煤与瓦斯突出危险性预测方法

煤与瓦斯突出危险性预测方法中国平煤神马集团瓦斯研究所主讲人：陈建忠5/9/20241煤与瓦斯突出危险性预测方法一、突出危险性预测的重要性二、突出危险性预测的分类三、区域突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测方法五、预测（校检）报告单填写与审批汇报提纲中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/20242煤与瓦斯突出危险性预测方法1.煤与瓦斯突出概念及分类

煤与瓦斯突出是煤矿采掘工作中，很短时间（数分钟）内，从煤（岩）壁内部向采掘工作空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，它是在地应力、煤层中的瓦斯压力及煤体力学性质综合作用下发生的复杂的瓦斯动力现象。

一、突出危险性预测的重要性中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/20243煤与瓦斯突出危险性预测方法突出：主导因素为地应力和瓦斯压力，通常以地应力为主，瓦斯压力为辅，重力不起决定作用。能量来源：煤体内积蓄的高压瓦斯能。压出：主导因素为地应力，瓦斯压力与煤的自重是次要因素。能量来源：煤岩所积蓄的弹性变形能。倾出：主导因素是煤层的自重力，瓦斯压力不起决定作用。能量来源：失稳煤层的自重力。一、突出危险性预测的重要性中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/20244煤与瓦斯突出危险性预测方法2.煤与瓦斯突出的危害性危及井下作业人员生命安全破坏矿井正常的生产秩序破坏井下设备和建筑物，如摧毁支架、推倒矿车、破坏通风设施诱发其它灾害事故，如瓦斯煤尘爆炸、瓦斯燃烧矿井瓦斯涌出量预测严重影响矿井经济效益中国平煤神马集团瓦斯研究所一、突出危险性预测的重要性5/9/20245煤与瓦斯突出危险性预测方法3.突出危险性预测的重要性保障安全生产判识区域或工作面突出危险性，为预防突出事故提供依据，同时提高安全管理效率。确定防突措施的有效性；为作业人员进行突出预警。经济与效益提高防突措施的针对性，减少防突措施工程量，减少防突成本，提高采掘进度，从而在安全的前提下解放生产力，提高矿井经济效益。我国两个“四位一体”综合防突体系的重要组成一、突出危险性预测的重要性中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/20246煤与瓦斯突出危险性预测方法防治煤与瓦斯突出技术体系合理采掘部署—煤层开采顺序，巷道布置，掘、保、抽、采接替区域综合防突技术措施区域突出危险性预测—瓦斯参数结合瓦斯地质分析区域性防突措施开采保护层区域性预抽煤层瓦斯工作面突出危险性预测钻屑瓦斯解吸指标钻孔瓦斯涌出初速度指标工作面防突措施小直径超前排放钻孔松动爆破预抽瓦斯水力冲孔金属骨架、煤体固化等工作面措施效果检验安全防护措施管理制度安全设施设备、器材局部综合防突技术措施钻屑量指标S区域措施效果检验区域验证一、突出危险性预测的重要性中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/20247煤与瓦斯突出危险性预测方法二、突出危险性预测分类中国平煤神马集团瓦斯研究所我国对煤与瓦斯突出预测研究十分重视，在借鉴国外预测的基础上，结合我国的实际情况，提出了自己的煤与瓦斯的预测方法。我国将突出危险性预测分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测两类。区域突出危险性预测（简称区域预测），用于预测煤层和煤层区域的突出危险性；工作面预测也称为点预测、日常预测，用于预测掘进工作面、回采工作面和石门揭煤工作面的突出危险性。5/9/20248煤与瓦斯突出危险性预测方法二、突出危险性预测分类中国平煤神马集团瓦斯研究所第三十三条突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测和新采区开拓完成后的区域预测。《防治煤与瓦斯突出规定》要求5/9/20249煤与瓦斯突出危险性预测方法二、突出危险性预测分类中国平煤神马集团瓦斯研究所第五十九条工作面突出危险性预测是预测工作面煤体的突出危险性，包括石门和立井、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。工作面预测应当在工作面推进过程中进行。采掘工作面经工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。未进行工作面预测的采掘工作面，应当视为突出危险工作面。《防治煤与瓦斯突出规定》要求5/9/202410煤与瓦斯突出危险性预测方法三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。⑴煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；煤层中甲烷成分<80%；瓦斯压力0.1～0.15MPa；瓦斯含量2～3m3/t（烟煤）5～7m3/t（无烟煤）1、区域预测方法5/9/202411煤与瓦斯突出危险性预测方法⑵根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区(如下图)；三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202412煤与瓦斯突出危险性预测方法根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202413煤与瓦斯突出危险性预测方法（三）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202414煤与瓦斯突出危险性预测方法煤层瓦斯压力主要采用胶囊-粘液封孔方法进行井下实测而来；煤层瓦斯含量主要采用DGC瓦斯含量测试装置进行测定；具体测试方法以专题的形式讲解。三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2、参数测试方法5/9/202415煤与瓦斯突出危险性预测方法根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察确定。经过考察确定后，可以根据批准的临界值进行区域预测。反之，则根据表1中提供的参考临界值进行区域预测。瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P﹤0.74W﹤8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区表1预测指标的参考临界值三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所3、测试数据分析方法5/9/202416煤与瓦斯突出危险性预测方法三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所4、注意事项⑴预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；⑵测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位，如下图。5/9/202417煤与瓦斯突出危险性预测方法突出危险性预测布置示意图三、区域突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202418煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所1、工作面突出危险性预测分类5/9/202419煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2、石门揭煤工作面突出危险性预测方法第七十一条石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。立井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测按照石门揭煤工作面的各项要求和方法执行。2.1《防治煤与瓦斯突出规定》要求5/9/202420煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2.2石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔布置石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔布置示意图5/9/202421煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔要求由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔测定煤层瓦斯压力P。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破碎时，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2.3综合指标法5/9/202422煤与瓦斯突出危险性预测方法相关参数测试要求测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数f，把每个钻孔中坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的瓦斯放散初速度ΔP，则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数f值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2.3综合指标法5/9/202423煤与瓦斯突出危险性预测方法坚固性系数f：反映煤体坚固性的一个相对指标，其值越大，表明该煤体越稳定，在同样的压力和地应力作用下，越不容易发生突出。瓦斯放散初速度ΔP：煤的瓦斯放散初速度指标是煤自身的煤质指标之一，表征了煤的微观结构。它不仅反映了煤的放散瓦斯能力，还反映出瓦斯渗透和流动的规律，在突出区域预测中起着重要的作用。煤的这种放散瓦斯的能力大小与突出的发生有直接关系。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2.3综合指标法5/9/202424煤与瓦斯突出危险性预测方法计算公式： （1）

