矿井瓦斯防治技术课件

模組一：瓦斯地質

發展概況1.瓦斯地質研究發展概況一.概述1978年我國召開了煤炭史上第一次“瓦斯地質學術座談會”，首次提出“瓦斯地質”這一名稱，肯定了瓦斯地質研究的理論意義和實踐意義。1983年原煤炭工業部部頒發了“關於加強瓦斯地質工作的通知”。1985年原煤炭工業部頒佈的《煤礦安全規程》中加入瓦斯地質的工作內容。1986年中國煤炭學會成立了瓦斯地質專業委員會，瓦斯地質已逐步發展為一門新的邊緣學科。瓦斯地質學瓦斯的形成和運移瓦斯賦存的地質條件煤與瓦斯突出的地質條件瓦斯危險預測瓦斯含量預測瓦斯湧出量預測瓦斯突出預測2.瓦斯地質學主要研究內容瓦斯的成因生物化學成氣時期煤化變質作用時期在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機物在隔絕外部氧氣進入和溫度不超過65℃的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。泥炭時期埋深不大，生成的瓦斯通過滲濾和擴散排放到大氣中，因此，生物化學作用產生的瓦斯一般不會保留在煤層內。

隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉化為褐煤.有機物在高溫、高壓作用下，處於變質造氣時期，揮發分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。3.瓦斯的生成煤中孔隙分類微孔：直徑<10-5mm小孔：直徑10-5mm～10-4mm中孔：直徑10-4mm～10-3mm大孔：直徑10-3mm～10-1mm可見孔及裂隙，>10-1mm二.煤層瓦斯的賦存1.瓦斯在煤體內賦存狀態滲透容積：小孔至可見孔孔隙體積之和。總孔隙體積：吸附容積和滲透容積之和。吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態吸著狀態1.瓦斯在煤體內賦存狀態帶名（從上到下）氣帶成因CO2N2CH4（按體積）%（按體積）%（按體積）%CO2-N2空氣~生化成因20~8020~800~10N2空氣成因0~2080~1000~20N2-CH4變質成因0~2020~8020~80CH4變質成因0~100~2080~1002.煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分深度2.煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分瓦斯風化帶下部邊界確定煤層內的瓦斯壓力為0.1～0.15MPa在瓦斯風化帶開採煤層時，煤層的相對瓦斯湧出量達到2m3/t煤的瓦斯含量達到2～3m3/t（煙煤）和5～7m3/t（無煙煤）煤層內的瓦斯組分中甲烷組分含量達到80%（體積比）氮氣—二氧化碳帶、氮氣帶、氮氣—甲烷帶統稱為瓦斯風化帶3.瓦斯風化帶下部邊界的確定煤的變質程度吸附瓦斯量（m3/t

）石墨煙煤褐煤無煙煤不同變質程度煤對瓦斯的吸附能力示意圖三.影響瓦斯賦存的地質因素1.煤的變質程度煤的變質程度越高，生成的瓦斯量越大。當其他條件相同，煤的變質程度越高，煤層瓦斯含量就越大。瓦斯生成量煤的吸附能力內蒙古自治區煤變質及瓦斯分帶圖

煤種及瓦斯分帶界線省界線市鎮低沼氣礦井高沼氣礦井國界嘉峪關阿拉善右旗銀川渤海灣包頭呼市張家口承德赤峰通遼白城西烏旗東烏旗齊齊哈爾牙克石滿洲里低變質中及高變中質變低質低瓦斯帶帶斯瓦瓦斯帶低二連1.煤的變質程度圍岩條件瓦斯生成量岩石的力學性質幾種不同的頂板變形1.煤的變質程度地質構造構造組合與瓦斯賦存的關係斷裂構造褶皺構造N22630CH4（m3/min）（c）（a）20423小馬村礦中馬村礦演馬村礦O2O2O2李莊斷層45大煤九裏山斷層426大煤鳳凰嶺斷層（b）630CH4（m3/min）塔17李5127227123鳳凰嶺斷層塔掌斷層O2O2李封斷層O2天官斷層區O2三斷層井號三十九號井斷層塔掌區西區天官區朱村礦2.地質構造圍岩緻密完整、不透氣時，煤層瓦斯易於保存；反之，煤層瓦斯易於逸散3.煤層的埋藏深度深溫壓力（MPa)煤的孔隙在壓力作用下降低係數煤的孔隙體積(m3/t)煤的甲烷含量（m3/t）岩石甲烷含量（m3/t)煤孔隙中游離瓦斯量占(%)度(m)度(℃)地層靜壓力P1瓦斯壓力P2p=p1-p2吸附游離總計q1孔隙中分散有機質中總計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煤層甲烷含量與深度的關係

