煤与瓦斯突出防治技术-课件

第一讲矿井瓦斯防治技术

主要内容一、瓦斯的危害性二、矿井瓦斯等级三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术五、巷道积聚瓦斯排放方法六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术七、巷道贯通八、防止引爆火源九、瓦斯检测十、安全监控十一、安全技术管理1一、瓦斯的危害性2一、瓦斯的危害性窒息性

CH443%,O212%,呼吸非常短促

CH457%,O29%,即刻昏迷，有死亡危险3一、瓦斯的危害性爆炸性爆炸三条件瓦斯浓度5%~16%——3.6%引爆火源650—750°空气氧含量>12%4一、瓦斯的危害性爆炸的主要危害高压冲击波>音速，最高1000m/s以上波峰压力0.5~0.8MPa,最高2MPa传播几千米,甚至地面人员伤亡摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二次爆炸二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸5一、瓦斯的危害性爆炸的主要危害高温火焰锋面传播速度初期较慢，随后从100m/s迅速增长到音速以上，最高2500m/s传播几十米~几百米，少数可达几千米温度可达2150~2650oC人体皮肤、呼吸器官大面积烧伤烧坏井下电器设备、电缆，引燃井下可燃物，产生新的引爆火源6一、瓦斯的危害性爆炸的主要危害有毒有害气体

CO2达到9%，O2下降到6%，人员窒息

CO高达12%，短时间即可致人死亡7一、瓦斯的危害性爆炸的主要危害引发煤尘爆炸产生大量CO，浓度2%~3%，有时高达7%~8%，最高14%~18%，致人死亡的主要原因（70%~80%）灾区瞬时气温达2300~2500oC连续爆炸—呈跳跃式增大，越远破坏力越强冲击波速度可达2340m/s，沉积煤尘再次扬起火焰速度1120~1800m/s，点燃扬起的浮沉产生二次、三次爆炸```````爆炸压力每次都增加5~7倍摧毁整个矿井8一、瓦斯的危害性突发性瓦斯突然喷出煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出主要危害突出冲击波摧毁巷道设施，人员伤亡破坏通风系统瓦斯逆流，几百米，上千米，甚至整个矿井人员窒息瓦斯爆炸煤流埋人9二、矿井瓦斯等级10二、矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：

低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。

高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井低瓦斯矿井中，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，该区应按高瓦斯矿井管理。11三、巷道顶板附近瓦斯

层状积聚防治技术12三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术容易出现层状积聚的巷道

在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源石门接近煤层巷道过地质构造破坏带巷道有瓦斯喷出13三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术层状积聚与巷道风速有关正常瓦斯涌出条件下，<0.5m/s瓦斯涌出量大，风速达1m/s顶板有集中瓦斯涌出量>0.5m3/min,

风速>1m/s14三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术防治技术增加巷道风速增大顶板附近的风速导风板法分支压风管法引射器法15三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术防治技术康达风筒旋转风流15～30m/s16三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术防治技术封闭隔绝瓦斯源裂隙瓦斯背板和黏土充填其他化学材料抽放—瓦斯涌出量大17四、顶板冒落空洞积聚

瓦斯处理技术18四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术案例

2007.4.16河南平顶山宝丰县王庄煤矿，重特大瓦斯煤尘爆炸，死31人，伤9人东三平巷交叉口冒顶，停风一个月的东三平巷积聚瓦斯向外涌出，充满冒落空洞放明炮处理冒顶19四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术充填空洞法黄土充填法泡沫塑料充填法泡沫塑料块浇注泡沫塑料实用条件冒顶范围较大有自然发火危险20四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术风流吹散法风幛法实用条件冒高<2m体积<6m3

风速>0.5m/s优点：简单、经济21四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术风流吹散法分支风管法实用条件冒高>2m体积>6m3风速<0.5m/s优点：简单易行缺点：降低工作面有效风量分支压管法22四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术封闭抽放法适用条件瓦斯涌出量大巷道风量不足优点：技术可行、效果好缺点：工艺相对复杂，成本较高。易产生自然发火23五、巷道积聚瓦斯排放方法24五、巷道积聚瓦斯排放方法原因因故停风盲巷安全技术措施组织分工，总工程师现场指挥回风系统撤人、停电，设置警戒严格控制工作面风量，严格控制排放浓度，严禁“一风吹”排放结束后，全面检查排放区通风瓦斯情况25五、巷道积聚瓦斯排放方法案例

