煤与瓦斯突出防治技术介绍.ppt

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1、煤与瓦斯突出防治技术介绍 一、煤与瓦斯突出概述一、煤与瓦斯突出概述 二、煤与瓦斯突出防治技术二、煤与瓦斯突出防治技术 三、突出矿井管理三、突出矿井管理 四、突出防治技术研究动态四、突出防治技术研究动态 煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出概述一、煤与瓦斯突出概述 突出的概念突出的概念突出的概念突出的概念 突出的危害性突出的危害性突出的危害性突出的危害性 我国的突出特点和一般规律我国的突出特点和一般规律我国的突出特点和一般规律我国的突出特点和一般规律 突出的预兆突出的预兆突出的预兆突出的预兆 突出机理突出机理突出机理突出机理 突出分类突出分类突出分类突出分类1 1、突出的概念突出的概念 煤煤与与瓦瓦斯斯

2、突突出出(包包括括煤煤与与二二氧氧化化碳碳、岩岩石石与与二二氧氧化化碳碳突突出出)是是发发生生在在煤煤矿矿井井下下采采掘掘过过程程中中的的一一种种极极其其复复杂杂的的瓦瓦斯斯动动力力现现象象。是是在在很很短短时时间间（几几秒秒到到几几分分钟钟）内内，在在地地应应力力和和瓦瓦斯斯的的共共同同作作用用下下，破破碎碎的的煤煤、岩岩和和瓦瓦斯斯由由煤煤体体或或岩岩体体内内突突然然向向采采掘掘空空间间抛抛出出的的异异常常动动力力现现象象，并并伴伴随随产产生生不不同同程程度度的的动动力力效效应应，可可造造成成设设施施破破坏坏和和人人员员伤伤亡的现象，是煤矿井下最严重的灾害之一。亡的现象，是煤矿井下最严重的

3、灾害之一。突出过程演示突出过程演示2、突出的危害 摧毁巷道设施 破坏通风系统 煤岩掩埋人员 瓦斯窒息人员 引起瓦斯爆炸、燃烧突出危害示例1 18791879年年4 4月月1717日日，比比利利时时“阿阿拉拉波波二二号号井井”发发生生一一次强度次强度420t420t，瓦斯，瓦斯5050万万m m3 3的突出。的突出。瓦瓦斯斯逆逆流流从从提提升升井井冲冲至至地地面面，距距井井口口23m23m的的绞绞车车房房附附近近的的火火炉炉引引燃燃了了瓦瓦斯斯，火火焰焰高高达达50m50m，井井口口建建筑筑烧烧成成一一片片废废墟墟。2h2h后后，火火焰焰快快要要熄熄灭灭时时，井井下下又又连连续续发发生生7 7次

4、次瓦瓦斯斯爆爆炸炸。井井下下209209人人，死死亡亡121121人人，地地面面3 3人人烧烧死死，1111人烧伤。人烧伤。m危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸危害示例2大平矿瓦斯爆炸22时09分12秒22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.大平煤矿大平煤矿“10.20”“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒

5、22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.瓦斯爆炸传播过程演示，瓦斯爆炸传播过程演示，瓦斯爆炸传播过程演示，瓦斯爆炸传播过程演示，148148148148人死亡人死亡人死亡人死亡32323232人受伤人受伤人受伤人受伤3.1 3.1 几组数据几组数据世界上发生的第一次典型的突出世界上发生的第一次典型的突出世界上发生的第一次典型的突出世界上发生的第一次典型的突出 1834 1834年法国鲁阿尔煤田的伊萨克矿井年法国鲁阿尔煤田的伊萨克矿井世界上最大的

6、一次突出世界上最大的一次突出世界上最大的一次突出世界上最大的一次突出 前苏联的顿巴斯煤田的加加林矿井石门揭煤时发生的突出前苏联的顿巴斯煤田的加加林矿井石门揭煤时发生的突出,突出强度突出强度:1.42:1.42万吨，瓦斯万吨，瓦斯2525万万m m3 3我国的突出矿井数和突出次数我国的突出矿井数和突出次数我国的突出矿井数和突出次数我国的突出矿井数和突出次数 1950 1950年，吉林辽源局富国西二坑发生我国有记载的第一次突出。不完全年，吉林辽源局富国西二坑发生我国有记载的第一次突出。不完全统计：统计：1950195019951995年，总共年，总共1633316333次；次；1951195120

