防突培训知识

19/19王家寨煤矿防突知识培训教案ﻬ目录矿井瓦斯基本知识第一节概述第二节

瓦斯在煤层中的赋存状态及其相互转化

第二章

防突基本知识

第一节

概

述

煤与瓦斯突出的分类

煤与瓦斯突出机理

煤与瓦斯突出的过程

煤与瓦斯突出预兆

第六节

防治煤与瓦斯突出的技术与发展

第三章

“四位一体”综合防突措施

第一节

概

述

第二节

煤层突出危险性预测分类

煤层突出危险性预测方法

第四节

防治煤与瓦斯突出的技术措施

第五节

防治煤与瓦斯突出措施效果检验

安全防护措施第四章

煤与瓦斯突出实例

第五章

发生煤与瓦斯突出的自救和避灾

第一节

概

述

一、矿井瓦斯的概念

矿井瓦斯就是在煤矿井下生产过程中,从煤层、煤层围岩、采空区以及生产过程中产生的各种有害气体的总称。简单说,矿井瓦斯就是井下有害气体的总称。煤与瓦斯突出过程中喷出的瓦斯是指在煤层和煤层围岩中赋存的有害气体.

二、矿井瓦斯的成分

矿井瓦斯的成分组成主要为：甲烷、二氧化碳和氮气等。在煤与瓦斯突出过程中喷出的瓦斯的主要成份是甲烷。

１、甲烷（俗称沼气，化学式为CH4)。一般占８0％以上.它比空气轻，常容易在巷道顶部、冒顶高处、上山掘进头等比较高的地方积聚。沼气本身无毒,但它的浓度增加时，氧含量相对减少,当沼气浓度达到4３％以上时，氧含量则降到１2％以下,就能使人窒息。当沼气浓度达到5～16％时,遇火发生爆炸。

２、二氧化碳（ＣO２)、氮气(N2).一般占1~20%。CＯ2超过２0％可使人窒息。《规程》第一百条规定：采掘工作面进风流中，CＯ２不超过０．5%。

３、有机气体。主要为乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，一般含量较少，在1%以下。

4、有毒气体。主要为ＣO、ＳＯ２、Ｈ2S、NH3、NO2,一般含量很少,但危害很大。《规程》第一百条规定,井下空气中，CO最高允许浓度为０.0024％，SO2最高允许浓度为０．0005％，

H2S最高允许浓度为0。0００６6％，ＮＨ３最高允许浓度为0．０0025％，、NO2最高允许浓度为0。０04%,

5、惰性气体。主要为氦、氖、氩、氪、氙等几种稀有气体.含量很少。

第二节

瓦斯在煤层中的赋存状态及其相互转化

瓦斯在煤层中的赋存状态掌握瓦斯在煤层中的赋存状态，对研究矿井瓦斯涌出规律和矿井瓦斯预测都有十分重要的意义。根据实验室和现场测定的结果，瓦斯在煤层中以游离、吸附和吸收三种状态存在.

１、游离状态瓦斯

瓦斯以自由气体状态存在于煤和岩石空隙中，这种瓦斯分子在煤体空隙中可以自由运动，像一般气体一样，由压力大的地方向压力小的地方运移。在煤岩体中一般游离状态瓦斯占瓦斯总量的10~20%.

2、吸附状态瓦斯

由于瓦斯分子与煤固体颗粒之间的分子作用，瓦斯分子被吸附在煤岩体的微孔隙或超微孔隙表面,形成一层瓦斯薄膜。这种瓦斯分子滞留在煤岩微孔隙或超微孔隙表面，它不象游离瓦斯那样可以在煤层中自由运移.据测定1g烟煤微孔隙的总面积可达20０m2之多,这超过一般孔隙的2００0倍。保存在煤中的瓦斯有8０～90%呈吸附状态存在。