2006.11.15山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动力电缆两接线盒失爆26五、巷道积聚瓦斯排放方法常规方法增阻排放法断开排放法三通排放法分段排放法变频风机，自动排放27六、回采工作面上隅角

瓦斯防治技术28六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术案例

1995.12.31盘江老屋基矿，131211回采面上隅角重特大瓦斯爆炸，死65人，伤24人工作面上隅角抽排瓦斯不充分，瓦斯积聚超限，放炮员无上岗证，违章放炮引爆瓦斯29六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术常规方法挂风幛排瓦斯尾巷抽采30七、巷道贯通31七、巷道贯通停头、正常通风、检查瓦斯相距20m以上正常掘进32七、巷道贯通专人现场统一指挥停掘工作面，设置栅栏，正常通风、检查瓦斯掘进工作面每次爆破前，派专人到停掘工作面检查瓦斯只有两个工作面及回风瓦斯不超限，才能爆破贯通后，停止采区一切工作，调整通风系统，稳定后方可恢复工作间距<20m的平行巷道联络巷贯通,也必须按此规定33七、巷道贯通1996.5.21平煤集团十矿，准备工作面发生重特大瓦斯爆炸，死84人，伤68人切眼贯通后，由机掘队随意调风，作业点风流不稳定，风量严重不足，瓦斯积聚瓦斯探头用炮泥、塑料布、衣服等堵塞34八、防止引爆火源35八、防止引爆火源引爆火源统计放炮46%机电失爆17%带电作业18%其它19%36八、防止引爆火源严禁携带香烟、火柴、打火机等点燃物下井井下严禁使用灯火照明和非防爆照明工具严禁井下拆卸、敲打、撞击矿灯；加强矿灯防爆性能检查，失爆矿灯严禁入井非金属材料制品必须符合阻燃抗静电要求37八、防止引爆火源采用合格防爆型电气设备，并加强检查维修防止电缆碰撞、急弯、划伤刺伤连接牢固，无鸡爪子、羊尾巴、明接头设置保护接地和漏电保护装置严禁带电维修和搬迁电气设备38八、防止引爆火源案例1996.11.27山西大同市新荣区东村煤矿，瓦斯煤尘爆炸，死114人乡镇煤矿，低瓦斯矿井（5.6m3/t、0.23m3/min)，6号贯眼工作面35m处于盲巷，带电检修80开关39八、防止引爆火源必须使用煤矿许用炸药和许用电雷管严禁用煤粉、块状材料或其他可燃物作封泥严禁无封泥、封泥不足或不实进行爆破严禁火花起爆和裸露爆破40九、瓦斯检测41九、瓦斯检测采掘面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破采掘面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时候，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理采掘面及其他巷通内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理42九、瓦斯检测采掘工作面瓦斯检查次数低瓦斯矿井每班至少2次高瓦斯矿井每班至少3次有突出危险、有瓦斯喷出危险和瓦斯涌出量较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪在有自然发火危险的矿井中，必须定期检查CO浓度、气体温度等变化情况所有采掘工作面、硐室、使用中的机电设备的设置地点、有人员作业的地点都应纳入检查范围43九、瓦斯检测瓦斯检查制度矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区区长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时，必须携带便携式甲烷检测仪。瓦斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪，安全监测工必须携带便携十式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。瓦斯检查员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查班报瓦斯浓度超限时，瓦检员有权责令现场人员停止工作，并撤到安全地点44十、监控有效45十、监控有效按AQ1029-2007要求布置、安装和管理，确保系统可靠、连续运行中心站双回路供电、双机备份、备用机能在5min内投入工作实时监控全部采掘面瓦斯浓度变化被控设备通、断电状态46十、监控有效井下设备之间使用专用阻燃电缆或光缆连接传感器种类、数量、安装位置、信号电缆和电源电缆敷设等符合规定监测设备的报警点、断电点、断电范围、复电点设置和信号传输符合规定，瓦斯超限断电及时有效，并按规定定期调试、校正、性能完好，工作正常矿井具有相应的安全监控系统技术管理能力47十一、安全技术管理48十一、安全技术管理防突是技术管理中的瓶颈，是安全施工中的重中之重成立揭煤领导小组，统一指挥总工程师必须亲自指挥建立健全各项规章制度有令必行，有禁必止施工人员及管理人员必须经过安全技术培训，特殊作业人员必须持证上岗49十一、安全技术管理建立入井检身制度所有人员必须接受检身入井人员严禁携带香烟、火柴、打火机、手机、非防爆灯具等一切发火物品严禁不戴安全帽、穿化纤工作服、拖鞋、凉鞋等入井严禁酒后入井50十一、安全技术管理入井检身员岗位职责牢固树立“安全第一，预防为主”思想严格执行“入井检身制度”，对上级领导和来宾一视同仁要有高度责任心，坚守岗位，不得擅自离岗认真清点出入井人员51十一、安全技术管理瓦检员岗位职责必须熟悉光学瓦斯检定器的结构、性能、使用及维护方法须经专门培训，考核合格，持证上岗每天必须跟班检查瓦斯，严禁空班漏检作好瓦斯检查记录，填写瓦斯检查记录牌板工作面风流中瓦斯浓度达1%时，必须停止电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达1%时，严禁爆破工作面风流，电机或开关安设地点附近20m以内，风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理爱护瓦斯检定器，做到随时保养，及时换药和校正，确保检测数据的准确性52十一、安全技术管理放炮员岗位职责必须持有“放炮员作业许可证”，严格按《煤矿安全规程》和《放炮操作规程》进行作业爆破物品的运送存放必须安全可靠，进入工作面前必须敲帮问项，检查瓦斯、炮眼位置必须亲自装药、连线装药时应用木棍装填，炮泥或水炮泥封口，严禁用纸、煤、渣石封炮眼严禁使用明电、明火和火雷管放炮严禁利用残眼继续加深炮眼；严禁掏瞎眼，如遇瞎炮，应距原炮眼0.3m地方重新打眼严格执行“一炮三检制”、“三人连锁放炮制”53十一、安全技术管理建立建全各项规章制度安全目标管理制度安全奖惩制度安全技术措施审批制度安全隐患排查制度安全检查制度安全办公会议制度54十一、安全技术管理建立健全各级领导、职能部门安全生产责任制负责安全检查、排查事故隐患、制定整改方案落实安全生产各种规章制度、督促员工严格遵章守纪、按章操作现场指挥重大安全技术措施的严格实施查处违纪违章行为组织应急救援55主要内容第二讲煤与瓦斯突出防治技术1、煤与瓦斯突出现象2、煤与瓦斯突出的影响因素3、煤与瓦斯突出的征兆4、煤与瓦斯突出防治基本要求5、煤与瓦斯突出危险性预测6、煤与瓦斯突出防治措施7、防突措施检验8、安全防护措施9、煤与瓦斯突出案例分析56煤与瓦斯突出现象

