矿井瓦斯防治技术课件

模块一：瓦斯地质

发展概况1.瓦斯地质研究发展概况一.概述1978年我国召开了煤炭史上第一次“瓦斯地质学术座谈会”，首次提出“瓦斯地质”这一名称，肯定了瓦斯地质研究的理论意义和实践意义。1983年原煤炭工业部部颁发了“关于加强瓦斯地质工作的通知”。1985年原煤炭工业部颁布的《煤矿安全规程》中加入瓦斯地质的工作内容。1986年中国煤炭学会成立了瓦斯地质专业委员会，瓦斯地质已逐步发展为一门新的边缘学科。瓦斯地质学瓦斯的形成和运移瓦斯赋存的地质条件煤与瓦斯突出的地质条件瓦斯危险预测瓦斯含量预测瓦斯涌出量预测瓦斯突出预测2.瓦斯地质学主要研究内容瓦斯的成因生物化学成气时期煤化变质作用时期在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯通过渗滤和扩散排放到大气中，因此，生物化学作用产生的瓦斯一般不会保留在煤层内。

随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤.有机物在高温、高压作用下，处于变质造气时期，挥发分减少，固定碳增加，生成的气体主要为CH4和CO2。3.瓦斯的生成煤中孔隙分类微孔：直径<10-5mm小孔：直径10-5mm～10-4mm中孔：直径10-4mm～10-3mm大孔：直径10-3mm～10-1mm可见孔及裂隙，>10-1mm二.煤层瓦斯的赋存1.瓦斯在煤体内赋存状态渗透容积：小孔至可见孔孔隙体积之和。总孔隙体积：吸附容积和渗透容积之和。吸附瓦斯游离瓦斯吸收状态吸着状态1.瓦斯在煤体内赋存状态带名（从上到下）气带成因CO2N2CH4（按体积）%（按体积）%（按体积）%CO2-N2空气~生化成因20~8020~800~10N2空气成因0~2080~1000~20N2-CH4变质成因0~2020~8020~80CH4变质成因0~100~2080~1002.煤层瓦斯垂向分带各带气体组分深度2.煤层瓦斯垂向分带各带气体组分瓦斯风化带下部边界确定煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa在瓦斯风化带开采煤层时，煤层的相对瓦斯涌出量达到2m3/t煤的瓦斯含量达到2～3m3/t（烟煤）和5～7m3/t（无烟煤）煤层内的瓦斯组分中甲烷组分含量达到80%（体积比）氮气—二氧化碳带、氮气带、氮气—甲烷带统称为瓦斯风化带3.瓦斯风化带下部边界的确定煤的变质程度吸附瓦斯量（m3/t

）石墨烟煤褐煤无烟煤不同变质程度煤对瓦斯的吸附能力示意图三.影响瓦斯赋存的地质因素1.煤的变质程度煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。瓦斯生成量煤的吸附能力内蒙古自治区煤变质及瓦斯分带图

煤种及瓦斯分带界线省界线市镇低沼气矿井高沼气矿井国界嘉峪关阿拉善右旗银川渤海湾包头呼市张家口承德赤峰通辽白城西乌旗东乌旗齐齐哈尔牙克石满洲里低变质中及高变中质变低质低瓦斯带带斯瓦瓦斯带低二连1.煤的变质程度围岩条件瓦斯生成量岩石的力学性质几种不同的顶板变形1.煤的变质程度地质构造构造组合与瓦斯赋存的关系断裂构造褶皱构造N22630CH4（m3/min）（c）（a）20423小马村矿中马村矿演马村矿O2O2O2李庄断层45大煤九里山断层426大煤凤凰岭断层（b）630CH4（m3/min）塔17李5127227123凤凰岭断层塔掌断层O2O2李封断层O2天官断层区O2三断层井号三十九号井断层塔掌区西区天官区朱村矿2.地质构造围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散3.煤层的埋藏深度深温压力（MPa)煤的孔隙在压力作用下降低系数煤的孔隙体积(m3/t)煤的甲烷含量（m3/t）岩石甲烷含量（m3/t)煤孔隙中游离瓦斯量占(%)度(m)度(℃)地层静压力P1瓦斯压力P2p=p1-p2吸附游离总计q1孔隙中分散有机质中总计q2比值Q1/q21002003004005006007008009001000110012001114172023262931343740432.44.87.19.411.714.116.418.721.123.425.728.10.10.20.71.32.13.04.05.06.17.18.29.42.34.66.48.19.611.112.413.715.016.317.518.70.910.840.820.800.780.770.760.750.740.730.720.710.1180.1090.1070.1040.1010.1000.0990.0980.0960.0950.0940.092----5.712.917.019.020.421.021.421.621.721.621.5----0.20.71.32.02.83.74.75.76.57.48.3----5.913.618.321.423.224.726.127.328.229.029.8----0.10.40.91.42.02.63.44.14.85.56.3----0.10.10.20.20.20.30.30.30.30.30.3----0.20.51.11.62.22.93.64.45.15.86.0----357912151821232528----3027171311976655煤层甲烷含量与深度的关系

