煤矿防突知识培训

煤（岩）与瓦斯突出的概念、分类及危害一、煤与瓦斯突出的概念煤矿在采掘过程中，在地应力和瓦斯（含二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内忽然向采掘空间抛出的异常动力现象，叫做煤与瓦斯突出。它是矿井瓦斯涌出的一种形式。突出矿井是指在矿井的开拓、生产范畴内有突出煤层的矿井。其中，突出煤层是指在矿井井田范畴内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。煤与瓦斯突出的重要特点是：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，普通持续几分钟或几秒钟。2、破碎的煤（岩石）经常被抛出一定的距离。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，经常伴有激烈响声和强大的动力效应。所谓动力效应，就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推动矿车、移动巨石等的一种动力现象。5、喷出的瓦斯量往往有几千立方米到几万甚至几百万立方米。6、突出过程中，不仅能顺风流向回风方向冲击，并且经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，变化风流方向，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，开始不会立刻爆炸，但在一定供氧条件下，遇火则能引发燃烧;待降到爆炸界限内，遇火源则会爆炸。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二次、三次突出。二、煤与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类办法有两种，一是按突出现象的力学特性分类，二是按突出强度分类。按突出现象的力学特性分类1、煤与瓦斯突出（简称突出）发生突出的重要因素是地应力和瓦斯压力的联合作用，普通以地应力为主，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性是：（1）突出的固体物含有气体搬运的特性。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步增加（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，煤炭堆积的坡度不大于煤的自然安息角。（2）突出的固体物含有被高压气体粉碎的特性。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成果，有时突出固体物被捣固压实，需要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，有瓦斯逆流的现象。突出强度越大，瓦斯逆流越远，100t下列的突出普通为几十米；1000t下列的大型突出的瓦斯逆流达几百米、甚至达几千米；超出1000t的特大型突出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，普通为梨形或倒瓶形状。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，普通长度为几米到几十米，有时可能看不到孔洞，重要是被突出时位移的煤或碎煤所充填。2、煤忽然压出并涌出大量瓦斯（简称压出）发生与实现煤压出的重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。压出的基本特性是：（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加下稍有偏移；煤炭堆积坡度普通不大于自然安息角。（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，深度普通为几米，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），普通没有瓦斯逆流现象。