煤与瓦斯突出防治技术.pptx

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1、区域综合防突措施基本程序和要求区域综合防突措施基本程序和要求经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间，以及突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业，必须采取区域综合防突措施并达到要求指标。经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。第1页/共220页区域综合防突措施基本程序和要求区域综合防突措施基本程序和要求经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时，必须采用工作面预测方法进行区域验证。经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施

2、效果检验。经效果检验仍为突出危险区的，必须继续进行或者补充实施区域防突措施。所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。第2页/共220页区域综合防突措施基本程序和要求区域综合防突措施基本程序和要求 突出矿井首次开采某个保护层时，应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三，则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层；否则，应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。此外，若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时，应当再次进行效果检验和保护范围考察。区域防突措施应当优先采用开采保护层。保护效果检验、

3、保护范围考察结果报煤矿企业技术负责人批准。第3页/共220页保护层区域防突措施效果检验示意图第4页/共220页区域综合防突措施基本程序和要求区域综合防突措施基本程序和要求突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行区域措施效果检验。预抽煤层瓦斯区域措施效果检验结果应当经矿技术负责人批准。第5页/共220页区域突出危险性预测区域突出危险性预测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。根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负

4、责人批准。区域预测新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行，并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。第6页/共220页区域突出危险性预测区域突出危险性预测根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行：（一）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；（二）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结

5、合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区(如图1)；第7页/共220页 煤层瓦斯赋存的垂直分带性煤层瓦斯赋存的垂直分带性 煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。瓦斯空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2N2N2-CH4CH4第8页/共220页煤层瓦斯沿深度的带状分布煤层瓦斯沿深度的带状分布 煤煤层层瓦瓦斯

6、斯组组分分按按赋赋存存深深度度自自上上而而下下分分为为四四个个瓦瓦斯斯带带：氮氮气气-二二氧氧化化碳碳带带、氮氮气气带带、氮氮气气-甲甲烷烷带带和和甲甲烷烷带带。前前三三带带统统称称瓦瓦斯斯风风化化带带。甲甲烷烷带带上上部部边边界界的的特征是特征是:瓦斯压力瓦斯压力:0.1-0.15MPa;:0.1-0.15MPa;煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量:1-5m:1-5m3 3/t/tr r,相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量:2-3m:2-3m3 3/t./t.各瓦斯带煤层瓦斯组分及含量各瓦斯带煤层瓦斯组分及含量第9页/共220页图1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图1断层；断层；2突出点；突出点；3上

7、部区域突出点在断层两侧的最远距离线；上部区域突出点在断层两侧的最远距离线；4推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；5-推测的下部区域突出危险区上边界线；推测的下部区域突出危险区上边界线；6突出危险区（阴影部分）突出危险区（阴影部分）第10页/共220页（三）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表2预测。瓦斯压力瓦斯压力 P P（MPaMPa）瓦斯含量瓦斯含量W W（m m3

8、3/t/t）区域类别区域类别P0.74P0.74W8W8无突出危险区无突出危险区除上述情况以外的其他情况除上述情况以外的其他情况突出危险区突出危险区表表2根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值第11页/共220页区域防突措施区域防突措施区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。第12页/共220页区域防突措施区域防突措施l开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。l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

9、煤巷条带煤层瓦斯、顺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。l预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取，或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。第13页/共220页上、下保护层示意图第14页/共220页地面井预抽煤层瓦斯区域防突措施第15页/共220页预抽区段煤层瓦斯区域防突措施用穿层钻孔第16页/共220页预抽区段煤层瓦斯区域防突措施用顺层钻孔第17页/共220页穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施第18页/共220页预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施用顺层钻孔第19页/共220页预抽回采区域煤层

10、瓦斯区域防突措施用穿层钻孔第20页/共220页穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施第21页/共220页顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施第22页/共220页开采保护层开采保护层选择保护层必须遵守下列规定：（一）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；（二）当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，综合比较分析，择优开采保护效果最好的煤层；（三）当矿井中所有煤层都有突出危险时，选择突出危险程度

11、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；（四）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。第23页/共220页第24页/共220页第25页/共220页开采保护层防止煤和瓦斯突出原理图第26页/共220页开采保护层开采保护层开采保护层区域防突措施应当符合下列要求：（一）开采保护层时，同时抽采被保护层的瓦斯；（二）开采近距离保护层时，采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层；（三）正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍，并不得小