3、吸收状态瓦斯

瓦斯分子进入煤分子团中,与煤分子紧密结合在一起,被煤分子吸收,这种瓦斯的自由度更低，极难从煤中逸出，它在煤层中含量很少,一般在1％以下，可忽略不计。

二、吸附状态瓦斯与游离状态瓦斯的相互转化

在一定温度和压力下，游离状态瓦斯和吸附状态瓦斯处于动态平衡之中.当温度和压力发生变化时，这两种状态的瓦斯就可以相互转化。当压力增加或温度降低时,煤的吸附能力增强，游离状态瓦斯向吸附状态转化，这种转化要在煤的微孔隙或超微孔隙吸附瓦斯不饱和的情况下才能实现，这种转化较少见；当压力降低或温度升高时，煤的吸附能力减弱,吸附状态瓦斯向游离状态转化，称为瓦斯的“解吸作用”

，这种现象在煤层中较为常见。第二章

防突基本知识

第一节

概

述

一、煤与瓦斯突出的概念

在煤矿井下采掘生产过程中,在极短时间内（几秒或几分钟），突然从煤岩体内喷出大量的煤岩与瓦斯的现象,就叫煤与瓦斯突出,简称为突出。煤与瓦斯突出是矿井中一种复杂的动力现象,也是煤矿一种严重的自然灾害。

１8３4年3月２2日，法国鲁阿雷煤田伊萨克煤矿发生了世界上第一次有记载的煤与瓦斯突出,当时是在急倾斜厚煤层平巷中掘进，支架工在架棚子时发现工作面煤壁外移，三个人立即外撤，撤退时一人被煤流埋没，一人被瓦斯窒息死亡，一人逃跑得救.当时突出煤沿巷道堆积13m长,煤粉散落15ｍ长，迎头支架倾倒。在之后的１70多年的时间里，世界上主要产煤国都发生了煤与瓦斯突出的动力现象。

据不完全统计,各国突出次数共约四万次,突出次数超过

1０0０次的有中国、法国、前苏联、波兰、日本等五个国家。

突出强度最大的是1969年7月1３在苏联顿巴斯矿区加加林煤矿发生的一次特大型煤与瓦斯突出，突出煤岩量1万4千两百吨，喷出瓦斯量2５万ｍ3。突出的煤岩量按巷高2。6m,宽4。0m,散煤容重1。１m3/t计算,可堵巷１2４0m，喷出的瓦斯按每个家庭每月燃烧煤气５0m3计算,可供400户人家用一年。

我国在1９39年吉林辽源矿务局发生了动力现象。有记载的第一次煤与瓦斯突出发生在1950年４月20日吉林辽源矿务局富国西二坑，在垂深280m的煤巷掘进工作面。最大的一次突出（世界第二）发生在1975年８月8日四川天府局三汇一矿，在+280水平,主平硐震动性放炮揭穿6号煤层时煤时发生突出，突出煤1万2千７百8拾吨,喷出瓦斯近1４０万m3.炮响3～4s后发生突出，峒口一阵狂风，将小碎石卷起，吹到50m以外，大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐渐下降，距突出点７00多米远的三道风门被毁，风门外装有钎子和矸石的矿车冲出3０多米远，

一块重1吨多的巨石被冲出１20多米，另一块重达３吨的巨石被冲出60余米，拐两个90°的急弯进入变电所。距突出点110ｍ内煤矸基本封顶，往外堆积高度缓慢下降，整个堆积长度117０ｍ，直到峒口.

我公司第一次突出发生在1９8４年10月13日,八矿戊二皮带下山的掘进过程中，最大的一次突出发生在20０0年1０月15日,八矿戊二皮带下山,突出煤量５62吨，喷出瓦斯30103m３。

目前,我公司共发生突出120多次，四矿、五矿、八矿、十矿、十二矿、十三矿均发生了突出，我矿于２002年5月2日发生了动力现象，突出煤量2．25吨，涌出瓦斯近４0０ｍ３。2004年～2008年我矿由北京煤科总院抚顺煤科分院鉴定,2008年5月我矿升级为煤与瓦斯突出矿井。煤与瓦斯突出危险性就在我们身边，因此，我们有必要学习煤与瓦斯突出知识，提升我矿职工的防突意识,提高矿井抵抗煤与瓦斯突出的能力。