7、042004年，在国有重点煤矿中，年，在国有重点煤矿中，4444个局个局185185对突出矿井，突出对突出矿井，突出1190111901次。有资料显示，现有突出矿井达次。有资料显示，现有突出矿井达911911处。处。我国最大的一次突出我国最大的一次突出我国最大的一次突出我国最大的一次突出 天府矿务局三汇一矿平峒揭煤时发生的突出，强度天府矿务局三汇一矿平峒揭煤时发生的突出，强度:1.278:1.278万吨万吨(煤岩煤岩),),瓦斯瓦斯140140万万m m3 3 3、我国的突出特点和一般规律 06.2.25 06.2.25 湖南邵阳大园矿，死亡湖南邵阳大园矿，死亡1818人；人；06.3.12

8、06.3.12 湖南郴州高坪矿发生突出，死亡湖南郴州高坪矿发生突出，死亡1111人；人；06.5.10 06.5.10 四川宜宾拗田煤矿，死亡四川宜宾拗田煤矿，死亡1111人；人；06.7.29 06.7.29 云南白龙山煤矿，死亡云南白龙山煤矿，死亡1111人；人；06.12.3 06.12.3 湖南涟源市观音一井，死亡湖南涟源市观音一井，死亡1212人；人；06.12.5 06.12.5 重庆南川潼仪煤矿，死亡重庆南川潼仪煤矿，死亡5 5人；人；06.12.13 06.12.13 湖南衡阳裕民煤矿，死亡湖南衡阳裕民煤矿，死亡1212人；人；3.2 最近2年发生的突出伤亡情况 07.3.27

9、 07.3.27 贵州水城汪家寨煤矿，死亡贵州水城汪家寨煤矿，死亡1010人；人；07.4.1 07.4.1 四川芙蓉白皎煤矿，死亡四川芙蓉白皎煤矿，死亡5 5人；人；07.4.6 07.4.6 湖南金竹山平垌，死亡湖南金竹山平垌，死亡4 4人；人；07.4.6 07.4.6 甘肃窑街金河矿，煤与二氧化碳突出，死亡甘肃窑街金河矿，煤与二氧化碳突出，死亡9 9人；人；07.4.19 07.4.19 河北峰峰局大树村煤矿，死亡河北峰峰局大树村煤矿，死亡1717人；人；07.4.20 07.4.20 河北邯郸陶二煤矿，死亡河北邯郸陶二煤矿，死亡1111人；人；07.5.20 07.5.20 山西晋城

10、寺河煤矿，死亡山西晋城寺河煤矿，死亡4 4人；人；07.5.30 07.5.30 湖南涟源市安平镇新万三矿，死亡湖南涟源市安平镇新万三矿，死亡6 6人。人。3.2 3.2 最近最近2 2年发生的突出伤亡情况年发生的突出伤亡情况3.3 我国最大一次突出发生情况我国最大一次突出发生情况 我国最大的一次突出(世界第2)-1975年8月8日，天府矿务局三汇一矿+280m水平，平峒揭开K1煤层时，突出煤岩12780t，瓦斯140万m3。炮响34s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m远的三道风门被毁，风门外装

11、有钎子和矸石的矿车冲出30多m远，1t多重的一块巨石被冲走120多m，另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90的急弯进入变电所。我国最大的一次突出突出煤矸堆积情况距突出点110m，煤矸基本封顶堆积高度缓慢下降，整个堆积长度1170m，直到峒口南茅口大巷，堆积60m(20m封顶)；北茅口大巷，堆积250m(约100m封顶)3.4 我国突出的特点 突出矿井分布广，部分地区较严重突出矿井分布广，部分地区较严重 2020多个省多个省(区区)的一些矿井的一些矿井 四四川川、重重庆庆、贵贵州州、湖湖南南、江江西西、辽辽宁宁、河河南南等等省省 较严重较严重 湖湖南南的的突突出出矿矿井井数数和和突突出出总

