煤矿防突知识培训.ppt

防 突 知 识 培 训 教 案 机修工防突培训机修工防突培训 罗虎罗虎 祁东矿瓦斯办祁东矿瓦斯办 2012.09.06 2012.09.06 tel15656712828 e-mail： 一、一般性概念定义一、一般性概念定义 二、双二、双四位一体四位一体综合防突措施内容综合防突措施内容 三、瓦斯治理中的主要抽采模式三、瓦斯治理中的主要抽采模式 四、矿井瓦斯事故解析危害四、矿井瓦斯事故解析危害 五、煤与瓦斯突出机理及防治技术五、煤与瓦斯突出机理及防治技术 六、安全防护措施及避难所、压风自救使用方法六、安全防护措施及避难所、压风自救使用方法 七、煤与瓦斯突出事故发生后如何自救互救七、煤与瓦斯突出事故发生后如何自救互救 八、八、 1212年年9 9月月2 2日上午间日上午间1212时时5555分突出事故案例分突出事故案例 主主 要要 内内 容容 培训学习目标及达标要求 l培训方法方式： l影像教学结合板书 l防突培训学习总体目标： l通过本次培训能使员工充分掌握防治煤与瓦斯突出的概念、煤与瓦斯突出突 出的定义、突出的基本特征、突出规律、煤与瓦斯突出前有哪些预兆、突出 后的危害等基础知识，让员工具备与其从事的作业场所和工作岗位上的知识 能力，确保矿井安全生产。防突培训学习具体要求： l1、了解防突措施的一般规定和要求 建设和开采基本要求、突出煤层和突出矿 井鉴定、防突管理、各职能部门及员工培训要求： l2、区域综合防突措施基本程序和要求 l 区域突出危险性预测、 区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证 l3、局部综合防突措施基本程序和要求 l工作面突出危险性预测 工作面防突措施 工作面措施效果检验 l4、安全防护措施 避难所设置及压风自救管理 l自救互救知识 l2012年9月2日上午间12时55分突出事故案例解析 一、防治煤与瓦斯突出的一般概念 什么是煤与瓦斯突出突出？ l煤与瓦斯突出简称突出，是在地应力和瓦斯的共同作用下破碎的煤岩体内向采掘 空间抛的异常动力现象。 煤与瓦斯突出突出有哪些类型？ l突出分类 l按突出机理分为：煤与气体突出，即煤与甲烷、煤与二氧化碳突出；岩石与气体 突出，即岩石与甲烷、岩石与二氧化碳突出。 l煤与气体突出又细分为突出、压出、倾出。 l一般情况下，压出和倾出属于动力现象，如果没有人员伤亡进行事故调查，都应 申请有资质部门进行突出鉴定。 l突出特征 l突出的基本特征煤与瓦斯的突然喷出 l1)突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。 l2)抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。 l3)抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。 l4)有明显的动力效应，破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道的设施。 l5)有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆 转。 l6)突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其他分岔形等。 压出的基本特征煤的压出并伴着大量瓦斯的涌出 l1)压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距 离较小。 l2)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 量裂隙。 l3)压出的煤呈块状，无分选现象。 l4)巷道瓦斯涌出量增大，造成短时间内风流中瓦斯浓度超限。 l5)压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。 l3、倾出的基本特征煤的倾出并伴着大量的瓦斯的涌出 l1)倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象。 l2)倾出的孔洞呈口大腔小状，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂(厚煤层)方向发展。 l3)无明显动力效应。 l4)倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中。 l5)巷道瓦斯涌出量明显增加。 l4、岩石与气体突出的特征 l1）在砂岩中进行爆破时，在炸药直接作用范围外，发生岩石破坏、抛出等现象。 l2）有突出危险的砂岩岩层松软，呈片状、碎屑状、并具有较大的空隙率和二氧化 碳（瓦斯）含量。 l3）突出的砂岩中，含有大量的沙粒和粉尘。 l4）巷道二氧化碳（瓦斯）涌出量增大，并有明显的动力效应。 l5）在岩体中形成孔洞 突出一般规律 l突出一般具有以下规律： l（1）随着开采的深度增加而增加； l（2）突出的次数和强度随煤层的厚度，特别是软分层的厚度增大而增加，突出最 严重的往往是最厚主采煤层。 l（3）突出的气体主要是甲烷，少数情况是二氧化碳。 l（4） 煤体破坏程度越严重，煤的硬度越小，突出危险性越大；煤层增厚时容易 突出。 l（5）由上向下的突出较多，由下而上的突出极少。突出的危险性随着煤层的倾角 增大而增加。 l（6）突出多发生在地质构造附近，如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附近。 l（7） 突出多发生在应力集中区，如巷道的上隅角，相向掘进的工作面接近区域 ，煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进，等 等。 l（8）大多数突出放炮和落煤工序。放炮后没有立即发生的突出，称延期突出。延 迟的时间由几分钟到十几小时，它的危害性更大。 l（9） 突出多发生掘进工作面较多，回采工作面较少。 l（10）突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定的关系。 l（11）突出煤层的顶底板透气性越差，越有利于煤层的瓦斯储存，其突出危险性 越大。 l（12）突出前大都出现预兆。 l l 煤与瓦斯突出前有哪些预兆？ l有声预兆：煤层发出劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤 炮以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到 近，由小到大，有短暂的，有连续的，时间间隔长短 也不一致；煤壁还会发生震动和冲击，顶板来压，支 架发出折裂声。 