（5）发生压出时的瓦斯（二氧化碳）压力可推走设备和折断支架。3、煤忽然倾出并涌出大量瓦斯（简称倾出）发出倾出的重要因素是地应力，即构造松软、富含瓦斯、内聚力小的煤（岩），在较高的地应力的作用下，忽然被破坏，失去平衡，为其能量的释放发明了条件。实现忽然倾出的重要动力是失稳煤体的自重力。倾出的基本特性有：（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）倾出普通都有规则的孔洞，普通为舌形、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，其倾角普通不不大于45°，位于原集中应力带内，孔洞的深度普通为几米到数十米。（4）倾出时有大量瓦斯（二氧化碳）涌出，但普通没有逆流现象。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（普通以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，因此普通以煤（岩）数量作为划分突出强度的重要根据。（1）小型突出：突出的煤（岩）数量不大于100t。（2）中型突出：突出的煤（岩）数量为100～500t。（3）大型突出：突出的煤（岩）数量为500～1000t。（4）特大型突出：突出的煤（岩）数量不不大于1000t。（三）煤与瓦斯的危害1、矿井中一旦发生煤与瓦斯突出，大量的煤岩固体物和瓦斯气体即以极快的速度喷出，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，使众多人员窒息、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。煤（岩）与瓦斯突出的规律、预兆煤与瓦斯突出普通都有一定的规律和预兆，理解和掌握突出的规律和预兆，能有效地防止和避免突出事故的发生。一、煤与瓦斯突出的规律1、煤层突出危险性随着开采深度的增大而增大。2、突出多发生在地质构造带。3、煤层突出危险性随煤厚增加而增大。4、煤体破坏程度越高，突出危险性越大。5、采掘工作面应力集中区容易发生突出。6、突出常发生于外力冲击作用下。7、煤层突出危险区常呈条带状分布。8、石门揭穿突出煤层时，突出危险性最大。9、在煤与瓦斯突出之前大都出现预兆。二、煤与瓦斯突出的预兆煤与瓦斯突出前普通都有征兆，可分为有声预兆和无声预兆。1、有声预兆（1）煤壁发生震动或冲击，并伴有声响。（2）有煤炮声或闷雷声，声音由远到近，由小到大，先单响后连响，最后巨响便发生突出。（3）顶板来压，不停发生掉渣现象，有支架断裂声。2、无声预兆：（1）工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓，片帮、掉渣，煤被挤出、弹出，打钻时出现顶钻、夹钻、喷孔等现象。（2）煤质变软，层理紊乱，疏松易碎，光泽暗淡。（3）瓦斯涌出量增大或忽大忽小，温度下降，空气变冷，煤壁发凉。局部综合防突方法《防突规定》规定，有突出矿井的煤矿公司、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件，制订区域综合防突方法和局部综合防突方法。局部综合防突方法中的“局部”与区域综合防突方法中的“区域”相对应。其内容涉及工作面突出危险的预测、工作面防突方法、工作面方法效果检查和安全防护方法四项内容，通称为局部“四位一体”的综合防突方法。在实施过程中，局部“四位一体”综合防突方法所涉及的四项内容并非一定都要实施，但其中工作面安全防护方法是必须实施的。1、工作面突出危险性预测（1）工作面突出危险性预测的重要任务。（2）突出危险工作面和无突出危险工作面的综合防突规定。a、突出危险工作面的综合防突规定。b、无突出危险工作面的综合防突规定。（3）工作面预测的办法和指标。（4）石门揭煤工作面的突出危险性预测。（5）煤巷掘进工作面的突出危险性预测。（6）采煤工作面的突出危险性预测。2、工作面防突方法工作面防突方法是针对经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突方法。其有效作用范畴普通仅限于现在工作面周边的较社区域。