106510331剖面补372-11010补11027±0100-200-300-400-5005.03.52.11.71.52.54.56.01062063222204553443423煤3403085362163063086331F286420相对瓦斯涌出量（m3/t）工作面1062062203443423403083061083.煤层的埋藏深度四.煤层瓦斯流动1.煤层瓦斯流动煤层瓦斯流动方式孔隙直径为10-5～10-4，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透孔隙直径为10-4～2×10-4cm，瓦斯流动为层流渗透孔径大于2×10-4cm，瓦斯流动表现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流孔隙直径小于10-5cm，瓦斯流动属于分子扩散孔径小于3×10-7cm，出现瓦斯表面扩散和固体中的扩散2.煤层瓦斯流动形态单向流动煤层瓦斯沿单一方向流动，流线相互平行2.煤层瓦斯流动形态径向流动等瓦斯压力线为一组同心圆，瓦斯流线沿圆的径向发展2.煤层瓦斯流动形态球向流动等瓦斯压力线为一组同心球状，瓦斯流线沿球的径向发展2－成面后4d1－成面后几小时3－成面后10d4－成面后15d5－面后55d6－成面后150d（稳定）3.流动的稳定性及影响流动的基本参数煤层内瓦斯流动的稳定过程就是煤壁瓦斯涌出速率的稳定过程，这一过程受到多种因素的影响，主要有煤层瓦斯压力梯度、煤层的透气性、煤壁外的大气压力等，其中最关键的一个是煤层的透气性。4.采动影响下邻近煤层瓦斯的流动1一卸压圈2一冒落圈3一开采煤层4－邻近煤层5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素地质构造封闭向斜轴附近原因在轴部地带，上面受到强大的压应力作用，而下面受到深部地层的阻力，是地应力较高的地带。地质构造帚状构造的收敛端原因5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素帚状构造的收敛端常常是应力集中的区域-100-50±0+50+100+150+200+400+350+300+250AA放大突出点鱼田堡矿东部边界扭转区突出分布示意图地质构造煤层的扭转区原因5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素受到强大扭力的作用，煤层逐渐发生倒转，构造应力高度集中南桐煤矿一井王家坝向斜西翼转折带突出点分布示意图地质构造煤层产状变化地带煤层产状沿走向（或倾向）发生转折、变陡或变缓的地区，是地应力集中的地区原因5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素N50150t4202t33150t63200t62110t1814161000t51110t102200t610181491150t692500t104200t1011100t61027108t773200t29250t610143735t4610644100t45154t12000t610141810141822副井主井特大型突出点中小型突出点煤厚等值线大型突出点突出点编号突出强度红卫煤矿坦家冲井116采区瓦斯突出与煤厚变化关系图煤层厚度变化5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素红卫煤矿里王庙井底车场特大型突出点剖面图11600t+10煤层厚度变化5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素煤体结构构造煤的类型构造煤的宏观和微观特征碎裂煤碎粒煤糜棱煤5.影响煤与瓦斯突出分布的地质因素知识点技能点能够通过瓦斯地质图总结出其所涵盖的瓦斯地质内容分析瓦斯地质图能够根据原始资料，绘制简单的瓦斯地质图课题要点瓦斯地质图的作用和涵盖的主要内容瓦斯地质图的表示方法瓦斯地质图的类型瓦斯地质图的绘制方法课题二：瓦斯地质图的认识与绘制任务描述任务分析矿井瓦斯地质图是防治矿井瓦斯的主要技术资料，是煤炭安全管理工程技术人员交流的共同语言；能反映矿井瓦斯涌出规律，预测瓦斯涌出量；划分出不同级别的瓦斯地质单元，预测煤与瓦斯突出危险性；能够系统的集中反映矿井瓦斯地质资料，随时跟踪瓦斯地质信息，综合防治瓦斯灾害。要掌握煤与瓦斯突出分布的地质规律，编制矿井瓦斯地质图，对煤与瓦斯突出危险性进行预测，划分突出危险性区域，预测瓦斯涌出量，做好“以风定产”，有的放矢的综合防治瓦斯灾害。首先必须具备相关瓦斯地质图知识，具有绘制瓦斯地质图的基础技能。工作任务一.瓦斯地质图涵盖的主要内容地质资料瓦斯资料包括煤层露头，煤层底板等高线，褶皱轴，断层，煤层厚度，煤层顶板砂、泥岩分界线，构造煤的类型和厚度分布。包括动力现象发生点的位置、突出(倾出)煤量和瓦斯涌出量，尤其是采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量，准确地计算出各个采、掘工作面每日的绝对瓦斯涌出量点值。煤层底板等高线工程揭露的轴线、分界线构造煤厚度所有工程揭露的断层和褶皱轴线、煤层顶板砂泥岩分界线，瓦斯地质图中用一定颜色和型号的线条表示。选一些能反映构造煤厚度分布特征的点，在瓦斯地质图中用一定颜色、高度和宽度的小柱状来表示。在瓦斯地质图中用细实线表示，等高线可适当加密。采掘揭露后，要对等高线进行修正。地质内容二.瓦斯地质图的表示方法二.瓦斯地质图的表示方法瓦斯涌出量区划绝对瓦斯涌出量等值线和相对瓦斯涌出量等值线绝对瓦斯涌出量点各自分为实测线和预测线两部分，在图中绝对和相对瓦斯涌出量等值线用不同颜色来区分，实测线和预测线用同颜色实线和虚线来区分。在瓦斯地质图中回采工作面相对瓦斯涌出量点用不同颜色的图块来区分和表示，在图块旁边辅以一定文本，来反映不同的瓦斯参数。根据矿井瓦斯涌出特征，在瓦斯地质图中将瓦斯涌出划分为不同的区域，并用不同的颜色来填充不同的区域以区分瓦斯涌出量的不同级别。瓦斯突出点和瓦斯突出区划瓦斯突出点分别用一定颜色、大小圆点来表示突出的分布特征；瓦斯突出区划用不同的颜色填充突出预测危险区和威胁区来加以表示和区分。瓦斯含量和瓦斯压力测点在瓦斯地质图中用不同的颜色和形状的点来表示。瓦斯内容三.瓦斯地质图的类型冯封断层王封断层大煤陷伏露头线Ⅰ王封风凰岭断层5102015中站断层朱201015村三朱村2025号新生街断层李村塔掌断层101520201020上白作断层断层焦西三十九号井断层5Ⅰ断层天官区断层2530201020风凰岭断2025202525202020252525202520层演马大煤隐伏露头线Ⅱ1515小马中马102020202520252020李庄断层九里山断头露伏隐煤大层韩王15152015202015马坊泉断层10152020九里山矿石炭纪C2+3P二叠纪Q第四纪冯营大煤隐伏露头线85102015线Ⅱ奥陶纪O1+2煤层露头矿井边界向斜顶板岩性瓦斯突出点断层及封闭线封闭盘开放盘立井斜井采面瓦斯相对量等值线钻孔瓦斯含量等值线瓦斯突出区煤厚（＞m）图例瓦斯地质综合柱状图煤系综合柱状图或地层柱状图的基础上，迭加后编制而成的反映某一块段、某一井田或矿区的煤系瓦斯地质概况106510331剖面补372-11010补11027±0100-200-300-400-5005.03.52.11.71.52.54.56.01062063222204553443423煤3403085362163063086331F286420相对瓦斯涌出量（m3/t）工作面106206220344342340308306108图1-12大黄山矿瓦斯地质剖面图瓦斯地质剖面图三.瓦斯地质图的类型瓦斯地质平面图系统整理瓦斯地质历史资料瓦斯地质综合分析

选择合理的编图方法地质资料的整理瓦斯资料的整理三.瓦斯地质图的类型首先要定性分析与瓦斯赋存的突出分布有关的各项地质因素，再认真从诸项地质因素中筛选出起主导作用的因素，并在图上给予重点表示。瓦斯地质编图原则上采用地质编图的基本原理和方法，但要将瓦斯资料和地质资料有机地结合在一起。１.煤层瓦斯压力的概念赋存在煤层孔隙中的游离瓦斯所表现出来的气体压力煤层瓦斯压力当煤的吸附瓦斯能力相同时，煤层瓦斯压力越高，煤的吸附瓦斯量越大。当煤的孔隙率相同时，游离瓦斯量与瓦斯压力成正比。２.煤层瓦斯压力分布的一般规律０２４６８102004006008001000同一矿区，煤层瓦斯压力随深度的增加而增大3.煤层瓦斯压力的测定方法填料封孔法打完钻孔后，先用水清洗钻孔再向孔内放置带有压力表接头的测压管，管径约为6-8mm，长度不小于6m，最后用充填材料封孔。3.煤层瓦斯压力的测定方法封孔器封孔法——胶圈封孔器法优点：简便易行，封孔器可重复使用。缺点：封孔深度小，且要求封孔段岩石必须致密、完整。3.煤层瓦斯压力的测定方法封孔器封孔法——胶圈—压力粘液封孔器法优点：封孔段长度大，压力粘液可渗入封孔段岩（煤）体裂隙，密封效果好。知识点技能点煤层瓦斯含量影响煤层瓦斯含量的因素煤层瓦斯含量的测定方法会测定煤层瓦斯含量能够正确使用测定仪器课题要点课题二：煤层瓦斯含量的测定任务描述工作任务任务分析煤层瓦斯含量是煤层的基本瓦斯参数，是计算瓦斯蕴藏量、预测瓦斯涌出量的重要依据。煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始瓦斯含量，如果煤层受到采动影响，已经排放出部分瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯含量称为残存瓦斯含量。煤层瓦斯含量包含两部分，即游离的瓦斯量和煤体吸附的瓦斯量。测定方法分为直接测定法和间接测定法两类。根据应用范围又可分为地质勘探钻孔法和井下测定法两类。1．直接测定法就是直接从采取的煤样中抽出瓦斯，测定瓦斯的成分和含量。目前，主要采用解吸法测定。2．煤层瓦斯含量间接测定方法是根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量。1.煤层瓦斯含量含量的三种定义残存瓦斯含量煤层瓦斯含量