煤与瓦斯突出是指在压力（瓦斯压力、地应力）作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出。

事故案例：

2011年11月10日，私庄煤矿1747掘进工作面作业人员违规使用风镐作业时诱发了煤与瓦斯突出，突出煤量约1813吨、瓦斯量约25.8万立方米，大量煤粉自1747掘进工作面迅速向其他巷道扩散，造成风流逆向。57煤与瓦斯突出现象

煤与瓦斯突出过程一般分为四个阶段，及准备、发动、发展和停止阶段1、突出准备—形成高压瓦斯区、储存大量弹性能2、突出发动—受力失稳、能量释放3、突出发展—瓦斯气流破坏作用4、突出停止—瓦斯流运动停止

58煤与瓦斯突出现象视频资料（单击播放、全屏自动播放）59煤与瓦斯突出的影响因素1、除了地应力，高压瓦斯外，在煤层中不存在任何其他能源。突出是地应力，瓦斯压力和煤的物理力学性能综合作用的结果。2、地压破碎煤体是造成突出的首要原因，而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用。从突出总能量来说，瓦斯是完成突出的主要能源。3、实验资料表明，只有煤强度很低（煤体松软），与围岩摩擦力不大时，地压造成的煤的变形能和围岩变形能，才能把煤体破碎形成突出。煤强度是形成突出的一个极为重要的因素。60煤与瓦斯突出的征兆有声预兆：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，顶板下沉或底板鼓起；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。