工作面防突方法不同于区域防突方法，它的作用在于使工作面前方小范畴内煤体丧失突出危险性，其有效作用范畴普通仅限于现在工作面周边的较社区域。（1）石门和立井揭煤工作面防突方法。（2）煤巷掘进工作面防突方法。（3）采煤工作面防突方法。（4）工作面揭煤作业的综合防突方法。（5）工作面专项防突设计。3、工作面方法效果检查（1）工作防突方法效果检查的内容。（2）石门和其它揭煤工作面防突方法效果检查。（3）煤巷掘进工作面防突方法效果检查。（4）采煤工作面防突方法效果检查。4、安全防护方法在执行了突出危险性预测、防治突出方法和方法效果检查后，在正常状况下，工作面是安全可靠的。但由于形成突出的因素随机性很大，尚有可能由于施工水平、一起误差、工作人员的知识水平、责任心等一系列因素，发生误判。为此，必须有安全防护方法，以避免意外发生的突出造成人员伤亡。安全防护方法可体现在三个层面：一是尽量减少工作人员在落煤时与工作面的接触时间，重要方法有远距离发爆等；二是突出后工作人员应有的一套完整的生命确保系统，重要有避难所、避难窗、隔离式自救器、压风自救装置和急救袋等；三是突出后避免灾害扩大装置，重要有反向风门、挡栏等。（1）采区避难所的设立和使用。（2）反向风门的设立和使用。（3）防护挡栏的安设。（4）远距离爆破安全防护设施。（5）工作面避难所或压风自救系统的设立和使用。区域综合防突方法《防突规定》规定，有突出矿井的煤矿公司、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件，制订区域综合防突方法。区域综合防突方法的作用是消除煤层某一较大区域（如一采区）的突出危险性，其优点是在突出煤层开采前，预先采用防突方法。局部综合防突方法的作用在于使工作面前方小范畴煤体失去突出危险性，仅在预测有突出危险的采区工作面应用。因此，《防突规定》规定，防突工作应坚持区域防突方法先行，局部防突方法补充的原则。区域综合防突方法的内容涉及区域预测、区域防突方法区域方法效果检查和区域验证四项内容，通称为区域“四位一体”的综合防突方法。在实施过程中，区域“四位一体”综合防突方法所涉及的四项内容并非一定都要实施，但其中区域验证是必须实施的。1、区域突出危险性预测《防突规定》规定，突出煤层都要进行区域预测。原《防突细则》第二十二条规定在地质勘探、建井中应进行区域预测，但《防突规定》则是突出煤层才规定进行区域预测，而把地质勘探期间及建井迈进行的“区域预测”称作突出危险性评定、鉴定和区域预测，都属于预测的范畴，但他们预测所根据的资料不同，对于机构、人员的规定不同，其成果的懂得意义也不同，因而《防突规定》分别给他们赋予了不同的内容和作用。（一）区域预测的阶段划分级范畴划定（1）区域预测的阶段划分。（2）区域预测的范畴划定。（二）开拓前区域预测（1）开拓前区域预测的做法和作用（2）开拓前区域预测划分的不同区域及建井前评定的有无突出危险的煤层在开拓、开采中的防突规定。（三）开拓后区域预测（1）开拓后区域预测的做法和作用。（2）开拓后区域预测划分的突出危险区和无突出危险区煤层在开采中的防突规定。（四）煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测办法（1）区域预测办法的提出。（2）根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测办法的基本做法、环节和基本规定。2、区域防突方法区域防突方法是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范畴采用的防突方法。区域防突方法的作用范畴很大。首先能使作业人员在远离突出危险煤层的更安全的地点进行区域防突方法的施工。另首先，当采掘工作面在区域防突方法有效作用范畴内施工时，由于有效作用范畴足够大，即使周边煤层出现了瓦斯压力和地应力非常大、煤体破坏严重的异常状况，也局限性以突破方法范畴内的煤层；即使方法施工的控制范畴出现了一定偏差，或采掘工程的位置出现了一定的偏差，仍然能够确保工作面到突出危险区煤层之间有足够的间隔。就现在的技术状况看，区域防突方法只有开采保护层和预抽煤层瓦斯两大类。其它的，如煤层注水等可归类于预抽煤层瓦斯方法。（一）开采保护层（1）开采保护层的方式。（2）区域防突方法应当优先采用开采保护层。