12、于100m；第27页/共220页第28页/共220页保护层采煤工作面超前于被保护层掘进工作面示意图第29页/共220页开采保护层开采保护层开采保护层时，采空区内不得留有煤(岩)柱。特殊情况需留煤(岩)柱时，经煤矿企业技术负责人批准，并作好记录，将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图应当标出煤(岩)柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作前，首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。当保护层留有不规则煤柱时，按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线，并根据保护层与被保护层之间的层间距变化，确定煤柱影响范围。在被保护层进行采掘工作时，还应当根据采掘瓦斯动态及时修改。第30页/共

13、220页保护层不规则煤柱的影响区划分方法第31页/共220页开采保护层开采保护层保护层和被保护层开采设计依据的保护层有效保护范围等有关参数应当根据试验考察确定，并报煤矿企业技术负责人批准后执行。u首次开采保护层时，可参照附录D确定沿倾斜的保护范围、沿走向（始采线、终采线）的保护范围、保护层与被保护层之间的最大保护垂距、开采下保护层时不破坏上部被保护层的最小层间距离等参数。第32页/共220页有效保护垂距、保护层沿煤层走向的卸压角第33页/共220页保护层沿煤层倾向的卸压角第34页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当符合下列要求：（一）穿层钻孔或顺层

14、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、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是：倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离，以下同；第35页/共220页第36页/共220页预抽区段煤层瓦斯区域防突措施缓倾斜、近水平煤层控制范围第37页/共220页预抽区段煤层瓦斯区域防突措施倾斜、急倾斜煤层控制范围第38页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯（二）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层。该范围与

15、本条第（一）项中回采巷道外侧的要求相同；第39页/共220页穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施控制范围穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施控制范围第40页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯（三）顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整个开采块段的煤层；第41页/共220页顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施第42页/共220页穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施控制范围第43页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯（四）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

16、距离）。钻孔的最小控制范围是：石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m（急倾斜煤层底部或下帮6m），同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m；第44页/共220页穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施控制范围第45页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯（五）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m，巷道两侧的控制范围与本条第（一）项中回采巷道外侧的要求相同；第46页/共220页顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施控制范

17、围第47页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯（六）当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m；（七）厚煤层分层开采时，预抽钻孔应当控制开采的分层及其上部至少20m、下部至少10m（均为法向距离，且仅限于煤层部分）。第48页/共220页厚煤层首先开采下分层时，预抽钻孔控制范围第49页/共220页厚煤层首先开采上分层时预抽钻孔控制范围第50页/共220页预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。u预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得

18、小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。u应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。第51页/共220页松软突出煤层钻孔施工技术及装备松软突出煤层钻孔施工技术及装备ZYR-1900系列钻机系列钻机 第52页/共220页150m孔深合理参数的螺旋钻杆设计图第53页/共220页150m孔深合理参数的螺旋钻杆图第54页/共220页37k37kww型型螺旋螺旋钻机钻机第55页/共220页55kw55kw型螺旋钻机型螺旋钻机第56页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验开采保护层的保护效

19、果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验（应符合本规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。u当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时，应当根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第（三）项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。第57页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验采用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或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验（应符合本规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法进行措施效果检验。

20、其中，在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，必须依据实际的直接测定值，其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。u 对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。u 检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。第58页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验对预抽煤层瓦斯

21、区域防突措施进行检验时，应当根据经试验考察（应符合本规定第四十二条要求的程序）确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判：可采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，如果所有实测的指标值均小于表4的临界值则为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。第59页/共220页区域措施效果检验区域措施

22、效果检验u但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。u当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为突出危险区。第60页/共220页第61页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求，不符合设计要求的

23、，不予检验。第62页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验采用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量等参数进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时，应当符合下列要求：（一）对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）未超过120m，以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m，则沿回采工作面推进方向每间隔3050m至少布置1个检验测试点；若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时，则在回采工作面推进方向每间隔3050m，至少沿工作面方

24、向布置2个检验测试点。当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时，按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验；第63页/共220页第64页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验（二）对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔3050m至少布置1个检验测试点；第65页/共220页穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施检验测试点布置第66页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验（三）对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，至少布置4个检验测试

25、点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围；第67页/共220页穿层钻穿层钻孔预抽孔预抽石门揭石门揭煤区域煤区域煤层瓦煤层瓦斯区域斯区域防突措防突措施检验施检验测试点测试点布置布置第68页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验（四）对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔2030m至少布置1个检验测试点，且每个检验区域不得少于3个检验测试点；（五)各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置，并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离，且避