二、煤与瓦斯突出的危害

我国突出矿井多,国有煤矿约1３0多对,占五分之二左右。小煤矿、乡镇煤矿等都有突出现象发生,１0人以上的突出事故19９3~2004年统计共发生10多次，平均死亡约4０~５０人／次.郑煤集团２004年10月２0日发生的特大型突出，突出煤量１８9４ｔ,喷出瓦斯约25万m3，死亡148人（突出后引发瓦斯爆炸）。据统计，我国煤矿事故死亡人数中,瓦斯灾害死亡人数占到46。85%。目前，我国煤炭成本的四分之一用于防治瓦斯。

在《规程》中，专列一章《煤与瓦斯突出防治》,在世界上是没有的。这充分说明了煤与瓦斯突出防治在我国的重要性，各类煤矿只有把瓦斯治理好，才能从根本上杜绝煤矿重特大事故的发生。

1８79年4月17日,比利时阿拉波二号井曾发生一次突出，突出煤420吨，喷出瓦斯50万m3，瓦斯喷出时，逆风流从提升井冲到地面，距井口23m绞车房附近的炉火引燃了瓦斯，火焰高达50m,井口建筑物烧成一片废墟。地面烧死3人,烧伤1１人。两小时后，火焰将熄灭时,井下又连续发生7次瓦斯爆炸，每隔7min爆炸一次，当时井下共20９人，死亡121人，危害非常严重。

1９72年湖南红卫煤矿石门揭煤远距离放炮时发生了突出，突出煤量４50０t,喷出瓦斯1３8.5万m3，高浓度瓦斯从主井口喷出，井口附近瓦斯浓度达15%，9％左右较长时间，从北翼井口喷出的瓦斯，被信号房的炉火点燃，火柱高达３0ｍ,井口房和主扇被烧毁。

突出的危害可以概括为如下几点：

（1）

摧毁井巷设施、破坏通风系统,损坏机电设备;

(2）

喷出大量的煤岩能堵塞巷道，造成煤岩流埋人事故;

（３）

涌出大量瓦斯形成瓦斯逆流、造成人员窒息、瓦斯燃烧和瓦斯爆炸事故。

(4)

严重影响采掘工作面单产单进，使矿井经济效益大幅下降。

三、煤与瓦斯突出的一般规律

１、随开采深度的增加，突出危险性增大.我公司在—25０水平以上时只发生了4次突出,在—３00水平以下时突出了一百多次。我矿在开采一水平时，煤层中的瓦斯含量很低,瓦斯涌出量也很小,瓦斯基本上不影响矿井生产,进入二水平后,

－24０水平以下按高瓦斯管理，瓦斯开始制约矿井生产，现在到了三水平,煤层中的瓦斯含量显著增大，采掘过程中瓦斯超限现象及动力现象时有出现，2０08年我矿升级为煤与瓦斯突出矿井。

2、突出多发生于地质构造区域。２004年１0月20日郑煤集团大平煤矿的突出事故就发生在地质构造附近,我公司八矿200８年3月1４日的突出,20０８年3月23日五矿发生的突出都是由地质构造引起的。

３、突出的气体主要是沼气，少数情况下突出CO2。

4、煤体破坏程度越严重,煤的强度越小，突出危险性越大。

5、突出多发生在采掘工作面,占８1。8％，采掘工作面应力集中区容易发生突出。因此，巷道应安排沿空留巷或沿空送巷。６、突出常发生于外力冲击作用下，我公司发生的突出由放炮和割煤两项引起的占突出总数的８4。4%.《规程》第一百八十三条规定:突出煤层中的突出危险区、突出威胁区,严禁采用放顶煤采煤法、水力采煤法、非正规采煤法采煤。突出煤层中的突出危险区、突出威胁区的采掘工作面严禁使用风镐作业。《防突规定》第12条第8款规定：有突出危险的采掘工作面,严禁使用风镐落煤。《规程》第七十五条规定:高突区域煤巷掘进工作面，严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。

７、围岩透气性越差,突出危险性越大.