原始瓦斯含量单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量，单位是m3/t或m3/m3煤层未受采动影响时的瓦斯含量煤层受到采动影响，已经排放出部分瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯含量煤田地质史2.影响煤层瓦斯含量因素煤田的形成经过了漫长的地质变化。随着地层的上升和沉降，覆盖层加厚或剥蚀，对煤层瓦斯流失排放的过程产生了不同的影响。地层上升时，剥蚀作用增强，使煤层露出地表，煤层瓦斯的运移排放速度加快；地层下降时，煤层的覆盖层加厚，从而缓解了瓦斯向地表散失。褶曲构造地质构造

开放性构造发育煤层，瓦斯含量小；封闭性构造煤层瓦斯含量大褶曲构造地质构造

靠近断层带附近瓦斯含量降低；稍远离断层，瓦斯含量增高；离断层再远，瓦斯含量恢复正常。煤的变质程度煤层围岩性质煤层赋存条件水文地质条件地质构造决定因素2.影响煤层瓦斯含量因素3.煤层瓦斯含量的测定方法直接方法间接方法地勘方法井下方法按方法特点分按应用范围分分类（1）地质勘探时期煤层瓦斯含量的直接测定法测定步骤采样瓦斯解吸规律测定损失瓦斯量计算试验室煤样脱气及气体成分分析煤层瓦斯含量计算（1）地质勘探时期煤层瓦斯含量的直接测定法井下钻屑解吸法(A)井下钻屑解吸法(B)井下钻屑解吸法(C)（2）生产时期井下煤层瓦斯含量的直接测定法仅适用于k<1的煤层，要推算取样损失量、测定残存瓦斯量，测定周期长。适应于所有煤层。要推算煤样在取样过程中的损失量Q2、煤样解吸测定终了后的残存瓦斯量Q3＋Q4。不需要推算损失瓦斯量和测定残存瓦斯量,测定周期仅15～30min采样（2）生产时期井下煤层瓦斯含量的直接测定法测定步骤

负压取样器皂膜流量计瓦斯解吸规律测定损失瓦斯量计算煤样粉碎过程和粉碎后解吸的瓦斯量可解吸瓦斯量计算（3）煤层瓦斯含量间接测定方法根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量计算公式需要数据瓦斯压力，吸附常数，工业分析，孔隙率。缺点需测参数多，周期长。（3）煤层瓦斯含量间接测定方法采样测定步骤

测定不同平衡瓦斯压力下煤样解吸瓦斯量计算煤的瓦斯含量系数α煤样吸附平衡含量系数法计算公式优点简便，适应于瓦斯流动计算用瓦斯含量和压力估算缺点：粗糙近似（3）煤层瓦斯含量间接测定方法根据煤的残存瓦斯含量推算煤层瓦斯含量当实测残存瓦斯含量≤3m3/tf：X0＝1.33Xc当实测残存瓦斯含量＞3m3/tf：X0＝2.05Xc-2.17cc计算公式

技术关键在掘进工作面煤壁暴露30min后，从煤层顶部和底部各取一个煤样，装入密封罐，送试验室测煤的残存瓦斯含量；如暴露时间已超过30min，需清除煤壁0.2-0.3m深，再采煤样。１.矿井瓦斯涌出方式矿井瓦斯涌出方式由采落煤炭和煤层、岩层的新鲜暴露面，通过孔隙、裂隙，缓慢、长时间的涌出。采掘时，在极短的时间内，瓦斯又煤体、围岩内突然、大量的涌出，有时还伴有煤粉、煤块和岩石等。一般涌出特殊涌出２.矿井瓦斯涌出的来源矿井瓦斯的来源掘进区瓦斯已采区瓦斯采煤区瓦斯落煤瓦斯煤壁瓦斯开采层瓦斯采空区瓦斯邻近层瓦斯落煤瓦斯煤壁瓦斯２.矿井瓦斯涌出的来源矿井瓦斯的涌出源煤壁瓦斯涌出采空区瓦斯涌出采落煤瓦斯放散采煤工作面煤壁瓦斯涌出２.矿井瓦斯涌出的来源采煤工作面煤壁瓦斯涌出瓦斯涌出的速率随时间衰减很快２.矿井瓦斯涌出的来源采煤工作面煤壁瓦斯涌出回采工艺不同，瓦斯涌出量的变化不同。２.矿井瓦斯涌出的来源掘进工作面煤壁瓦斯涌出工作面通风方式对采空区流场的影响２.矿井瓦斯涌出的来源２.矿井瓦斯涌出的来源落煤放散的瓦斯量占工作面总涌出量的比例有时也是较高的采落煤瓦斯放散3.矿井瓦斯涌出量及其影响因素矿井瓦斯涌出量

绝对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量矿井在单位时间内涌出的瓦斯体积，单位是m3/min或m3/d。矿井正常生产条件下平均每采一吨煤所涌出的瓦斯体积，单位是m3/tQCH4=Qf×CqCH4=QCH4/T3.矿井瓦斯涌出量及其影响因素矿井瓦斯涌出量主要影响因素煤层瓦斯含量是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。开采规模开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。开采顺序厚煤层分层开采时，首分层瓦斯涌出量最大，最后一个分层瓦斯涌出量最小。采煤方法采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因为丢煤中所含瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道顶板管理方法

陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。生产工序

落煤时瓦斯涌出量大于其它工序通风压力负压通风，风压越高瓦斯涌出量越大；正压通风，风压越高瓦斯涌出量越小。大气压力变化地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。采空区管理方式一般采空区存有大量瓦斯，未封闭或封闭不严，采空区瓦斯大量涌出，矿井瓦斯涌出量增大。预测方法

矿山统计法分源预测法4.矿井瓦斯涌出量预测根据对本井或邻近矿井实际瓦斯涌出量资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，来推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。（1）矿山统计法基本公式在一定深度范围内，矿井相对瓦斯涌出量与开采深度呈如下线性关系（1）矿山统计法确定生产水平矿井瓦斯涌出量和平均开采深度矿井的加权平均开采深度矿井相对瓦斯涌出量用总回风的瓦斯鉴定资料采区（或工作面）统计月份的平均日产量采区（或工作面）月平均相对瓦斯涌出量采区（或工作面）日涌出量月平均值（1）矿山统计法采区或工作面月平均相对瓦斯涌出量（1）矿山统计法

瓦斯涌出量等值线图绘制把月平均相对瓦斯涌出量标在采掘工程平面图上用插值法绘出瓦斯涌出量等值线用外推法预测新区的相对瓦斯涌出量（1）矿山统计法使用的条件及要点生产矿井的延深水平、生产水平的新采区、与生产矿井邻近的新矿井，必须保证预测区的开采技术条件、地质条件与生产区相同或类似。

应用统计预测法时的外推范围一般沿垂深不超过100～200m，沿煤层倾斜方向不超过600m。某些矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间并不呈线性关系，即a值不是常数，此时，应首先根据实际资料确定a值随开采深度的变化规律。工作面从开切眼形成到第一次放顶期间，由于瓦斯涌出尚未达正常状态，在该段时间内的测定数据不能在统计分析中应用；陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。在采煤不正常的情况下测得的瓦斯涌出量，以及地质变化带采区瓦斯涌出量变化很大的情况下测得的瓦斯涌出量，均不能在统计分析中应用。在实施瓦斯抽放的采区和工作面，还应考虑抽放瓦斯的影响。（2）分源预测法