（3）选择保护层应当遵照的原则。（4）实施开采保护层区域防突方法的规定。（5）保护层保护范畴的拟定。（二）预抽煤层瓦斯现在，能作为区域防突方法的只有开采保护层和区域预抽煤层瓦斯，对于突出危险区煤层不含有开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突方法，并且应对每个预抽区域都要进行区域方法效果检查，其它的方法能够归入这两类区域方法。。（1）预抽煤层瓦斯的方式及其基本条件和规定。（2）对预抽煤层瓦斯钻孔的普通性规定。3、区域方法效果检查《防突规定》规定，经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采用区域防突方法并进行区域方法效果检查。突出危险区的煤层不含有开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突方法并进行区域方法效果检查。开采保护层的保护效果检查开采保护层区域防突方法的效果也称为保护效果。开采保护层的保护效果检查重要采用残存瓦斯压力、残存瓦斯含量、顶底板位移量及其它经实验证明有效的指标和办法，也能够结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。预抽煤层瓦斯区域方法的效果检查（1）预抽煤层瓦斯区域方法效果检查的指标。（2）进行预抽煤层瓦斯区域方法效果检查时有效和无效区域的鉴定。（3）采用直接测定预抽煤层瓦斯区域方法效果检查的规定。（4）采用直接测定预抽煤层瓦斯区域方法效果检查。4、区域验证区域验证针对一种特定的区域进行。这个特定的区域是指一次进行的区域预测所划分出的每一种无突出危险区，或是单独实施方法效果检查证明达成区域防突效果的区域，在每个特定区域内的煤层能够相似并连成一片。应当进行区域验证的情形和区域验证成果的解决。安全防护方法通过进行防治突出的预测，采用卸压防突方法和方法效果检查，应当说是比较安全可靠了。但由于工作人员的知识水平、工作责任心、施工水平和仪器误差等一系列的因素，难免会发生误判。因此，必须设立最后一道关口，即安全防护方法，以避免人员不必要的伤亡。安全防护方法分为两大部分：一是技术方法，二是安全设备。技术方法有震动放炮、远距离放炮等，安全设备有压风自救装置、自救器、避灾峒室、反向风门、防逆流装置、防护挡栏等。1、震动性放炮震动性放炮重要用于石门揭穿煤层，根据“防突细则”规定，它用于突出危险石门经执行卸压方法并经方法效果检查有效后，可用震动性放炮揭开煤层。或预测煤层为无突出危险时可不采用防治突出方法，采用震动放炮揭开煤层。当煤层厚度不大于0.3m时，可直接采用震动放炮揭开煤层。震动放炮的作用是运用火药爆炸产生的震动力，破坏石门附近的应力平衡，使应力与瓦斯能量忽然释放。达成诱发煤与瓦斯突出的目的。2、远距离放炮从突出机理来分析，落煤过程是容易诱发突出的，如落煤过程有人员在现场，发生突出后容易造成人员伤亡。为此，在突出煤层中进行采掘作业时，减少人员伤亡最佳方法就是采用远距离放炮。远距离放炮必须和安全设施配合使用。远距离爆破有重要目的是在爆破时，工作人员远离爆破作业地点，突出物和突出时发生的瓦斯逆流涉及不到起爆地点，以确保作业人员的安全。因此，起爆地点必须设在进风侧反向风门外的全负压新鲜风流中，且不得不大于300m。普通的小煤矿在开采不深的状况下，最佳是采用全井停电撤人、地面放炮。拟定距离放炮必须和安全设施配合使用，如反向风门、避难硐室、压风自救装置、自救器等。起爆地点必须有压风自救装置或在避难硐室内起爆。 3、安全设施安全设施是指反向风门、防逆流装置、避灾峒室、自救器、压风自救装置等。（1）反向风门反向风门是避免突出时瓦斯逆流进入进风道的通风设施。平时反向风门呈启动状态，只有在爆破时才被关闭，爆破后，由救护队或有关人员进入检查时进行启动，并把它固定于启动状态。反向风门由墙垛、门框、风门和安设在穿过墙垛铁风筒中的防逆流装置构成。反向风门距工作面的距离和反向门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和防突头面预计的突出强度拟定。