无声预兆：工作面顶板压力增大，煤壁被挤压，片帮 掉渣，顶板下沿或底板鼓起；煤层层理紊乱、煤暗淡 无光泽、煤质变软；瓦斯忽大忽小，煤壁发凉，打钻 时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。 应当指出的是，上 述预兆，并不是在每次突出前都同时出现，而是仅仅 出现的一种或几种。 突出矿井和突出煤层的定义 防突工作原则具体是什么 突出矿井，是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤 层的矿井。突出煤层，是指在矿井井田范围内发生过 突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。 l防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充 的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突 出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行 采掘活动。 l区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽 抽、效果达标。 l。 l 区域综合防突措施的主要内容是什么 局部综合防突措施的主要内容是什么 l（1）区域突出危险性预测； l（2）区域防突措施； l（3）区域措施效果检验； l（4）区域验证。 l（1）工作面突出危险性预测； l（2）工作面防突措施； l（3）工作面措施效果检验； l（4）安全防护措施。 防突措施中的一般规定 基础资料应当包括下列内容： l（一）煤层赋存条件及其稳定性； l（二）煤的结构类型及工业分析； l（三）煤的坚固性系数、煤层围岩性质及厚度； l（四）煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯放散初速度等指标； l（五）标有瓦斯含量等值线的瓦斯地质图； l（六）地质构造类型及其特征、火成岩侵入形态及其分布、水文地质情 况； l（七）勘探过程中钻孔穿过煤层时的瓦斯涌出动力现象 ； l（八）邻近煤矿的瓦斯情况。 l新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平 均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。 l评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。 l第十条 经评估认为有突出危险的新建矿井，建井期间应当对开采煤层及 其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。 突出煤层鉴定管理要求： l（一）煤层有瓦斯动力现象的； l（二）相邻矿井开采的同一煤层发生突出的； l（三）煤层瓦斯压力达到或者超过0.74mpa的。 l突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有突出危险性鉴定资质的 单位进行。鉴定单位应当在接受委托之日起120天内完成鉴定工作。鉴定 单位对鉴定结果负责。煤矿企业应当将鉴定结果报省级煤炭行业管理部 门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构备案。 l（四）煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故，经事故调查认定为突 出事故的，该煤层即为突出煤层，该矿井即为突出矿井。 l（五）突出煤层鉴定应当首先根据实际发生的瓦斯动力现象进行。 l当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当根据实际测定的煤层 最大瓦斯压力p、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度p和煤的 坚固性系数f等指标进行鉴定。全部指标均达到或者超过表1所列的临界 值的，确定为突出煤层。 l鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标。 突出煤层的采掘作业应当符合以下规定： l（一）严禁采用水力采煤法、倒台阶采煤法及其他非正规采煤法； l（二）急倾斜煤层适合采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法； l（三）急倾斜煤层掘进上山时，采用双上山或伪倾斜上山等掘进方式， 并加强支护； l（四）掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前，被贯通的煤层巷道必须超过 贯通位置，其超前距不得小于5m，并且贯通点周围10m内的巷道应加强 支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间，被贯通巷 道内不得安排作业，并保持正常通风，且在放炮时不得有人； l（五）采煤工作面尽可能采用刨煤机或浅截深采煤机采煤； l（六）煤、半煤岩炮掘和炮采工作面，使用安全等级不低于三级的煤矿 许用含水炸药（二氧化碳突出煤层除外）。 l（七）出煤层的任何区域的任何工作面进行揭煤和采掘作业前，必须采 取安全防护措施。突出矿井的入井人员必须随身携带隔离式自救器。 所 有突出煤层外的掘进巷道（包括钻场等）距离突出煤层的最小法向距离 小于10m时（在地质构造破坏带为小于20m时），必须边探边掘，确保 最小法向距离不小于5m。 突出矿井的通风系统应当符合下列要求： l（一）井巷揭穿突出煤层前，具有独立的、可靠的通风系统； l（二）突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都有独立 的回风系统。采区回风巷是专用回风巷； l（三）在突出煤层中，严禁任何两个采掘工作面之间串联通风； l（四）煤（岩）与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷安设高低 浓度甲烷传感器； l（五）突出煤层采掘工作面回风侧不得设置调节风量的设施。易 自燃煤层的回采工作面确需设置调节设施的，须经煤矿企业技术 负责人批准； l（六）严禁在井下安设辅助通风机； l（七）突出煤层掘进工作面的通风方式采用压入式。 有突出矿井的煤矿企业主要负责人、突出矿井矿 长技术负责人等责任 l矿长组织每季度、每月进行防突专题研究，检查、部署防 突工作；保证防突科研工作的投入，解决防突所需的人力 、财力、物力；确保抽、掘、采平衡；确保防突工作和措 施的落实。 