8、突出煤层的特点是：煤的力学强度低，且变化大；透气性差;瓦斯放散初速度高；湿度小；为层理紊乱、遭受过地质构造严重破坏的“构造煤”。

9、突出危险呈明显的分带性，因为突出大多受地质构造控制，地质构造具有呈带状分布的特征。在向斜轴部地带，向斜轴部与断层、褶曲交汇处，岩浆岩侵入地带形成变质煤与非变质煤交混或邻近区域，煤层受挤压扭曲严重地带,煤层倾角骤变、走向拐弯、变厚、特别是煤层中软分层由薄变厚的地带，压性、压扭性断层地带易发生突出。在地质构造带附近,软分层变厚处突出强度最大,其次是倾角变化、褶曲部位,“无构造”的突出强度较小.一般拉应力产生的张扭性断层，突出强度小，压扭性断层突出强度较大，而褶曲多为压应力形成.

从我局十矿、十二矿来看:突出分布具有明显的区域性，无地质构造时也可能发生突出。

１0、突出发生前大部分都有预兆,据我公司统计，有预兆的突出占总数的９2％。

四、我国煤矿瓦斯突出的几个特点

1、突出矿井的分布广,但在部分地区突出比较严重.

从南到北、从东到西,都有煤与瓦斯突出矿井分布，但在部分地区突出比较严重。主要有四川、重庆、辽宁、湖南、河南等,特别是湖南省的突出矿井数和突出总次数均占全国总数的1/３以上，而特大型突出的比例更大，占全国该类型突出次数的一半以上。

2、突出分布在不同类型的煤层中在我国突出矿井中，煤层赋存情况比较复杂，有煤层群，也有单一煤层,有急倾斜煤层，也有倾斜和缓倾斜煤层，有薄煤层也有中厚煤层及厚煤层,单一突出煤层的矿井占突出矿井的1／3。

3、突出矿井的始突深度不一样我国各煤矿由于受地质条件和其它一些因素的影响，开始发生煤与瓦斯突出的深度差别很大。有的矿井距地表垂深５０～6０m就开始发生突出，如在湖南省的邵阳地区距地表垂深50m就开始发生突出,而一次1300t的特大突出,垂深仅为95m.有的矿井距地表垂深500～60０m才开始发生突出。表现为南方始突深度较浅，北方较深。

4、中小型突出占绝大多数，大强度突出次数也不少

。

据统计，突出总数中突出强度在50ｔ以下的小型突出约占7３％；突出强度在５0~１00t之间的小型突出约占14%;突出强度在1００～5０0t之间的中型突出约占11％;突出强度在５0０～10０0t之间的大型突出约占1．2%;突出强度超过１000ｔ的特大型突出占0。8％，我国煤矿中所发生的突出，中小型突出占绝大多数，大型和特大型突出的比例较小，但绝对次数仍有100多次,并且多数发生在石门揭煤时,这仍应予以重视.

五、《规程》、《防突规定》对突出矿井在“一通三防”及采掘施工方面的规定

1、《规程》对突出矿井在“一通三防”

方面的规定

《规程》第一百一十二条规定：在突出矿井中,开拓新水平和准备新采区时，必须先在无瓦斯喷出或无煤与瓦斯突出危险的煤（岩）层中掘进巷道,并构成通风系统.

《规程》第一百一十二条规定：高突矿井每个采区和开采容易自燃煤层的采区,必须设置至少１条专用回风巷.

《规程》第一百一十五条规定：有煤与瓦斯9

得采用下行通风.

《规程》第一百一十八条规定:开采突出煤层时,工作面回风侧不应设置风窗。

《规程》第一百二十七条规定：瓦斯喷出区域和煤与瓦斯突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。

《规程》第一百二十八条规定:瓦斯喷出区域、高突矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路)供电;也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天应有专人检查１次,保证局部通风机可靠运转.