源：落煤瓦斯涌出汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出源：已采采区采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出源：开采层瓦斯涌出源：生产采区采空区瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出源：邻近层瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。（2）分源预测法预测所需的原始资料各煤层瓦斯含量测定资料、瓦斯风化带深度以及瓦斯含量等值线图；地层剖面和柱状图，图上应标明各煤层和煤夹层的厚度、层间距离和岩性；煤的工业分析（灰分、水分、挥发分和密度）和煤质牌号；开拓和开采系统图，应有煤层开采顺序、采煤方法、通风方式等。（2）分源预测法(1)开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量计算方法薄及中厚煤层不分层开采时计算公式采用长壁后退式回采时，系数k3的确定煤的挥发份含量Vdaf（%）6～88～1212～818～2626～3535～4242～50煤残存瓦斯含量X1’（m3/t）9～66～44～33～2222（2）分源预测法①开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量计算方法厚煤层分层开采时按计算公式厚煤层分层开采瓦斯涌出系数kf

两分层开采三分层开采kf1kf2kf1kf2kf31.5040.4961.8200.6920.488（2）分源预测法②邻近层瓦斯涌出量计算公式开采层顶板的影响范围开采层底板的影响范围（2）分源预测法邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线（2）分源预测法③掘进巷道煤壁瓦斯涌出量④掘进落煤的瓦斯涌出量⑤回采工作面瓦斯涌出量⑥掘进工作面瓦斯涌出量

q3=n×m0××q0（2－1）

知识点技能点矿井瓦斯等级的划分生产矿井瓦斯等级鉴定方法课题要点课题二：矿井瓦斯等级及鉴定任务描述工作任务任务分析矿井瓦斯等级是矿井瓦斯量大小和安全程度的基本标志。根据矿井瓦斯涌出量、瓦斯涌出形式或瓦斯危害程度的不同将矿井分为不同等级，实行分级管理，选用相应的机电设备，采取符合客观规律要求的防治措施和管理制度，才能确保矿井安全生产。那么，矿井瓦斯等级是如何鉴定的呢？要进行矿井瓦斯等级鉴定工作，先要掌握矿井瓦斯等级的划分、相关概念和《规程》有关规定。1.矿井瓦斯等级的划分矿井瓦斯等级划分煤与瓦斯突出矿井低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于10m3/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于40m3/min。矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。发生煤（岩）与瓦斯突出矿井、鉴定有煤与瓦斯突出危险的矿井。高瓦斯矿井