（2）D—工作面突出危险性的D综合指标；K—工作面突出危险性的K综合指标；H—煤层埋藏深度，m；P—煤层瓦斯压力，取各个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa；△P—软分层煤的瓦斯放散初速度；f—软分层煤的坚固性系数。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202425煤与瓦斯突出危险性预测方法参考临界值各煤层石门揭煤工作面突出预测综合指标D、K的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表2所列的临界值进行预测。表2综合指标D、K参考临界值综合指标D综合指标K无烟煤其他煤种0.252015四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202426煤与瓦斯突出危险性预测方法测试数据分析当测定的综合指标D、K都小于临界值，或者指标K小于临界值且式（1）中两括号内的计算值都为负值时，且未发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202427煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔要求由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔，在钻孔钻进到煤层时每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标K1或△h2值。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所2.4钻屑解吸指标法5/9/202428煤与瓦斯突出危险性预测方法测试仪器介绍钻屑瓦斯解吸指标△h2和k1分别由我国抚顺分院和重庆分院提出，在我国的突出预测中应用广泛。△h2的物理意义为：煤样平衡压力卸除后第3~5min的时间段内的瓦斯解吸量，体现为解吸仪U型水柱计两端水柱的高度差。k1的物理意义为：煤样自煤体脱落暴露在大气中，平衡压力卸除后，1min内每克煤样的瓦斯解吸量。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202429煤与瓦斯突出危险性预测方法测试仪器介绍K1指标综合反映了瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的孔隙结构等参数。大小与瓦斯、煤的物理力学参数、瓦斯解吸特征及测量工艺、环境条件和测定误差等有关。K1越大，突出危险性越大。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202430煤与瓦斯突出危险性预测方法通常测定△h2所用的仪器为抚顺分院设计的MD-2型钻屑瓦斯解吸仪（如下图所示），测定K1值使用的为重庆分院设计的WTC瓦斯突出参数仪。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所MD-2型钻屑瓦斯解吸仪1-水柱计；2-解吸室；3-煤样瓶；4-三通旋塞；5-两通旋塞WTC瓦斯突出参数测试仪5/9/202431煤与瓦斯突出危险性预测方法△h2测试方法

测定前，三通和两通旋塞置于开启状态，使水柱计两端皆通大气。当打钻至预定位置时，用组合筛在孔口采样，筛分出粒度为1~3mm的煤样并装入煤样瓶至刻度水平线(相当于10g煤样)，并将煤样瓶装入仪器解吸室。当煤样暴露在大气中3min时，(自煤样从煤体脱落时算起)，迅速把三通活塞置于测定状态，解吸2min后，读取两端水柱计压差数，该值就为△h2测定值，单位为Pa。

