矿井瓦斯及其防治.ppt

1 矿井瓦斯及其防治主讲 韩颖博士Telmail hyhpu 河南理工大学能源科学与工程学院二零零八年四月 1998 9 2002 7 中国矿业大学学士专业 安全技术及工程 2002 9 2004 7 中国矿业大学硕士专业 安全技术及工程 研究方向 矿井瓦斯防治 2004 7 2007 6 中国矿业大学博士专业 安全技术及工程研究方向 矿井瓦斯防治 2007 7 至今 在河南理工大学能源学院工作 3 讲授主要内容 1煤层瓦斯的赋存与含量 3矿井瓦斯爆炸 4矿井瓦斯检测及监测 2矿井瓦斯涌出 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治 4 5 1煤层瓦斯的赋存与含量1 1矿井瓦斯概念 矿井瓦斯 井下有害气体的总称 广义 专指甲烷 CH4 占83 4 96 5 狭义 6 矿井瓦斯来源 在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体 矿井生产过程中生成的气体 如 放炮时产生的炮烟 内燃机运行时排放的废气 充电过程中生产的氢气等 放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡 Rn 及惰性气体氦 He 井下空气与煤 岩 矿物 支架和其它材料之间的化学或生物化学反应生成的气体 如坑木腐烂 煤氧化的气态产物等 1煤层瓦斯的赋存与含量1 2矿井瓦斯来源 7 矿井瓦斯性质 甲烷 CH4 重烃氢气 H2 甲烷 CH4 二氧化碳 CO2 氮气 N2 一氧化碳 CO 硫化氢 H2S 二氧化硫 SO2 二氧化氮 NO2 可燃性 室息性 有毒性 1煤层瓦斯的赋存与含量1 3矿井瓦斯性质 8 甲烷性质无色 无味 无臭 可以燃烧和爆炸的气体 空气中浓度高时会使空气中氧气浓度降低 造成人员窒息 甲烷对空气的比重为0 554 甲烷的扩散速度是空气的1 344倍 能较快地散布于巷道空间 甲烷的化学性质不活泼 微溶于水 20 101 3kPa时 溶解度3 5L 100L水 在煤矿井下它容易积存在巷道顶板空洞或无风的盲巷内 1煤层瓦斯的赋存与含量1 3矿井瓦斯性质 9 煤层瓦斯生成 从植物遗体到形成泥炭 生物化学造气时期 从泥炭 褐煤直到无烟煤 煤化变质作用造气时期 1煤层瓦斯的赋存与含量1 4煤层瓦斯的生成 苏联B A 乌斯别斯基根据地球化学与煤化作用过程反应物与生成物平衡原理 计算出各煤化阶段的煤生成的甲烷量 10 1煤层瓦斯的赋存与含量1 5煤层瓦斯赋存的垂向分带 瓦斯风化带下部边界煤层中甲烷组分含量为80 煤层瓦斯压力为0 1 0 15MPa 煤层瓦斯含量为2 3m3 t 烟煤 和5 7m3 t 无烟煤 在瓦斯风化带开采煤层时 其相对瓦斯涌出量一般不超过2m3 t 瓦斯风化带的深度取决于井田地质和煤层赋存条件 围岩透气性越大 煤层倾角越大 开发性断层越发育 地下水活动越剧烈 则瓦斯风化带深度越大 11 1 6 1煤的孔隙类别 孔隙 微孔孔径 0 1 m 构成瓦斯吸附容积 小孔孔径0 01 0 1 m 构成瓦斯毛细凝结和瓦斯扩散空间 大孔孔径1 100 m 构成剧烈层流渗透区间 是结构高度破碎煤的破碎面 中孔孔径0 1 1 m 构成缓慢层流渗透区间 1煤层瓦斯的赋存与含量1 6煤的孔隙特征 可见孔及裂隙孔径 100 m 构成层流和紊流的渗透空间 是坚固和中等强度煤的破碎面 12 1 6 2煤的孔隙率煤的孔隙率是煤中孔隙总体积与煤的总体积之比 通过实测煤的真密度和视密度来确定 式中K K1 分别用单位煤体积和质量中孔隙体积表示的煤的孔隙率 m3 m3 m3 t p 煤的视密度 即包括孔隙在内煤的密度 t m3 t 煤的真密度 即扣除孔隙后煤骨架的密度 t m3 1煤层瓦斯的赋存与含量1 6煤的孔隙特征 13 煤层瓦斯压力是煤层孔隙内气体分子自由热运动撞击所产生的作用力 它在某一点上各向大小相等 方向与孔隙壁垂直 煤层瓦斯压力决定煤层瓦斯含量大小 瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象潜能大小 是突出预测的主要指标之一 煤层瓦斯压力随深度的变化规律式中p 瓦斯带内深度为H处的瓦斯压力 MPa p0 瓦斯带内深度为H0处已知的瓦斯压力 MPa m 瓦斯带内瓦斯压力梯度 m 0 007 0 012MPa m 1煤层瓦斯的赋存与含量1 7煤层瓦斯压力 14 我国煤层瓦斯压力最高的矿区是北票 天府 南桐和淮南等矿区 其实测的煤层最高瓦斯压力已达8 0MPa以上 迄今 我国煤层瓦斯压力最大值为8 25MPa 这一压力是在北票台吉矿 550水平西5石门揭10层煤前实测的煤层瓦斯压力 测压点距地表垂深为729m 迄今 世界煤矿实测最大瓦斯压力值是13 6MPa 是在乌克兰顿巴斯彼得罗夫深矿于深1425m石门揭开突出危险煤层h7前测出的 1煤层瓦斯的赋存与含量1 7煤层瓦斯压力 15 1 8 1瓦斯在煤体内存在状态 瓦斯在煤体内存在的状态 吸附瓦斯 游离瓦斯 吸收状态 吸着状态 以自由气体分子存在于煤体或围岩的较大裂隙 孔隙和空洞之中 在与颗粒固体在分子之间引力作用下 被吸着在煤体孔隙的内表面上 瓦斯在煤层内存在状态1 游离瓦斯 2 吸收瓦斯 3 吸着瓦斯 瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部 与煤体固体分子相结合 1煤层瓦斯的赋存与含量1 8煤层瓦斯含量 16 1 8 2煤的瓦斯含量煤层瓦斯含量是指煤层内单位重量或单位体积的煤中所含有的瓦斯量 标准状况下的m3数 单位是m3 t煤或m3 m3煤 1煤层瓦斯的赋存与含量1 8煤层瓦斯含量 17 煤层埋藏深度煤层瓦斯含量与埋深的关系可用郎格缪尔双曲线表示 