防突知识授课教材

1、防突知识一、防突基本知识1、煤（岩）与瓦斯突出： 在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。依据动力现象的力学特征，煤与瓦斯突出可分压出、倾出、突出三种形式。2、突出煤层、突出矿井的定义突出煤层，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。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。3、煤与瓦斯突出的机理煤与瓦斯突出机理，是指煤与瓦斯突出发生的原因、条件及其发生、发展过程。 突出是个十分复杂的动力现象，至今已提出许多假说，概括起来主要有三类：第一类是瓦斯作用说，认为煤体内储存的瓦斯在突出中起主要作用。第二类是

2、地应力说，认为突出主要是地应力作用的结果。第三类是综合作用说，认为突出是地应力、瓦斯含量与压力以及煤的结构性能综合作用的结果，国内外多数学者拥护综合作用说。4、煤与瓦斯突出的危害主要是煤与瓦斯瞬间涌入工作面并破坏巷道、设备、系统，冲击波伤人、煤流埋人，瓦斯造成人员窒息，引起瓦斯、煤尘爆炸，延误生产等。5、按煤与瓦斯突出的动力现象强度划分突出可分为几类小型突出：强度50t/次；中型突出：强度5099t/次；次大型突出：强度100t499t/次；大型突出：强度500999t/次；特大型突出：强度1000t/次。6、煤与瓦斯突出的预兆煤与瓦斯突出的预兆主要有三个方面：（1）瓦斯涌出方面预兆：瓦斯增大

3、或忽大忽小，煤尘增多，气温降低，打钻顶钻或夹钻，喷瓦斯或煤，风声、哨声、蜂鸣声等。（2）地压显现方面的预兆：如工作面煤体和支架压力增大，出现煤炮声、支架响声、底鼓、煤壁移动加剧、外鼓、颤动、掉碴、开裂、煤体自行剥落和钻孔变形等。（3）煤层结构和构造方面的预兆：煤体干燥、光泽暗淡、层理紊乱；煤的强度变得松软或不均匀；煤厚增大；倾角变大；挤压褶曲、波状隆起、顶底板阶梯凸起、断层等。每次突出前都有预兆出现，但出现预兆的种类和时间是不同的，熟悉和掌握预兆，对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。7、煤与瓦斯突出的一般规律（1）突出发生在一定的深度上，并随着深度的增加，突出危险性增大。（2）突出的次数

4、和强度随着煤层厚度特别是软分层的厚度的增加而增多。（3）突出与地压的关系。地压愈大，突出的危险性愈大。在集中压力区内突出的危险性增加。 （4）突出的气体主要是甲烷，个别矿井突出二氧化碳，同一煤层，其瓦斯压力越高，突出危险性越大。 （5）突出与围岩性质的关系。若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其集中应力较大，瓦斯不易排放，故突出危险性愈大；反之则小。若顶底板中具有容易风化和遇水变软的岩层时，将减少突出危险性。（6）突出与水文地质的关系。实践表明，煤层比较湿润，矿井涌水量较大，则突出危险性较小；反之则大，这是由于地下水流动，可带走瓦斯，溶解某些矿物，给瓦斯流动创造了条件。（7）突出具有延

5、期性，突出的延期性变化就是震动放炮后没有诱导突出而相隔一段时间后才发生突出。其延迟时间从几分钟到几小时。二、煤与瓦斯突出的综合防治 1、防治煤与瓦斯突出的任务防治煤与瓦斯突出的任务有两方面：一是防止突出发生；二是避免突出造成人身伤亡事故。2、防治煤与瓦斯突出措施的发展过程 可概括为三个发展阶段：第一个阶段为以安全防护措施为主的阶段，其主要措施是震动爆破。在人员远离工作面的条件下，进行震动性爆破诱导突出，以保证人身安全。在20世纪50年代前世界各国广泛应用这一措施。第二阶段为普遍采用防突措施，如开采保护层、超前钻孔、松动爆破等。该阶段大致从20世纪50年代开始，除采用防突措施外，仍辅助采用安全防

6、护措施。第三阶段为综合措施阶段，其主要特点是在综合措施中加了突出危险性预测和防突措施效果检验两个环节，使防突工作更加有的放矢，措施防突效果进一步提高。3、防突工作坚持的原则防突工作坚持的原则：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。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。4、防治煤与瓦斯突出综合防突措施的分类：防治煤与瓦斯突出综合防突措施可分为：区域综合防突措施和局部综合防突措施。区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域措

7、施效果检验；（四）区域验证。局部综合防突措施包括下列内容：（一）工作面突出危险性预测；（二）工作面防突措施；（三）工作面措施效果检验；（四）安全防护措施。5、区域突出危险性预测：分为新水平、新采区开拓前的区域预测（以下简称开拓前区域预测）和新采区开拓完成后的区域预测（以下简称开拓后区域预测）。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。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。（包括用瓦斯地质统计法推测同一地质单元内下部区域的突出危险区域；根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测；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