井下工作人员发现上述预兆后，应立即向有关部门报告，及时采取措施；情况严重时，应立即停止作业，迅速按避灾路线撤离。

61煤与瓦斯突出防治基本要求《防治煤与瓦斯突出规定》有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件，制定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。62煤与瓦斯突出防治基本要求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。有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区，必须编制防突专项设计。突出矿井开采的非突出煤层和高瓦斯矿井的开采煤层，在延深达到或超过50m或开拓新采区时，必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数。

突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测（以下简称区域预测）。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。未进行区域预测的区域视为突出危险区。

63煤与瓦斯突出防治基本要求

突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。

突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训，经考试合格后方准上岗作业。

推荐使用ZY45隔绝式压缩氧自救器防护时间≥45min

氧气瓶容积＞0.3L氧气瓶充填压力≥19MPa

储氧量≥80L供氧方式定量供氧＞1.2L/min自动排气压力150Pa～300Pa

64煤与瓦斯突出危险性预测

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。即发生过煤与瓦斯突出的煤层，该煤层认定为突出煤层，该矿井认定为突出矿井。

区域突出危险性预测方法：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Δp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（煤的坚固性系数f小于0.5）表1所列的临界值的，确定为突出煤层。表165煤与瓦斯突出危险性预测1、瓦斯压力测定推荐型号：ACW-1瓦斯压力测定仪66煤与瓦斯突出危险性预测瓦斯压力测定施工方法1）、钻孔施工要求采用钻孔瓦斯压力自然恢复法测定原始瓦斯压力。钻孔施工前地测科按下列原则作出设计，由通风工区负责安排完成：（1）测定煤层瓦斯压力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。

（2）钻孔长度根据具体情况而定，一般原则是：穿层岩柱的厚度应满足煤层至开拓巷道的垂直距离不小于7m。（3）钻孔要求钻透煤层全厚并延伸0.5m。67煤与瓦斯突出危险性预测瓦斯压力测定施工方法2）、钻孔布置方法图1钻孔布置方法示意图68煤与瓦斯突出危险性预测封孔工作原理采用两组胶圈封孔，并向两组封孔胶圈之间注入压力始终高于瓦斯压力的粘液。压力粘液渗入钻孔周围的微裂隙，因形成了胶圈封粘液，粘液封瓦斯的封孔系统。从而严密地封闭了钻孔防止了瓦斯的泄漏，测定出真实的煤层瓦斯压力。

3）、钻孔技术要求（1）钻孔施工过程中及时记录岩层段和煤层段的长度。（目的是确保钻孔打到相应位置）（2）钻孔按要求施工后，用高压风或清水冲洗钻孔内钻屑。（3）压力表需每安排小组人员负责测压，每8小时记录一次压力表的指示值；以后每天记录一次压力表的指示值直至压力表读数稳定为止。69煤与瓦斯突出危险性预测4）、采掘工程平面图上推测钻孔布置位置距离等于42m时，即D=21mm时，开始布置煤层控制钻孔。注：留足岩柱尺寸尤为重要，否则在打钻过程中极易诱发煤与瓦斯突出。图2煤层控制钻孔布置位置图70煤与瓦斯突出危险性预测2、煤的破坏类型表2由钻孔得到的煤样按照表2划分类型确定煤的破坏类型。71煤与瓦斯突出危险性预测3、煤的瓦斯放散初速度GDS瓦斯放散初速度测定装置煤炭企业应找有资质的单位测定煤的瓦斯放散初速度等参数。注：取煤样时要采用打钻孔的方式，保证取得的煤样新鲜，更准确的反应煤的放散初速度。72煤与瓦斯突出危险性预测煤的瓦斯放散初速度步骤：1、脱气与充气1.1把同一煤样的两个3.5g试样用漏斗分别装入△p测定仪的试样瓶中。1.2启动真空泵对两个试样脱气1.5h。1.3脱气1.5h后关闭真空泵，将甲烷瓶与试样瓶连接，充气（充气压力为0.1MPa）使两个试样吸附瓦斯1.5h。1.4将试样瓶与甲烷瓶、大气之间用阀门相互隔离。2、指标测定变容变压仪器测定