深度不太大时 煤层瓦斯含量随埋深成线性增加 深度很大时 趋于常量或已是常量 煤层和围岩的透气性透气性越大 瓦斯越易于流失 瓦斯含量小 煤层倾角在同一埋深下 煤层倾角越小 煤层瓦斯含量越高 煤层露头煤层露头是瓦斯向地面排放的出口 露头存在时间越长 瓦斯排放越多 1煤层瓦斯的赋存与含量1 9影响煤层瓦斯含量的主要因素 18 地质构造地质条件是影响瓦斯储存的最重要条件之一 有利的封闭构造必需要同致密难透气的岩层相配合才能封存瓦斯 如闭合的和倾伏的背斜 通常是储瓦斯构造 封闭性断层可能是良好的封闭瓦斯的地点 而开放性断层保存瓦斯的条件较差 煤化程度煤化程度越高 其存贮瓦斯的能力越强 水文地质条件 水大瓦斯小 水小瓦斯大 1煤层瓦斯的赋存与含量1 9影响煤层瓦斯含量的主要因素 19 矿井瓦斯涌出形式 特除 异常 涌出 普通 一般 涌出 煤与瓦斯突出 瓦斯喷出 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 瓦斯由煤体 围岩内突然 大量的涌出 有时还伴有煤粉 煤块和岩石等 瓦斯喷出大量承压状态的瓦斯从肉眼可见的煤 岩裂缝中快速喷出的现象 在20m巷道范围内 涌出瓦斯量 1 0m3 min 且持续时间在8h以上时 该采掘区即定为瓦斯喷出危险区域 2矿井瓦斯涌出2 1矿井瓦斯涌出形式 20 矿井瓦斯涌出量表达方法 相对瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量 矿井单位时间内涌入采掘空间的瓦斯量 m3 min或m3 d 在矿井正常生产条件下 月平均日产1t煤所涌出的瓦斯量 m3 t 2矿井瓦斯涌出2 2矿井瓦斯涌出量表达方法 21 矿井瓦斯等级划分 高瓦斯矿井 低瓦斯矿井 矿井相对瓦斯涌出量 10m3 t 矿井相对瓦斯涌出量 10m3 t 煤与瓦斯突出矿井 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 根据矿井相对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分 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矿井瓦斯涌出2 3矿井瓦斯等级划分 22 在一个矿井中 只要有一个煤 岩 层发现过一次瓦斯 该矿井即定为瓦斯矿井 并依照瓦斯矿井进行管理 矿井在采掘过程中 只要发生过一次煤 岩 与瓦斯突出 该矿井即定为煤 岩 与瓦斯突出矿井 各矿务局每年必须组织进行矿井瓦斯等级和二氧化碳的鉴定工作 新矿井设计前 地质勘探部门应提供各煤层的瓦斯含量资料 矿井瓦斯等级在设计任务书中确定 2矿井瓦斯涌出2 3矿井瓦斯等级划分 23 矿井瓦斯的危害 污染环境 瓦斯窒息 煤与瓦斯突出 瓦斯爆炸 瓦斯燃烧 当CH4升至43 O2降至12 人感到呼吸困难 当CH4升至57 O2降到9 以下 人短时间窒息死亡 当巷道或采场空气中的瓦斯浓度在5 15 范围内时 一旦存在点火源 将会引起瓦斯爆炸事故 当巷道内的瓦斯浓度低于5 或超过15 时 一旦存在点火源 会酿成瓦斯燃烧事故 当煤层瓦斯压力较高 地质构造复杂 地应力较大 煤体破坏严重时 在该地区采掘作业时易发生煤与瓦斯突出 CH4是仅次于氟利昂的温室气体 产生的温室效应是CO2的25 30倍 时效长达100 150年之久 2矿井瓦斯涌出2 4矿井瓦斯的危害 24 为了有针对性 有成效地治理瓦斯 首先应查明矿井的瓦斯来源及其所占的比重与数量 瓦斯来源可按水平 翼 采区来划分 这种划分是分配风量的基础之一 也可以按生产的阶段来划分 掘进区 回采区和已采区 也可以按开采层 本层 与邻近煤层来划分 以便分源治理 通过统计分析 确定主次 可以为处理瓦斯指明方向 分源治理瓦斯就是针对瓦斯来源 赋存 涌出规律及其数量 特征 采取相适应的治理技术措施 通过方案对比选取效果 经济等方面最优的治理方法 2矿井瓦斯涌出2 5矿井瓦斯来源分析与分源治理概念 25 采空区瓦斯涌出大的矿井 可以采用通风冲淡 密闭 抽放采空区瓦斯以及上述几种措施的综合方案 掘进区瓦斯来源比重大的矿井 根据巷道掘进工程的要求和瓦斯赋存 涌出特征可采取预先抽放煤层瓦斯 边掘边抽放瓦斯 巷旁隔离 通风冲淡等多种方案 回采区瓦斯涌出量大 可以采用抽放本层 邻近层 采空区瓦斯 或采用合适的工作面通风系统 以冲淡各种瓦斯源的瓦斯 U型 U型 尾巷 Y型 W型系统 从中优选 2矿井瓦斯涌出2 5矿井瓦斯来源分析与分源治理概念 26 预测方法 矿山统计法 分源预测法 矿山统计法的实质是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 井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源 瓦斯涌出源的多少 各涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定着矿井瓦斯涌出量的大小 应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量 是以煤层瓦斯含量 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 2矿井瓦斯涌出2 6矿井瓦斯涌出量预测 27 瓦斯爆炸是甲烷和空气组成的爆炸性混合气体在火源诱发下发生的一种迅猛的氧化反应 化学反应式为 混合气体中的氧与甲烷都全部燃尽时 一个体积的甲烷要同二个体积的氧气化合 也就是要同2 7 52 9 52个体积的空气化合 这时甲烷在混合气体中的浓度为1 1 9 52 100 9 5 这是理论上爆炸最猛烈的浓度 1摩尔的甲烷爆炸后将产生882 