面预测（一）钻屑指标法1、WTC预测仪测量K1值公式各字母的含义。Q=K1T1/2-WL -T=t1+t2+t3 -答：Q-每克煤样在时间t2内测出的瓦斯解吸量，ml/g; WL每克煤样在时间t1+ t3内损失的瓦斯解吸量，ml/g; K1解吸特征系数，其值相当于煤样自煤壁暴露后第一分钟内的瓦斯解吸量，ml/gmin1/2; T-

56、煤样自煤体脱落暴露在大气中算起，到测定时的总时间，min； t1从孔口取样到启动解吸仪时的时间，min； t2从启动解吸仪到仪器读取数值时的时间，min； t3煤样自煤体切削下来，经电煤钻麻花钻杆送到孔口所需的时间，min；经验数据t30.1L，L为取样时的钻孔长度，m。2、石门预测孔布置在岩巷揭煤过程的每一分步，采取多功能网格状立体化的方式，布置了众多的预测和检验钻孔(一般情况下有2030个孔，达到防突细则规定个数的68倍)，大大超过规程规定的布孔密度和控制范围，避免了个别少量孔的误差、失误的影响，确保了整体预测检验的可靠性。分步施工预测钻孔，分部控制。根据煤层与巷道夹角大小，在保证施工钻孔

57、准确到位的条件下，确定分几步施工预测钻孔。一般情况下，石门揭煤采取分步(在距煤层10m、5m、3m、2m或1.5m垂距位置以及过煤门时进行)预测、分部消突、分步到位。（见图2.4）图2.4 上山渐进式揭突出煤层预测钻孔布置图在巷道与煤层夹角较小时，防突范围较长，施工预测钻孔步数要相应要增多（见图2.5）。10m岩柱施工2个地质兼预测孔，终孔于巷道上方；5m岩柱及小于5m岩柱处的每步施工预测孔孔间距35m，控制巷道帮外5m，保证下步钻孔施工碛头有5m以上水平钻孔超前距。5m岩柱施工的预测钻孔控制巷道上方沿煤层倾斜的距离根据煤层倾角和煤层厚度确定，近水平煤层不少于5m，倾斜煤层、急倾斜煤层68m。

58、进入煤层前最后一步预测孔要控制石门下方煤层不少于3m。图2.5 平巷渐进式揭突出煤层预测钻孔布置图3、掘进工作面预测孔布置8#（3）缓倾斜煤层掘进工作面预测孔控制两帮不少于4.0，倾斜、急倾斜煤层掘进工作面控制上方4.0，下方2.0；预测孔数45个。7#(K1、K2b、K6)缓倾斜煤层防突掘进工作面预测钻孔控制两帮34，倾斜、急倾斜煤层工作面控制上方不少于3.0，下方不少于1.5，预测孔至少4个, 所有预测孔深不准超过12m（钻孔布置见图2.6）。石门揭煤工作面按“渐进式揭煤技术规定”执行。图2.6 钻屑指标预测法钻孔布置图4、采煤工作面预测孔布置采煤工作面突出危险性预测，可使用煤巷掘进工作面

59、突出危险性预测的方法，根据采面横向突出危险性的差异，每隔2-15m布置一个预测钻孔，孔深5-12m，超前距3-5m，孔径42-87mm。具体参数均通过科研考察确定。 三、区域防治突出措施区域防突措施主要是开采保护层和大面积预抽煤层瓦斯。开采保护层，是防止煤与瓦斯突出最有效的技术措施，国内外实践反复证明了这一点。所以凡是有条件开采保护层的，都应该首先选择这种措施。（一） 开采保护层在开采煤层群的突出矿井中，一些煤层具有煤与瓦斯突出危险，而另一些煤层无突出危险或突出危险性较小。当首先开采无突出危险或突出危险性较小的煤层后，对其它煤层起到消除突出危险作用时，则首先开采的煤层称作保护层。受到保护作用而

60、消除了突出危险的突出煤层被称为被保护层。保护层位于被保护层之上的称为上保护层，反之称为下保护层。保护层开采后，被保护层的应力状态、煤结构和瓦斯动力参数都发生显著变化，表现为煤层应力降低(卸压)、透气性增加、瓦斯压力及瓦斯含量下降、煤体变硬等，因而突出危险性得以消除或降低。1、 保护层开采的防突原理保护层开采后，其周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，采空区下方岩体向采空区膨胀形成裂隙，使采空区上下方煤岩产生应力、透气性、瓦斯压力等变化及煤岩体移动。其作用变化顺序如下：开采保护层岩层移动被保护层卸压(地应力降低、煤层膨胀变形)透气性增加、瓦斯解吸煤(岩)层瓦斯排放能力增强