106510331剖面補372-11010補11027±0100-200-300-400-5005.03.52.11.71.52.54.56.01062063222204553443423煤3403085362163063086331F286420相對瓦斯湧出量（m3/t）工作面1062062203443423403083061083.煤層的埋藏深度四.煤層瓦斯流動1.煤層瓦斯流動煤層瓦斯流動方式孔隙直徑為10-5～10-4，瓦斯流動表現為自由擴散或慢速的層流滲透孔隙直徑為10-4～2×10-4cm，瓦斯流動為層流滲透孔徑大於2×10-4cm，瓦斯流動表現為層流滲透或層流與紊流的混合過渡流孔隙直徑小於10-5cm，瓦斯流動屬於分子擴散孔徑小於3×10-7cm，出現瓦斯表面擴散和固體中的擴散2.煤層瓦斯流動形態單向流動煤層瓦斯沿單一方向流動，流線相互平行2.煤層瓦斯流動形態徑向流動等瓦斯壓力線為一組同心圓，瓦斯流線沿圓的徑向發展2.煤層瓦斯流動形態球向流動等瓦斯壓力線為一組同心球狀，瓦斯流線沿球的徑向發展2－成面後4d1－成面後幾小時3－成面後10d4－成面後15d5－面後55d6－成面後150d（穩定）3.流動的穩定性及影響流動的基本參數煤層內瓦斯流動的穩定過程就是煤壁瓦斯湧出速率的穩定過程，這一過程受到多種因素的影響，主要有煤層瓦斯壓力梯度、煤層的透氣性、煤壁外的大氣壓力等，其中最關鍵的一個是煤層的透氣性。4.采動影響下鄰近煤層瓦斯的流動1一卸壓圈2一冒落圈3一開採煤層4－鄰近煤層5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素地質構造封閉向斜軸附近原因在軸部地帶，上面受到強大的壓應力作用，而下麵受到深部地層的阻力，是地應力較高的地帶。地質構造帚狀構造的收斂端原因5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素帚狀構造的收斂端常常是應力集中的區域-100-50±0+50+100+150+200+400+350+300+250AA放大突出點魚田堡礦東部邊界扭轉區突出分佈示意圖地質構造煤層的扭轉區原因5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素受到強大扭力的作用，煤層逐漸發生倒轉，構造應力高度集中南桐煤礦一井王家壩向斜西翼轉折帶突出點分佈示意圖地質構造煤層產狀變化地帶煤層產狀沿走向（或傾向）發生轉折、變陡或變緩的地區，是地應力集中的地區原因5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素N50150t4202t33150t63200t62110t1814161000t51110t102200t610181491150t692500t104200t1011100t61027108t773200t29250t610143735t4610644100t45154t12000t610141810141822副井主井特大型突出點中小型突出點煤厚等值線大型突出點突出點編號突出強度紅衛煤礦坦家沖井116采區瓦斯突出與煤厚變化關係圖煤層厚度變化5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素紅衛煤礦裏王廟井底車場特大型突出點剖面圖11600t+10煤層厚度變化5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素煤體結構構造煤的類型構造煤的宏觀和微觀特徵碎裂煤碎粒煤糜棱煤5.影響煤與瓦斯突出分佈的地質因素知識點技能點能夠通過瓦斯地質圖總結出其所涵蓋的瓦斯地質內容分析瓦斯地質圖能夠根據原始資料，繪製簡單的瓦斯地質圖課題要點瓦斯地質圖的作用和涵蓋的主要內容瓦斯地質圖的表示方法瓦斯地質圖的類型瓦斯地質圖的繪製方法課題二：瓦斯地質圖的認識與繪製任務描述任務分析礦井瓦斯地質圖是防治礦井瓦斯的主要技術資料，是煤炭安全管理工程技術人員交流的共同語言；能反映礦井瓦斯湧出規律，預測瓦斯湧出量；劃分出不同級別的瓦斯地質單元，預測煤與瓦斯突出危險性；能夠系統的集中反映礦井瓦斯地質資料，隨時跟蹤瓦斯地質資訊，綜合防治瓦斯災害。要掌握煤與瓦斯突出分佈的地質規律，編制礦井瓦斯地質圖，對煤與瓦斯突出危險性進行預測，劃分突出危險性區域，預測瓦斯湧出量，做好“以風定產”，有的放矢的綜合防治瓦斯災害。首先必須具備相關瓦斯地質圖知識，具有繪製瓦斯地質圖的基礎技能。工作任務一.瓦斯地質圖涵蓋的主要內容地質資料瓦斯資料包括煤層露頭，煤層底板等高線，褶皺軸，斷層，煤層厚度，煤層頂板砂、泥岩分界線，構造煤的類型和厚度分佈。包括動力現象發生點的位置、突出(傾出)煤量和瓦斯湧出量，尤其是採掘工作面每日的瓦斯濃度、風量和抽放量，準確地計算出各個采、掘工作面每日的絕對瓦斯湧出量點值。煤層底板等高線工程揭露的軸線、分界線構造煤厚度所有工程揭露的斷層和褶皺軸線、煤層頂板砂泥岩分界線，瓦斯地質圖中用一定顏色和型號的線條表示。選一些能反映構造煤厚度分佈特徵的點，在瓦斯地質圖中用一定顏色、高度和寬度的小柱狀來表示。在瓦斯地質圖中用細實線表示，等高線可適當加密。採掘揭露後，要對等高線進行修正。地質內容二.瓦斯地質圖的表示方法二.瓦斯地質圖的表示方法瓦斯湧出量區劃絕對瓦斯湧出量等值線和相對瓦斯湧出量等值線絕對瓦斯湧出量點各自分為實測線和預測線兩部分，在圖中絕對和相對瓦斯湧出量等值線用不同顏色來區分，實測線和預測線用同顏色實線和虛線來區分。在瓦斯地質圖中回採工作面相對瓦斯湧出量點用不同顏色的圖塊來區分和表示，在圖塊旁邊輔以一定文本，來反映不同的瓦斯參數。根據礦井瓦斯湧出特徵，在瓦斯地質圖中將瓦斯湧出劃分為不同的區域，並用不同的顏色來填充不同的區域以區分瓦斯湧出量的不同級別。瓦斯突出點和瓦斯突出區劃瓦斯突出點分別用一定顏色、大小圓點來表示突出的分佈特徵；瓦斯突出區劃用不同的顏色填充突出預測危險區和威脅區來加以表示和區分。瓦斯含量和瓦斯壓力測點在瓦斯地質圖中用不同的顏色和形狀的點來表示。瓦斯內容三.瓦斯地質圖的類型馮封斷層王封斷層大煤陷伏露頭線Ⅰ王封風凰嶺斷層5102015中站斷層朱201015村三朱村2025號新生街斷層李村塔掌斷層101520201020上白作斷層斷層焦西三十九號井斷層5Ⅰ斷層天官區斷層2530201020風凰嶺斷2025202525202020252525202520層演馬大煤隱伏露頭線Ⅱ1515小馬中馬102020202520252020李莊斷層九裏山斷頭露伏隱煤大層韓王15152015202015馬坊泉斷層10152020九裏山礦石炭紀C2+3P二疊紀Q第四紀馮營大煤隱伏露頭線85102015線Ⅱ奧陶紀O1+2煤層露頭礦井邊界向斜頂板岩性瓦斯突出點斷層及封閉線封閉盤開放盤立井斜井采面瓦斯相對量等值線鑽孔瓦斯含量等值線瓦斯突出區煤厚（＞m）圖例瓦斯地質綜合柱狀圖煤系綜合柱狀圖或地層柱狀圖的基礎上，迭加後編制而成的反映某一塊段、某一井田或礦區的煤系瓦斯地質概況106510331剖面補372-11010補11027±0100-200-300-400-5005.03.52.11.71.52.54.56.01062063222204553443423煤3403085362163063086331F286420相對瓦斯湧出量（m3/t）工作面106206220344342340308306108圖1-12大黃山礦瓦斯地質剖面圖瓦斯地質剖面圖三.瓦斯地質圖的類型瓦斯地質平面圖系統整理瓦斯地質歷史資料瓦斯地質綜合分析

選擇合理的編圖方法地質資料的整理瓦斯資料的整理三.瓦斯地質圖的類型首先要定性分析與瓦斯賦存的突出分佈有關的各項地質因素，再認真從諸項地質因素中篩選出起主導作用的因素，並在圖上給予重點表示。瓦斯地質編圖原則上採用地質編圖的基本原理和方法，但要將瓦斯資料和地質資料有機地結合在一起。１.煤層瓦斯壓力的概念賦存在煤層孔隙中的游離瓦斯所表現出來的氣體壓力煤層瓦斯壓力當煤的吸附瓦斯能力相同時，煤層瓦斯壓力越高，煤的吸附瓦斯量越大。當煤的孔隙率相同時，遊離瓦斯量與瓦斯壓力成正比。２.煤層瓦斯壓力分佈的一般規律０２４６８102004006008001000同一礦區，煤層瓦斯壓力隨深度的增加而增大3.煤層瓦斯壓力的測定方法填料封孔法打完鑽孔後，先用水清洗鑽孔再向孔內放置帶有壓力表接頭的測壓管，管徑約為6-8mm，長度不小於6m，最後用充填材料封孔。3.煤層瓦斯壓力的測定方法封孔器封孔法——膠圈封孔器法優點：簡便易行，封孔器可重複使用。缺點：封孔深度小，且要求封孔段岩石必須緻密、完整。3.煤層瓦斯壓力的測定方法封孔器封孔法——膠圈—壓力粘液封孔器法優點：封孔段長度大，壓力粘液可滲入封孔段岩（煤）體裂隙，密封效果好。知識點技能點煤層瓦斯含量影響煤層瓦斯含量的因素煤層瓦斯含量的測定方法會測定煤層瓦斯含量能夠正確使用測定儀器課題要點課題二：煤層瓦斯含量的測定任務描述工作任務任務分析煤層瓦斯含量是煤層的基本瓦斯參數，是計算瓦斯蘊藏量、預測瓦斯湧出量的重要依據。煤層未受采動影響時的瓦斯含量稱為原始瓦斯含量，如果煤層受到采動影響，已經排放出部分瓦斯，則剩餘在煤層中的瓦斯含量稱為殘存瓦斯含量。煤層瓦斯含量包含兩部分，即游離的瓦斯量和煤體吸附的瓦斯量。測定方法分為直接測定法和間接測定法兩類。根據應用範圍又可分為地質勘探鑽孔法和井下測定法兩類。1．直接測定法就是直接從採取的煤樣中抽出瓦斯，測定瓦斯的成分和含量。目前，主要採用解吸法測定。2．煤層瓦斯含量間接測定方法是根據煤層瓦斯壓力和煤的吸附等溫線確定煤的瓦斯含量。1.煤層瓦斯含量含量的三種定義殘存瓦斯含量煤層瓦斯含量

原始瓦斯含量單位品質或體積的煤中所含有的瓦斯量，單位是m3/t或m3/m3煤層未受采動影響時的瓦斯含量煤層受到采動影響，已經排放出部分瓦斯，則剩餘在煤層中的瓦斯含量煤田地質史2.影響煤層瓦斯含量因素煤田的形成經過了漫長的地質變化。隨著地層的上升和沉降，覆蓋層加厚或剝蝕，對煤層瓦斯流失排放的過程產生了不同的影響。地層上升時，剝蝕作用增強，使煤層露出地表，煤層瓦斯的運移排放速度加快；地層下降時，煤層的覆蓋層加厚，從而緩解了瓦斯向地表散失。褶曲構造地質構造