6kj的热量 lkg甲烷相当于4kg的TNT炸药 如果井下空气O2不足 反应的最终式为 3矿井瓦斯爆炸3 1瓦斯爆炸化学反应式 28 瓦斯爆炸的基本条件 引爆火源 瓦斯浓度 5 15 瓦斯 650 750 的引爆火源 氧含量 空气中氧含量不低于12 3矿井瓦斯爆炸3 2瓦斯爆炸发生条件 29 烃类氧化有感应期 从接触引火源起到烃类 空气混合物转为快速燃烧爆炸的时间间隔称为感应期 随着引火源温度的升高和甲烷浓度的下降 烃类的感应期将缩短 3矿井瓦斯爆炸3 3引燃甲烷 空气混合物的感应期 30 在甲烷同系物 甲烷 乙烷 丙烷等 与空气混合的爆炸性气体中 以甲烷的感应期最长 其它气体则较短 矿用安全炸药正是利用了烷 空混合气体存在感应期的特性 在感应期间内 保证安全炸药爆破时的高温产物能迅速冷却 不致于使烷 空混合气体达到引火爆炸的温度 其原理是 在矿用安全炸药中加入了一定数量的消焰剂 消焰剂有两个作用 一是它的热容量较大 可以吸收一部分爆热从而降低爆温 减少火焰存在的时间 二是它对甲烷的氧化燃烧反应起负催化作用 破坏甲烷氧化燃烧链锁反应的活化中心 阻止烷 空混合气体的爆炸 在消焰剂的这两个作用中 负催化作用是主要的 3矿井瓦斯爆炸3 3引燃甲烷 空气混合物的感应期 31 瓦斯爆炸的界限 3矿井瓦斯爆炸3 4瓦斯爆炸极限 32 瓦斯爆炸的危害 爆炸产生高压 爆炸产生高温 当瓦斯浓度为9 5 时 爆炸时产生的瞬间温度可达1850 2650 这样高的温度 不仅会烧伤人员 烧坏设备 还可能点燃支架和煤尘 引起井下火灾和煤尘爆炸事故 扩大灾情 瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前压力的7 10倍 气体压力骤然增大 形成强大的冲击波 推倒支架 损坏设备 使巷道或工作面的顶板坍塌及造成现场人员伤亡将使矿井遭受严重破坏 爆炸产生大量有害气体 瓦斯爆炸后 不仅氧气减少 且产生大量有害气体 爆炸后氧气6 10 一氧化碳2 4 而当空气中一氧化碳浓度达到0 4 时 人就会中毒死亡 当氧气浓度减少到10 l2 时 人就会失去知觉窒息而死 在瓦斯 煤尘爆炸事故中 死于一氧化碳中毒的人数占死亡总人数的70 以上 3矿井瓦斯爆炸3 5瓦斯爆炸的危害 33 瓦斯积聚 管理不善 人员失职 引爆火源 瓦斯爆炸的引起原因 明火 电火花 放炮火花 撞击 摩擦火花 局扇出现循环风 局部通风机停止运转 风筒断开或严重漏风 采掘面风量不足 瓦斯异常涌出 风流短路 通风系统不合理 采空区或盲巷存在 3矿井瓦斯爆炸3 6瓦斯爆炸发生原因 34 防止瓦斯超限和积聚措施 杜绝火源 防止瓦斯爆炸措施 管理措施 严禁明火 按要求配备防爆设备 使用安全炸药 及时封闭盲巷 防止巷道瓦斯积聚 防止工作面回风瓦斯超限 防止工作面上隅角瓦斯超限 加强通风管理 加强机电防爆管理 加强瓦斯检查管理 加强监察系统管理 提高人员素质 防止撞击 摩擦火花 局部瓦斯排放措施 3矿井瓦斯爆炸3 7预防瓦斯爆炸措施 35 撒布岩粉措施 防止瓦斯爆炸范围扩大措施 当发生瓦斯爆炸时 风流把岩粉和沉积煤尘同时扬起形成岩粉 煤尘混合粉尘云 瓦斯爆炸火焰进入混合尘云区时 岩粉吸收爆炸火焰热量使系统冷却降温 同时岩粉粒子可把煤尘粒子隔开起到屏蔽热辐射 热传导等 可以有效地阻止瓦斯爆炸的发展传播 最终将其扑灭 规程 规定 在所有运输巷和回风巷中必须撒布岩粉 岩粉可燃物的含有率不得超过5 游离二氧化硅含有率不得超过10 不含砷 五氧化二磷含量不超过0 01 岩粉的粒度必须全部小于0 5mm 其中70 以上小于0 075mm 隔爆措施 被动水袋棚 被动岩粉棚 被动水棚 自动隔爆棚 原理 当发生爆炸时 超前于爆炸火焰的冲击波将隔爆棚上装有岩粉 水等抑爆剂的容器击碎或掀翻 使抑爆剂飞散开 在巷道中形成一高浓度的岩粉云区或水雾区 当滞后于爆风传播的爆炸火焰到达这一区域时被抑爆剂扑灭 阻止了爆炸继续向前传播 3矿井瓦斯爆炸3 8防止瓦斯爆炸范围扩大措施 36 4矿井瓦斯检测及监测 便携式仪器分析 瓦斯自动监测监控系统 矿井瓦斯检测方法 光学瓦斯检定器 瓦斯检定灯 热效式瓦斯检定器 热导式瓦斯检定器 气敏式瓦斯报警器 可以自动连续地遥测或监测工作面的瓦斯浓度 并且自动记录 超限报警与控制断电 供风等 测定精度稍差 但可得到系统的瓦斯浓度动态资料 用于遥测 监测 自动控制场合 是瓦斯检测发展的技术方向 37 重庆煤矿安全仪器厂的AYJ一1型瓦斯遥测警报仪是国内应用较广的产品 它可以长期 连续对井下五个测点的瓦斯浓度进行集中遥测和监视 当测点的瓦斯浓度超过规定值时 仪器分别在井下和井上发出声和光的警报信号 如果需要也可以切断工作面和本机的电源 地面接收机还配有自动记录仪 瓦斯自动监测监控系统是一种监视井下沼气动态 研究沼气涌出规律 防治沼气灾害与实现矿井自动化的重要工具 法国CTT63 40U型多参数监测系统就是集中供电系统 它可以测定瓦斯浓度 风速 温度 压力和CO浓度等参数 容量可带40个传感器 电源为220V 30 50Hz交流电 300VA 每个测点的检测周期4min 最大传输距离为10km 地面终端用两台长图记录仪 各记20个点 显示记录 也可以配Z 80微处理机进行即时读数 显示模拟图形 打印数据等 4矿井瓦斯检测及监测 38 煤矿井下的动力现象 指的是发生在巷道周围的一切具有运动和声响特征的现象 煤矿井下动力现象的种类繁多 对所有的动力现象进行笼统的研究是困难的 必须对这些动力现象按其性质进行准确的分类 将具有相同属性的现象放在一起进行研究 这将有利于揭示各种动力现象的本质和规律 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 39 5 1 1煤矿井下的动力现象及特征a 煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出是指煤与瓦斯在一个很短的时间内突然地连续地自煤壁暴露面抛向巷道空间所引起的动力现象 根据目前的研究结果 引起煤与瓦斯突出的力有地应力和瓦斯的压力 作用介质为软煤和瓦斯 煤与瓦斯突出的基本特征有 抛出的固体物具有明显的气体搬运特征 煤 岩块的堆积角度小于自然安息角 堆积物呈分选性堆积 突出物中含有大量的极细的粉尘 有时还对抛出的软煤进行了重新固结和捣实 突出的孔洞具有一些特殊的形状 有的呈梨形 倒瓶形 口小腔大 突出过程中伴随有大量的瓦斯涌出 出现瓦斯逆流 严重地破坏矿井的通风系统和设施 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 40 b 煤突然压出并涌出大量瓦斯 简称压出 煤炭自煤壁冲入巷道 伴随着涌出大量瓦斯 压出的基本特征是 压出固体物堆积在原来位置的对面 移动距离小 煤堆积坡度一般小于自然安息角 压出的煤呈大小不同的碎块 杂乱无章 有时煤整体位移 向外鼓出 压出时有大量瓦斯涌出 有时从压裂裂缝喷出瓦斯 但极少见到瓦斯逆流现象 压出孔洞呈楔形 缝形或袋形 口大腔小 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 41 c 煤突然倾出并涌出大量瓦斯 简称倾出 结构松软 饱含瓦斯 内聚力小的煤 突然破坏 失去平衡 在重力的作用下垮落 倾出的基本特征是 倾出的煤堆积在原来位置的下方 煤堆积的坡度等于自然安息角 倾出的煤呈大小不同的碎块 杂乱无章 倾出时伴随大量瓦斯涌出 但一般无瓦斯逆流现象 一般都有规则的孔洞 呈舌形 袋形 孔洞轴线沿煤层倾斜方向伸延 深度为数米至数十米 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 42 d 原始洞缝中的瓦斯喷出这种瓦斯喷出是在地质破坏带 石灰岩溶洞裂缝区及原始洞缝内贮存有高压瓦斯 当采掘巷道推进时与沟通这些洞缝的裂隙相遇 高压瓦斯就沿着裂隙涌入巷道 发生喷出 这种喷出的特点是瓦斯流量大 持续时间长 无明显的地压显现及预兆 不喷出煤和岩石 在这种喷出过程中 起主要作用的是瓦斯压力 除了以上这些动力现象之外 煤矿井下还有 卸压瓦斯的喷出 煤与二氧化碳突出 二氧化碳与岩石突出 岩爆 煤爆 采场冲击地压 煤炮 挤出 冒顶 井下透水等 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 43 5 1 2动力现象分类的标准进行井下动力现象的分类必须要有一定的标准 分类的标准不同 则分类的结果就不一样 确定分类标准应当了解井下各种动力现象本质特征 任何一种井下动力现象的发生都离不开 力 和 介质 力 是动力现象产生的原因 力 的种类不同 产生的动力现象也不一样 所以 力 是动力现象产生的一个重要的内因 是一个最重要的分类指标 介质 是动力现象产生的物质基础 介质 不同 在同一个力的作用下会产生不同的现象 因此 对井下动力现象的分类应从 力 和 介质 两个方面进行 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 44 5 1 3动力现象分类的结果 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 45 根据井下动力现象的分类结果 煤与瓦斯突出是地应力和瓦斯压力共同作用于含瓦斯软煤时产生的动力现象 与压出及卸压瓦斯的喷出属于同一类 其差别只是压出时煤层内的瓦斯能量小一些 规模也小一些 卸压瓦斯的喷出则属于开采近距离解放层时出现的动力现象 对于同一类的动力现象 其产生的原因及介质是相同的 因此 采用的防治方法也是相同的 但是倾出是由重力引起的 原始洞缝中的瓦斯喷出仅由洞缝中的气体压力引起 与突出并不属于同类现象 防治的方法也不同 在这里 我们主要讲解突出的防治方法 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 46 5 1 4按动力现象强度分类 突出强度强度是指每次动力现象抛出的煤 岩 的数量 t或m3 和瓦斯量 m3 由于在动力现象发生过程中瓦斯量的计算工作尚存在一些技术问题 现在分类主要依据抛出的煤 岩 重量 中型突出 强度55 99t 次 突出后 经过一个工作班以上瓦斯浓度可逐步恢复正常 次大型突出 强度100 499t 次 突出后 经过一天以上瓦斯浓度可逐步恢复正常 特大型突出 强度 1000t 次 突出后 经长时间排放瓦斯 回风系统瓦斯浓度才恢复正常 小型突出 强度 50t 次 突出后 经几十分钟瓦斯浓度可恢复正常 大型突出 强度500 999t 次 突出后 经几天回风系统瓦斯浓度可逐步恢复正常 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 1煤矿井下动力现象分类 47 我国煤与瓦斯突出概况 1971年六枝矿务局大用矿突出煤量2000余吨 死亡99人 风流逆转 造成人员窒息 遇害人员多在距离突出地点700 800米 1975年8月8日天府矿务局三汇坝一井 280m水平 垂深500m 主平硐揭K1煤层时 突出煤 岩 量12700t 喷出瓦斯量140万m3 这是我国所发生的最大的一次煤与瓦斯突出事例 也是世界上第二大突出事例 最早有记载的突出事例是1950年5月1日吉林辽源矿务局富国二井在垂深280m煤巷掘进时发生的 1960年5月14日松藻矿务局松藻二井突出煤量l000t 堵塞巷道250多米 全井充满瓦斯 瓦斯和煤尘逆风流900多米冲出平硐口 造成死亡125人 轻伤16人的特大伤亡事故 