注：低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。2.矿井瓦斯等级鉴定鉴定方法鉴定时间基本条件测点选择测定内容记录整理计算瓦斯等级鉴定报告在七月或八月上、中、下旬中各取一天（间隔10天），分三个班（或四个班）进行测定工作。被鉴定的矿井、煤层、水平或采区的回采产量应达到该地区设计产量的60％。通风机的风硐、各水平、各煤层和各采区的回风道测风站内。测定内容为风量和风流中甲烷、二氧化碳浓度。瓦斯涌出量＝风量×瓦斯浓度，m3／min。根据鉴定的结果，结合产量、地质构造、采掘比重等提出确定矿井瓦斯等级的意见，填写矿井瓦斯等级鉴定报告，并连同其他资料报上级主管部门审批。（1）生产矿井瓦斯等级鉴方法瓦斯和二氧化碳测定基础数据表矿井通风系统图煤尘爆炸指数表上年度矿井内外因火灾记录表上年度煤（岩）与沼气（二氧化碳）突出或喷出记录表申报矿井瓦斯等级所需资料矿井瓦斯等级鉴定申报表其它说明鉴定中生产是否正常和矿井沼气来源分析等资料（2）基建矿井的瓦斯鉴定对于正在建设的矿井也应进行矿井瓦斯等级的鉴定，特别是已经揭露煤层的矿井。如果测定的结果超过原设计确定的矿井瓦斯等级，应提出修改矿井瓦斯等级的专门报告，报请原设计审批单位批准。（3）煤与瓦斯突出矿井的测定对于煤与瓦斯突出矿井也必须进行要求的测定工作。在确定矿井瓦斯等级时，按照《煤矿安全规程》的规定，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯突出（简称突出），该矿井即被定为突出矿井，发生突出的煤层即被定为突出煤层。矿井发生了瓦斯或二氧化碳喷出的地点，在其影响范围内应按防治喷出的有关规定管理，在下一年度鉴定时，如果该地点的瓦斯或二氧化碳喷出现象已经消失，则可以根据实际情况不再按防治喷出的有关规定执行。鉴定报告的内容矿井概况发生动力现象地点的情况实况描述和主要特征（3）煤与瓦斯突出矿井的测定（1）矿井地质概况（2）矿井生产概况（3）矿井通风瓦斯概况（1）发生动力现象采区的地质资料（2）该地点的巷道名称、类别、标高及距地表的垂深（3）发生动力现象地点与邻近层开采的相对位置（4）瓦斯压力、瓦斯含量、煤的坚固性系数和破坏类型１.矿井瓦斯喷出及其危害矿井瓦斯喷出及其危害大量的承压状态的瓦斯从可见的煤、岩裂缝中快速喷出到采掘工作面和巷道的现象可以造成局部地区瓦斯积聚；高浓度瓦斯，可致使人员窒息；也能引起瓦斯爆炸或火灾等事故，给矿井造成严重的破坏定义危害特征矿井瓦斯喷出在时间上的突然性和空间上的集中性2.瓦斯喷出分类与特点瓦斯喷出分类瓦斯沿采掘地压形成的裂缝喷出瓦斯沿原始地质构造洞缝喷出特征特征往往流量大，持续时间长，无明显的地压显现现象，喷瓦斯裂缝多属于开放性裂缝（张性或张扭性断裂），它们与储气层（煤层、砂岩层等）、溶洞或断层带相通。喷出频临发生时伴随着地压显现效应，出现多种显现预兆，喷出持续的时间较短，其流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等因素有关。3.瓦斯喷出的原因和规律瓦斯喷出的原因瓦斯喷出的规律内因:煤层或岩层的构造裂缝中贮存有大量高压瓦斯；外因:在采掘过程中，由于爆破穿透、机械震动或地压活动，使煤岩造成卸压缝隙，构成瓦斯喷出的通道是其外在因素。发生在地质变化带，瓦斯喷出前往往出现预兆煤层顶、底板岩层中有溶洞、裂隙发育的石灰岩具有明显的喷出口或裂隙瓦斯喷出量有大有小，喷出的持续时间从几分钟到几年，甚至十几年4.瓦斯喷出的防治措施探排引堵探明地质构造和沼气情况排放或抽放沼气把沼气引至总回风流或工作面后20米以外的区域将裂隙、裂缝等堵住，不让沼气喷出4.瓦斯喷出的防治措施探明地质构造情况利用引排、封堵、抽放综合治理加强管理课题二矿井煤与瓦斯突出防治知识点技能点煤与瓦斯突出分类方法，突出的机理与突出发生过程；煤与瓦斯突出发生的基本条件；我国以及矿区煤与瓦斯突出发生的概况；平顶山矿区煤与瓦斯突出基本规律。视读矿井瓦斯地质图；判断矿井煤与瓦斯突出类别。任务一煤与瓦斯突出机理及特征任务描述任务分析认识矿井煤与瓦斯突出发生的机理及其主要分类方法；分析矿井煤与瓦斯突出发生的规律与主要条件；能正确判断煤与瓦斯突出预兆；可叙述我国矿井煤与瓦斯突出概况。矿井煤与瓦斯突出分类；分析矿井煤与瓦斯突出规律及发生条件；判断煤与瓦斯突出预兆；叙述我国矿井煤与瓦斯突出概况；分析平顶山矿区煤与瓦斯突出特点。工作任务按照动力现象的力学特征1.突出现象及分类煤与瓦斯（二氧化碳）突出煤与瓦斯的突然压出突出煤与瓦斯的突然倾出岩石与二氧化碳（瓦斯）突出压出倾出1.突出现象及分类煤与瓦斯突出动力来源突出的基本特征发生突出的主要作用力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，重力不起决定作用；实现突出的基本能源是煤内积蓄的高压瓦斯潜能。抛出距离较远，有明显的分选现象；抛出煤堆积角小于煤的自然安息角；抛出的煤破碎程度高；有明显的动力效应；有大量的瓦斯涌出，有时会使风流逆转；孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。1.突出现象及分类自然安息角松散矿岩自燃烧堆积时，其四周将形成倾斜的堆积坡面，我们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度，称为该矿岩的自然安息角。抛出煤堆积角小于煤的自然安息角。1.突出现象及分类煤与瓦斯突出基本特征孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。1.突出现象及分类煤与瓦斯压出动力来源突出的基本特征发生与实现压出的主要作用力是地应力，瓦斯压力与煤的自重是次要因素，压出的基本能源是煤岩所积蓄的弹性变形能。1、两种形式：煤的整体位移和煤有一定距离的抛出；2、压出的煤呈块状，无分选现象；3、巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；4、压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；5、压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。1.突出现象及分类煤与瓦斯压出基本特征压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞1.突出现象及分类煤与瓦斯倾出动力来源突出的基本特征发生倾出的主要因素是地应力，即结构松软、含有瓦斯致使内聚力降低的煤，在较高地应力作用下，突然破坏、失去平衡，实现倾出的主要力是失稳煤的自重。1、巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明显增加；2、倾出的煤按自然安息角堆积，并无分选现象；3、无明显动力效应；4、倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中；5、倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂（厚煤层）方向发展。1.突出现象及分类煤与瓦斯倾出的基本特征1.突出现象及分类岩石与瓦斯突出动力来源突出的基本特征发生突出的主要动力是地应力，实现突出的基本能源是岩石的变形能、瓦斯内能。1、在砂岩中进行爆破时，在炸药直接作用范围外发生岩破坏、抛出；2、突出的砂岩中，含有大量的砂粒和粉尘；3、动力效应明显，破坏性较强；4、巷道的二氧化碳（瓦斯）涌出量增大，二氧化碳（瓦斯）量取决于抛出的岩量及二氧化碳（瓦斯）含量；5、有突出危险的砂岩岩层松软，呈片状、碎屑状，并具有较大的孔隙率和二氧化碳（瓦斯）含量；6、在岩体中形成与煤与瓦斯突出类似的孔洞2.突出强度分类与突出过程按突出强度分类特大型突出（≥1000t）小型突出（<50t）中型突出（≥50，<100t）次大型突出（≥100，<500t）大型突出（≥500，<1000t）突出强度是指每次突出的煤岩数量和涌出的瓦斯量，主要以突出煤岩量做为划分突出强度的依据。2.突出强度分类与突出过程突出过程准备阶段激发阶段发展阶段稳定阶段2.突出强度分类与突出过程2.突出强度分类与突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t3.突出机理国外对煤与瓦斯突出的认识瓦斯为主导作用的假说综合假说化学本质假说地应力为主导作用的假说强调瓦斯是突出的主要能源1、地压和瓦斯压力是导致突出的能源；2、瓦斯起着抛出体和搬运煤体的作用，是完成突出的主要能源；3、当煤的强度很低、煤与围岩的摩擦力不大时，地压造成的变形潜能使煤体破碎。突出是由于煤在变质时发生的化学反应而引起的突出的主要因素和能源是地应力3.突出机理结果致因致因明细主要作用煤与瓦斯突出地压瓦斯煤性质岩层应力压力构造应力集中应力组分含量稳定性透气性强度破坏煤体发生突出抛出煤体完成突出过程决定突出发生发展的难易综合假说突出机理3.突出机理国内对煤与瓦斯突出的认识中心扩张学说流变说二相流体说固流藕合失稳理论煤和瓦斯突出是从离工作面某一距离处的中心开始煤和瓦斯突出是含瓦斯煤体在采动影响后地应力与孔隙瓦斯气体偶合的一种流变过程。煤粒和瓦斯的二相流体受压积蓄能量，卸压膨胀放出能量，冲破阻碍区形成突出。球壳失稳观点突出是含瓦斯煤体在采掘活动影响下，局部发生迅速、突然破坏而生成的现象。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煤壳失稳破坏的过程。3.突出机理推论1在突出的发展过程中，如果某一点煤体满足了前两个突出的力学条件，但不满足第三个力学条件，则突出将在该处停止，由于满足了前两个力学条件，球盖状的煤壳已经形成，因此，在突出孔洞的里端，应该能够找到这样的球盖状的煤壳。3.突出机理突出模拟试验3.突出机理推论2突出煤体暴露后，如果未发生突出，则暴露表面煤体会在地应力的作用下破坏，表面煤体内的瓦斯会通过径向裂隙很快释放出去，在暴露面处很快形成一个卸压带，阻碍着深部煤体的突出，这时工作面不可能出现那种停滞一段时间后再突出的所谓延期突出现象。因此，延期突出中的延期现象不是突出煤体本身造成的，它只可能是爆破时在突出煤体前面残存着部分硬岩或硬煤，它们发生了蠕变破坏后，发生垮落，导致突出煤体暴露，引起延期突出。