開放性構造發育煤層，瓦斯含量小；封閉性構造煤層瓦斯含量大褶曲構造地質構造

靠近斷層帶附近瓦斯含量降低；稍遠離斷層，瓦斯含量增高；離斷層再遠，瓦斯含量恢復正常。煤的變質程度煤層圍岩性質煤層賦存條件水文地質條件地質構造決定因素2.影響煤層瓦斯含量因素3.煤層瓦斯含量的測定方法直接方法間接方法地勘方法井下方法按方法特點分按應用範圍分分類（1）地質勘探時期煤層瓦斯含量的直接測定法測定步驟採樣瓦斯解吸規律測定損失瓦斯量計算試驗室煤樣脫氣及氣體成分分析煤層瓦斯含量計算（1）地質勘探時期煤層瓦斯含量的直接測定法井下鑽屑解吸法(A)井下鑽屑解吸法(B)井下鑽屑解吸法(C)（2）生產時期井下煤層瓦斯含量的直接測定法僅適用於k<1的煤層，要推算取樣損失量、測定殘存瓦斯量，測定週期長。適應於所有煤層。要推算煤樣在取樣過程中的損失量Q2、煤樣解吸測定終了後的殘存瓦斯量Q3＋Q4。不需要推算損失瓦斯量和測定殘存瓦斯量,測定週期僅15～30min採樣（2）生產時期井下煤層瓦斯含量的直接測定法測定步驟

負壓取樣器皂膜流量計瓦斯解吸規律測定損失瓦斯量計算煤樣粉碎過程和粉碎後解吸的瓦斯量可解吸瓦斯量計算（3）煤層瓦斯含量間接測定方法根據煤層瓦斯壓力和煤的吸附等溫線確定煤的瓦斯含量計算公式需要數據瓦斯壓力，吸附常數，工業分析，孔隙率。缺點需測參數多，週期長。（3）煤層瓦斯含量間接測定方法採樣測定步驟

測定不同平衡瓦斯壓力下煤樣解吸瓦斯量計算煤的瓦斯含量係數α煤樣吸附平衡含量係數法計算公式優點簡便，適應於瓦斯流動計算用瓦斯含量和壓力估算缺點：粗糙近似（3）煤層瓦斯含量間接測定方法根據煤的殘存瓦斯含量推算煤層瓦斯含量當實測殘存瓦斯含量≤3m3/tf：X0＝1.33Xc當實測殘存瓦斯含量＞3m3/tf：X0＝2.05Xc-2.17cc計算公式

技術關鍵在掘進工作面煤壁暴露30min後，從煤層頂部和底部各取一個煤樣，裝入密封罐，送試驗室測煤的殘存瓦斯含量；如暴露時間已超過30min，需清除煤壁0.2-0.3m深，再采煤樣。１.礦井瓦斯湧出方式礦井瓦斯湧出方式由采落煤炭和煤層、岩層的新鮮暴露面，通過孔隙、裂隙，緩慢、長時間的湧出。採掘時，在極短的時間內，瓦斯又煤體、圍岩內突然、大量的湧出，有時還伴有煤粉、煤塊和岩石等。一般湧出特殊湧出２.礦井瓦斯湧出的來源礦井瓦斯的來源掘進區瓦斯已采區瓦斯採煤區瓦斯落煤瓦斯煤壁瓦斯開採層瓦斯采空區瓦斯鄰近層瓦斯落煤瓦斯煤壁瓦斯２.礦井瓦斯湧出的來源礦井瓦斯的湧出源煤壁瓦斯湧出采空區瓦斯湧出采落煤瓦斯放散採煤工作面煤壁瓦斯湧出２.礦井瓦斯湧出的來源採煤工作面煤壁瓦斯湧出瓦斯湧出的速率隨時間衰減很快２.礦井瓦斯湧出的來源採煤工作面煤壁瓦斯湧出回採工藝不同，瓦斯湧出量的變化不同。２.礦井瓦斯湧出的來源掘進工作面煤壁瓦斯湧出工作面通風方式對采空區流場的影響２.礦井瓦斯湧出的來源２.礦井瓦斯湧出的來源落煤放散的瓦斯量占工作面總湧出量的比例有時也是較高的采落煤瓦斯放散3.礦井瓦斯湧出量及其影響因素礦井瓦斯湧出量

絕對瓦斯湧出量相對瓦斯湧出量礦井在單位時間內湧出的瓦斯體積，單位是m3/min或m3/d。礦井正常生產條件下平均每采一噸煤所湧出的瓦斯體積，單位是m3/tQCH4=Qf×CqCH4=QCH4/T3.礦井瓦斯湧出量及其影響因素礦井瓦斯湧出量主要影響因素煤層瓦斯含量是決定因素。瓦斯含量越高，礦井瓦斯湧出量就越大。開採規模開採規模越大，礦井的絕對瓦斯湧出量也就越大；但就礦井的相對瓦斯湧出量來說，情況比較複雜。開採順序厚煤層分層開採時，首分層瓦斯湧出量最大，最後一個分層瓦斯湧出量最小。採煤方法採煤方法的回採率越低，瓦斯湧出量就越大，因為丟煤中所含瓦斯的絕大部分仍要湧入巷道頂板管理方法

陷落法比充填法工作面的瓦斯湧出量大。生產工序

落煤時瓦斯湧出量大於其他工序通風壓力負壓通風，風壓越高瓦斯湧出量越大；正壓通風，風壓越高瓦斯湧出量越小。大氣壓力變化地面大氣壓的變化對對采空區瓦斯湧出有較大的影響。采空區管理方式一般采空區存有大量瓦斯，未封閉或封閉不嚴，采空區瓦斯大量湧出，礦井瓦斯湧出量增大。預測方法

礦山統計法分源預測法4.礦井瓦斯湧出量預測根據對本井或鄰近礦井實際瓦斯湧出量資料的統計分析得出的礦井瓦斯湧出量隨開采深度變化的規律，來推算新井或延深水平的瓦斯湧出量。以煤層瓦斯含量、煤層開採技術條件為基礎，根據各基本瓦斯湧出源的瓦斯湧出規律，計算回採工作面、掘進工作面、采區及礦井瓦斯湧出量。（1）礦山統計法基本公式在一定深度範圍內，礦井相對瓦斯湧出量與開採深度呈如下線性關係（1）礦山統計法確定生產水準礦井瓦斯湧出量和平均開採深度礦井的加權平均開採深度礦井相對瓦斯湧出量用總回風的瓦斯鑒定資料采區（或工作面）統計月份的平均日產量采區（或工作面）月平均相對瓦斯湧出量采區（或工作面）日湧出量月平均值（1）礦山統計法采區或工作面月平均相對瓦斯湧出量（1）礦山統計法

瓦斯湧出量等值線圖繪製把月平均相對瓦斯湧出量標在采掘工程平面圖上用插值法繪出瓦斯湧出量等值線用外推法預測新區的相對瓦斯湧出量（1）礦山統計法使用的條件及要點生產礦井的延深水平、生產水準的新采區、與生產礦井鄰近的新礦井，必須保證預測區的開採技術條件、地質條件與生產區相同或類似。

應用統計預測法時的外推範圍一般沿垂深不超過100～200m，沿煤層傾斜方向不超過600m。某些礦井相對瓦斯湧出量與開採深度之間並不呈線性關係，即a值不是常數，此時，應首先根據實際資料確定a值隨開採深度的變化規律。工作面從開切眼形成到第一次放頂期間，由於瓦斯湧出尚未達正常狀態，在該段時間內的測定數據不能在統計分析中應用；陷落法比充填法工作面的瓦斯湧出量大。在採煤不正常的情況下測得的瓦斯湧出量，以及地質變化帶采區瓦斯湧出量變化很大的情況下測得的瓦斯湧出量，均不能在統計分析中應用。在實施瓦斯抽放的采區和工作面，還應考慮抽放瓦斯的影響。（2）分源預測法