四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202432煤与瓦斯突出危险性预测方法

k1测试方法

当打钻到预定深度时，用1~3mm的组合筛子在孔口接粉采样，同时启动秒表，在规定的时间内（一般1~2min），把充分筛分过的煤样装入煤样罐的量杯内，并与量杯相平，然后拧紧罐盖，松开阀门。当秒表读数为时(通常为1~2min)，启动仪器“采样”键开始测定。然后仪器每隔0.5min记录一次煤样在解吸仪中累计解吸的瓦斯量Qi，共解吸5min，读取10个数据。5min后按照仪器提示，输入秒表读数（min）和取样深度(m)。从而，可得到10组对应的数据（，Qi）。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202433煤与瓦斯突出危险性预测方法式中：

ti——煤样自煤体脱落到读取第个数据的时间，min；L——钻孔深度，m，0.1L：钻屑在钻孔中排出的时间，排出速度的经验值为10m/min。然后对10组数据进行线性回归，输入秒表读数t0和取样深度后的计算过程由仪器自动完成。

四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202434煤与瓦斯突出危险性预测方法参考临界值各煤层石门揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表3中所列的指标临界值预测突出危险性。表3钻屑解吸指标参考临界值四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所煤样△h2（Pa）K1（ml/g*min0.5）干煤样2000.5湿煤样1600.45/9/202435煤与瓦斯突出危险性预测方法测试数据分析如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202436煤与瓦斯突出危险性预测方法异常情况的界定：⑴煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；⑵煤层赋存条件急剧变化；⑶采掘应力叠加；⑷出现喷孔、顶钻等动力现象；⑸出现明显的突出预兆。在突出煤层，当出现上述第⑷、⑸情况时，应判定为突出危险工作面；当有上述第⑴、⑵、⑶情况时，除已经实施了工作面防突措施的以外，应视为突出危险工作面并实施相关措施。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202437煤与瓦斯突出危险性预测方法影响因素分析煤样粒度由于钻屑筛分不充分，使得测定钻屑瓦斯解吸指标所用的钻屑粒度不满足1~3mm要求，从而造成测定误差。煤样纯度目前，现场测定钻屑瓦斯解吸指标（△h2、k1）多采用孔口接样方式，使得指标测定所用的煤样纯度不能保证，即不能保证全部钻屑均取自预定深度。这就造成煤样放散瓦斯的时间不同一，从而引起钻屑瓦斯解吸指标（△h2、k1）的测量误差。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202438煤与瓦斯突出危险性预测方法影响因素分析煤样质量按规定，测定钻屑瓦斯解吸指标（△h2、k1）所用的钻屑质量为10g，而现场测定中则是用量杯来大概量取煤样。由于不同煤层，煤的密度不同，因此需要实测钻屑容重，选择合适的量杯。当不经过实测而随意选取量杯，或测定过程中煤样不按要求筛分、量取时，会造成煤样的量偏离10g较远，造成测量误差。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202439煤与瓦斯突出危险性预测方法影响因素分析测定时间从孔口接样到测定开始的时间间隔，要求测定时为2min，测定值时为1~2min。在现场中往往由于偶然因素，使得时间不符合上述要求，从而引起测量误差。仪器密封性测定钻屑瓦斯解吸指标（△h2、k1）的仪器是通过测定煤样罐中的解吸瓦斯形成的压力变化来计算钻屑瓦斯解吸量的，当密封圈或取压胶管老化、出现裂纹而未能及时更换或操作不当，使仪器的气密性不好时，造成测量误差。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202440煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔影响电量必须充足操作快速、减少暴露时间，2min内完成把握接粉时机、避免卡钻处理后钻进时立即接粉观察测量中仪器是否漏气