l煤矿企业、矿井的技术负责人对防突工作负技术责任，组 织编制、审批、检查防突工作规划、计划和措施；煤矿企 业、矿井的分管负责人负责落实所分管的防突工作。 l煤矿企业、矿井的各职能部门负责人对本职范围内的防突 工作负责；区（队）、班组长对管辖范围内防突工作负直 接责任；防突人员对所在岗位的防突工作负责。 l煤矿企业、矿井的安全监察部门负责对防突工作的监督检 查。 各项防突措施按照下列要求贯彻实施 ： l（一）施工防突措施的区(队)在施工前，负责向本区( 队)职工贯彻并严格组织实施防突措施； l（二）采掘作业时，应当严格执行防突措施的规定并 有详细准确的记录。由于地质条件或者其他原因不能 执行所规定的防突措施的，施工区(队)必须立即停止作 业并报告矿调度室，经矿井技术负责人组织有关人员 到现场调查后，由原措施编制部门提出修改或补充措 施，并按原措施的审批程序重新审批后方可继续施工 ；其他部门或者个人不得改变已批准的防突措施； 突出矿井的管理人员和各类人员的培训达 到下列要求： l（一）突出矿井的井下工作人员的培训包括防突基本知识和规章 制度等内容； l（二）突出矿井的区(队)长、班组长和有关职能部门的工作人员 的培训包括突出的危害及发生的规律、区域和局部综合防突措施 、防突的规章制度等内容； l（三）突出矿井的防突员，属于特种作业人员，每年必须接受一 次煤矿三级及以上安全培训机构组织的防突知识、操作技能的专 项培训。专项培训包括防突的理论知识、突出发生的规律、区域 和局部综合防突措施以及有关防突的规章制度等内容； l（四）有突出矿井的煤矿企业和突出矿井的主要负责人、技术负 责人应当接受煤矿二级及以上安全培训机构组织的防突专项培训 。专项培训包括防突的理论知识和实践知识、突出发生的规律、 区域和局部综合防突措施以及防突的规章制度等内容。 二、区域、局部综合防突措施内容 l区域综合防突措施基本程序和要求 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。 l未进行区域预测的区域视为突出危险区。 l 新水平、新采区开拓前，当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时， 可以主要依据地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前 区域预测。 l开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工 程的揭煤作业。开拓后区域预测应当主要依据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料 ，并结合地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。 l开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。 l区域防突措施应当优先采用开采保护层。 l突出矿井首次开采某个保护层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护 范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，则检验和考察 结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层；否则，应当对每个预计的被保 护区域进行区域措施效果检验。此外，若保护层与被保护层的层间距离、岩性及 保护层开采厚度等发生了较大变化时，应当再次进行效果检验和保护范围考察。 l保护效果检验、保护范围考察结果报煤矿企业技术负责人批准。 区域预测 l（一）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； l（二）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。 开采保护层区域防突措施符合下列要求 l（一）开采保护层时，同时抽采被保护层的瓦斯； l（二）开采近距离保护层时，采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然 涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层； l（三）正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面，其超前 距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍，并不得小于100m； l（四）开采保护层时，采空区内不得留有煤(岩)柱。特殊情况需留煤(岩) 柱时，经煤矿企业技术负责人批准，并作好记录，将煤(岩)柱的位置和尺 寸准确地标在采掘工程平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图应当标出 煤(岩)柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作前，首先采取预抽煤层 瓦斯区域防突措施。 l当保护层留有不规则煤柱时，按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线，并 根据保护层与被保护层之间的层间距变化，确定煤柱影响范围。在被保 护层进行采掘工作时，还应当根据采掘瓦斯动态及时修改。 预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当符合 下列要求： l（一）穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开 采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是： 倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至 少各15m。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离，以下同 l（二）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整条煤层巷道及其两侧 一定范围内的煤层。