源：落煤瓦斯湧出匯：礦井瓦斯湧出生產采區瓦斯湧出源：已采采區采空區瓦斯湧出回採工作面瓦斯湧出源：開採層瓦斯湧出源：生產采區采空區瓦斯湧出掘進工作面瓦斯湧出源：鄰近層瓦斯湧出源：煤壁瓦斯湧出根據各基本瓦斯湧出源的瓦斯湧出規律，計算回採工作面、掘進工作面、采區及礦井瓦斯湧出量。（2）分源預測法預測所需的原始資料各煤層瓦斯含量測定資料、瓦斯風化帶深度以及瓦斯含量等值線圖；地層剖面和柱狀圖，圖上應標明各煤層和煤夾層的厚度、層間距離和岩性；煤的工業分析（灰分、水分、揮發分和密度）和煤質牌號；開拓和開採系統圖，應有煤層開採順序、採煤方法、通風方式等。（2）分源預測法(1)開採煤層（包括圍岩）瓦斯湧出量計算方法薄及中厚煤層不分層開採時計算公式採用長壁後退式回採時，係數k3的確定煤的揮發份含量Vdaf（%）6～88～1212～818～2626～3535～4242～50煤殘存瓦斯含量X1’（m3/t）9～66～44～33～2222（2）分源預測法①開採煤層（包括圍岩）瓦斯湧出量計算方法厚煤層分層開採時按計算公式厚煤層分層開採瓦斯湧出係數kf

兩分層開採三分層開採kf1kf2kf1kf2kf31.5040.4961.8200.6920.488（2）分源預測法②鄰近層瓦斯湧出量計算公式開採層頂板的影響範圍開採層底板的影響範圍（2）分源預測法鄰近層瓦斯排放率與層間距的關係曲線（2）分源預測法③掘進巷道煤壁瓦斯湧出量④掘進落煤的瓦斯湧出量⑤回採工作面瓦斯湧出量⑥掘進工作面瓦斯湧出量

q3=n×m0××q0（2－1）

知識點技能點礦井瓦斯等級的劃分生產礦井瓦斯等級鑒定方法課題要點課題二：礦井瓦斯等級及鑒定任務描述工作任務任務分析礦井瓦斯等級是礦井瓦斯量大小和安全程度的基本標誌。根據礦井瓦斯湧出量、瓦斯湧出形式或瓦斯危害程度的不同將礦井分為不同等級，實行分級管理，選用相應的機電設備，採取符合客觀規律要求的防治措施和管理制度，才能確保礦井安全生產。那麼，礦井瓦斯等級是如何鑒定的呢？要進行礦井瓦斯等級鑒定工作，先要掌握礦井瓦斯等級的劃分、相關概念和《規程》有關規定。1.礦井瓦斯等級的劃分礦井瓦斯等級劃分煤與瓦斯突出礦井低瓦斯礦井礦井相對瓦斯湧出量小於10m3/t，且礦井絕對瓦斯湧出量小於40m3/min。礦井相對瓦斯湧出量大於10m3/t或礦井絕對瓦斯湧出量大於40m3/min。發生煤（岩）與瓦斯突出礦井、鑒定有煤與瓦斯突出危險的礦井。高瓦斯礦井