《规程》第二百二十三条规定：在有煤与瓦斯突出危险的矿井中进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须停止突出危险区的一切工作。

《规程》第一百四十三条规定：开采有瓦斯与二氧化碳喷出的煤（岩）层时，必须采取下列措施:(1）打前探钻孔或抽排钻孔；(2）加大喷出危险区域的风量；(3)将喷出的瓦斯或二氧化碳直接引入回风巷或抽放瓦斯管路。

２、《规程》对突出矿井在采掘方面的规定

《规程》第七十五条规定:高突区域煤巷掘进工作面,严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。

《规程》第一百八十条规定：突出矿井中布置采掘工作面应遵循下列原则：(1)主要巷道应布置在岩层或非突出煤层中.应尽量减少突出煤层中的掘进工作量.开采保护层的采区,应充分利用保护层的保护范围。(2)应尽可能减少石门揭穿突出煤层的次数,揭穿突出煤层地点应避开地质构造带。如果条件许可,应尽量将石门布置在被保护区，或先掘出揭煤地点的煤层巷道，然后再与石门贯通。石门与突出煤层中已掘巷道贯通时，被贯通巷道应超过石门贯通位置５ｍ以上、并保持正常通风.(3）在同一突出煤层的同一区段的集中应力影响范围内，不得布置2个工作面相向回采或掘进。突出煤层的掘进工作面,应避开本煤层或邻近煤层采煤工作面的应力集中范围。《规程》第一百八十一条规定:在突出煤层顶底板掘进岩巷时，必须定期验证地质资料，及时掌握施工动态和围岩变化情况，防止误穿突出煤层。

《规程》第一百八十二条规定：开采突出煤层时,每个采掘工作面的专职瓦斯检查工必须随时检查瓦斯，掌握突出预兆。当发现有突出预兆时,瓦斯检查工有权停止工作面作业,并协助班组长立即组织人中员按避灾路线撤出、报告矿调度室。

《规程》第一百八十三条规定：突出煤层中的突出危险区、突出威胁区,严禁采用放顶煤采煤法、水力采煤法、非正规采煤法采煤。

突出煤层中的突出危险区、突出威胁区的采掘工作面严禁使用风镐作业.

《规程》第一百八十四条规定：有突出危险的采掘工作面爆破落煤前，所有不装药的眼、孔都应用不燃性材料充填，充填深度不小于爆破孔深度的1。５倍。对采用直径大于１２0ｍｍ的钻孔、水力冲刷或水力冲孔等措施在煤体中形成的孔洞，在爆破前应严密封闭孔口，孔内注满水、砂或填土。

《规程》第一百八十八条规定：在无突出危险工作面进行采掘作业时，可不采取防治突出措施，但必须采取安全防护措施。

《规程》第二百零一条规定：石门揭穿（开）突出煤层前,当预测为无突出危险工作面时，可不采取防治突出措施,直接采用远距离爆破或震动爆破揭穿(开）煤层.

厚度小于０.3m的突出煤层,可直接采用远距离爆破或震动爆破揭穿(开）煤层。

《规程》第二百零五条规定：突出煤层掘进上山时不应采取松动爆破、水力冲孔、水力疏松等措施

。

《规程》第二百零七条规定:突出煤层上山掘进工作面采用爆破作业时,应采用深度不大于1。0ｍ

的炮眼远距离全断面一次爆破。《规程》第二百零九条规定：井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时,必须采取震动爆破、远距离爆破、避难硐室、反向风门、压风自救系统等安全防护措施.

突出矿井的入井人员必须携带隔离式自救器。

《规程》第二百一十条规定：震动爆破工作面必须具有独立、可靠、畅通的回风系统,爆破时回风系统必须切断电源，严禁人员作业和通过.在其进风侧的巷道中，必须设置２道坚固的反向风门。与回风系统相联的风门、密闭、风桥等通风设施必须坚固可靠、防止突出后的瓦斯涌入其他区域。

爆破30miｎ后矿山救护队员方可进入工作面检查。

震动爆破必须采用铜脚线的毫秒雷管,雷管总延期时间不得超过1３０ms，严禁跳段使用。电雷管使用前必须进行导通试验。电雷管的联接必须使通过每一电雷管的电流达到其引爆电流的2倍.爆破母线必须采用专用电缆。

震动爆破应一次全断面揭穿或揭开煤层。如果未能一次揭穿煤层，在掘进剩余部分时（包括掘进煤层和进入底顶板2ｍ范围内)，必须按震动爆破的安全要求进行爆破作业。

采用金属骨架措施揭穿煤层后,严禁拆除或回收骨架.