该范围与本条第（二）项中回采巷道外侧的要求相同； l（三）顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整个开采块 段的煤层； l（四）穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作 面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范 围是：石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m（急倾斜煤层底部或下帮6m），同时还应 当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不 小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m； l（五）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m， 巷道两侧的控制范围与本条第（一）项中回采巷道外侧的要求相同； l（六）当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者 预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m； l预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不 得小于8m。应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压 不得小于13kpa。预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。 l 区域措施效果检验时，符合下列要求 ： l（一）对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段 宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）未超过120m，以及对预抽回 采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m，则沿回 采工作面推进方向每间隔3050m至少布置1个检验测试点；若预抽区段煤层瓦 斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面 长度大于120m时，则在回采工作面推进方向每间隔3050m，至少沿工作面方 向布置2个检验测试点。（二）对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进 行检验时，在煤巷条带每间隔3050m至少布置1个检验测试点；（三）对穿层 钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，至 少布置4个检验测试点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少 有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围；四）对顺层钻孔 预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔2030m至 少布置1个检验测试点，且每个检验区域不得少于3个检验测试点； l（五) 各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短 的位置，并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等 距离，且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域 适当增加检验测试点。 无突出危险区进行区域验证时要 求如下： l（一）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两 次区域验证； l（二）工作面每推进1050m（在地质构造复杂区域 或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情 况时宜取小值）至少进行两次区域验证； l（三）在构造破坏带连续进行区域验证； l（四）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小 于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质 构造和观察突出预兆。 局部综合防突措施程序要求 l工作面预测应当在工作面推进过程中进行。 l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。 l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。突 出危险工作面必须采取工作面防突措施，并进行措施效果检验。 经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无 效时，仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进 行措施效果检验，直到措施有效。 l煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。 l工作面应保留的最小防突措施超前距为：煤巷掘进工作面5m，回 采工作面3m；在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但煤 巷掘进工作面不小于7m，回采工作面不小于5m。每次工作面防 突措施施工完成后，应当绘制工作面防突措施竣工图。 掘进工作面的突出危险性预测 l（一）钻屑指标法； l（二）复合指标法； l（三）r值指标法； l（四）其他经试验证实有效的方法 预测煤巷掘进工作面突出危险性 l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810m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。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24m处。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。如果实测得到的s 、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。 