注：低瓦斯礦井中，相對瓦斯湧出量大於10m3/t或有瓦斯噴出的個別區域（采區或工作面）為高瓦斯區，該區按高瓦斯礦井管理。2.礦井瓦斯等級鑒定鑒定方法鑒定時間基本條件測點選擇測定內容記錄整理計算瓦斯等級鑒定報告在七月或八月上、中、下旬中各取一天（間隔10天），分三個班（或四個班）進行測定工作。被鑒定的礦井、煤層、水準或采區的回採產量應達到該地區設計產量的60％。通風機的風硐、各水準、各煤層和各采區的回風道測風站內。測定內容為風量和風流中甲烷、二氧化碳濃度。瓦斯湧出量＝風量×瓦斯濃度，m3／min。根據鑒定的結果，結合產量、地質構造、採掘比重等提出確定礦井瓦斯等級的意見，填寫礦井瓦斯等級鑒定報告，並連同其他資料報上級主管部門審批。（1）生產礦井瓦斯等級鑒方法瓦斯和二氧化碳測定基礎數據表礦井通風系統圖煤塵爆炸指數表上年度礦井內外因火災記錄表上年度煤（岩）與沼氣（二氧化碳）突出或噴出記錄表申報礦井瓦斯等級所需資料礦井瓦斯等級鑒定申報表其他說明鑒定中生產是否正常和礦井沼氣來源分析等資料（2）基建礦井的瓦斯鑒定對於正在建設的礦井也應進行礦井瓦斯等級的鑒定，特別是已經揭露煤層的礦井。如果測定的結果超過原設計確定的礦井瓦斯等級，應提出修改礦井瓦斯等級的專門報告，報請原設計審批單位批准。（3）煤與瓦斯突出礦井的測定對於煤與瓦斯突出礦井也必須進行要求的測定工作。在確定礦井瓦斯等級時，按照《煤礦安全規程》的規定，只要發生過1次煤（岩）與瓦斯突出（簡稱突出），該礦井即被定為突出礦井，發生突出的煤層即被定為突出煤層。礦井發生了瓦斯或二氧化碳噴出的地點，在其影響範圍內應按防治噴出的有關規定管理，在下一年度鑒定時，如果該地點的瓦斯或二氧化碳噴出現象已經消失，則可以根據實際情況不再按防治噴出的有關規定執行。鑒定報告的內容礦井概況發生動力現象地點的情況實況描述和主要特徵（3）煤與瓦斯突出礦井的測定（1）礦井地質概況（2）礦井生產概況（3）礦井通風瓦斯概況（1）發生動力現象采區的地質資料（2）該地點的巷道名稱、類別、標高及距地表的垂深（3）發生動力現象地點與鄰近層開采的相對位置（4）瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的堅固性係數和破壞類型１.礦井瓦斯噴出及其危害礦井瓦斯噴出及其危害大量的承壓狀態的瓦斯從可見的煤、岩裂縫中快速噴出到採掘工作面和巷道的現象可以造成局部地區瓦斯積聚；高濃度瓦斯，可致使人員窒息；也能引起瓦斯爆炸或火災等事故，給礦井造成嚴重的破壞定義危害特徵礦井瓦斯噴出在時間上的突然性和空間上的集中性2.瓦斯噴出分類與特點瓦斯噴出分類瓦斯沿採掘地壓形成的裂縫噴出瓦斯沿原始地質構造洞縫噴出特徵特徵往往流量大，持續時間長，無明顯的地壓顯現現象，噴瓦斯裂縫多屬於開放性裂縫（張性或張扭性斷裂），它們與儲氣層（煤層、砂岩層等）、溶洞或斷層帶相通。噴出頻臨發生時伴隨著地壓顯現效應，出現多種顯現預兆，噴出持續的時間較短，其流量與卸壓區面積、瓦斯壓力和瓦斯含量大小等因素有關。3.瓦斯噴出的原因和規律瓦斯噴出的原因瓦斯噴出的規律內因:煤層或岩層的構造裂縫中貯存有大量高壓瓦斯；外因:在採掘過程中，由於爆破穿透、機械震動或地壓活動，使煤岩造成卸壓縫隙，構成瓦斯噴出的通道是其外在因素。發生在地質變化帶，瓦斯噴出前往往出現預兆煤層頂、底板岩層中有溶洞、裂隙發育的石灰岩具有明顯的噴出口或裂隙瓦斯噴出量有大有小，噴出的持續時間從幾分鐘到幾年，甚至十幾年4.瓦斯噴出的防治措施探排引堵探明地質構造和沼氣情況排放或抽放沼氣把沼氣引至總回風流或工作面後20米以外的區域將裂隙、裂縫等堵住，不讓沼氣噴出4.瓦斯噴出的防治措施探明地質構造情況利用引排、封堵、抽放綜合治理加強管理課題二礦井煤與瓦斯突出防治知識點技能點煤與瓦斯突出分類方法，突出的機理與突出發生過程；煤與瓦斯突出發生的基本條件；我國以及礦區煤與瓦斯突出發生的概況；平頂山礦區煤與瓦斯突出基本規律。視讀礦井瓦斯地質圖；判斷礦井煤與瓦斯突出類別。任務一煤與瓦斯突出機理及特徵任務描述任務分析認識礦井煤與瓦斯突出發生的機理及其主要分類方法；分析礦井煤與瓦斯突出發生的規律與主要條件；能正確判斷煤與瓦斯突出預兆；可敘述我國礦井煤與瓦斯突出概況。礦井煤與瓦斯突出分類；分析礦井煤與瓦斯突出規律及發生條件；判斷煤與瓦斯突出預兆；敘述我國礦井煤與瓦斯突出概況；分析平頂山礦區煤與瓦斯突出特點。工作任務按照動力現象的力學特徵1.突出現象及分類煤與瓦斯（二氧化碳）突出煤與瓦斯的突然壓出突出煤與瓦斯的突然傾出岩石與二氧化碳（瓦斯）突出壓出傾出1.突出現象及分類煤與瓦斯突出動力來源突出的基本特徵發生突出的主要作用力是地應力和瓦斯壓力的聯合作用，通常以地應力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實現突出的基本能源是煤內積蓄的高壓瓦斯潛能。拋出距離較遠，有明顯的分選現象；拋出煤堆積角小於煤的自然安息角；拋出的煤破碎程度高；有明顯的動力效應；有大量的瓦斯湧出，有時會使風流逆轉；孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。1.突出現象及分類自然安息角鬆散礦岩自燃燒堆積時，其四周將形成傾斜的堆積坡面，我們把自然堆積坡面與水準面相交的最大角度，稱為該礦岩的自然安息角。拋出煤堆積角小於煤的自然安息角。1.突出現象及分類煤與瓦斯突出基本特徵孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。1.突出現象及分類煤與瓦斯壓出動力來源突出的基本特徵發生與實現壓出的主要作用力是地應力，瓦斯壓力與煤的自重是次要因素，壓出的基本能源是煤岩所積蓄的彈性變形能。1、兩種形式：煤的整體位移和煤有一定距離的拋出；2、壓出的煤呈塊狀，無分選現象；3、巷道瓦斯（二氧化碳）湧出量增大；4、壓出後，在煤層與頂板之間的裂隙中，常留有細煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙；5、壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。1.突出現象及分類煤與瓦斯壓出基本特徵壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞1.突出現象及分類煤與瓦斯傾出動力來源突出的基本特徵發生傾出的主要因素是地應力，即結構松軟、含有瓦斯致使內聚力降低的煤，在較高地應力作用下，突然破壞、失去平衡，實現傾出的主要力是失穩煤的自重。1、巷道瓦斯（二氧化碳）湧出量明顯增加；2、傾出的煤按自然安息角堆積，並無分選現象；3、無明顯動力效應；4、傾出常發生在煤質鬆軟的急傾斜煤層中；5、傾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂（厚煤層）方向發展。1.突出現象及分類煤與瓦斯傾出的基本特徵1.突出現象及分類岩石與瓦斯突出動力來源突出的基本特徵發生突出的主要動力是地應力，實現突出的基本能源是岩石的變形能、瓦斯內能。1、在砂岩中進行爆破時，在炸藥直接作用範圍外發生岩破壞、拋出；2、突出的砂岩中，含有大量的砂粒和粉塵；3、動力效應明顯，破壞性較強；4、巷道的二氧化碳（瓦斯）湧出量增大，二氧化碳（瓦斯）量取決於拋出的岩量及二氧化碳（瓦斯）含量；5、有突出危險的砂岩岩層鬆軟，呈片狀、碎屑狀，並具有較大的孔隙率和二氧化碳（瓦斯）含量；6、在岩體中形成與煤與瓦斯突出類似的孔洞2.突出強度分類與突出過程按突出強度分類特大型突出（≥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）突出強度是指每次突出的煤岩數量和湧出的瓦斯量，主要以突出煤岩量做為劃分突出強度的依據。2.突出強度分類與突出過程突出過程準備階段激發階段發展階段穩定階段2.突出強度分類與突出過程2.突出強度分類與突出過程南桐東林礦+310m水準石門突出，突出煤量130t3.突出機理國外對煤與瓦斯突出的認識瓦斯為主導作用的假說綜合假說化學本質假說地應力為主導作用的假說強調瓦斯是突出的主要能源1、地壓和瓦斯壓力是導致突出的能源；2、瓦斯起著拋出體和搬運煤體的作用，是完成突出的主要能源；3、當煤的強度很低、煤與圍岩的摩擦力不大時，地壓造成的變形潛能使煤體破碎。突出是由於煤在變質時發生的化學反應而引起的突出的主要因素和能源是地應力3.突出機理結果致因致因明細主要作用煤與瓦斯突出地壓瓦斯煤性質岩層應力壓力構造應力集中應力組分含量穩定性透氣性強度破壞煤體發生突出拋出煤體完成突出過程決定突出發生發展的難易綜合假說突出機理3.突出機理國內對煤與瓦斯突出的認識中心擴張學說流變說二相流體說固流藕合失穩理論煤和瓦斯突出是從離工作面某一距離處的中心開始煤和瓦斯突出是含瓦斯煤體在采動影響後地應力與孔隙瓦斯氣體偶合的一種流變過程。煤粒和瓦斯的二相流體受壓積蓄能量，卸壓膨脹放出能量，衝破阻礙區形成突出。球殼失穩觀點突出是含瓦斯煤體在採掘活動影響下，局部發生迅速、突然破壞而生成的現象。地應力破壞煤體、煤體釋放瓦斯、瓦斯使煤體裂隙擴張並使形成的煤殼失穩破壞的過程。3.突出機理推論1在突出的發展過程中，如果某一點煤體滿足了前兩個突出的力學條件，但不滿足第三個力學條件，則突出將在該處停止，由於滿足了前兩個力學條件，球蓋狀的煤殼已經形成，因此，在突出孔洞的裏端，應該能夠找到這樣的球蓋狀的煤殼。3.突出機理突出模擬試驗3.突出機理推論2突出煤體暴露後，如果未發生突出，則暴露表面煤體會在地應力的作用下破壞，表面煤體內的瓦斯會通過徑向裂隙很快釋放出去，在暴露面處很快形成一個卸壓帶，阻礙著深部煤體的突出，這時工作面不可能出現那種停滯一段時間後再突出的所謂延期突出現象。