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 2我国煤与瓦斯突出概况 48 我国煤与瓦斯突出概况 我国目前有突出矿井250多个 其中国有重点煤矿130个 地方煤矿70个 乡镇煤矿50余个 至1988年突出总次数约14300次 2004年10月20日大平煤矿岩石掘进工作面13m处突出 突出煤量1000t 突出瓦斯量约25万m3 波及11 13 15 21四个采区 死亡148人 32人受伤 1998年12月24日红菱矿石门揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出 突出煤量2000t 瓦斯逆流2000多米 死亡28人 其中包括矿总工程师 生产副矿长 掘进副矿长 通风副总 掘进副总及局通风处处长 放炮施工人员外 也多为区队长和矿救护队人员 2002年4月7日4时芦岭煤矿在石门尚有岩柱11 2m 突出煤10500t 填堵满巷道总长度796m 涌出瓦斯93 82万m3 瓦斯逆流3120m 死亡14人 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 2我国煤与瓦斯突出概况 49 煤与瓦斯突出一般规律 煤层突出危险性随采深增加而增大 煤层突出危险性随煤厚增加而加大 绝大多数突出发生在掘进工作面 突出前大多有突出预兆 突出危险区常呈区域条带状分布 石门突出危险性最大 煤体破坏程度越高突出危险性越大 突出大多数发生在地质构造带 10突出危险因坚硬围岩存在而增大 大多数突出前有作业方式诱导 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 3煤与瓦斯突出的一般规律 50 其它预兆 煤与瓦斯突出预兆 风流逆转 瓦斯异常 瓦斯浓度忽大忽小 打钻喷孔及出现哨叫声 蜂鸣声等 统计表明 许多大强度突出前 常常有瓦斯忽大忽小预兆 煤体结构预兆 声响预兆 矿压显现预兆 瓦斯预兆 如支架来压 煤壁开裂 掉碴 片帮 工作面煤墙外臌 巷道底臌 钻孔顶夹钻 钻孔严重变形垮孔及炮眼装不进炸药等 煤体发生的闷雷声 爆竹声 机枪声 嗡瓮声 这些由煤体内部发出的声响统称为响煤炮 在统计的5029次事例中 有1415次突出前有响煤炮预兆 是各种预兆中发生最为频繁的 在一些突出事例发生前 有出现工作面温度降低 煤壁发凉 特除气味等预兆 煤体结构预兆有层理紊乱 煤体干燥 煤体松软 色泽变暗而无光泽 煤层产状急剧变化 煤层波状隆起以及层理逆转等 尤其是煤层软分层变厚 统计的2261次的突出事例中 有软分层变厚平均突出强度最大 达194 86吨 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 4煤与瓦斯突出预兆 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 突出过程 南桐东林矿 310m水平石门突出 突出煤量130t 64 解释突出原因和突出过程的理论称为突出机理 突出是个很复杂的动力现象 至今已提出许多假说 概括起来有三大类 第一类是瓦斯作用说 第二类是地应力说 第三类是综合说 认为突出是地应力 瓦斯压力和煤的结构性能综合作用的结果 国内外大多数学者拥护综合说 但是对于突出过程是怎样进行的 三种因素是如何作用的 综合学说并没有完全说清楚 现场有些突出现象也无法解释 如延期突出 突出孔洞的形成过程 过煤门突出等等 这里介绍一种最新的突出理论 球壳失稳机理 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 65 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 煤与瓦斯突出的球壳失稳机理 66 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出过程的划分 软煤暴露阶段突出发生与发展阶段突出停止阶段 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 67 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述软煤暴露阶段暴露是指软煤的赋存状态从深部到表面或尚有部分松散煤体覆盖 但不足以阻挡其突出的变化过程 具有突出危险的软煤从深部到表面的暴露方式 1 爆破作业 一举揭开 2 表面的硬煤或硬岩在地应力的作用下逐步破坏后冒落 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 68 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的发生过程突出危险的软煤暴露后 迅速在地应力的作用下破坏 产生大量的裂隙 瓦斯解析后涌入较大的 型裂纹中 撕裂煤体 形成球盖状煤壳 然后在瓦斯压力的作用下失稳抛向巷道 地应力峰则移向煤体内部 继续破坏煤体 形成一系列新的破坏 这种煤体的连续破坏和抛出就形成了突出 发生突出的基本条件是煤层中赋存着体积较大的含瓦斯软煤 他们具有较大的初始释放瓦斯膨胀能 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 69 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 70 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的发生过程对于已经被突然暴露的煤体来说 煤体在地应力的作用下破坏并释放出瓦斯可以说是该处煤体的突出发动过程 因为恰恰是这些瓦斯会将被破坏的煤体继续撕裂并推向巷道空间 