8、度p和煤的坚固性系数f等指标进行区域预测）。6、区域防突措施：包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。保护层：是指为消除或削弱相邻煤层的突出或冲击地压危险而先开采的煤层或矿层。保护层位于被保护层上方的叫上保护层，位于下方的叫下保护层。、开采保护层的防突原理保护层开采后，被保护层中对应区域内的煤体被充分卸压，导致煤层和围岩中积蓄的弹性能被释放，减弱了发动突出的主要动力；煤体卸压后会产生大量裂隙，使煤层的透气性增加，造成瓦斯潜能的释放，减弱了完成突出过程的主要动力；高压瓦斯的大量释放，使煤层瓦斯的含量降低，导致煤体强度增加，煤的坚固性系数提高，这就增大了突出的阻力。以上因素综合作用的结果，必然导致被保护

9、层突出危险的消失。、预抽煤层瓦斯：是指为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点的方法。预抽煤层瓦斯的防突原理煤层瓦斯预抽后，大量高压瓦斯的抽放导致瓦斯潜能的释放，减弱了完成突出过程的主要动力，直接导致煤体强度的增大，增加了突出的阻力；另一方面，大量瓦斯的抽放又将导致煤体的卸压，释放了积蓄在煤体和围岩中的弹性能，减弱了发动突出的主要动力。这些因素的综合作用的结果消除了突出的危险。预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺

10、层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。7、局部综合防突措施基本程序和要求、工作面突出危险性预测（以下简称工作面预测）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。、工作面突出危险性预测方法：a、石门揭煤工作面：采用综合指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时，应当由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔测

11、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。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p，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。综合指标D、K的计算公式为： 综合指标 D综合指标 K无烟煤其它煤种0.252015采用钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时，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13mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标K1或h2值。测定时，应考虑不同钻进工

12、艺条件下的排渣速度。煤样h2指标临界值(Pa)K1指标临界值（mL/g）干煤样2000.5湿煤样1600.4 b、采掘工作面预测：可采用下列方法预测采煤和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。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1

13、m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。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5的临界值确定工作面的突出危险性。表5 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钻屑瓦斯解吸指标h2Pa钻屑瓦斯解吸指标K1（mL/g）钻屑量 S（kg/m）（L/m）2000.565.4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。平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

14、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24m处。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。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6的临界值进行预测。如果实测得到的指标q、S的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况

15、，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。表6 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临界值qm（L/min）5.0临界值Sm（Kg/m）6（L/m）5.4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810m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24m处。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

16、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。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按式(3)计算各孔的R值： R (Smax-1.8) (qmax-4) (3)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。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R6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。8、防治突出措施：、石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、

17、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。、煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔（包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔）防突措施。如果采用松动爆破、水力冲孔、水力疏松或其他工作面防突措施时，必须经试验考察确认防突效果有效后方可使用。前探支架措施应当配合其他措施一起使用。下山掘进时，不得选用水力冲孔、水力疏松措施。倾角8以上的上山掘进工作面不得选用松动爆破、水力冲孔、水力疏松措施。、采煤工作面可采用的工作面防突措施有超前排放钻孔、预抽瓦斯、松动爆破、注水湿润煤体或其他经试验证实有效的防突措施。9、防突措施的效果检验方法同预测。10、安全防护设施：包括：采区避难所、压风自救系统、反向风门、挡栏、远距离爆破、

18、震动爆破，隔离式自救器等。三、我矿的突出煤层及区域划分1、我矿现有的突出煤层主要有C15、C13、B11b、B10、B9b、B4b。2、区划情况：主要是以F13-5断层及各煤层按其上下盘及不同标高进行划分。3、我矿采取的主要防突措施1、保护层开采：我矿在选择保护层开采程序上主要选择C15煤层作为C13煤层的上保护层开采；B10煤层作为B11b煤层的下保护层开采或选用开采突出强度较弱的B9b煤层作为B11b的下保护层；B6、B7煤层作为B4b煤层的上保护层开采；B8煤层作为B9b煤层的下保护层开采。2、预抽煤层瓦斯：穿层钻孔预抽石门揭煤区域。我矿各处石门揭煤均采用；穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯。对于C15煤层无保护层开采，对其采取此法进行消突；顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯等。3、强突出煤层石门揭煤采取环形闭合打钻预抽瓦斯。4、迎头卸压钻孔：主要是针对煤巷掘进工作面的消突措施，并施工不少于2个投影距不小于10m的前探钻孔掩护煤巷掘进进尺。5、迎头卸压钻孔加巷帮钻场抽采：既在掘进迎头施工一定数量的卸压钻孔（具体数量根据各煤层的钻孔抽放、排放半径确定）在一定距离内施工帮钻场打巷帮抽采钻孔（两个钻场间距不大于50m，对称施工两个或者跨步式不