因此，延期突出中的延期現象不是突出煤體本身造成的，它只可能是爆破時在突出煤體前面殘存著部分硬岩或硬煤，它們發生了蠕變破壞後，發生垮落，導致突出煤體暴露，引起延期突出。3.突出機理推論3突出的發生需要連續滿足三個力學條件，如果我們增加巷道中的大氣壓力，也就是增加第二和第三個條件中的P2，就會使得突出停止或不發生。4.突出發生的條件地應力在突出中的作用圍岩或煤層的彈性變形潛能使煤體產生突然破壞和位移；地應力控制瓦斯壓力場，促進瓦斯破壞煤體；圍岩中應力增加決定了煤層的低透氣性，造成瓦斯壓力梯度增高，煤體一旦破壞對突出有利。煤和瓦斯突出是地應力、煤中的瓦斯及煤的結構和力學性質綜合作用的動力現象。地應力包括自重應力、構造應力和采動應力4.突出發生的條件瓦斯在突出中的作用全面壓縮煤的骨架，促使煤體產生潛能吸附在微孔表面的瓦斯分子對微孔起楔子作用，降低煤的強度瓦斯壓力可起到降低地應力的作用發生突出的煤體結構條件煤體結構破壞程度影響煤層的力學性質和對瓦斯的儲集能力,因而不同的煤體結構類型具有不同的突出危險性5.突出分佈的規律我國突出礦區的分布規律從地理分佈來看，我國突出分佈的總規律是南方多、北方少，東部多、西部少從時代分佈來看，由最老的早石炭世煤層（如湖南金竹山地區）到最新的第三紀煤層（如撫順）都有突出發生突出分佈的不均衡性是普遍現象礦區內突出分布的規律方向性突出的分佈與構造線方向密切相關，瓦斯突出條帶常沿構造帶分佈。5.突出分佈的規律集中性相似性遞增性分級性突出分佈有不均勻性，主要有幾個礦井突出，突出礦井只有幾個突出工作面。在相似的瓦斯地質條件區域，具有相似的突出分佈特點。煤與瓦斯突出規模和次數隨開採深度的增加而增加。地質構造級別的大小和序次的前後對突出分佈具有明顯的對應控制作用。6.突出的基本特徵始突深度基本特征突出強度地質因素氣體成分工程因素突出空洞強度頻度突出預兆在不同地區的礦井中相差很大以中、小型為常見構造應力集中的部位突出的危險性大突出氣體主要成分是甲烷突出大多發生在落煤時多呈口小肚大的梨形一類是頻率高而強度低，另一類是頻率低而強度高概括起來，可分為有聲預兆和無聲預兆突出的預兆地壓顯現預兆瓦斯湧出預兆煤炮聲、支架斷裂、岩煤開裂掉碴、底臌、岩煤自行剝落、煤壁顫動、鑽孔變形、垮孔、頂鑽、夾鑽杆、鑽機過負荷等瓦斯湧出異常、忽大忽小，煤塵增大、氣溫異常、氣味異常，打鑽噴瓦斯，噴煤粉、哨聲、蜂鳴聲等層理紊亂、強度降低、鬆軟或不均質、暗淡無光澤、厚度增大、軟分層厚度增大、傾角變陡、擠壓褶曲、波狀隆起、煤體乾燥、煤體斷裂等。煤體結構預兆6.突出的基本特徵7.突出的級別劃分（1）煤與瓦斯突出級別的劃分7.突出的級別劃分（2）瓦斯地質區劃分基本觀點1、瓦斯分佈和突出分佈具有分區分帶的特點2、這種分區分帶性受地質因素的制約3、瓦斯突出預測的地質指標應分級提出將影響瓦斯賦存和瓦斯突出的各種地質因素進行分析對比，找出它們在空間和時間上的區別和聯繫，按一定的標誌進行綜合，劃分出不同級別的區域或地段，再進一步將地質區劃與瓦斯突出和瓦斯賦存的區帶劃分聯繫起來，找出兩者的內在聯繫。基本原則8.平頂山礦區煤與瓦斯突出的分佈規律及特徵（1）煤與瓦斯突出點地質特徵特徵原因煤與瓦斯突出危險性隨開採深度增加而增加煤與瓦斯突出分佈受地質構造控制煤與瓦斯突出分區與地質條件分區相關隨煤層埋藏深度增加煤層中的瓦斯保存條件較好，瓦斯壓力及煤層瓦斯含量增加煤與瓦斯突出多發生在地質構造附近突出的分區與礦區構造分區相一致，在礦區構造帶或褶皺軸部的過渡地帶，往往是煤與瓦斯突出帶8.平頂山礦區煤與瓦斯突出的分佈規律及特徵（2）工程因素對突出分布的影響從突出規模看，已發生的突出以小型突出為主，中型、大型突出較少。從突出類型看，煤與瓦斯壓出、傾出、突出類型的比例也是不同的，對礦井生產系統造成的破壞程度也不同。煤巷掘進工作面發生突出最多，在平巷中發生的次數高於上山和下山、回採工作中的突出次之。突出在不同生產工序中，發生突出的次數也不同。所有的突出發生前都有瓦斯湧出量增加、瓦斯壓力升高、煤層變軟、煤層內響煤炮的現象，有時煤體溫度降低，甚至出現冒頂和片幫、夾鑽現象，有時鑽孔冒白煙，支架變形損壞，迎頭煤體變軟，礦壓顯現。8.平頂山礦區煤與瓦斯突出的分佈規律及特徵煤與瓦斯突出的分佈,有明顯的區域性突出多發生在地質構造發育和煤層條件發生變化的區域突出點及其附近煤體結構遭到嚴重破壞,軟分層增厚突出多發生在掘進工作面（3）煤與瓦斯突出的分佈規律及主要特徵突出多發生在放炮和割煤工序帶突出類型以壓出為主課題二礦井煤與瓦斯突出防治知識點技能點煤層突出危險性預測分類與危險性劃分；煤層突出危險區域性預測方法：單項指標、瓦斯地質統計與綜合指標法；工作面突出危險性預測：石門揭煤、採掘工作面突出危險性預測。進行煤層突出危險區域性預測進行石門揭煤、採掘工作面突出危險性預測正確使用瓦斯湧出初速度測定儀，測定△p任務二煤與瓦斯突出危險性預測任務描述任務分析煤層突出危險性預測是礦井“四位一體”防治瓦斯突出的首項工作，掌握煤層突出危險性區域性預測與工作面預測知識與方法，能夠進行區域性和工作面突出危險性預測工作，對合理制定、實施瓦斯防治措施，保證礦井安全生產意義重大。1.礦井煤層突出危險性區域性預測；2.石門揭煤時突出危險性區域性預測的規定要求與方法3.採掘工作面突出危險性預測方法與規定；4.利用△p，D、K法，R值測定採掘工作面煤與瓦斯突出危險性。工作任務突出煤層無突出危險區突出威脅區突出危險工作面無突出危險工作面突出危險區區域預測或鑒定區域預測工作面預測非突出煤層檢驗性預測預報煤層1.煤層突出危險性預測分類和突出危險性劃分流程1.煤層突出危險性預測分類和突出危險性劃分突出礦井及突出煤層確定程式省級煤礦安全監察機構備案省煤炭管理部門審批國家局授權單位鑒定煤炭企業提出報告2.區域預測方法《細則》第28條：突出煤層中的區域預測可採用瓦斯地質統計法或綜合指標法進行，預測結果報礦務局總工程師批准。瓦斯地質統計法（《細則》第29條）根據已開採區確切掌握的煤層賦存、地質構造條件與突出分佈的規律，劃分出突出危險區域和突出威脅區域。綜合指標法（《細則》第30條）D=（0.0075H/f-3)(P-0.74)K=ΔP/f當D≥0.25、K≥20（無煙）或15（其他煤種）時，劃為危險區域2.區域預測方法工作面瓦斯突出區域預測效果2.區域預測方法平頂山十礦工作面瓦斯突出預測成果：減少瓦斯突出治理工程量50%以上3.工作面預測方法定性指標根據地質構造和突出預兆確定工作面的突出危險性定量指標根據所打鑽孔的瓦斯湧出速度、鑽屑量、鑽屑瓦斯解吸特徵等進行預測相關規定根據《規程》第188條和《細則》第23條之規定，在突出危險區域內進行採掘作業時，必須採取綜合防治突出措施，工作面進行采掘前，應進行工作面突出危險性預測，將工作面劃分為突出危險工作面和無突出危險工作面。3.工作面預測方法定性指標根據《煤與瓦斯突出防治細則》第31條之規定，在突出煤層中有下列情況之一者，應視為突出危險工作面：①在突出煤層的構造破壞帶，包括斷層、褶曲、火成岩侵入等；②煤層賦存條件急劇變化的區域；③採掘應力疊加的區域；④在工作面預測過程中出現噴孔、頂鑽等動力現象；⑤工作面出現明顯突出預兆。3.工作面預測方法定量指標用綜合指標法、鑽屑瓦斯解吸指標法或其他經試驗證實有效的方法採用下列方法之一預測煤巷工作面的突出危險性：①瓦斯湧出初速度法；②R值指標法；③鑽屑指標法；④其他經試驗證實有效的方法（鑽屑溫度、煤體溫度、放炮後瓦斯湧出量等)。預測方法同煤巷掘進工作面。石門揭煤突出危險性預測煤巷掘進工作面突出危險性預測採煤工作面突出危險性預測這四種預測指標是我國《細則》規定的主要預測指標（1）鑽孔指標法鑽孔瓦斯湧出初速度法R值指標法鑽屑瓦斯解吸指標法鑽屑指標法①鑽孔瓦斯湧出初速度法理論基礎煤層鑽孔瓦斯湧出速度測定表明，在大多數情況下開始測量後0.5～2min函數q=f（t）達到最大值；本方法由前蘇聯馬凱耶夫煤礦安全研究所提出，在突出帶和非突出帶q和煤層力學性質不同：該指標綜合反映了煤層的破壞程度、瓦斯壓力和瓦斯含量、煤體的應力狀態及透性，可以綜合評價煤層的突出危險性①鑽孔瓦斯湧出初速度法煤巷掘進工作面測試方法(《細則》第36條)（1）靠近巷道兩幫，各打一個平行於巷道掘進方向直徑42mm、深3.5m的鑽孔，鑽孔佈置在軟分層中；（2）用專門的封孔器封孔，封孔後測量室長度為0.5m；（3）測試工作必須在鑽孔打完後2min內完成。每預測迴圈可進尺1.5m，留2m的超前距。鑽孔瓦斯湧出初速度測定示意圖煤壁封孔膠囊測杆鑽孔測量室控制杆高壓膠管壓力錶打氣筒流量計動畫演示①鑽孔瓦斯湧出初速度法煤的揮發份Vdaf(%)5～1515～2020～30>30qm(L/min)5.04.54.04.5臨界值(Vdaf)①鑽孔瓦斯湧出初速度法採用節流式流量計打鑽後立即封孔測量封孔嚴密測試前檢查儀器，無氣路堵塞現象測試要點①鑽孔瓦斯湧出初速度法1969～1980年間在前蘇聯頓巴斯127個礦井的3930個掘進工作面和2070個回採工作面應用，工作面共推進1143Km，其中非突出危險1104.6Km(占96.7%)，突出危險帶38.4Km(占3.3％)。工作面共穿過691個突出危險帶，其中有677個(占89％)是用該方法發現的，只漏掉了14個危險帶。平煤集團突出礦井主要採用該指標進行突出危險性預測,目前該方法是國內外突出礦井的主要預測方法。①鑽孔瓦斯湧出初速度法應用效果鑽屑瓦斯解吸指標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釋放速度。鑽屑瓦斯解吸規律可用巴雷爾公式表示，Q1=K1T0.5