a）如图3所示，开动真空泵，打开阀3对固定空间（含仪器管道）进行脱气，使U型管汞真空计两端液面相平；

b）停止真空泵，关闭阀3，旋转阀6，使试样瓶与固定空间相连接并使二者均与大气隔离，同时启动秒表计时，10s时断开试样瓶与固定空间，读出汞柱计两端汞柱差p1（mm），45s时再连通试样瓶与固定空间，60s时断开试样瓶与固定空间，再一次读出汞柱计两端差p2（mm）；

c）计算：△p=p2-p1。73煤与瓦斯突出危险性预测图3变容式原理放散初速度指标示意图74煤与瓦斯突出危险性预测4、煤的坚固性系数f测定F-1型煤的坚固性系数测定仪75煤与瓦斯突出危险性预测煤的坚固性系数测定步骤1、把粒径为1-3mm的煤样装入筒体直径为20mm，长度为60mm的定容空间内；2、施加4Mpa的压力，得到煤的压缩量L。根据L与f值的实验关系，得到关系式如下：f=7.0568e-0.308L（式中：f为煤的坚固性系数；L为压缩长度mm；e为自然对数底数。）76煤与瓦斯突出危险性预测工作面突出危险性预测方法1：工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面：（一）煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；（二）煤层赋存条件急剧变化；（三）采掘应力叠加；（四）工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；（五）工作面出现明显的突出预兆。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。77煤与瓦斯突出危险性预测工作面突出危险性预测方法2：1、石门揭煤工作面突出危险性预测：

石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法（具体参照P25）、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。

（1）钻屑瓦斯解吸指标法：在石门工作面距煤层最小垂距为7m时，利用探明煤层赋存条件和瓦斯情况的钻孔或至少打两个直径为50～75mm的预测钻孔，在其钻进煤层时，用1～3mm的筛子筛分钻屑，测定其瓦斯解吸指标(△h2或K1)。

78煤与瓦斯突出危险性预测md—2型钻屑瓦斯解吸仪采用md—2型钻屑瓦斯解吸仪在井下不对煤样进行人为脱气和充气的条件下，利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸瓦斯），用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。79煤与瓦斯突出危险性预测钻屑瓦斯解吸测定步骤：1）、测定前的必要准备①给水柱计注水，并将两侧液面调整至零刻度线；②检查仪器的密封性能。一旦密封失败，需更换新的“O”型密封圈；③准备好配套装备，如秒表、分样筛等。2）、煤钻屑采样在石门揭煤工作面打钻时，打1m煤孔应采煤钻屑样1个。在钻孔进入到预定采样深度时，启动秒表开始计时，当钻屑排除孔口时，用筛子在孔口收集煤钻屑。经筛分后，取粒度1～3mm（1mm筛上品，3mm筛下品）煤样装入煤样瓶3中。煤样应装至煤样瓶标志线位置（相当于煤样10g）。采掘工作面打钻时，每2米钻孔采煤钻屑样1个。采样方法和要求与石门揭煤工作面相同。80煤与瓦斯突出危险性预测3）、测定操作步骤①首先打开两通旋塞，然后将已采煤样的煤样瓶迅速放入解吸室2中，拧紧解吸室上盖，打开三通旋塞4，使解吸室与水柱1和大气均连通，煤样处于暴露状态；②当煤样暴露时间为3min时，迅速逆时针方向旋转三通旋塞捏手，使解吸室与大气隔绝，仅与水柱计连通，开始进行解析测定，并重新开始计时；③每隔1min记录下解吸仪水柱计压差，连续测定10min。钻屑瓦斯解吸指标的突出临界值，应根据实测数据确定；如无实测数据时，可参照表3中所列的指标临界值预测突出危险性。

81煤与瓦斯突出危险性预测采用钻屑指标法预测石门揭穿煤层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。

图6钻屑指标法布置图1—巷道、2—钻孔82煤与瓦斯突出危险性预测钻孔每钻进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。表3用钻屑指标法预测石门揭穿煤层突出危险性的临界值83煤与瓦斯突出危险性预测(2)采用综合指标法对石门揭穿煤层区域进行预测：采用综合指标法对石门揭穿煤层区域进行预测时应符合下列要求：

1.在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。测压方法见P13；

2．在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数(f)。测定方法见P24；

3．将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数；

4．将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标(△p)测定方法见P19。煤层区域性突出危险性，可按下列两个综合指标判断：