3.突出机理推论3突出的发生需要连续满足三个力学条件，如果我们增加巷道中的大气压力，也就是增加第二和第三个条件中的P2，就会使得突出停止或不发生。4.突出发生的条件地应力在突出中的作用围岩或煤层的弹性变形潜能使煤体产生突然破坏和位移；地应力控制瓦斯压力场，促进瓦斯破坏煤体；围岩中应力增加决定了煤层的低透气性，造成瓦斯压力梯度增高，煤体一旦破坏对突出有利。煤和瓦斯突出是地应力、煤中的瓦斯及煤的结构和力学性质综合作用的动力现象。地应力包括自重应力、构造应力和采动应力4.突出发生的条件瓦斯在突出中的作用全面压缩煤的骨架，促使煤体产生潜能吸附在微孔表面的瓦斯分子对微孔起楔子作用，降低煤的强度瓦斯压力可起到降低地应力的作用发生突出的煤体结构条件煤体结构破坏程度影响煤层的力学性质和对瓦斯的储集能力,因而不同的煤体结构类型具有不同的突出危险性5.突出分布的规律我国突出矿区的分布规律从地理分布来看，我国突出分布的总规律是南方多、北方少，东部多、西部少从时代分布来看，由最老的早石炭世煤层（如湖南金竹山地区）到最新的第三纪煤层（如抚顺）都有突出发生突出分布的不均衡性是普遍现象矿区内突出分布的规律方向性突出的分布与构造线方向密切相关，瓦斯突出条带常沿构造带分布。5.突出分布的规律集中性相似性递增性分级性突出分布有不均匀性，主要有几个矿井突出，突出矿井只有几个突出工作面。在相似的瓦斯地质条件区域，具有相似的突出分布特点。煤与瓦斯突出规模和次数随开采深度的增加而增加。地质构造级别的大小和序次的前后对突出分布具有明显的对应控制作用。6.突出的基本特征始突深度基本特征突出强度地质因素气体成分工程因素突出空洞强度频度突出预兆在不同地区的矿井中相差很大以中、小型为常见构造应力集中的部位突出的危险性大突出气体主要成分是甲烷突出大多发生在落煤时多呈口小肚大的梨形一类是频率高而强度低，另一类是频率低而强度高概括起来，可分为有声预兆和无声预兆突出的预兆地压显现预兆瓦斯涌出预兆煤炮声、支架断裂、岩煤开裂掉碴、底臌、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔、顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等瓦斯涌出异常、忽大忽小，煤尘增大、气温异常、气味异常，打钻喷瓦斯，喷煤粉、哨声、蜂鸣声等层理紊乱、强度降低、松软或不均质、暗淡无光泽、厚度增大、软分层厚度增大、倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起、煤体干燥、煤体断裂等。煤体结构预兆6.突出的基本特征7.突出的级别划分（1）煤与瓦斯突出级别的划分7.突出的级别划分（2）瓦斯地质区划分基本观点1、瓦斯分布和突出分布具有分区分带的特点2、这种分区分带性受地质因素的制约3、瓦斯突出预测的地质指标应分级提出将影响瓦斯赋存和瓦斯突出的各种地质因素进行分析对比，找出它们在空间和时间上的区别和联系，按一定的标志进行综合，划分出不同级别的区域或地段，再进一步将地质区划与瓦斯突出和瓦斯赋存的区带划分联系起来，找出两者的内在联系。基本原则8.平顶山矿区煤与瓦斯突出的分布规律及特征（1）煤与瓦斯突出点地质特征特征原因煤与瓦斯突出危险性随开采深度增加而增加煤与瓦斯突出分布受地质构造控制煤与瓦斯突出分区与地质条件分区相关随煤层埋藏深度增加煤层中的瓦斯保存条件较好，瓦斯压力及煤层瓦斯含量增加煤与瓦斯突出多发生在地质构造附近突出的分区与矿区构造分区相一致，在矿区构造带或褶皱轴部的过渡地带，往往是煤与瓦斯突出带8.平顶山矿区煤与瓦斯突出的分布规律及特征（2）工程因素对突出分布的影响从突出规模看，已发生的突出以小型突出为主，中型、大型突出较少。从突出类型看，煤与瓦斯压出、倾出、突出类型的比例也是不同的，对矿井生产系统造成的破坏程度也不同。煤巷掘进工作面发生突出最多，在平巷中发生的次数高于上山和下山、回采工作中的突出次之。突出在不同生产工序中，发生突出的次数也不同。所有的突出发生前都有瓦斯涌出量增加、瓦斯压力升高、煤层变软、煤层内响煤炮的现象，有时煤体温度降低，甚至出现冒顶和片帮、夹钻现象，有时钻孔冒白烟，支架变形损坏，迎头煤体变软，矿压显现。8.平顶山矿区煤与瓦斯突出的分布规律及特征煤与瓦斯突出的分布,有明显的区域性突出多发生在地质构造发育和煤层条件发生变化的区域突出点及其附近煤体结构遭到严重破坏,软分层增厚突出多发生在掘进工作面（3）煤与瓦斯突出的分布规律及主要特征突出多发生在放炮和割煤工序带突出类型以压出为主课题二矿井煤与瓦斯突出防治知识点技能点煤层突出危险性预测分类与危险性划分；煤层突出危险区域性预测方法：单项指标、瓦斯地质统计与综合指标法；工作面突出危险性预测：石门揭煤、采掘工作面突出危险性预测。进行煤层突出危险区域性预测进行石门揭煤、采掘工作面突出危险性预测正确使用瓦斯涌出初速度测定仪，测定△p任务二煤与瓦斯突出危险性预测任务描述任务分析煤层突出危险性预测是矿井“四位一体”防治瓦斯突出的首项工作，掌握煤层突出危险性区域性预测与工作面预测知识与方法，能够进行区域性和工作面突出危险性预测工作，对合理制定、实施瓦斯防治措施，保证矿井安全生产意义重大。1.矿井煤层突出危险性区域性预测；2.石门揭煤时突出危险性区域性预测的规定要求与方法3.采掘工作面突出危险性预测方法与规定；4.利用△p，D、K法，R值测定采掘工作面煤与瓦斯突出危险性。工作任务突出煤层无突出危险区突出威胁区突出危险工作面无突出危险工作面突出危险区区域预测或鉴定区域预测工作面预测非突出煤层检验性预测预报煤层1.煤层突出危险性预测分类和突出危险性划分流程1.煤层突出危险性预测分类和突出危险性划分突出矿井及突出煤层确定程序省级煤矿安全监察机构备案省煤炭管理部门审批国家局授权单位鉴定煤炭企业提出报告2.区域预测方法《细则》第28条：突出煤层中的区域预测可采用瓦斯地质统计法或综合指标法进行，预测结果报矿务局总工程师批准。瓦斯地质统计法（《细则》第29条）根据已开采区确切掌握的煤层赋存、地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险区域和突出威胁区域。综合指标法（《细则》第30条）D=（0.0075H/f-3)(P-0.74)K=ΔP/f当D≥0.25、K≥20（无烟）或15（其它煤种）时，划为危险区域2.区域预测方法工作面瓦斯突出区域预测效果2.区域预测方法平顶山十矿工作面瓦斯突出预测成果：减少瓦斯突出治理工程量50%以上3.工作面预测方法定性指标根据地质构造和突出预兆确定工作面的突出危险性定量指标根据所打钻孔的瓦斯涌出速度、钻屑量、钻屑瓦斯解吸特征等进行预测相关规定根据《规程》第188条和《细则》第23条之规定，在突出危险区域内进行采掘作业时，必须采取综合防治突出措施，工作面进行采掘前，应进行工作面突出危险性预测，将工作面划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。3.工作面预测方法定性指标根据《煤与瓦斯突出防治细则》第31条之规定，在突出煤层中有下列情况之一者，应视为突出危险工作面：①在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等；②煤层赋存条件急剧变化的区域；③采掘应力叠加的区域；④在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；⑤工作面出现明显突出预兆。3.工作面预测方法定量指标用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其它经试验证实有效的方法采用下列方法之一预测煤巷工作面的突出危险性：①瓦斯涌出初速度法；②R值指标法；③钻屑指标法；④其他经试验证实有效的方法（钻屑温度、煤体温度、放炮后瓦斯涌出量等)。预测方法同煤巷掘进工作面。石门揭煤突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测采煤工作面突出危险性预测这四种预测指标是我国《细则》规定的主要预测指标（1）钻孔指标法钻孔瓦斯涌出初速度法R值指标法钻屑瓦斯解吸指标法钻屑指标法①钻孔瓦斯涌出初速度法理论基础煤层钻孔瓦斯涌出速度测定表明，在大多数情况下开始测量后0.5～2min函数q=f（t）达到最大值；本方法由前苏联马凯耶夫煤矿安全研究所提出，在突出带和非突出带q和煤层力学性质不同：该指标综合反映了煤层的破坏程度、瓦斯压力和瓦斯含量、煤体的应力状态及透性，可以综合评价煤层的突出危险性①钻孔瓦斯涌出初速度法煤巷掘进工作面测试方法(《细则》第36条)（1）靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向直径42mm、深3.5m的钻孔，钻孔布置在软分层中；（2）用专门的封孔器封孔，封孔后测量室长度为0.5m；（3）测试工作必须在钻孔打完后2min内完成。每预测循环可进尺1.5m，留2m的超前距。钻孔瓦斯涌出初速度测定示意图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动画演示①钻孔瓦斯涌出初速度法煤的挥发份Vdaf(%)5～1515～2020～30>30qm(L/min)5.04.54.04.5临界值(Vdaf)①钻孔瓦斯涌出初速度法采用节流式流量计打钻后立即封孔测量封孔严密测试前检查仪器，无气路堵塞现象测试要点①钻孔瓦斯涌出初速度法1969～1980年间在前苏联顿巴斯127个矿井的3930个掘进工作面和2070个回采工作面应用，工作面共推进1143Km，其中非突出危险1104.6Km(占96.7%)，突出危险带38.4Km(占3.3％)。工作面共穿过691个突出危险带，其中有677个(占89％)是用该方法发现的，只漏掉了14个危险带。平煤集团突出矿井主要采用该指标进行突出危险性预测,目前该方法是国内外突出矿井的主要预测方法。①钻孔瓦斯涌出初速度法应用效果钻屑瓦斯解吸指标h2或K1值表示瓦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。钻屑瓦斯解吸规律可用巴雷尔公式表示，Q1=K1T0.5