l参考临界值 l钻屑瓦斯解吸指标h2 lpa200 l钻屑瓦斯解吸指标k1 l（ml/g ）0.5 l钻屑量 s6（kg/m） 综合预测和判断 l工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象视为有突出 危险 l主要有以下方面： l（一）煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等 ； l（二）煤层赋存条件急剧变化； l（三）采掘应力叠加； l（四）工作面出现喷孔、顶钻等动力现象； l（五）工作面出现明显的突出预兆。 l在突出煤层，当出现上述第（四）、（五）情况时，应判定为突 出危险工作面；当有上述第（一）、（二）、（三）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。 工作面防突措施 l目前我矿主要采取以下防突措施： l（1）超前排放钻孔和预抽瓦斯作为工作面防突措施时 ，钻孔直径一般为75120mm，钻孔在控制范围内应 当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数； 超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根 据钻孔的有效排放或抽放半径确定。 l（2）润煤体措施可用于煤质较硬的突出煤层。注水孔 间距根据实际情况确定，孔深不小于4m，向煤体注水 压力不得低于8mpa。当发现水由煤壁或相邻注水钻孔 中流出时，即可停止注水。 掘进工作面超前钻孔防突措施要求 l1、巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围：近水平、缓倾斜煤层5m， 倾斜、急倾斜煤层上帮7m、下帮3m。当煤层厚度大于巷道高度时，在 垂直煤层方向上的巷道上部煤层控制范围不小于7m，巷道下部煤层控制 范围不小于3m； l2、钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔 数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效 抽放或排放半径确定； l3、钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定，一般为 75120mm，地质条件变化剧烈地带也可采用直径4275mm的钻孔。 若钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工 安全措施； l4、煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参 数； l5、钻孔施工前，加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面煤壁。 面防突措施效果检验必须包括以下两部分 内容 l实施钻孔法防突措施效果检验时，分布在工作面各部位的检验钻孔应当 布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置， 并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距 离。在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。 l1、所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标 准等，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等(包括喷 孔、卡钻等)，作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合分析、判断; l2、验指标的测定情况及主要数据 l对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时，应当选择本规定第 七十一条所列的钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法，但 所有用钻孔方式检验的方法中检验孔数均不得少于5个，分别位于石门的 上部、中部、下部和两侧。 l如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，且未发现其他 异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效。 采、掘进工作面执行防突措施后的效果检验。 l掘进工作面检验孔应当不少于3个，深度应当小于或等 于防突措施钻孔。如果煤巷掘进工作面措施效果检验 指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则 措施有效；否则，判定为措施无效。当在留足所需的 防突措施超前距并同时保留有至少2m检验孔投影孔深 超前距的条件下，采取安全防护措施后实施掘进作业 。 l采煤工作面防突措施的效果检验沿采煤工作面每隔10 15m布置一个检验钻孔，深度应当小于或等于防突 措施钻孔。如果采煤工作面检验指标均小于指标临界 值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判 定为措施无效。 l 三、主要瓦斯抽采模式三、主要瓦斯抽采模式 煤层开采后在上述区域的岩层中形成两类裂隙：离层裂隙和 竖向破断裂隙。离层裂隙随着工作面推进从开切眼开始逐渐 增大，其中采空区中部离层裂隙最发育，但随着工作面开采 距离不断增大，采空区中部离层裂隙趋于压实，而采空区上 下两侧由于煤壁的支撑作用，离层裂隙仍较发育，这样采空 区四周形成一个连通的离层裂隙发育区，即形成如图所示的 “o”型圈。 18.5m 11.5m 顶板裂隙分布特征示意顶板裂隙分布特征示意 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 3、钻场及钻孔布置 120m 2030m 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 4、技术参数 顶板抽放口最佳位置：法距位于垂直煤层顶板向上825m （位于冒落带顶部，裂隙带下部），平距位于回风巷内错 830m。具体矿井，要根据其实际综合确定。 钻场间距大于100m，钻孔长度大于120m，抽放负压 1620kpa。 淮南矿区顶板走向钻孔抽放钻孔纯量一般为520m3/min 抽放率大于45%。 钻孔角度尽量小。 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 当法距在1012m时 ，抽排瓦斯量很低； 当法距在1415m时 ，抽排瓦斯量较高且 稳定 当平距在817m时，抽 排瓦斯量较高，说明此 范围位于“o”型圈的离层 区，裂隙发育；当平距 大于17m时，抽排瓦斯 量不稳定。 