D＝(0．0075H／f-3)(p—0．74)(1)K=△p／f(2)式中D—煤层的突出危险性综合指标；

K—煤层的突出危险性综合指标；

H-开采深度，m；

p—煤层瓦斯压力，取两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指标；

f-软分层煤的平均坚固性系数。

84煤与瓦斯突出危险性预测综合指标D、K的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料，可参照表4所列的临界值，确定区域突出危险性。如果测压孔所取得的煤样粒度达不到测定f值所要求的粒度时，可采取粒度为1—3mm的煤样进行测定。表4注（1）如果D=（0.0075H/f-3）(p-0.74)式中两个括号内的计算值都为负时，则不论D值大小，都为突出威胁区域：（2）地质勘探和新井建设时期进行煤层突出危险倾向性预测时，突出威胁视为无突出危险煤层。85煤与瓦斯突出危险性预测2、R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性

：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，终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。瓦斯涌出初速度测定仪钻屑量测定仪86煤与瓦斯突出危险性预测施工步骤：

①.在煤巷掘进工作面打2个(倾斜或急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层)直径为42mm、深为8～10m的钻孔。钻孔应布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道轮廓线外2—4m处(图7)。

②.钻孔每打1m，测定一次钻屑量和钻孔瓦斯涌出初速度。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度l．0m，根据每个钻孔的最大钻屑量和最大瓦斯涌出初速度按式(3)确定各孔的R值：

R＝(Smax-1．8)(qmax-4)(3)式中Smax—每个钻孔沿孔长最大钻屑量，L／m；

qmax—每个钻孔沿长最大瓦斯涌出初速度，L／m·min。87煤与瓦斯突出危险性预测施工方法图图7R指标法布置示意图1—巷道、2—钻孔、3—封孔器、4—瓦斯排出管、5—测量室88煤与瓦斯突出危险性预测判定标准

判断煤巷掘进工作面突出危险性的临界指标Rm应根据实测资料确定；如无实测资料时，当任何一个钻孔中的R≥6时，该工作面预测为突出危险工作面；当R<6时，该工作面预测为无突出危险工作面。当R为负值时，应用单项(取公式中的正值项)指标预测。89煤与瓦斯突出危险性预测3、R值指标法预测采煤工作面突出危险性

：

R值指标法预测采煤工作面突出危险性时，采煤工作面超前支撑压力分布特征为应力高峰值出现在距采煤工作面一定距离处，此处应为采煤工作面最易突出的位置。预测钻孔应布置在此附近。若矿山有矿压资料则可确定预测钻孔的位置，若没有则应该从距采煤工作面10m开始布置预测钻孔钻孔直径42mm、孔深应达到工作面中部，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标，每相距3m布置一个预测钻孔直至找到R最大值。（判断标准与煤巷掘进工作面相同）90煤与瓦斯突出一般规律根据我国主要突出矿区如天府、南桐、里王庙、焦作、六枝等的统计资料表明，突出发生的一般规律有：（1）突出发生在一定的深度上，开始发生突出的最浅深度称为始突深度，一般它比瓦斯风化带的深度深一倍以上。（2）突出的次数和强度随着煤层厚度特别是软分层的厚度的增加而增多。突出最严重的煤层一般是最厚的主采煤层。（3）突出的气体种类主要是甲烷，个别矿井(吉林营城、甘肃窑街)突出二氧化碳。（4）突出煤层的特点是煤的力学强度低，而且变化大；透气性差(透气性系数〈10m2／(Mpa2.d)〉；瓦斯故散初速度高；湿度小；层理紊乱、遭受过地质构造力严重破坏的“构造煤”。91煤与瓦斯突出一般规律（5）突出危险区呈带状分布，这是因为影响突出的主要因素受地质构造控制的缘故，而地质构造具有带状分布的特征。（7）采掘工作往往可激发突出，特别是落煤与震动作业，不仅可引起应力状态的变化，而且可使动载荷作用在新暴露煤体上造成煤的突然破碎。（8）绝大多数突出都有预兆。（9）煤与瓦斯突出主要发生在掘进工作面，但石门突出强度最大。92煤与瓦斯突出防治措施防突作用：减少瓦斯、降低应力区域性防突措施：开采保护层、预抽煤层瓦斯、湿润煤体1、开采保护层（1）在突出矿井开采煤层群时，如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外，首先开采保护层。有条件的矿井，也可以将软岩层作为保护层开采；（2）当矿井中所有煤层都有突出危险时，选择突出危险程度较小的煤层作保护层先行开采，但采掘前必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验；（3）优先选择上保护层。在选择开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。93煤与瓦斯突出防治措施图8沿倾斜方向保护范围保护层沿倾斜方向卸压角94煤与瓦斯突出防治措施区域性防突措施：2、预抽煤层瓦斯（1）钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔；（2）预抽煤层瓦斯钻孔可采用沿煤层或穿层布置方式。（3）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。（4）采用预抽煤层瓦斯防治突出措施，钻孔封堵必须严密（采用聚氨脂、马丽散等封孔）。穿层钻孔的封孔深度应不小于5m，沿层钻孔的封孔深度应不小8m。钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa，并应使波动范围尽可能的降低，预抽瓦斯浓度不低于30%

