煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是煤层开采过程中严重的自然灾害之一，是煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯参与的动力现象。煤与瓦斯突出发生时，能在几秒至几十秒的时间内将几吨到上万吨的煤和几百立方米到几百万立方米的瓦斯抛射到采掘空间。什么是煤与瓦斯突出？

突出事例一：

1975年8月8日天府矿务局三汇坝井+280米水平（垂深500米）主平硐揭K1煤层时，突出煤(岩)量12700吨，喷出瓦斯量140万立方米。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。

突出事例二:

1999年12月26日沈阳矿务局红菱矿石门揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量2000吨，瓦斯逆流2000多米，死亡28人。

煤与瓦斯突出的危害:危及井下作业人员的安全破坏矿井正常的生产秩序破坏井下设备和建筑物，如摧毁支架、推倒矿车、破坏通风设施诱发其它灾害事故，如瓦斯煤尘爆炸、瓦斯燃烧严重影响矿井经济效益我国是什么时候开始突出的？到现在共发生多少次突出了？我国最早有记载的煤与瓦斯突出突出事例是1950年5月1日辽源矿务局富国二井在垂深280米煤巷掘进时发生的，截止到2000年底，我国已累计发生突出18000余次，占世界各国总突出次数的40%以上，已成为世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家。

我国有800多个突出矿井，其中国有重点煤矿130个，地方煤矿300多个，乡镇煤矿400多个，各个采煤省份几乎都有突出矿井。严重突出矿区有北票、六枝、南桐、天府、芙蓉、松藻、英岗岭、涟邵、白沙、焦作、鸡西、阜新、沈阳等，一般突出矿区有平顶山、淮南、淮北、丰城、萍乡、阳泉、鹤壁等。

煤与瓦斯突出分类按成因和特征，将煤与瓦斯突出分为三类：（1）煤与瓦斯突出（简称为突出）（2）煤与瓦斯压出（简称为压出）

（3）煤与瓦斯倾出（简称为倾出）突出的基本特征①突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性；②抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；③抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉④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内的设施；⑤有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远大于突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转；⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。倾出的基本特征①倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象；②倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线压风自沿煤层倾斜或铅垂方向（厚煤层）发展；③无明显动力效应；④倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层中；⑤巷道瓦斯涌出量明显增大。压出的基本特征①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都较小；②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的裂隙；③压出的煤呈块状，无分选显现；④巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；⑤压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞。⑥压出时常伴随巷道底鼓。

煤与瓦斯机理----综合假说突出是地应力、煤中所含瓦斯和煤的物理力学性质三因素综合作用的结果。

煤与瓦斯突出的一般规律（1）煤层突出危险性随采深增加而增大在浅部开采为高瓦斯甚至为低瓦斯的矿井，开采到深部后，由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，可能转变为突出矿井；一些在浅部开采突出危害较轻的突出矿井，开采到深部后，可能转变为严重突出矿井。矿井或煤层一般有一个始突深度，当大于该深度时，就有发生突出的危险。

煤与瓦斯突出的一般规律

（2）绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面在统计的9845次突出中，煤巷掘进工作面突出7482次，占76%，石门揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。煤与瓦斯突出的一般规律（3）煤层突出危险性随煤厚增加而加大以南桐矿务局三号井为例：5号煤厚0.7～0.8m，平均突出强度38吨/次，最大突出强度138吨/次；6号煤厚1～1.5m，平均突出强度43吨/次，最大突出强度450吨/次；4号层，煤厚2.5～3.2m，平均突出强度88吨/次，最大突出强度5000吨/次，该局所有特大型突出都发生在该煤层。煤与瓦斯突出的一般规律（4）突出大多数发生在地质构造带

在3082次有地质构造情况详细记录的突出中，2525次突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造，占81.9%；557次突出无地质构造，仅占18.1%。

煤与瓦斯突出的一般规律（5）大多数突出前有作业方式诱导8480次突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、带钻等作业方式诱导了突出，占97.3%，其中放炮作业突出5481次，占64.6%，风镐落煤突出676次，占8%，手镐落煤突出1102次，占13%。