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 q高抽巷存在问题 a）巷道掘进工程量大，工期长，成本高。 b）开采煤层上方的瓦斯巷道，若顶板含水量过大，又具 有向斜构造，有可能造成瓦斯道因水封而抽不出瓦斯 。此时应提前做好探放水工作。 瓦斯巷 2-2#煤 层 4-2#煤 层 放水钻孔 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 （二）、导入法抽放瓦斯 老空区 采空区 已采过工作面正在回采工作面 压疏后的煤柱（5m） 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 （三）插管抽放瓦斯 回风巷密闭墙插管抽放 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 （五）深孔预裂控制松动爆破增透抽放技术 巷帮钻场 掘进迎头 抽放钻孔 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 l1、迎头爆破孔和控制孔布置 3 4 5 3 6 10m 掘进5m超前距5m 某掘进工作面爆破和控制钻孔布置示意图 70 600600 12 3 4 6 600600 5 87 600600 3400 600 500 2300 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 2、作用原理 在一定卸压煤体（不小于5m）的防护下，在前方引 爆几个深孔炮眼形成煤体松动爆破，其中控制孔（不装药 ）在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作 用，形成卸压槽。作用： 增加煤体的裂隙长度和范围，以提高爆破煤体的透气性 ，使煤体瓦斯得以提前缓慢排放、瓦斯压力下降； 使煤体原岩集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部； 有利于消除由于煤质因软硬不均而引起的应力集中。 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 3、施工工艺 （1） 钻孔 可采用煤电钻和预测预报钻杆施工。 （2）装药结构和装药工艺 钻孔完孔后，装药前对爆破孔用压气仔细吹净钻孔内钻粉。每个爆破孔 中放雷管2个，采用串联起爆，雷管脚线用塑料电线加长，每孔装药量3 5kg，用活节木炮棍送入孔底。 炮泥水炮泥炸药卷 雷管导爆索2m 0.5m 爆破孔装药结构图爆破孔装药结构图 主要瓦斯抽采模式主要瓦斯抽采模式 （3） 封孔 4、爆破参数设计 （1）爆破孔和控制孔孔径选择 爆破孔径在42 75mm之间较为合理。 （2）爆破孔和控制孔间距选择 当煤层条件一定时，孔间距的大小应与爆破孔和控制 孔的直径相匹配 ，根据现场实际条件确定。 （3）爆破孔和控制孔个数的确定 根据爆破有效影响半径值确定，每一循环迎头布置爆 破孔2 3个，控制孔3 6个。 四、矿井瓦斯事故解析危害 （一）、矿井瓦斯事故 包括：瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、瓦斯喷出、煤 与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸等。其中瓦斯爆炸事故危害 最大。 （二）、矿井瓦斯事故的原因分析 1、违背技术政策和法律法规开采 如：有的矿井风量不足，有的矿井通风系统不合格、不 完善，串联通风、扩散通风、循环通风，有的矿井采空 区和盲巷不及时处理，等等。 矿井瓦斯事故分析 2、通风管理不善 如：局部通风机随意停开，风量不足，超供风能力生产 ，巷道失修，局部通风机安装及风筒安装不规范，通风 构筑物管理差，矿井有效风量低等。 3、瓦斯检查制度执行不严 如：有的矿井瓦斯检查员数量不足，工作责任心不强， 素质差，做假记录。瓦斯监测系统安装不合理，甚至人 为改变瓦斯探头安装位置、监控指标等。 矿井瓦斯事故分析 要求 ：严格执行煤矿安全规程（138条）中关于瓦斯检 查制度及时发现瓦斯超限、瓦斯积存和防止瓦斯事故的措施。 地 点允许瓦斯浓 度/% 措 施 矿井总回或一翼0.75必须立即查明原因，进行处理。 采区回风、采掘 面回风 1.0必须停止工作，撤出人员，采取措 施，进行处理 。 采掘面及其他作 业地点回风 1.0 1.5 必须停止用电钻打眼。 必须停止工作，切断电源，撤出人 员，进行处理 采掘工作面及其 他巷道内 2.0附近20m内必须停止工作，撤出人 员，切断电源，进行处理 矿井瓦斯事故分析 4、瓦斯预排、抽放不到位 如：有的矿井虽然建有瓦斯抽放系统，但抽放效果不好 ，抽放时间不够，部分有煤与瓦斯突出危险的矿井，没 有采取预抽卸压、开采保护层等措施。 5、违章爆破 如:炮泥不装或少装炮泥，甚至用煤粉等可燃粉替代，最 小抵抗线不够和用多母线爆破，有的工作面虽然分上、 下段爆破，但两段爆破间隔时间短等。 矿井瓦斯事故分析 6、电气设备管理不严及机械摩擦 如：电气装置不符合规定，疏于管理，电气设备失爆 或带电作业，机械摩擦产生火花。 7、其它 煤炭自燃、密闭管理不严；职工安全意识薄弱。 五、煤与瓦斯突出机理及防治技术 l突出是矿井中一种特有的自然动力现象，多发生在煤 矿和钾岩矿山，以煤矿表现最为突出。突出的气体可 为甲烷或二氧化碳。突出物为煤炭或岩石，以砂岩多 为常见。 l我国是世界上受煤与瓦斯突出危害严重的国家之一， 全国重点煤矿和地方国有煤矿共有煤与瓦斯突出矿井 300多对，1990年统计，我国有274对矿井先后发生 煤与瓦斯突出11470余次，一些矿井不但瓦斯涌出量 大，而且突出频繁，严重影响了矿井的安全生产和经 济效益的提高。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 煤与瓦斯突出危害： 1、产生高压瓦斯流，能摧毁巷道，造成风流逆转、破 坏矿井通风系统。 2、井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆 炸。 3、喷出的煤岩，造成煤流埋人。 4、猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （一）煤与瓦斯突出机理 1、突出原因假说 怎样发生？原因何在？过程如何？ 2、瓦斯作用说 认为煤内存在高压瓦斯是突出中起主要作用的因素。 “瓦斯包”： “多聚甲烷”：ch4在煤中形成不稳定的多聚甲烷（ ch4 ）n ）或结晶水合物（ ），当煤层揭开后， 促使它们急剧分解，从而放出大量瓦斯并夹带大量煤炭而喷出 。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 3、地应力作用说 突出主要是高地应力作用结果。 4、 综合作用说 突出主要是地应力、瓦斯、煤的力学性质等因素综 合作用结果。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 工作面采掘应力正常分布示意图突出前工作面应力分布示意图 煤与瓦斯突出机理及防治技术 p瓦斯动力现象分类与鉴别 瓦斯动力现象可以分成如下4类型： 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。 分类的基本原则是： (1)动力现象造成的空洞位置及形状; (2)喷出煤(或岩石)的粒度及其分选情况; (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 煤与瓦斯突出机理及防治技术 pp煤的突然倾出煤的突然倾出 突出物的搬运特征：煤沿倾斜下落，碎体抛出不远距离 ； 突出物的堆积特征： 就地堆积（or很近距离）、 无分 选性、无沉积轮回， 安息角（3540） 突出物的破碎特征： 大小不同的块体与碎末混杂。 瓦斯量： 瓦斯量（m3/t煤）瓦斯含量； 喷孔孔形状：口小内大、舌形 作用力：地应力（围岩弹性变形能）、重力。 多发生于急倾斜煤层，低强度时，易与冒落和突出混淆 煤与瓦斯突出机理及防治技术 pp煤的突然压出煤的突然压出 突出物的搬运特征： 煤呈整体外移，碎体抛出一定距离。 突出物的堆积特征：就地堆积（or很近距离）、无 分选性、无沉积轮回，安息角（3540） 突出物的破碎特征：大小不同的块体与碎末混杂。 瓦斯量：瓦斯量（m3/t煤）瓦斯含量； 喷孔孔形状：口大内小、外宽内窄、楔形 作用力：由应力或开采层集中压力引起的，瓦斯只 起次要作用。 晋城市平山煤矿3号煤层3201进风巷的突然压出示意图 煤与瓦斯突出机理及防治技术 pp煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出 突出物的搬运特征：形成固体与气体两相混合流，可以流 动到很远处。 突出物的堆积特征：分选、沉积轮回，堆积角安息角 （3540） 突出物的破碎特征：产生大量手捻无颗粒的微尘。 瓦斯量：突出瓦斯量（m3/t煤）瓦斯含量； 喷孔孔形状：口小内大的犁形，倒并形（与应力分布一致 ） 作用力： 地应力（弹性变形能）、瓦斯压力（瓦斯潜能 ）、重力。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 p判断规则 v确定矿井是否为突出矿井主要以实际发生瓦斯动力现 象为主要依据。 v根据抛出煤炭的吨煤瓦斯涌出量确定 当瓦斯动力现象基本特征不明显，沿不能确定为或 排除煤与瓦斯突出现象时，依据吨煤瓦斯涌出量确定 ：抛出的吨煤瓦斯涌出量大于（或等于）30m3/t 或 为本区域瓦斯含量的 2 倍以上的瓦斯动力现象，定为 煤与瓦斯突出。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 v根据煤层突出危险性指标判定 根据上述规则不能判定性质的瓦斯动力现象，应 根据测定的煤层突出危险性指标或典型突出预兆，进 行综合分析，突出危险性指标临界值应根据实测资料 ，无实测资料，可参考经验值。只有全部指标达到或 超过临界值时，方可将发生动力现象的煤层定为突出 煤层，矿井定为突出矿井。当生产过程中出现过喷孔 或其它典型突出预兆时，也应将发生动力现象的煤层 定为突出煤层，矿井定为突出矿井。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （二）发生突出的条件：（二）发生突出的条件： a、突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构； b、突出煤与非突出煤层的特性不同； c、突出区：瓦斯压力大，煤层透气性低，煤质松软，地 质构造复杂。 d、突出煤层，地应力处于紧张状态； e、突出主要发生在地质构造带内； f、围岩地应力不均是突出危险性的一种标志。 因此，围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出 的首要原因，瓦斯是突出的基本能源之一，瓦斯压力决定了 突出的强度。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （三）突出过程及特点 1、突出发生过程 （1）准备阶段-能量积蓄 由于地质、采矿原因，煤体内的能量积聚逐渐发展 到临界破坏，或过载的脆弱平衡状态。 特点：工作面煤壁内形成高 和 ，呈现出多种有 声或无声的预兆。时间有长，有短。 pp0 p 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （2）激发阶段 特点：地应力状态突然改变。 表现为：极限应力状态的部分 煤体突然破坏；发生巨响和冲 击；向巷道方向作用的瓦斯压 力的推力由于煤体的破裂，大 大增加；膨胀瓦斯流形成，大 量瓦斯解吸。 引发原因：落煤、打钻、修整 工作面等 突出发生发展过程中应力变化设想图突出发生发展过程中应力变化设想图 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （3）发展阶段 特点： a）突出从激发点起向内部连续剥 离并破碎煤。 （由地应力和瓦斯压力共同作用） b）破碎的煤在不断膨胀的承压瓦 斯风暴中边运送，边粉碎，此过 程主要是瓦斯内能作功的过程。 c）煤的剥离与破碎具有脉冲特性 ，存在多轮回过程。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （4）终止阶段 两种情况突出可能终止： a）在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤体；或地 应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体。 b）突出孔道被堵塞，突出物支撑建立起新的拱平衡； 孔洞内瓦斯压力因堵塞而升高， 和 下降 ，不 足以破坏煤体。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2、地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用 地应力的作用： a）激发突出； b）发展阶段与瓦斯压力共同作用，对煤体进行剥离、破碎 ； c）影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新的裂隙。 