最好采用干粉测定充分筛分注意事项5/9/202441煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所避开矸石段、观察钻粉中是否混有矸石控制打钻，禁止先打到预定深度后等待接粉现象记录、工作面异常描述预测深度不宜太长等预测完后最好在井下显示一遍，确定准确值（小数点后3位）定期标定注意事项5/9/202442煤与瓦斯突出危险性预测方法第七十四条可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性：（一）钻屑指标法；（二）复合指标法；（三）R值指标法；（四）其他经试验证实有效的方法。注意：去掉了钻孔瓦斯涌出初速度法。主要理由：属于单指标法，有时采取措施后反而测值大。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所3、掘进工作面突出危险性预测方法3.1《防治煤与瓦斯突出规定》要求5/9/202443煤与瓦斯突出危险性预测方法钻屑指标法是一种复合指标预测法，它主要采用钻屑量和钻屑解吸指标（△h2或k1）来综合预测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性。大量的研究表明：钻屑量S主要反映煤层应力状态和煤的力学性质，钻屑解吸指标（△h2或k1）主要反映煤层瓦斯的大小和瓦斯解吸的速度的快慢。两者结合可以综合预测煤与瓦斯突出危险性。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所3.2钻屑指标法5/9/202444煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔与测试要求采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8～10m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。布置图见下图。钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202445煤与瓦斯突出危险性预测方法煤巷掘进工作面突出预测钻孔布置示意图四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202446煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔与测试要求钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2值。测量期间，要求控制打钻速度，避免因钻速忽高忽低造成的测量误差，一般控制在1m/min左右。同时，考虑钻屑收集的问题，尽可能地收集钻屑量。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202447煤与瓦斯突出危险性预测方法参考临界值各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表4的临界值确定工作面的突出危险性。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所Δh2（Pa）K1（mL/g•min0.5）钻屑量S（kg/m）（L/m）2000.565.4表4钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值5/9/202448煤与瓦斯突出危险性预测方法如果实测得到的钻屑量S、钻屑解吸指标K1或△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所测试数据分析5/9/202449煤与瓦斯突出危险性预测方法钻孔施工打钻操作主要是由工作人员控制，但是与煤体的硬度大小也有一定的关系。打钻速度快，钻屑量就会少，反之，钻屑量就会多。另外，钻杆与钻杆之间连接不紧密，钻杆同心度不好，以及钻杆弯曲等引起打钻过程刷孔也将造成测量误差。钻屑收集由于钻屑的收集与钻孔钻进不同步、风速过大钻屑被风吹走等因素导致钻屑收集不全也是造成钻屑量测定误差的主要原因之一。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所影响因素分析5/9/202450煤与瓦斯突出危险性预测方法复合指标法主要采用钻屑量S和钻孔瓦斯涌出初速度q来综合预测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性。大量的研究表明：钻屑量S主要反映煤层应力状态和煤的力学性质，钻孔瓦斯涌出初速度q主要反映煤体物理力学性质、煤层瓦斯压力（含量）和煤层应力状态的综合指标。两者结合可以综合预测煤与瓦斯突出危险性。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所3.3复合指标法5/9/202451煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔与测试要求采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应当向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8～10m的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽量布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处，布孔方式如下图。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202452煤与瓦斯突出危险性预测方法煤巷掘进工作面复合指标法预测钻孔布置示意图四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202453煤与瓦斯突出危险性预测方法布孔与测试要求钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202454煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所钻孔瓦斯涌出初速度仪器简介目前，集团所属矿井多数采用的钻孔瓦斯涌出初速度仪器为平顶山市碧源科技有限公司生产的CWY30型钻孔瓦斯涌出初速度测定器，如右图所示，测试示意图见下图。5/9/202455煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所钻孔瓦斯涌出初速度仪器简介测定仪器及其构成封孔器、测杆、流量计（最好为瞬时流量计）、打气筒、压力表、测量室控制杆、备用胶囊等，详见下图。5/9/202456煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所钻孔瓦斯涌出初速度测试示意图5/9/202457煤与瓦斯突出危险性预测方法各煤层采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表5的临界值进行预测。表5复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值q（L/min）钻屑量S（kg/m）（L/m）565.4四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所参考临界值5/9/202458煤与瓦斯突出危险性预测方法如果实测得到的钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑量S值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所测试数据分析5/9/202459煤与瓦斯突出危险性预测方法钻孔施工打钻操作主要是由工作人员控制，但是与煤体的硬度大小也有一定的关系。打钻速度快，钻屑量就会少，反之，钻屑量就会多。另外，钻杆与钻杆之间连接不紧密，钻杆同心度不好，以及钻杆弯曲等引起打钻过程刷孔也将造成测量误差。钻屑收集由于钻屑的收集与钻孔钻进不同步、风速过大钻屑被风吹走等因素导致钻屑收集不全也是造成钻屑量测定误差的主要原因之一。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所影响因素分析5/9/202460煤与瓦斯突出危险性预测方法钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔；操作快速，减少暴露时间，2min内完成；控制打钻，禁止先打到预定深度后等待测量；观察压力表，检查是否漏气；进气端是否堵塞；测量室长度控制1m；档位选择顺序为从高到低，换档速度要快；