26、开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。第69页/共220页第70页/共220页区域措施效果检验区域措施效果检验采用间接计算的残余瓦斯含量进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时，应当符合下列要求：（一）当预抽区域内钻孔的间距和预抽时间差别较大时，根据孔间距和预抽时间划分评价单元分别计算检验指标；（二）若预抽钻孔控制边缘外侧为未采动煤体，在计算检验指标时根据不同煤层的透气性及钻孔在不同预抽时间的影响范围等情况，在钻孔控制范围边缘外适当扩大评价计算区域的煤层范围。但检验结果仅适用于预抽钻孔控制范围。第71页/共220页钻孔控制范围与间接计算残余瓦斯含量时适当扩大

27、的评价计算范围示意图第72页/共220页区域验证区域验证在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，应当采用本规定第七十一条所列的石门揭煤工作面突出危险性预测方法进行。在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用本规定第七十四条、第七十八条所列的工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证时，应当按照下列要求进行：（一）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；（二）工作面每推进1050m（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行两次区域验证；（三）在构造破坏带连续进行区域验证；（四）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者

28、采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。第73页/共220页区域验证区域验证当区域验证为无突出危险时，应当采取安全防护措施后进行采掘作业。但若为采掘工作面在该区域进行的首次区域验证时，采掘前还应保留足够的突出预测超前距。u只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施。第74页/共220页煤层瓦斯含量测定煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量直接法间接法u直接测定装置u便携式快速测量装置u高压容量法吸附装置第75页/共220页HCA高压容量法瓦斯含量试验仪器高压容量法瓦斯含量试验仪器第76页/共220页一、测定方法一、测定方法 DGCDGC瓦

29、瓦斯斯含含量量直直接接测测定定装装置置是是在在我我国国原原有有地地质质勘勘探探期期间间瓦瓦斯斯含含量量测测定定技技术术的的基基础础上上，通通过过国国家家“十十五五”科科技技攻攻关关，开发出的国内独有专利技术。开发出的国内独有专利技术。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第77页/共220页一、测定方法一、测定方法 主要步骤主要步骤 (1)(1)向煤层施工钻孔取芯；向煤层施工钻孔取芯；(2)(2)及及时时放放入入煤煤样样筒筒中中密密封封测测量量煤煤芯芯的的瓦瓦斯斯解解吸吸速速度度及及解吸量解吸量QQ1 1，并以此来计算瓦斯损失量，并以此来计算瓦斯损失量QQ0 0；(3)(3)煤样

30、筒带到实验室继续测量煤芯的瓦斯解吸量煤样筒带到实验室继续测量煤芯的瓦斯解吸量QQ2 2；(4)(4)将将部部分分煤煤样样装装入入密密封封粉粉碎碎系系统统粉粉碎碎，测测量量其其在在常常压压下的瓦斯解吸量并以此计算粉碎瓦斯解吸量下的瓦斯解吸量并以此计算粉碎瓦斯解吸量QQ3 3；(5)(5)可解吸瓦斯含量可解吸瓦斯含量QQmm ，即，即QQmm QQ0 0+Q+Q1 1QQ2 2QQ3 3。(6)(6)测测定定煤煤芯芯的的常常压压吸吸附附量量QQa a，煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量QQQQmmQQa a。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第78页/共220页一、测定方法一、测定方法 关

31、键技术关键技术：（1 1）针对不同煤层及取芯条件的取芯装置，保证煤芯的完整性、保质性和快速性。）针对不同煤层及取芯条件的取芯装置，保证煤芯的完整性、保质性和快速性。（2 2）根根据据煤煤芯芯的的完完整整程程度度及及破破碎碎情情况况，将将煤煤芯芯分分为为5 5类类(完完整整棒棒状状、不不完完整整棒棒状状、块块状状、块块粉粉混混合合状状、粉粉状状)，选选用用不不同同的的计计算算模模型型，以以煤煤芯芯在在煤煤样样筒筒中中的的瓦瓦斯斯解解吸吸速速度和解吸量为基础数据，计算从钻孔取芯到装入煤样筒的瓦斯损失量度和解吸量为基础数据，计算从钻孔取芯到装入煤样筒的瓦斯损失量QQ0 0。DGCDGC瓦斯含量直接测