。低于时应该注意封孔质量。（5）钻孔应穿过煤层0.5m。95煤与瓦斯突出防治措施穿层钻孔布置方法示意图：岩石巷后期可作为运输巷使用96煤与瓦斯突出防治措施穿层钻孔平面布置图注：巷道均布置在岩层中，+1690岩巷后期可运输集中巷97煤与瓦斯突出防治措施施工参数：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）。聚氨酯封孔就是由异氰酸脂和聚醚并添加几种助剂反应而生成硬质泡沫体密封钻孔.聚氨酯封孔采用卷缠药液与压注药液两种工艺方法.现主要应用卷缠药液法封孔。98煤与瓦斯突出防治措施局部防治突出措施

：一、石门揭穿煤层防突措施：（1）石门揭穿突出煤层前，必须打钻控制煤层层位以确保留足够的岩柱（如图9）；

（2）建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施

；（3）实施防突措施时要求揭煤工作面与突出煤层间的最小法向距离为：预抽瓦斯、排放钻孔及水力冲孔均为5m，金属骨架为2m。当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时，还应适当加大距离。99煤与瓦斯突出防治措施图9煤层控制钻孔布置图D=L×sinθ注：θ等于煤层倾角加上钻孔与水平面夹角100煤与瓦斯突出防治措施二、预抽瓦斯防突措施：预抽瓦斯钻孔布置要求：（1）钻孔直径一般为75～120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m

（如图10）；（2）立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距(2m)应根据实际考察情况调整

；（3）钻孔数目应根据断面大小等具体情况布置；（4）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔。（5）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。（6）煤层透气性差，抽放效果差时，可采用水力冲孔增强煤的透气性。101煤与瓦斯突出防治措施图10石门揭煤抽放钻孔布置示意图102煤与瓦斯突出防治措施图11石门揭煤抽放钻孔布置剖面示意图钻孔数目20个左右注：钻孔数目根据实际情况确定(受断面大小、抽放时间、煤的透气性等影响)，钻孔多抽放效果好，但成本高。103煤与瓦斯突出防治措施三、钻孔排放防突措施：钻孔排放法布置要求：（1）钻孔直径一般为75～120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m

（如图12）；（2）立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距(2m)应根据实际考察情况调整

；（3）钻孔数目可按下式计算：N—石门全断面排放瓦斯钻孔的总数，个；K—安全系数，一般取1.2；S1—应排放瓦斯的面积（包括石门四周5m范围），m2；S2—钻孔可排放瓦斯的面积（由钻孔直径确定），m2；104煤与瓦斯突出防治措施图12钻孔排放法施工剖面示意图钻孔数目20个左右注：钻孔数目根据实际情况确定(受断面大小、抽放时间、煤的透气性等影响)，钻孔多抽放效果好，但成本高。105煤与瓦斯突出防治措施四、水力冲孔防突措施：（1）在采取了瓦斯抽放，瓦斯排放措施效果显著后采用；（2）选用φ32mm或φ25mm高压软管，减少压力损失；（3）钻孔应至少控制自揭煤巷道至轮廓线外3～5m的煤层，冲孔顺序为先冲对角孔后冲边上孔，最后冲中间孔，冲孔数目视情况而定（参照9个上、中、下均布置三个）；（4）水压视煤层的软硬程度而定（参照12MPa）；（5）石门全断面冲出的总煤量（t）数值不得小于煤层厚度（m）乘以20。若有钻孔冲出的煤量较少时，应在该孔周围补孔。106煤与瓦斯突出防治措施图13水力冲孔钻孔布置示意图107煤与瓦斯突出防治措施采掘工程平面图上确定钻孔布置位置108煤与瓦斯突出防治措施图14水力冲孔原理示意图1—高压供水管、2—压力表、3—胶管、4—输水管接头、5—钻机、6—排煤胶管、7—安全密封卡头、8—三通、9—钻杆、10—套管、11—安全岩柱、12—逆止钻头、13—冲孔、14—煤层、15—射流泵、16—输煤管109煤与瓦斯突出防治措施局部防治突出措施