而煤体的抛出则是该处煤体突出的发展过程 对于某一点的煤体而言 这两个过程是紧接着发生的 对于即将暴露和尚未暴露的煤体来说 突出的发动与发展过程在时间上与暴露面处的煤体并不同步 因此 对整个突出过程中所涉及的煤体来说 突出的发动与发展过程实际上是无法分开的 将他们统称为突出的发生过程可能更为准确 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 71 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的发生过程在突出发生过程中 煤体内不断形成的新的暴露面就称为突出阵面 突出阵面在煤体内的推进是比较快的 突出阵面在煤体内的扩展速度可达到3 4m s 这是实测的平均值 而突出阵面的实际推进速度在各点则不是均匀的 变化很大 在突出刚开始时 突出阵面推进速度是很大的 在突出后期 突出阵面推进速度是逐渐降低的 在突出过程中煤片飞出突出装置时是呈叠瓦状顺序抛出的 煤片抛出孔洞以后 外界压力骤减 在内部瓦斯压力的作用下爆裂 继续释放瓦斯 加速这些抛出物沿巷道运移 最后停留在巷道中的某处 静止下来 进入静态解吸状态 由于突出物沿巷道运动的过程中是依靠瓦斯气流运送的 这样 小颗粒的煤粒将会运送到较远的地方 而大颗粒的煤粒可能停留在离突出洞口较近的地方 这就是所谓的分选性 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 72 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的停止过程突出停止的两种情况 1 当突出阵面发展到软煤的边缘 遇到硬煤或岩石时 硬煤或岩石在同样的地应力条件下不破碎或破碎程度较小 释放出来的初始释放瓦斯膨胀能也小 无法撕裂煤体 更无法抛出煤体 突出阵面将停止移动 突出也将停止 2 由于巷道空间的限制 大量的煤体抛出后 瓦斯涌出难以及时排走 在突出口附近累积 气体压力增加 新暴露的煤体释放瓦斯的条件恶化 初始释放瓦斯膨胀能减小 煤体内瓦斯抛出煤壳的能力减弱 每次煤壳抛出时遗留的部分增加 孔洞缩小 阻碍着下一个球盖状煤片的形成和抛出 最后因不能满足突出条件而使突出停止下来 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 73 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的停止过程突出的停止是以突出阵面的停止移动为标志的 在突出过程中 突出阵面的推进速度很快 但持续时间较短 而软煤的变形速度相对较慢 持续时间较长 在突出停止后 突出孔洞周围的软煤将在地应力作用下继续变形并向孔洞内发生位移 软煤中的破碎带逐步增大 应力峰继续缓慢地移向煤体内部 最终形成稳态的应力场 变形的结果是造成突出孔洞的空间缩小 有的突出孔洞甚至全部被软煤和未完全抛出的煤体堵塞 因此突出后所观察的突出孔洞均比实际突出时的孔洞体积要小一些 有的地方甚至观察不到突出孔洞 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 74 5 6 1煤与瓦斯突出的过程描述突出的停止过程在突出停止后 突出孔洞周围的煤体内瓦斯涌出过程并未停止 突出孔洞周围破碎带的形成和扩展使得这些破碎带中煤体的透气性大大增加 为瓦斯的释放创造了很好的条件 在突出煤层内 由裂纹扩展所扰动的煤体体积远大于突出孔洞的体积 这些受到扰动的煤体中的瓦斯大多会通过裂纹以缓慢渗流的方式涌向巷道空间 由于受到扰动的煤体体积远大于突出的煤体体积 因此由这些煤体涌出的瓦斯总量远比仅由突出过程中抛出的煤体内释放的瓦斯量大 如果用整个突出过程中涌出的瓦斯总量除以突出的煤量 折算成吨煤瓦斯涌出量 则它将远远大于原始煤体瓦斯含量 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 75 5 6 2单个煤体质点在突出过程中的变化原始应力状态应力集中过程地应力破坏过程瓦斯撕裂裂纹过程煤壳失稳抛出阶段搬运及静止解吸阶段 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 76 5 6 3发生煤与瓦斯突出过程的力学条件含瓦斯煤体在地应力作用下的破坏式中 应力峰处的切向应力 MPa r 应力峰处的径向应力 MPa 含瓦斯煤体的摩擦角 K 含瓦斯煤体的内聚力 MPa 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 77 5 6 3发生煤与瓦斯突出过程的力学条件煤体内的裂隙在积聚的瓦斯压力作用下扩展式中Pif 圆盘形裂纹中积聚的瓦斯压力 Mpa P2 巷道中的大气压力 MPa K1c 煤体的断裂韧性 a 圆盘形裂纹的半径 m 周围裂纹的影响系数 M1 随a h的增加而增大的影响系数 h 裂纹距暴露表面的深度 m 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 78 5 6 3发生煤与瓦斯突出过程的力学条件裂缝扩展形成的煤壳在裂缝内瓦斯压力的作用下失稳破坏式中Pim 裂缝内积聚的最大瓦斯压力 MPa i 球盖状煤壳的边缘与煤壳的曲率中心构成的中心角的一半 E 煤体的弹性模量 MPa ti 煤壳的厚度 m Ri 煤壳的曲率半径 m 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 79 5 6 4球壳失稳机理煤与瓦斯突出的实质是地应力破坏煤体 煤体释放瓦斯 瓦斯使煤体内的裂纹扩展并使形成的球盖状煤壳失稳破坏 