32、定装置瓦斯含量直接测定装置第79页/共220页二、测定装置二、测定装置 测测定定装装置置主主要要包包括括：井井下下取取芯芯装装置置、井井下下解解吸吸装装置置、地地面面解解吸吸装装置置、煤煤样样粉粉碎碎装装置置、气体成分测定装置、数据处理软件及辅助装置。气体成分测定装置、数据处理软件及辅助装置。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第80页/共220页二、测定装置二、测定装置（1 1）井下取芯装置）井下取芯装置井下取芯装置包括单层取芯、双层取芯装置。井下取芯装置包括单层取芯、双层取芯装置。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第81页/共220页二、测定装置二、测定装

33、置（2 2）井下解吸装置）井下解吸装置DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第82页/共220页二、测定装置二、测定装置（3 3）地面解吸装置）地面解吸装置DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第83页/共220页二、测定装置二、测定装置（4 4）煤样粉碎装置）煤样粉碎装置DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置水平粉碎水平粉碎垂直粉碎垂直粉碎第84页/共220页二、测定装置二、测定装置（5 5）气体成分测定装置）气体成分测定装置气气体体成成分分测测定定装装置置包包括括：气气相相色色谱谱仪仪、色色谱谱分分析析载载气气、标标气（气（O2O2、N2N2、CH

34、4CH4、CO2CO2）、计算机与打印机等。）、计算机与打印机等。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第85页/共220页二、测定装置二、测定装置（6 6）数据处理软件）数据处理软件DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置第86页/共220页二、测定装置二、测定装置（7 7）辅助装置）辅助装置辅助装置包括电子天平、水分测定仪等。辅助装置包括电子天平、水分测定仪等。DGCDGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯含量直接测定装置水分测定仪。水分测定仪。电子天平电子天平第87页/共220页便携式快速测定煤层瓦斯含量装置流程第88页/共220页便携式快速测定瓦斯含量定点取样装备第89

35、页/共220页便携式快速测定瓦斯含量测定仪第90页/共220页局部综合防突措施局部综合防突措施1、局部综合防突措施基本程序和局部综合防突措施基本程序和要求要求2、工作面突出危险性预测、工作面突出危险性预测3、工作面防突措施、工作面防突措施4、工作面措施效果检验、工作面措施效果检验5、安全防护措施、安全防护措施第91页/共220页局部综合防突措施局部综合防突措施的启动条件：l区域验证有突出危险的工作面；l经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。l没有条件实施区域措施的局部地带第92页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局

36、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。第93页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求突出危险工作面必须采取工作面防突措施，并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无效时，仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验

37、，直到措施有效。无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。l煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。l工作面应保留的最小防突措施超前距为：煤巷掘进工作面5m，回采工作面3m；在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但煤巷掘进工作面不小于7m，回采工作面不小于5m。l每次工作面防突措施施工完成后，应当绘制工作面防突措施竣工图。第94页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求石门和立井、斜井揭穿突出煤层前，必须准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态。l在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10

38、m之前，应当至少打两个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料。当需要测定瓦斯压力时，前探钻孔可用作测定钻孔；若二者不能共用时，则测定钻孔应布置在该区域各钻孔见煤点间距最大的位置。l在地质构造复杂、岩石破碎的区域，揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离20m之前必须布置一定数量的前探钻孔，以保证能确切掌握煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况。l也可用物探等手段探测煤层的层位、赋存形态和底（顶）板岩石致密性等情况。第95页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求石门和立井、斜井工作面从距突出煤层底（顶）板的最小法向距离5m开始到穿

39、过煤层进入顶（底）板2m（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业。揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计，报煤矿企业技术负责人批准。揭煤作业应当具有相应技术能力的专业队伍施工，并按照下列作业程序进行：（一）探明揭煤工作面和煤层的相对位置；（二）在与煤层保持适当距离的位置进行工作面预测（或区域验证）；（三）工作面预测（或区域验证）有突出危险时，采取工作面防突措施；（四）实施工作面措施效果检验；（五）掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，采用工作面预测或措施效果检验的方法进行最后验证；（六）采取安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层；（七）在岩石巷道与煤层连接处加强支护。第96页/共220页局部综合防

40、突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求石门和立井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测必须在距突出煤层最小法向距离5 m（地质构造复杂、岩石破碎的区域，应适当加大法向距离）前进行。l在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时，可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，再采用工作面预测的方法进行最后验证。若经验证仍为无突出危险工作面时，则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层；否则，必须采取或补充工作面防突措施。l当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时，必须采取或补充工作面防突措施，直到经措施效果检验为无突出危险工作面。第97页/共220页局部综合防突措施基本程序和要