，h2和K1值均表示煤样在一段时间内的瓦斯解吸量，K1值是解吸第1分钟的解吸量，h2是第4和第5分钟内的解吸量.按照巴雷尔公式推算，K1=0.016h2②钻屑瓦斯解吸指标理论基础h2用MD-2解吸仪测定，K1用ATY突出预测仪测定可用于石门揭煤工作面以及采掘工作面的突出危险性预测测试方法和临界值根据《细则》第34条和附录四进行。或K1值的测试方法和临界值根据《细则》第34条和附录四进行平煤集团突出矿井采用h2作为预测指标之一②钻屑瓦斯解吸指标测试仪器与方法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石门揭煤工作面

h2和K1的临界值②钻屑瓦斯解吸指标理论基础钻屑量S表示煤层应力集中程度大小，h2或K1值表示煤层瓦斯大小及其释放速度大小，分别从地应力和瓦斯的角度反映了煤层突出危险性的的大小，可以综合反映煤层的突出危险性地应力越大，S值越大钻屑瓦斯释放速度越快，h2或K1值越大③钻屑指标法测试方法在煤巷掘进工作面打2个（倾斜或急倾斜煤层）或3个（缓倾斜煤层）直径42mm、深8～10m的钻孔，钻孔布置方式与《细则》第37条规定相同；钻孔每打1m测定钻屑量一次，每2m测定一次钻屑解吸指标；根据每个钻孔的S、h2或K1的最大值预测突出危险性；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；每预测循环留2m的超前距。③钻屑指标法h2最大钻屑量SK1危险性PaKg/mL/mmL/(g.min1/2)≥200≥6≥5.4≥0.5突出危险工作面<200<6<5.4<0.5无突出危险工作面③钻屑指标法钻屑指标法预测掘进工作面的临界值R值指标由苏联东方煤矿安全研究所1969年提出；钻屑量S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考虑了瓦斯因素；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。④R值指标法理论基础测试方法R=(Smax–1.8)(qmax-4)当任一钻孔的R≥6时，突出危险工作面当任一钻孔的R<6时，无突出危险工作面当R为负值时，应用单项指标预测④R值指标法④R值指标法测试方法（《细则》第37条）(1)在煤巷掘进工作面打2个(倾斜或急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层直径42mm、深5.5～6.5m的钻孔；(2)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，其它钻孔的终孔点应位于巷道轮廓线外2～4m处；(3)钻孔每打1m，测定一次S和q；(4)测q时，测量室长度为1m，根据每个钻孔的最大Smax和最大qmax确定R值；(5)每预测循环留2m超前距。R值指标法钻孔布置图应用效果七十年代下半期苏联东方煤矿安全研究所曾进行了数千次R值的测定，在所有情况下只要R<6从未发生过一次突出，而在突出前R≥6；目前在俄罗斯库兹巴斯和卡拉干达矿区主要采用R值预测掘进工作面的突出危险性，在地质破坏带R值均大于6；平煤集团各突出矿井曾用R值预测突出危险性。④R值指标法课题二矿井煤与瓦斯突出防治区域性防治突出措施：保护层的选择与保护范围，瓦斯抽放方法石门揭穿突出煤层主要防突措施与施工安全注意事项掘进工作面主要防突措施，施工组织与安全规定采煤工作面防突主要措施与方法岩石与二氧化碳突出的特点及防治措施瓦斯抽放的施工设计与施工组织石门揭穿突出煤层防突措施制定与施工组织采掘工作面防突措施的实施任务三煤与瓦斯突出防治技术知识点技能点工作任务任务描述任务分析煤与瓦斯突出防治技术是矿井“四位一体”防治瓦斯突出的核心工作，掌握煤与瓦斯突出区域性防突措施，正确选择保护层与瓦斯抽放方法，确定被保护的范围；制定石门揭穿突出煤层工作面防突措施并组织实施；合理选择采掘工作面煤与瓦斯突出防治措施，为矿井安全生产提供可靠保障。1.保护层的正确选择，被保护层保护范围的确定2.合理确定突出煤层瓦斯抽放方法3.制定石门揭穿突出煤层工作面的防突措施4.采掘工作面煤与瓦斯突出防治措施１.区域性防治突出措施在煤层采掘之前，对煤层实施大面积预先处理，以达到煤层卸压、排放瓦斯及改变煤层物理力学性质的目的，从而大面积消除煤层的突出危险性。《煤矿安全规程》第192条、《细则》第2条规定，在采用防突措施时，应优先选择区域性防突措施。区域性防突措施的有效性指标应根据矿井实测资料确定，报矿务局总工程师批准后执行。开采保护层煤层区域性预先注水预抽煤层瓦斯①开采保护层首先选择无突出危险的煤层作为保护层矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择突出危险性较小的煤层。优先选择上保护层作用机理在开采煤层群时，通过开采保护层，实现被保护层的卸压和瓦斯排放，消除被保护层的突出危险性②预抽煤层瓦斯作用机理通过预抽煤层瓦斯，减少煤层瓦斯压力和含量，降低瓦斯内能，提高煤体强度，以消除煤层的突出危险性。技术要求钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔；预抽有效性指标，应根据矿井实测资料确定，如无实测资料，可采用下列指标之一。煤层瓦斯预抽率应大于30％；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量。②预抽煤层瓦斯钻孔布置方式——沿层钻孔布置方式②预抽煤层瓦斯钻孔布置方式——沿层交叉钻孔布置方式②预抽煤层瓦斯钻孔布置方式——穿层网格钻孔布置方式③区域性预先注水煤层最少有一个分层均匀湿润，水分达到4％以上。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。技术要求2.局部防治突出措施石门揭煤(《规程》第202条、《细则》第62条在突出煤层中进行掘进和回采时，都应预测煤层的突出危险性，并根据煤层的突出危险性和具体条件，采取防治突出措施。措施参数应根据矿井实际测定的结果或参考有关资料确定，并报矿总工程师批准。抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷或金属骨架或其它经试验证实有效的措施。局部防突措施（《细则》第66条）采煤工作面（《细则》第84条）超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔或其它经试验证实有效的措施。松动爆破、注水湿润煤体、超前钻孔、预抽瓦斯等防突措施。煤巷掘进工作面（《细则》第69条）2.局部防治突出措施局部防突措施钻孔卸压排放措施排放钻孔、超前钻孔、抽放瓦斯爆破卸压排放措施浅孔松动爆破、深孔松动爆破、水力爆破连续卸压排放措施卸压缝、卸压槽、卸压腔水力化措施注水湿润煤体、水力松动、水力压裂、水力冲孔、水力冲刷煤体围岩强化措施金属骨架、前探支架2.局部防治突出措施超前钻孔措施防突机理钻孔布置要求