揭煤地点回风系统与进风系统相连处都必须分别设立两道牢固可靠的反向风门，风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质拟定，但不得不大于0.2m，墙垛厚度不得不大于0.8m。门框和门可采用坚实的木质构造，门框厚度不得不大于100mm，风门厚度不得不大于50mm。两道风门的距离不得不大于4m。有条件的矿井应使用钢质防突反向风门，钢板厚度应不不大于8mm。（2）防逆流装置突出矿井的局部通风普通都采用压入式通风，当防突头面发生突出后，突出产生的冲击波将会通过风门墙上的铁风筒进入新鲜风流中，危及进风侧人员的人身安全。因此，通过风门墙垛的铁风筒应安装防逆流装置。正常通风时，铁风筒中的铁质门页敞开，突出后产生的冲击波将铁质门页自动关闭，起到隔断逆流瓦斯进入新鲜风流中的作用。（3）避灾峒室避灾峒室是供工人在井下碰到事故无法及时撤退规避待救的设施，分为永久避灾峒室和临时避灾峒室两种。避灾峒室的规定：①避灾峒室设在采掘工作面附近和放炮员放炮的地点，避灾峒室的数量及其距采掘工作面的距离，应根据具体条件拟定。②避灾峒室必须设立向外启动的隔离门，室内净高不得低于2m，长度和宽度应根据同时避灾的最多人数拟定，但每人使用面积不得少于0.5m2。避灾峒室支护必须保持良好，并设有与矿井调度室直通的电话，峒室还应安装进水管和排气管。③避灾峒室内必须设有供应空气的设施，每人供风量不得少于0.3m3/min。如果使用压缩空气供风时，应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴。④避灾峒室内应根据避灾最多人数，配备足够数量的自救器。（4）自救器突出矿井每一入井人员都必须随身携带隔离式（压缩氧和化学氧）自救器。隔离式自救器依靠自救器提供的氧气，供佩戴人呼吸并同外界空气完全隔绝的一种救生装置。因本身能产生氧气供佩戴人呼吸，因此不受外界空气中有毒气体的种类及其浓度和氧气含量的限制。（5）压风自救装置压风自救装置是用于煤与瓦斯突出矿井遇险人员避灾自救的设施。它由压气管路、开关、送气器、口罩等构成，运用压气管路中的空气，通过减压、消声、净化等解决，通过口罩供人呼吸。突出矿井电气设备和电气作业的防突规定1、抽放系统凡突出矿井必须建立瓦斯抽放系统。2、方法（1）在突出矿井的新水平、新采区和有突出倾向的新井设计中，应根据《煤矿安全规程》第一百六十一条的规定，编制出防止突出方法的专门设计，这些设计必须经重庆煤炭研究所审核，经原设计审批单位同意。（2）突出矿井石门揭开煤层时，必须进行瓦斯压力测定和煤的突出危险倾向性预测，测定时，可采用煤层瓦斯压力测定仪、△P、f值测定仪等。（3）突出矿井全部突出危险的采掘工作面，都应在附近的进风道设有通达矿井调度室的直通电话。（4）突出矿井在前项规定的区域内必须备有供应空气的压风管道和能快速启动的若干喷咀的避灾峒室，峒室内还应配有满足危险地带全部工人使用的隔离式自救器或氧气呼吸器，并设有直通调度室的电话，峒室应设有门扇或挡帘。（5）突出矿井其电气设备应按《煤矿安全规程》第三百九十四条附表规定配备。（6）突出矿井在没有简易自生氧式自救器前，全部入井人员必须佩带隔离式自救器。（7）突出矿井都应设有全矿井的感应式报警通讯网，以备应急时使用。（8）突出矿井井下采区绞车的电机和电控装置都应为防爆型。电机车应为防爆特殊型或隔爆消氢型。井底峒室大型非防爆设备应装备远程高浓度瓦斯断电仪。3、装备为防治瓦斯突出，全部突出矿井均应根据所采用的不同防突工艺配备对应的装备。这些装备重要有：（1）水力冲孔设备（涉及冲孔钻机、煤水气分离器等）；（2）水力割缝和煤层注水设备（涉及水力涡轮钻、割缝器、高压泵及注水泵等；（3）震动爆破和诱导爆破设备（涉及岩石电钻、强力煤电钻、多个钻机以及大容量发爆器等）。4、井下下列地点必须装设风电瓦斯闭锁装置：（1）高瓦斯矿井全部有瓦斯的掘进工作面；（2）突出矿井的全部掘进工作面；（3）低瓦斯矿井的高瓦斯工作面；（4）高瓦斯矿井架线电机车变流峒室电源和主扇要有闭锁联系。一旦主扇停，风变流电源自动切断。（5）其它可能存在瓦斯聚集的装有机电设备的场合。5、全部矿区都应建立通风安全仪器检查维修站，装设必要的仪表及装置（涉及风表校正仪），同时必须配备足够数量的风表、皮托管、干湿温度计等仪器。6、粉尘防治（一）防尘系统（1）全部矿井都必须建立完善的防尘洒水系统，其