，h2和K1值均表示煤樣在一段時間內的瓦斯解吸量，K1值是解吸第1分鐘的解吸量，h2是第4和第5分鐘內的解吸量.按照巴雷爾公式推算，K1=0.016h2②鑽屑瓦斯解吸指標理論基礎h2用MD-2解吸儀測定，K1用ATY突出預測儀測定可用於石門揭煤工作面以及採掘工作面的突出危險性預測測試方法和臨界值根據《細則》第34條和附錄四進行。或K1值的測試方法和臨界值根據《細則》第34條和附錄四進行平煤集團突出礦井採用h2作為預測指標之一②鑽屑瓦斯解吸指標測試儀器與方法鑽屑瓦斯解吸指標臨界值h2(Pa)K1(mL/g.min1/2)幹煤2000.5濕煤1600.4石門揭煤工作面

h2和K1的臨界值②鑽屑瓦斯解吸指標理論基礎鑽屑量S表示煤層應力集中程度大小，h2或K1值表示煤層瓦斯大小及其釋放速度大小，分別從地應力和瓦斯的角度反映了煤層突出危險性的的大小，可以綜合反映煤層的突出危險性地應力越大，S值越大鑽屑瓦斯釋放速度越快，h2或K1值越大③鑽屑指標法測試方法在煤巷掘進工作面打2個（傾斜或急傾斜煤層）或3個（緩傾斜煤層）直徑42mm、深8～10m的鑽孔，鑽孔佈置方式與《細則》第37條規定相同；鑽孔每打1m測定鑽屑量一次，每2m測定一次鑽屑解吸指標；根據每個鑽孔的S、h2或K1的最大值預測突出危險性；當任一指標大於或等於臨界值時，該工作面為突出危險工作面；每預測迴圈留2m的超前距。③鑽屑指標法h2最大鑽屑量SK1危險性PaKg/mL/mmL/(g.min1/2)≥200≥6≥5.4≥0.5突出危險工作面<200<6<5.4<0.5無突出危險工作面③鑽屑指標法鑽屑指標法預測掘進工作面的臨界值R值指標由蘇聯東方煤礦安全研究所1969年提出；鑽屑量S主要考慮了煤層的強度性質和應力狀態，瓦斯湧出初速度則主要考慮了瓦斯因素；該方法同時考慮了工作面的應力狀態、物理力學性質、瓦斯含量、透氣性和煤層的放散能力，即考慮了決定突出危險性的主要因素，是一個綜合指標。④R值指標法理論基礎測試方法R=(Smax–1.8)(qmax-4)當任一鑽孔的R≥6時，突出危險工作面當任一鑽孔的R<6時，無突出危險工作面當R為負值時，應用單項指標預測④R值指標法④R值指標法測試方法（《細則》第37條）(1)在煤巷掘進工作面打2個(傾斜或急傾斜煤層)或3個(緩傾斜煤層直徑42mm、深5.5～6.5m的鑽孔；(2)鑽孔佈置在軟分層中，一個鑽孔位於巷道工作面中部平行於掘進方向，其他鑽孔的終孔點應位於巷道輪廓線外2～4m處；(3)鑽孔每打1m，測定一次S和q；(4)測q時，測量室長度為1m，根據每個鑽孔的最大Smax和最大qmax確定R值；(5)每預測迴圈留2m超前距。R值指標法鑽孔佈置圖應用效果七十年代下半期蘇聯東方煤礦安全研究所曾進行了數千次R值的測定，在所有情況下只要R<6從未發生過一次突出，而在突出前R≥6；目前在俄羅斯庫茲巴斯和卡拉幹達礦區主要採用R值預測掘進工作面的突出危險性，在地質破壞帶R值均大於6；平煤集團各突出礦井曾用R值預測突出危險性。④R值指標法課題二礦井煤與瓦斯突出防治區域性防治突出措施：保護層的選擇與保護範圍，瓦斯抽放方法石門揭穿突出煤層主要防突措施與施工安全注意事項掘進工作面主要防突措施，施工組織與安全規定採煤工作面防突主要措施與方法岩石與二氧化碳突出的特點及防治措施瓦斯抽放的施工設計與施工組織石門揭穿突出煤層防突措施制定與施工組織採掘工作面防突措施的實施任務三煤與瓦斯突出防治技術知識點技能點工作任務任務描述任務分析煤與瓦斯突出防治技術是礦井“四位一體”防治瓦斯突出的核心工作，掌握煤與瓦斯突出區域性防突措施，正確選擇保護層與瓦斯抽放方法，確定被保護的範圍；制定石門揭穿突出煤層工作面防突措施並組織實施；合理選擇採掘工作面煤與瓦斯突出防治措施，為礦井安全生產提供可靠保障。1.保護層的正確選擇，被保護層保護範圍的確定2.合理確定突出煤層瓦斯抽放方法3.制定石門揭穿突出煤層工作面的防突措施4.採掘工作面煤與瓦斯突出防治措施１.區域性防治突出措施在煤層採掘之前，對煤層實施大面積預先處理，以達到煤層卸壓、排放瓦斯及改變煤層物理力學性質的目的，從而大面積消除煤層的突出危險性。《煤礦安全規程》第192條、《細則》第2條規定，在采用防突措施時，應優先選擇區域性防突措施。區域性防突措施的有效性指標應根據礦井實測資料確定，報礦務局總工程師批准後執行。開採保護層煤層區域性預先注水預抽煤層瓦斯①開採保護層首先選擇無突出危險的煤層作為保護層礦井中所有煤層都有突出危險時，應選擇突出危險性較小的煤層。優先選擇上保護層作用機理在開採煤層群時，通過開采保護層，實現被保護層的卸壓和瓦斯排放，消除被保護層的突出危險性②預抽煤層瓦斯作用機理通過預抽煤層瓦斯，減少煤層瓦斯壓力和含量，降低瓦斯內能，提高煤體強度，以消除煤層的突出危險性。技術要求鑽孔應控制整個預抽區域並均勻布孔；預抽有效性指標，應根據礦井實測資料確定，如無實測資料，可採用下列指標之一。煤層瓦斯預抽率應大於30％；預抽後，突出煤層殘存瓦斯含量應小於該煤層始突深度處的煤層原始瓦斯含量。②預抽煤層瓦斯鑽孔佈置方式——沿層鑽孔佈置方式②預抽煤層瓦斯鑽孔佈置方式——沿層交叉鑽孔佈置方式②預抽煤層瓦斯鑽孔佈置方式——穿層網格鑽孔佈置方式③區域性預先注水煤層最少有一個分層均勻濕潤，水分達到4％以上。沿煤層走向和傾向不留空白區。最好採用中低壓小流量長時注水。技術要求2.局部防治突出措施石門揭煤(《規程》第202條、《細則》第62條在突出煤層中進行掘進和回採時，都應預測煤層的突出危險性，並根據煤層的突出危險性和具體條件，採取防治突出措施。措施參數應根據礦井實際測定的結果或參考有關資料確定，並報礦總工程師批准。抽放瓦斯、水力沖孔、排放鑽孔、水力沖刷或金屬骨架或其他經試驗證實有效的措施。局部防突措施（《細則》第66條）採煤工作面（《細則》第84條）超前鑽孔、鬆動爆破、前探支架、水力沖孔或其他經試驗證實有效的措施。鬆動爆破、注水濕潤煤體、超前鑽孔、預抽瓦斯等防突措施。煤巷掘進工作面（《細則》第69條）2.局部防治突出措施局部防突措施鑽孔卸壓排放措施排放鑽孔、超前鑽孔、抽放瓦斯爆破卸壓排放措施淺孔鬆動爆破、深孔鬆動爆破、水力爆破連續卸壓排放措施卸壓縫、卸壓槽、卸壓腔水力化措施注水濕潤煤體、水力鬆動、水力壓裂、水力沖孔、水力沖刷煤體圍岩強化措施金屬骨架、前探支架2.局部防治突出措施超前鑽孔措施防突機理鑽孔佈置要求