瓦斯压力的作用： a）当瓦斯压力梯度很大时，能独立激发突出； b）发展与实现突出的主要因素 ； c）膨胀瓦斯破碎，搬运煤岩，孔壁附近保持较高的地应力 梯度和瓦斯压力梯度为连续剥离煤体创造必要条件。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （四）突出发生的一般规律 1、突出发生在一定深度以后。 始突深度：矿井开始发生突出的最浅深度。 不同矿区差别很大， 2、突出的次数和强度随着煤层厚度，特别是软分层厚度 的增加而增加。 3、突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯压力 4、突出煤层的强度低，而且变化大。 5、突出危险区呈带状分布。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 6、上山掘进比下山掘容易突出，突出次数随着煤层倾角 增大而增多。 7、采掘工作往往可以激发突出。 8、突出大多有预兆。 9、突出危险性随着有硬而厚的围岩存在而增高。 10、石门突出危险性最高。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 （一）煤与瓦斯突出区域防治措施 危险煤层的抽放和湿润； 超前开采保护层。 1、危险煤层的抽放和湿润 作用：煤层抽放降低煤层的瓦斯含量和提高煤体的骨架强 度，而煤层湿润使裂隙和空隙中的瓦斯局部封闭和提高煤 的塑性，改变煤层瓦斯动力活性，阻止了吸附瓦斯向游离 瓦斯的转变。 湿润煤样的弹模小45倍，水份增加2%3%，煤样强 度降低1.53倍，并且水分的继续增加对煤层的机械强度 无影响。 l方法：很多情况下可 共同采用这些措施， 首先抽放，然后通过 同一钻孔注水湿润。 可以减小煤中所含瓦 斯建立的流动阻力。 可采用顺层钻孔 l对于煤层群采 用穿层钻孔抽 放湿润。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 湿润参数：吸附水分含量、湿润钻孔深度和直径 、钻孔间距、煤层注水压力和吨煤注水量。 v吸附水分含量：焦煤，临界值为2.5%；瘦煤 和粘结粘贫煤为2%；无烟煤为3%。 v湿润钻孔深度：小于阶段倾长1015m为宜 。 v钻孔直径：为了封孔和孔壁稳定要求小直径， 而为了提高湿润时的瓦斯排放，钻孔直径应尽 可能大，经验表明，最佳值为80120mm。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 v钻孔间距：焦煤、肥煤、粘结性贫煤、瘦煤 的湿润半径平均为68m，无烟煤为910m 。孔间距一般为湿润半径的1.71.9倍。 v注水压力：应是恒定或逐渐增大。 v注水量：一般为0.050.06m3/t。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 采用表面活性剂湿润煤层 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2 2 、保护层开采理论及应用、保护层开采理论及应用 l保护层开采是预防突出最有效、最经济的区域性预防 突出的技术措施，目前开采保护层的矿井占突出矿井 总数的26%。 （1）保护作用分析 为什么保护层开采后，能有效消除煤层突出危险性？ 煤与瓦斯突出机理及防治技术 覆岩破坏移动分带示意图 i冒落带 ii断裂带 iii弯曲带 a竖向裂隙 b离层裂隙 煤与瓦斯突出机理及防治技术 保护作用过程： （a）保护层开采后，岩体中形成自由空间，破坏了原岩应力平 衡，地应力重新分布，上覆岩体向采空区方向移动，发生顶板 冒落下沉，底板鼓起，同时产生大小不等的裂隙。 （b）被保护层： 产生“卸压增流效应”。 （c) 被保护层瓦斯排放后，煤层瓦斯压力降低，瓦斯潜能降低 。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 (2) 保护层防突作用 （a） 、地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。 （b）、煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增加 。所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内， 瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。 （c）、煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。 所以保护层开采后，不但消除或减少了引起突出的两个 重要因素：地压和瓦斯，而且增加了抵御突出的能力因素 煤的机械强度。这就使得在卸压区范围内开采被保护层时， 不再会发生煤与瓦斯突出。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 ( 3 ) 试验工作面概况 某工作面作为下保护层工作面，工作面参数为：工作面 走向长度为：1640m，工作面倾斜长度：190m，煤层厚度 平均1.9m，煤层倾角平均9。煤层原始瓦斯含量 47.5m3/t。 被保护层工作面参数为：工作面走向长度为：1680m， 工作面倾斜长度：160m，煤层厚度平均6.0m，煤层倾角 平均9。煤层原始瓦斯含量1222 m3/t。 保护层与被保护层之间的平均法向距离为66.7m，相对层 间距约为35，属远距离下保护层。 煤与瓦斯突出机理及防治技术 数值模拟模型示意图 煤与瓦斯突出机理及防治技术 (4) 保护层开采覆岩破断移动特性 a、 “三带”的形成 及形态 保护层采出后，其上覆岩 层要发生破坏和位移，位于不 同层位的被保护层，其变形与 破裂形态有较大差异，当采深 达到一定深度，覆岩的破坏和 移动出现三个具有代表性的部 分，分别称为：冒落带、断裂 带和弯曲下沉带 。 图2.1 覆岩破坏移动分带示意图 i冒落带 ii断裂带 iii弯曲带 a竖向裂隙 b离层裂隙 c 地表裂隙 1不规则冒落带 2规则冒落带 图4.1 覆岩破坏移动分带示意图 i冒落带 ii断裂带 iii弯曲带a 竖向裂隙 b离层裂隙 c 地表裂隙 1不规则冒落带 2规则冒落带 煤与瓦斯突出机理及防治技术 (b) 覆岩垮落及裂隙演化规律 保护层开采过程中覆岩垮落动态发展过程。 step 1step 4-8 step 6-11 step 7-3 step 7 step 9 step 10step 12 煤与瓦斯突出机理及防治技术 (c) 被保护层应力变化分布特性 如图