煤与瓦斯突出的一般规律（6）突出前大多有预兆

在我国统计的5029次有明确突出预兆记载的突出事例中，有4493次突出发生前有突出预兆，占89.3%，无突出预兆仅有536次，占10.7%。煤与瓦斯突出的一般规律（7）煤体破坏程度越高，突出危险性越大

突出煤层多发生在为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤中，此类煤的共同特点是坚固性系数f值小、煤层瓦斯放散初速度ΔP大、煤层透气性系数小、层理紊乱、多为遭受到地质构造揉皱的构造煤。

煤与瓦斯突出的一般规律

（8）石门突出危险性最大在统计的9845次突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5吨/次，是平巷平均突出强度（50吨/次）的6倍以上。

煤与瓦斯突出的一般规律（9）煤层突出危险区常呈条带状分布前苏联统计资料表明，在突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的10%。我国统计资料表明，突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的10～15%。瓦斯突出的常见预兆声响预兆--响煤炮瓦斯预兆--瓦斯异常、喷孔煤结构预兆--煤结构紊乱、煤体发暗、煤厚急剧变化矿压显现预兆--片帮、煤墙外臌、底臌、顶（夹）钻温度预兆--温度降低、煤墙发凉瓦斯突出防治技术煤层区域预测非突出层突出层区域预测威胁区危险区人身防护措施推进50m危险性预测危险面人身防护措施威胁面危险性预测危险面采掘作业安全措施非危险面人身防护措施措施效检防突（消突）措施采掘作业无效有效综合防突措施流程图瓦斯突出防治技术瓦斯突出危险性预测⑴区域预测⑵工作面预测瓦斯突出防治技术

区域预测煤层突出危险性的单项指标包括：1.煤的破坏类型2.瓦斯放散初速度指标3.煤的坚固性系数

4.煤层瓦斯压力区域预测方法---单项指标法瓦斯突出防治技术D=（0.0075H/f-3）(P-0.74)K=ΔP/fD——煤层突出危险性综合指标；K——煤的突出危险性综合指标；H——开采深度，m；P——煤层瓦斯压力，取两个测压孔实测瓦斯压力最大值，MPa；ΔP——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。区域预测方法---综合指标法瓦斯突出防治技术瓦斯突出区域预测工作程序确定目标资料收集参数测试瓦斯压力瓦斯含量坚固性系数瓦斯放散初速度吸附常数灰分、水分、孔隙率预测结论瓦斯突出防治技术需要收集的资料矿井设计说明书采掘工程平面图井上下对照图瓦斯含量（压力）历史测定资料矿井地质报告瓦斯动力现象历史资料近三年来的矿井瓦斯等级鉴定资料首分层回采工作面瓦斯涌出资料瓦斯突出防治技术某矿煤与瓦斯突出区域预测结果瓦斯突出防治技术工作面预测的常用仪表

MD-2型钻屑瓦斯解吸仪、WTC、TWY型突出预测仪等。瓦斯突出防治技术煤巷掘进工作面预测----钻孔瓦斯涌出初速度法（1）工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm，深3.5m的预测钻（2）用专用封孔器封孔，留0.5m长测量室（3）在成孔2min内测定完钻孔瓦斯涌出初速度瓦斯突出防治技术煤巷掘进工作面预测----钻孔瓦斯涌出初速度法瓦斯突出防治技术煤巷掘进工作面预测--钻屑解吸指标法

(1)在煤巷掘进工作面软分层中打2个直径42mm、深8～10m的预测钻孔，如右图示；(2)钻孔每打1m，测定一次钻屑量，每隔2m测定一次钻屑解吸指标；根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和最大钻屑解吸指标△h2或K1预测工作面的突出危险性。瓦斯突出防治技术煤巷掘进工作面预测--钻屑解吸指标法瓦斯突出防治技术采煤工作面预测方法原则上可采用所有应用于煤巷掘进工作面突出预测方法。由于采煤工作面长，预测工作量大，一般采用钻孔瓦斯涌出初速度法预测突出危险性。