(1)孔徑一般為75-120mm,直徑超過120mm時，必須採用專門設備和專項安全措施；

(2)超前鑽孔的控制範圍應包括巷道斷面和上方及兩側，鑽孔終孔位置應控制到巷道輪廓線外2m以上；

(3)鑽孔應儘量佈置在煤層的軟分層中；

(4)鑽孔數根據鑽孔有效排放半徑和須控制範圍確定；

(5)煤層賦存狀態發生變化時,應及時探明情況，再重新確定超前鑽孔的參數,即隨之相應增減超前鑽孔孔數；

(6)超前鑽孔實施後，必須按《細則》第35條的規定對進行效果檢驗,鑽孔超前距於掘進工作面不小於5m。

(7)超前鑽孔施工前應加強工作面支護，打好迎面支架，背好工作面。

2.局部防治突出措施超前鑽孔措施的完善QFZ-22輕便型防突鑽機具額定功率(Kw)2.2額定電壓(V)127額定轉矩(N•m)41最大轉矩(N•m)156鑽孔直徑(mm)42-89鑽孔長度(m)<20電機效率81％額定轉速(r/rain)520鑽進速度(m/min)0-1.5主機重量(Kg)主要技術指標<3023ABCii11233i-i剖面2.局部防治突出措施掘進工作面隔斷式抽放原理示意圖1—抽放鑽孔；2—巷道；3—抽放邊界；ABC—巷道卸壓帶範圍2.局部防治突出措施掘進工作面預抽2.局部防治突出措施掘進工作面深水力爆破防突機理在煤層水力爆破處理時，通過煤的鬆動和由此引起的工作面附近煤層應力重新分佈和瓦斯排放，達到防治煤與瓦斯突出。基本參數鑽孔深度11m，直徑60mm，№1岩石硝銨炸藥，炮泥長度：水封4.5m，砂質粘土0.5m。2.局部防治突出措施——深孔鬆動爆破措施防突機理：深孔鬆動爆破是通過深炮孔爆破，鬆動工作面前方煤體，使煤體卸壓和排放瓦斯，達到消除和減弱突出的一種措施。深孔鬆動爆破措施，可適用於煤質較硬、突出強度較小的煤層鑽孔佈置要求：①爆破孔徑42mm，孔長不應小於8m。終孔應控制到巷道輪廓線外2m以上。孔數應根據鬆動爆破有效半徑確定。②深孔鬆動爆破的有效影響半徑，應進行實測。③裝藥長度為孔長減5.5-6m，藥卷長度為1m。裝藥後，應裝入不小於0.4m的水炮泥，水炮泥外側還應充填長度不小於2m的封口炮泥。④裝藥和充填炮泥時，應防止折斷電雷管的腳線。⑤爆破後，必須按《細則》進行措施效果檢驗⑥爆破時，必須執行撤人、停電、設警戒、遠距離放炮、反向風門等安全措施。⑦第一次採用鬆動爆破的掘進工作面，必須用超前鑽孔或其他措施處理工作面前方5m的煤體，以免留下“門檻”。⑧掘進時必須留有不小於5m的超前距。炮後30m後方能進入工作面。2.局部防治突出措施適用範圍採煤工作面淺孔松動爆破措施鑽孔佈置要求適用於煤質較硬、圍岩穩定較好的煤層；①沿採煤工作面每隔2～3m打一個鑽孔，孔深不小於3m；炮泥封孔長度不得小於1m；②超前距不小於2m。2.局部防治突出措施卸壓縫①卸壓縫深度不超過1.5m-2m，並保證0.5m的超前距；②卸壓縫高度10-14mm，保證煤層充分卸壓，卸壓縫又能閉和，不積聚瓦斯；③應編制割縫過程中的防突措施。2.局部防治突出措施——卸壓槽在掘進工作面的兩個隅角開卸壓槽，引起應力集中帶向深部轉移，消除突出危險性。工作原理①卸壓槽深度不小於1.5m，寬度60-80mm；②進尺超前距不小於0.5m；③可用鑽孔法或專用工具形成卸壓槽。工作原理2.局部防治突出措施——卸壓腔機理保護層開採適用條件半煤岩工作面2.局部防治突出措施——水力鬆動鑽孔佈置要求鑽孔深度6-11m，直徑42-45mm，間距6-12m，封孔深度4-8m，超前距2-3m。作用機理在工作面向煤層注入15～20MPa的高壓水，使煤層裂隙擴張，形成平行於工作面煤壁的裂縫，引起煤體卸壓和排放瓦斯，應力集中帶向煤體深部轉移。2.局部防治突出措施——水力壓裂作用機理在工作面打直徑42-45mm的鑽孔，借助於高壓水將煤層向工作面方向強制壓出，引起煤壁卸壓和排放瓦斯，消除突出危險性。主要參數鑽孔深度、封孔深度、鑽孔間距、注水壓力、注水時間、注水速度等。2.局部防治突出措施——金屬骨架措施施工措施:採用這一措施時，在石門工作面距煤層2m(急傾斜)或1.5m(緩傾斜、傾斜)時停止掘進，在石門上部和兩側周邊外0.5-1.Om範圍內佈置骨架孔。骨架孔打穿煤層全厚並進入岩層0.5m以上。孔間距不得大於0.3m。對於軟煤要架兩排金屬骨架，鑽孔間距應大於0.2m。鑽孔完成後，插入8kg／m的鋼軌、型鋼或直徑不小於50mm鋼管等骨架材料。骨架可用專門支架、錨杆或灌水泥漿固定。在煤質嚴重鬆軟破壞時,可裝設兩排骨架。金屬骨架措施要求:《細則》第62條對金屬骨架措施的要求是：

①在揭開具有軟煤和軟圍岩的薄及中厚突出煤層時,可採用金屬骨架；

②在石門上部和兩側周邊外0.5-1m範圍內佈置骨架孔；

③骨架鑽孔穿過煤層並進入煤層頂(底)板至少0.5m,鑽孔間距不得大於0.3m，對於軟煤要架兩排金屬骨架，鑽孔間距應小於0.2m；

④骨架材料可選用8kg/m的鋼軌、型鋼或直徑不小於50mm鋼管,其伸出孔外端用金屬框架支撐或砌入镟內；

⑤揭開煤層後，嚴禁拆除金屬骨架；

⑥採用金屬骨架防治突出措施時，應與抽放瓦斯、水力沖孔或排放鑽孔等措施配合使用。3.防突措施結果比較防突措施回採工作面準備工作面突出次數工作面個數突出頻率突出次數/工作面個數突出次數工作面個數突出頻率突出次數/工作面個數超前開採保護層潤濕煤層抽放煤層煤層水力鬆動煤層水力壓裂切割卸壓縫打超前鑽孔煤層內部爆破108349235421712272602368888736358560.0080.0310.0130.0550.2640.1390.1170.3048----41364513718----71614817903280.011----0.0570.2430.2350.0560.107合計15731480.93114325300.709課題二礦井煤與瓦斯突出防治煤與瓦斯突出防治措施效果檢驗的方法與規定煤與瓦斯突出煤巷施工時安全防護措施震動爆破施工的技術措施與安全規定。能夠進行煤與瓦斯突出防治措施效果檢驗制定煤與瓦斯突出煤層巷道施工時安全防護措施組織實施震動爆破施工作業任務四煤與瓦斯突出防治措施效果檢驗與防護措施知識點技能點工作任