揭穿或揭开煤层后，在石门附近30ｍ范围内掘进煤巷时，必须加强支护。

《规程》第二百一十二条规定:煤巷掘进工作面采用远距离爆破时，爆破地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难硐室内，爆破地点距工作面的距离必须在措施中明确规定。

远距离爆破时,回风系统必须停电撤人。

3、《防突规定》对突出矿井的一些规定

《防突规定》第11条规定：在突出煤层中，严禁任何两个采掘工作面之间串联通风。

《防突规定》第1７条规定:突出矿井的井下工作人员,必须接受防治突出知识的培训,熟悉突出的预兆和防治突出的基本知识，经考试合格后,方准上岗.培训时间不得小于1个月.矿务局对防突人员要年审考核,合格上岗。

《防突规定》第67条规定：在一个或相邻两个采区中，同一阶段的突出煤层中进行采掘作业时，不得布置两个工作面相向回采和掘进。

《防突规定》第7７条规定:突出煤层上山掘进工作面同上部平巷贯通前,上部平巷必须超过贯通位置,其超前距不得小于5m。贯通放炮前,必须通知上部平巷撤人并保持正常通风.

第二节

煤与瓦斯突出的分类

一、按动力现象的力学特征可分为突出、压出和倾出三种类型。

１、煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯压力共同作用下,采掘工作面的煤体遭到破坏，破碎的煤以极快的速度向采掘空间抛出,并伴随急剧涌出大量的瓦斯.这种煤和瓦斯混合流具有强大的动力效应，可使井巷设施和通风系统受到严重破坏其主要特征有：

（１)抛出距离远;(2)煤的安息角小于自然安息角，分选明显;(3)破碎程度高，有大量粉煤或极细粉尘;(４）有大量瓦斯涌出,吨煤瓦斯涌出量远远大于煤层原始瓦斯含量，往往出现瓦斯逆流现象,其距离可达数十米乃至千米以上，波及范围可达几个采区乃至全井；（5）动力现象明显,破坏井巷设施，推翻矿车，搬运巨石等;（6)空洞多位于巷道上方或上隅角,形状多为口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形等。

2、

煤与瓦斯倾出

煤与瓦斯倾出是由于采掘工作面在地应力作用下,煤体受到破坏，当煤体自重力超过了煤层的凝聚力和煤层与围岩接触局部摩擦力，加之瓦斯在一定程度上参与作用，使得煤的机械强度明显降低,从而导致破碎而松散的煤体突然向采掘空间抛出,并伴随有大量瓦斯涌出其主要特征有:(1）倾出的煤就近堆积在采掘工作面的附近或正下方，动力效应小于突出,煤抛出的距离较小，一般不显示气体搬运特征；(２）煤堆积坡度近似或等于煤的自然安息角，无分选现象；(3）倾出的煤主要是碎煤块，粉末状煤较少;(４）有大量瓦斯涌出，但吨煤瓦斯涌出量少于煤层原始瓦斯含量,波击范围小，不出现瓦斯逆流现象，时间较短,强度较小,煤量一般不大于1０0t；（5)多发生在煤质松散，煤层倾角、厚度大的情况下；(６）倾出空洞多口大腔小,沿煤层倾斜方向延伸。3、

煤与瓦斯压出

煤与瓦斯压出主要是由于地应力（尤其是开采过程中的集中应力）的作用,使得采掘工作面的煤体被抛出或位移,瓦斯和煤的自重因素基本上不参与作用其主要特征是：

(1）抛出距离不远,一般２～3ｍ，有时煤壁整体外移、鼓出或巷道底鼓；（2）压出的煤多呈块状或碎块状，无分选现象