四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所注意事项5/9/202461煤与瓦斯突出危险性预测方法记录时指针停留在2个相邻读数中间，则读数上靠，取其中的大值作为测量的瓦斯流量值，不允许插值计算。如指针处于1-1.5之间，应读数1.5；不要正对测杆避免人员受伤等；定期检查气密性；要备用胶囊与工具。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所注意事项5/9/202462煤与瓦斯突出危险性预测方法R值指标法是采用公式R=（Smax-1.8）(qmax-4)来判断掘进工作面煤与瓦斯突出危险性，从公式来看，R值指标能够综合反映煤层瓦斯、应力、煤的力学性质等参数，R越大突出危险性越大。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所3.3R指标法5/9/202463煤与瓦斯突出危险性预测方法采用R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8～10m的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所布孔与测试要求5/9/202464煤与瓦斯突出危险性预测方法钻孔每钻进1m收集并测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。测试方法和前面的单项指标S、q测试方法相同。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所布孔与测试要求5/9/202465煤与瓦斯突出危险性预测方法根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和最大钻孔瓦斯涌出初速度qmax按下式计算各孔的R值： R＝(Smax-1.8)(qmax-4)式中Smax—每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/m；qmax—每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所计算参数选取5/9/202466煤与瓦斯突出危险性预测方法判定各煤层煤巷掘进工作面突出危险性的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按以下指标进行预测：当所有钻孔的R值有R﹤6且未发现其他异常情况时，该工作面可预测为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。当R≤0时，用单项指标判断。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所测试数据分析5/9/202467煤与瓦斯突出危险性预测方法对采煤工作面的突出危险性预测，可参照煤巷掘进工作面所列的预测方法进行。但应沿采煤工作面每隔10～15m布置一个预测钻孔，深度5～10m，除此之外的各项操作等均与煤巷掘进工作面突出危险性预测相同。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所4、采煤工作面突出危险性预测方法5/9/202468煤与瓦斯突出危险性预测方法判定采煤工作面突出危险性的各指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可参照煤巷掘进工作面突出危险性预测的临界值。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所测试数据分析5/9/202469煤与瓦斯突出危险性预测方法声发射预测法（IE法）：利用煤岩体受到瓦斯压力和地应力综合产生的集中应力作用而发生变形和破裂时发出的声波来反映煤突出危险性。预测方法：通过声波信号接收装置，接收采掘活动范围产生的声波信号，过滤掉由于生产活动产生的声波信号，从而获得发动煤与瓦斯突出的声波信号，据此判断发生煤与瓦斯突出的危险性。四、工作面突出危险性预测中国平煤神马集团瓦斯研究所5、其它预测方法（了解）5/9/202470煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测技术思路煤体电磁辐射的产生，源于煤体的非均质性，是煤体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象。电磁辐射和煤的应力状态及瓦斯状态有关，应力越高、瓦斯压力越大时电磁辐射信号就越强，电磁辐射脉冲数就越大。电磁辐射法中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202471煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测技术思路

采用非接触电磁辐射法测定的是总体电磁辐射强度和脉冲数，是不同深度煤体的应力的集中程度、瓦斯压力的大小和含瓦斯煤体突出危险的程度在测试地点的叠加场的反映。电磁辐射法可以较准确的评价煤与瓦斯突出的危险性。电磁辐射法E,σE0σ0Eσ原始应力区松弛区集中应力区

煤体内电磁辐射（E）和应力（σ）分布示图

注水措施前后电磁辐射指标变化形式

中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202472煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测电磁辐射法技术指标电磁辐射强度E和电磁辐射脉冲数N。技术特点与常规指标相关性强。预测准确率高、操作简单。对工作面可以进行非接触式的连续预测，避免了测试人工误差对预测结果的影响。电磁辐射强度与常规测试数据曲线

KBD5电磁辐射监测仪中国平煤神马集团瓦斯研究所5/9/202473煤与瓦斯突出危险性预测方法四、工作面突出危险性预测温度指标法原理：工作面前方煤体温度的变化特征决定于煤体应力变形状态和瓦斯动力状态。在工作面前方的卸压带中，一方面煤体卸压导致煤体温度降低，另一方面煤体大量排放瓦斯（包括瓦斯解吸、绝热膨胀和渗透）同样要吸收煤体中的热量，使煤体温度下降。在应力集中区，由于煤体受高地应力和高瓦斯压力的作用，煤体挤压和瓦斯吸附，煤体温度要上升。同时煤体聚积高应变能，使打钻时出现顶钻、夹钻和喷孔等现象，并使钻进速度减慢，钻头和钻孔孔底煤壁摩擦时间增长，也使煤体和钻屑温度升高。中国平煤神马集