瓦斯突出防治技术防突措施的类型

（1）区域防突措施使煤层一定区域（如一个采区）消除突出危险性。

（2）局部防突措施

使工作面前方小范围煤体丧失突出危险性。瓦斯突出防治技术区域性防突措施----保护层开采

下解放层开采上解放层开采解放层被解放层解放层被解放层瓦斯突出防治技术厚煤层分层开采也相当于保护层开采解放层被解放层瓦斯突出防治技术区域性防突措施----预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯措施的沿层布孔方式示意图瓦斯突出防治技术区域性防突措施----预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯措施的穿层布孔方式示意图瓦斯突出防治技术局部防突措施石门防突措施：（1）扩孔卸煤钻（2）金属骨架（3）高压注水（4）水力冲孔（5）超前钻孔煤巷防突措施：（1）水力冲孔（2）超前钻孔（3）松动爆破（4）超前支护（5）高压注水（6）卸压槽（7）掩护挡板采面防突措施：（1）超前支护（2）卸压槽（3）高压注水（4）浅孔松动爆破

瓦斯突出防治技术局部防突措施----水力冲孔

水力冲孔工艺系统示意图1—钻杆2—套管3—三通管4—钻机5—阀门6—高压水管7—压力表8—射流泵9—排煤水管瓦斯突出防治技术局部防突措施----水力冲刷

水力冲刷施工工艺示意图1—冲刷钻孔2—冲刷水枪3—支撑柱4—高压胶管5—高压水泵6—水管7—水车瓦斯突出防治技术局部防突措施----超前钻孔瓦斯突出防治技术局部防突措施----深孔松动爆破

深孔松动爆破钻孔布置：

如右图示。

○--直径为125mm的控制孔●--直径为50mm的爆破孔水力挤出钻孔布置瓦斯突出防治技术局部防突措施----水力挤出水力挤出设备瓦斯突出防治技术瓦斯突出防治技术防突措施效果检验目的在于保证防突措施的有效性和措施执行的效果。措施执行后如效果检验有效，可在采取安全防护措施的情况下，进行采掘作业；如效果检验无效，则必须采取补充措施，再进行措施效果检验，直到效果检验有效为止。

瓦斯突出防治技术防突措施效果检验方法

措施效果检验方法在原则上与突出预测方法相同。不同之处在于措施效果检验用检验钻孔应打在措施孔之间。防治煤与瓦斯突出措施效果检验防突措施效果检验钻孔布置

1—措施孔2—措施效果检验孔瓦斯突出防治技术安全防护措施井下作业人员必须配带隔离式自救器；掘进工作面应实施远距离放炮，放（躲）炮距离不得小于300m，条件许可时，放炮地点应尽量设在进风侧反向风门之外或避难峒室内；炮后30分钟以后才能进入工作面；矿井应装备压风自救系统，并按《煤矿安全规程》和《防突细则》有关规定在采掘巷道内设立避难所和压风自救峒室；掘进工作面巷道的进风侧应设立两道坚固的反向风门。晋城市瓦斯抽放现状

●33个煤矿建有48套瓦斯抽放系统，阳城县12矿计12套，沁水县17矿计32套，大宁公司装备1套、泽州县装备3套；●年瓦斯抽放纯量约3.2亿立方米；●抽放方法本煤层预抽，边采边抽，边掘边抽，采空区抽放瓦斯抽放与超限治理技术晋城市瓦斯抽放存在的主要问题●部分矿井瓦斯抽放浓度低●抽放参数不尽合理（钻孔密度低，抽放时间短）●抽放方法单调●没有抽放计量装置

●瓦斯利用率低瓦斯抽放与超限治理技术75°斜向平行钻孔边采边抽瓦斯瓦斯抽放与超限治理技术5md75°交叉钻孔强化预抽煤层瓦斯瓦斯抽放与超限治理技术25-30m25-30mAAA—A剖面钻场钻孔双巷改单巷方法－－“钻墙”