：1、水力松动水力松动参数钻孔深度，m………………6～11钻孔直径，m………………42～45钻孔封孔深度，m…………4～8钻孔间距，m………………6～12钻孔超前距离，m…………2～3吨煤设计注水量，L………..20110煤与瓦斯突出防治措施局部防治突出措施

：2、水力爆破机理：水力爆破可以理解为炸药在充水钻孔中的爆破。在煤层水力爆破处理时，通过煤的松动和由此引起的工作面附近煤层应力重新分布和瓦斯排放，达到防治煤与瓦斯突出。

111煤与瓦斯突出防治措施局部防治突出措施

：水力爆破参数（1）钻孔深度.................................................................11m（2）钻孔直径..................................................................60mm（3）炸药类型...................................................№1岩石硝铵炸药（4）炸药质量...................................................................8.4Kg炮泥长度:（5）水封............................................................................4.5m（6）砂质粘土.....................................................................0.5m炸药结构为单列圆柱112煤与瓦斯突出防治措施五、金属骨架防突措施：金属骨架是用于石门揭穿煤层的一种超前支架，是在采取了前面所列方法（瓦斯抽放、水力冲孔）有效后，接近煤层采用的最后一次局部防突措施，施工方法如图15。施工步骤：（1）当石门掘进至煤层2m时，停止掘进，在其顶部和两帮上打一排或两排直径为70~100mm、相距200~300mm的钻孔；（2）钻孔钻透煤层并穿入顶板岩层300~500mm，孔内插入50~70mm的钢管或轨道；（3）钢管或轨道的尾部固定在用锚杆支撑的钢轨环上，也可固定在其他专门支架上，然后一次揭开煤层；原理：金属骨架支撑了部分地压及煤体本身的重力，使煤体稳定性增强。113煤与瓦斯突出防治措施图15金属骨架施工示意图注：图中尺寸单位为m114煤与瓦斯突出防治措施六、松动爆破防突措施：煤层松动爆破就是在震动爆破的基础上，在煤体深部的应力集中带内，布置几个长炮眼进行爆破，其目的在于利用炸药爆炸的能量破坏煤体前方的应力集中带，以便在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。深孔炸药的爆破还可以在炮眼周围形成破碎圈和松动圈，这有利于缓和煤体应力和排放瓦斯，对防止突出也是有利的。是在采用了瓦斯抽放、钻孔排放等措施后防突的最后一道措施。施工图如图16。图16松动爆破炮眼布置1—破碎圈；2—松动圈115煤与瓦斯突出防治措施七、煤巷掘进工作面防突措施：煤巷掘进工作面优先采用顺层布置瓦斯抽放钻孔、大直径钻孔自然排放超前抽放或排放。（1）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（如图17）；（2）钻孔深度一般为80~100m；（3）钻孔直径一般为75～120mm；（4）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔；（5）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。（6）可以采用套管以防止钻孔垮孔。116煤与瓦斯突出防治措施八、采煤工作面防突措施：采煤工作面优先采用顺层布置瓦斯抽放钻孔、大直径钻孔自然排放。（1）钻孔直径一般为75～120mm。（如图18）；（2）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔。（3）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。图18采煤工作面瓦斯抽放示意图117防突措施效果检验

1、开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量等方法。采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定K2煤层瓦斯压力，若测定结果为小于0.74MPa、瓦斯含量小于8m3/t则说明该措施有效，若任何一个测点仍然大于0.74MPa、瓦斯含量大于8m3/t则需采用其他防突措施。（瓦斯抽放、瓦斯排放等）。图19检验钻孔布置图118煤与瓦斯突出防治措施图17煤巷掘进工作面钻孔布置示意图119防突措施效果检验

2、预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力、瓦斯吸解指标等参数作为检验手段。采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定