41、求局部综合防突措施基本程序和要求石门和立井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开突出煤层前要求的最小距离。u采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求石门、斜井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是：急倾斜煤层2m，其他煤层1.5m。要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是：急倾斜煤层1.5m，其他煤层2m。如果岩石松软、破碎，还应适当增加法向距离第98页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若未能一次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按

42、照远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过程。第99页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求当石门或立井、斜井揭穿厚度小于0.3m的突出煤层时，可直接用远距离爆破方式揭穿煤层。第100页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求突出煤层的每个煤巷掘进工作面和采煤工作面都应当编制工作面专项防突设计，报矿技术负责人批准。实施过程中当煤层赋存条件变化较大或巷道设计发生变化时，还应当作出补充或修改设计。第101页/共220页局部综合防突措施基本程序和要求局部综合防突措施基本程序和要求在实施局部综合防突措施的煤巷掘进工作面和回采工作面，若

43、预测指标为无突出危险，则只有当上一循环的预测指标也是无突出危险时，方可确定为无突出危险工作面，并在采取安全防护措施、保留足够的预测超前距的条件下进行采掘作业；否则，仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检验。第102页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测对于各类工作面，除本规定载明应该或可以采用的工作面预测方法外，其他新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行；在试验前，应当由煤矿企业技术负责人批准。应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏感指标和临界值，并作为判定工作面突出危险性的主要依据。试验应由具有突出危险性鉴定资质的单位进行，在试验前和应

44、用前应当由煤矿企业技术负责人批准。第103页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测在主要采用敏感指标进行工作面预测的同时，可以根据实际条件测定一些辅助指标（如瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量动态变化、声发射、电磁辐射、钻屑温度、煤体温度等），采用物探、钻探等手段探测前方地质构造，观察分析工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象，实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。第104页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测工作面地质构造、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

45、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。第105页/共220页工作面突出危险性预测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、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。u立井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测按照石门揭煤工作面的各项要求和方法执行。第106页/共220页石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔石门揭煤工作面突出危险性预测钻

46、孔布置示意图布置示意图第107页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测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。u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。第108页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测综合指标D、K的计算公式为 D=D=（0.0075H/f-30.

47、0075H/f-3）(P-0.74)(P-0.74)（1）K=P/f K=P/f （2）式中D工作面突出危险性的D综合指标；K工作面突出危险性的K综合指标；H煤层埋藏深度，m；P煤层瓦斯压力，取各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；f软分层煤的坚固性系数。第109页/共220页综合指标D与K的技术描述图第110页/共220页各煤层石门揭煤工作面突出预测综合指标D、K的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表3所列的临界值进行预测。当测定的综合指标D、K都小于临界值，或者指标K小于临界值且式（1）中两括号内的计算值都为负值时，若未发现其他异常情况，该工作面即为无

48、突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。表3 石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标D、K参考临界值综合指标综合指标 D D综合指标综合指标 K K无烟煤无烟煤其他煤种其他煤种0.250.2520201515第111页/共220页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测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，应考虑不同钻进工艺条件下的排渣速度。u各煤层石门揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表4中所列

49、的指标临界值预测突出危险性。第112页/共220页表4 钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值煤样煤样hh2 2指标临界指标临界值值(Pa)(Pa)K1K1指标临界值指标临界值（mL/g mL/g ）干煤样干煤样2002000.50.5湿煤样湿煤样1601600.40.4如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。出危险工作面。第113页/共220页MD-2型钻屑瓦斯解吸仪第114页/共220页l钻屑解吸指标(

50、h2)的测定：l打钻时在预定的位置取出钻屑，用孔径1mm和3mm的筛子筛分(1mm的筛子在下，3mm的筛子在上)；l将筛分好的13mm粒度的试样装入MD-2型解吸仪的煤样瓶中，试样装至煤样瓶刻度线水平(10g左右)；l自钻孔打至该采样段起经3min后，启动秒表，转动三通阀，使煤样瓶与大气隔离；l在2min时记录解吸仪的读数，该值即为h2，单位为Pa。第115页/共220页第116页/共220页l瓦斯解吸特征K1值是判断煤层突出危险程度的重要参数；lK1值等于煤体暴露后第1分钟内每克钻屑的瓦斯解吸量；lK1值的大小与煤层中瓦斯含量有关，也与煤的破坏类型有关，因此，它能较好地反映煤层的突出危险性。