将原本具有一定支撑能力的表面破坏煤体抛向巷道 迫使地应力峰移向深部 继续破坏后续煤体这样一个连续发展的过程 这一结论称为煤与瓦斯突出机理的球壳失稳机理 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 80 5 6 5突出过程中煤体内能量耗散规律由地应力产生的弹性潜能消耗在煤体的破碎上 增加了煤体的表面能 为煤体释放瓦斯创造了条件 但真正决定煤体能否突出的是煤体破裂后初始时刻释放的瓦斯膨胀能 简称为初始释放瓦斯膨胀能 与地应力 瓦斯压力及煤体强度有关 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 81 5 6 6球壳失稳机理的验证推论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 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 82 突出模拟试验 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 83 球盖状煤壳 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 84 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 85 5 6 6球壳失稳机理的验证推论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 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 86 5 6 6球壳失稳机理的验证推论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 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 87 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 88 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 6煤与瓦斯突出机理研究 89 石门揭煤的突出危险来自工作面前方含瓦斯的软煤 软煤中的地应力越高 瓦斯压力越大 软煤的强度越低 初始释放瓦斯膨胀能也越大 突出危险性越大 石门和区域防突要降低初始瓦斯膨胀能 煤巷掘进的突出危险不但与工作面前方含高压瓦斯的软煤有关 而且与含高压瓦斯软煤到工作面的距离有关 煤巷掘进有自解放作用 工作面附近的煤体中瓦斯会向外泄漏 形成卸压带 卸压带长 掘进在卸压带的保护下进行 不会突出 卸压带短 掘进爆破可能一举突破卸压带 使得含高压瓦斯的软煤突然暴露 导致突出 煤巷防突的关键就是如何将卸压带延长 使工作面远离含高压瓦斯的软煤 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 90 5 7 1开采解放层开采解放层是防治煤与瓦斯突出的最有效的区域性措施 也是一种主要的技术措施 几乎所有发生煤与瓦斯突出的国家 只要有解放层 都采用这种措施 我国从1958年起已成功地推广了这种技术 目前开采解放层的矿井占全国突出矿井的26 在开采煤层群的条件下 首先开采没有突出危险 或突出危险性较小的煤层 由于它的采动影响 使距离它一定范围内的突出危险煤层失去突出危险 这个先采煤层称为解放层 如果它位于突出危险层的上方 称为上解放层 位于下方称为下解放层 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 91 1 解放作用对解放层的实际考察表明 解放层开采以后 被解放层内的瓦斯压力下降 发生膨胀变形为3 6 地应力相应降低 煤体强度增大 透气系数增大300多倍 钻孔瓦斯流量增加70倍左右 这一现象称为卸压增透增流效应 2 解放范围解放范围是指解放层开采后 在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围 它受地质采矿因素影响 各矿根据实际考察研究确定这个范围 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 92 3 开采解放层应注意的几个问题 如果煤层群中有几个解放层时 应优先选用上解放层 解放层的采空区内不得留煤柱 如遇到特殊情况非留煤柱不可时 要将煤柱位置准确地标在采掘工程图上 在它的影响范围内采掘 必须采取专门的防突措施 开采解放层时 要同时抽放被解放层中的瓦斯 开采近距离解放层时 要特别注意防止被解放层的卸压瓦斯突然涌入解放层的采掘工作面而造成事故 在被解放层的解放范围之外进行采掘工作 必须采取专门的防突措施 煤层群中不存在无突出危险煤层时 可选择突出危险性较小的煤层作为解放层 并抓好该层的突出预测预报工作 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 93 5 7 2预抽煤层瓦斯抽放瓦斯的方式有本层钻孔抽放和穿层钻孔抽放 它的实质是 利用均匀布置在突出危险煤层内的大量钻孔 经过一定时间 数个月至数十个月 预先抽放瓦斯 以降低其瓦斯压力与瓦斯含量 由此引起煤层收缩变形 地应力下降 煤层透气系数增加和煤的强度增高等效应 如果抽放率达到20 30 以上 被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性 这种方法目前只适用透气性不太小的突出危险煤层 对于透气性小的煤层因瓦斯抽放量小 抽放时间过长 效果不好 对这样的煤层 