(1)孔径一般为75-120mm,直径超过120mm时，必须采用专门设备和专项安全措施；

(2)超前钻孔的控制范围应包括巷道断面和上方及两侧，钻孔终孔位置应控制到巷道轮廓线外2m以上；

(3)钻孔应尽量布置在煤层的软分层中；

(4)钻孔数根据钻孔有效排放半径和须控制范围确定；

(5)煤层赋存状态发生变化时,应及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数,即随之相应增减超前钻孔孔数；

(6)超前钻孔实施后，必须按《细则》第35条的规定对进行效果检验,钻孔超前距于掘进工作面不小于5m。

(7)超前钻孔施工前应加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面。

2.局部防治突出措施超前钻孔措施的完善QFZ-22轻便型防突钻机具额定功率(Kw)2.2额定电压(V)127额定转矩(N•m)41最大转矩(N•m)156钻孔直径(mm)42-89钻孔长度(m)<20电机效率81％额定转速(r/rain)520钻进速度(m/min)0-1.5主机重量(Kg)主要技术指标<3023ABCii11233i-i剖面2.局部防治突出措施掘进工作面隔断式抽放原理示意图1—抽放钻孔；2—巷道；3—抽放边界；ABC—巷道卸压带范围2.局部防治突出措施掘进工作面预抽2.局部防治突出措施掘进工作面深水力爆破防突机理在煤层水力爆破处理时，通过煤的松动和由此引起的工作面附近煤层应力重新分布和瓦斯排放，达到防治煤与瓦斯突出。基本参数钻孔深度11m，直径60mm，№1岩石硝铵炸药，炮泥长度：水封4.5m，砂质粘土0.5m。2.局部防治突出措施——深孔松动爆破措施防突机理：深孔松动爆破是通过深炮孔爆破，松动工作面前方煤体，使煤体卸压和排放瓦斯，达到消除和减弱突出的一种措施。深孔松动爆破措施，可适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层钻孔布置要求：①爆破孔径42mm，孔长不应小于8m。终孔应控制到巷道轮廓线外2m以上。孔数应根据松动爆破有效半径确定。②深孔松动爆破的有效影响半径，应进行实测。③装药长度为孔长减5.5-6m，药卷长度为1m。装药后，应装入不小于0.4m的水炮泥，水炮泥外侧还应充填长度不小于2m的封口炮泥。④装药和充填炮泥时，应防止折断电雷管的脚线。⑤爆破后，必须按《细则》进行措施效果检验⑥爆破时，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。⑦第一次采用松动爆破的掘进工作面，必须用超前钻孔或其它措施处理工作面前方5m的煤体，以免留下“门坎”。⑧掘进时必须留有不小于5m的超前距。炮后30m后方能进入工作面。2.局部防治突出措施适用范围采煤工作面浅孔松动爆破措施钻孔布置要求适用于煤质较硬、围岩稳定较好的煤层；①沿采煤工作面每隔2～3m打一个钻孔，孔深不小于3m；炮泥封孔长度不得小于1m；②超前距不小于2m。2.局部防治突出措施卸压缝①卸压缝深度不超过1.5m-2m，并保证0.5m的超前距；②卸压缝高度10-14mm，保证煤层充分卸压，卸压缝又能闭和，不积聚瓦斯；③应编制割缝过程中的防突措施。2.局部防治突出措施——卸压槽在掘进工作面的两个隅角开卸压槽，引起应力集中带向深部转移，消除突出危险性。工作原理①卸压槽深度不小于1.5m，宽度60-80mm；②进尺超前距不小于0.5m；③可用钻孔法或专用工具形成卸压槽。工作原理2.局部防治突出措施——卸压腔机理保护层开采适用条件半煤岩工作面2.局部防治突出措施——水力松动钻孔布置要求钻孔深度6-11m，直径42-45mm，间距6-12m，封孔深度4-8m，超前距2-3m。作用机理在工作面向煤层注入15～20MPa的高压水，使煤层裂隙扩张，形成平行于工作面煤壁的裂缝，引起煤体卸压和排放瓦斯，应力集中带向煤体深部转移。2.局部防治突出措施——水力压裂作用机理在工作面打直径42-45mm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，消除突出危险性。主要参数钻孔深度、封孔深度、钻孔间距、注水压力、注水时间、注水速度等。2.局部防治突出措施——金属骨架措施施工措施:采用这一措施时，在石门工作面距煤层2m(急倾斜)或1.5m(缓倾斜、倾斜)时停止掘进，在石门上部和两侧周边外0.5-1.Om范围内布置骨架孔。骨架孔打穿煤层全厚并进入岩层0.5m以上。孔间距不得大于0.3m。对于软煤要架两排金属骨架，钻孔间距应大于0.2m。钻孔完成后，插入8kg／m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管等骨架材料。骨架可用专门支架、锚杆或灌水泥浆固定。在煤质严重松软破坏时,可装设两排骨架。金属骨架措施要求:《细则》第62条对金属骨架措施的要求是：

①在揭开具有软煤和软围岩的薄及中厚突出煤层时,可采用金属骨架；

②在石门上部和两侧周边外0.5-1m范围内布置骨架孔；

③骨架钻孔穿过煤层并进入煤层顶(底)板至少0.5m,钻孔间距不得大于0.3m，对于软煤要架两排金属骨架，钻孔间距应小于0.2m；

④骨架材料可选用8kg/m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管,其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入碹内；

⑤揭开煤层后，严禁拆除金属骨架；

⑥采用金属骨架防治突出措施时，应与抽放瓦斯、水力冲孔或排放钻孔等措施配合使用。3.防突措施结果比较防突措施回采工作面准备工作面突出次数工作面个数突出频率突出次数/工作面个数突出次数工作面个数突出频率突出次数/工作面个数超前开采保护层润湿煤层抽放煤层煤层水力松动煤层水力压裂切割卸压缝打超前钻孔煤层内部爆破108349235421712272602368888736358560.0080.0310.0130.0550.2640.1390.1170.3048----41364513718----71614817903280.011----0.0570.2430.2350.0560.107合计15731480.93114325300.709课题二矿井煤与瓦斯突出防治煤与瓦斯突出防治措施效果检验的方法与规定煤与瓦斯突出煤巷施工时安全防护措施震动爆破施工的技术措施与安全规定。能够进行煤与瓦斯突出防治措施效果检验制定煤与瓦斯突出煤层巷道施工时安全防护措施组织实施震动爆破施工作业任务四煤与瓦斯突出防治措施效果检验与防护措施知识点技能点工作任