如何提高瓦斯抽放率 是一个尚待研究的世界性的难题 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 94 5 7 3煤层注水向煤层注水 可以改变煤的力学性质 增加煤的可塑性 降低了煤的弹性模量和强度 卸压带增大 同时也使煤体内的高压瓦斯提前释放 大大地降低了暴露面处煤体的初始释放瓦斯膨胀能 因而 突出危险性降低 打钻注水过程中 水压过高 水流易沿煤体弱面流失 难以全面湿润煤体 水压过低 注不进水 为了做到 压而不裂 注而不漏 一般都采用中压长时注水措施 注水压力低于上覆岩层的静水压力 依靠水压和煤孔隙的毛细力缓慢地将水注入和吸入煤体内部 均匀湿润煤层 为了提高注水速度和湿润效果 可在水中加湿润剂 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 95 5 7 4超前钻孔在煤巷工作面前方 一般有三个应力带 卸压带 集中应力带和正常应力带 在卸压带中 地应力和瓦斯压力都大大降低 它是阻止突出的防护带 长度3 5m时可以预防突出的发生 如果煤体强度不均时 工作面遇到较硬的煤体 卸压带长度有可能大大缩短 距工作面煤壁1 2m处 就会出现应力高 瓦斯压力大的集中应力带 如果强度较大的硬煤之后就是突出的软煤 爆破工作就会导致煤和瓦斯突出 超前钻孔是指在工作面前方一定距离的煤体内 始终保有足够数量的较大直径的钻孔 降低工作面前方煤体的强度 人为地造成并保持工作面前方有一个较长的卸压带 以防止突出的发生 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 96 5 7 5松动爆破松动爆破是在进行普通放炮时 同时爆破几个7 10m以上的深炮孔 使深部煤体破裂与松动 应力集中带和高压瓦斯带移向深部 以便在工作面前方造成较长的卸压和排放瓦斯区 从而预防突出的发生 此外 深孔爆破在炮眼周围形成50 200mm直径的破碎圈 有助于摧毁局部坚硬的煤体 消除煤的软硬不均而引起的应力集中 并形成瓦斯排放通道 促使深部煤体的瓦斯提早释放 降低瓦斯压力与应力梯度 这对于防止突出的发生是有利的 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 97 5 7 6水力冲孔水力冲孔是利用钻机打钻时喷射的水射流 在突出煤层内 冲出煤炭和瓦斯 诱导可控制的小型突出 以造成煤体卸压 排放瓦斯 消除采掘突出危险的方法 据不完全统计 应用此法在我国已安全揭开突出危险煤层100多次 掘进煤巷1万多m 水冲区采出煤炭1百多万t 掘进煤巷速度可保持50 60m 月 最高达85 l00m 月 水力冲孔对于有自喷能力的煤层 用于石门揭煤是安全可靠的 用于煤巷掘进和回采工作面时 在技术上也是可行和有效的 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 98 5 7 7多排钻孔多排钻孔的主要作用是在石门周围一定范围预先排放煤体瓦斯 降低瓦斯潜能 瓦斯排放后煤体产生收缩 造成卸压 使弹性能和地应力降低 煤体收缩变形与地应力的降低又引起煤层透气性增加 并降低了瓦斯压力梯度 排放瓦斯后的煤体力学强度增加 从而可以消除突出危险 天府矿务局用这种办法揭开严重突出危险煤层60余处 都没有发生过突出 其中大部分垂深达500多m 瓦斯压力4000 8000kPa 煤层厚度3 5m 倾角60 65 该法简便易行 特别适宜于揭穿急倾斜煤层 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 99 5 7 8震动放炮用比普通放炮多很多的炸药量和炮眼数 一次揭开巷道部分或全断面的爆破称为震动放炮 爆破时 强大的震动力和深揭作用使地应力作用下的煤体突然暴露 造成人为最有利的发生突出的条件 诱导突出 是一种安全防护措施 采用震动炮措施时 石门工作面距煤层的最小垂直距离 急倾斜2m 缓倾斜 倾斜1 5m 当突出危险程度较小或瓦斯压力小于1MPa时 可采用震动放炮措施 在突出危险程度较大或瓦斯压力大于1MPa的煤层中 必须采取其它措施 消除突出危险 再结合震动放炮揭开煤层 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 100 采用震动放炮揭开突出危险煤层时 必须编制专门设计 报矿务局总工程师批准 专门设计中应规定爆破参数 放炮地点 反向风门的位置 避灾路线 以及停电 撒人和警戒的范围等 放炮前还应加强震动放炮地点附近的支护 震动放炮工作由矿总工程师统一指挥 并有矿山救护队在指定地点值班 放炮半小时后 由救护队进入工作面检查 根据检查结果 确定恢复送电 通风 排除瓦斯等具体措施 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 7预防突出的技术措施 101 5 8 1煤与瓦斯突出预测体系 区域预测 工作面预测 突出预测 突出危险工作面 突出危险区 突出威胁区 无突出危险区 无突出危险工作面 5含瓦斯煤 岩 动力灾害及其防治5 8煤与瓦斯突出预测技术 102 四位一体 综合防突体系 103 5 8 2突出预测的意义突出危险煤层内突出危险区呈带状分布 这个带的面积一般还不到突出煤层面积的10 其长度一般在l00m以内 在各突出危险带之间分布着较宽的不突出的突出威胁带 对突出危险程度不同区域应采取不同的措施 有利于防突 也会带来显著的效益 突出预测的意义在于 为采取合理的防突措施提供科学依据 可减少防突措施的工程量与时间 提高采掘速度 改善矿井技术经济指标 为在突出危险带内采取有效的防突措施提供保证与条件 主动及早采取措施 以保证安全生产和计划的完成 5