12、总次次数数，均均占占全全国国总总数数的的1/31/3以上，特大型突出次数占一半以上；以上，特大型突出次数占一半以上；突出分布在不同类型的煤层突出分布在不同类型的煤层 单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的1/31/3 相相当当一一部部份份矿矿井井的的所所有有可可采采煤煤层层均均属属突突出出煤煤层层，无无保保护煤层可采护煤层可采 全国有近一半的突出矿井，需采用本煤层防突措施全国有近一半的突出矿井，需采用本煤层防突措施3.4 我国突出的特点 始突深度不一始突深度不一 5060m500600m 5060m500600m 始突深度浅，特大型突出的深度浅，在南方煤田中是一明

13、显特点始突深度浅，特大型突出的深度浅，在南方煤田中是一明显特点中小型突出占绝大多数，大强度突出次数也不少中小型突出占绝大多数，大强度突出次数也不少 50t 50t以下的小型突出占以下的小型突出占73.77%73.77%50100t 50100t的中型突出占的中型突出占13.45%13.45%100500t 100500t的次大型突出占的次大型突出占11.15%11.15%5001000t 5001000t的大型突出占的大型突出占0.91%0.91%1000t1000t的特大型突出占的特大型突出占0.7%0.7%大大型型和和特特大大型型突突出出比比例例虽虽小小，但但次次数数仍仍有有100100多

14、多次次，多多数数发发生在石门揭煤时生在石门揭煤时有有少少数数矿矿井井发发生生过过岩岩石石与与二二氧氧化化碳碳突突出出及及岩岩石石与与甲甲烷突出烷突出 随随着着采采深深的的加加大大，突突出出矿矿井井不不断断增增多多，突突出出灾灾害害日日益严重益严重 延期突出和打钻突出增多延期突出和打钻突出增多3.5 突出的一般规律煤层突出危险性随开采深度增加而增大煤层突出危险性随开采深度增加而增大;煤层突出危险性随煤层厚度的增大而增大煤层突出危险性随煤层厚度的增大而增大;大多数突出发生在掘进工作面大多数突出发生在掘进工作面;掘进面占掘进面占80%(80%(其中石门占其中石门占6.75%)6.75%)以上以上,采

15、面占采面占15.8%15.8%石门突出的平均强度最大石门突出的平均强度最大;突出前的作业方式多样，但以放炮为最多突出前的作业方式多样，但以放炮为最多;放炮占放炮占64.6%,64.6%,手、风镐落煤占手、风镐落煤占21%,21%,其它占其它占12.1%12.1%突出多发生在地质构造带和应力集中带突出多发生在地质构造带和应力集中带;多数突出前有预兆出现。多数突出前有预兆出现。3.6 突出多发地点 封闭向斜轴附近封闭向斜轴附近封闭向斜轴附近封闭向斜轴附近n n轴部地带轴部地带上部压应力上部压应力下部下部张应力，受深部地层的阻力，张应力，受深部地层的阻力，岩层进一步挤压岩层进一步挤压小型层面滑小型层

16、面滑动并出现压性逆断层动并出现压性逆断层n n南桐矿区南桐矿区80%80%的突出发生在八面的突出发生在八面山向斜、王家坝向斜、鸦雀岩山向斜、王家坝向斜、鸦雀岩向斜、甘家坪向斜向斜、甘家坪向斜3.6 突出多发地点帚状构造收敛端帚状构造收敛端帚状构造收敛端帚状构造收敛端 收敛端常常是地应力集中的地点收敛端常常是地应力集中的地点 天天府府三三汇汇一一矿矿处处在在华华莹莹山山帚帚状状构构造的收敛端，突出频繁发生。造的收敛端，突出频繁发生。3.6 突出多发地点煤层扭转区煤层扭转区n n南桐矿务局原东林矿的南桐矿务局原东林矿的7979次突出次突出中，有中，有93%93%集中在南翼黑漆岩扭集中在南翼黑漆岩扭

17、转带，在突出事例中可清楚看到转带，在突出事例中可清楚看到构造应力的水平挤压作用构造应力的水平挤压作用n n鱼田堡煤矿东翼的鱼田堡煤矿东翼的9 9次突出均分次突出均分布在压扭性的扭转轴轴部附近布在压扭性的扭转轴轴部附近3.6 突出多发地点压性、压扭性小断层带压性、压扭性小断层带n n受水平方向强烈挤压而形受水平方向强烈挤压而形成，保持了高的应力集中，成，保持了高的应力集中，同时对瓦斯存储也有利同时对瓦斯存储也有利n n六枝煤矿东二采区，六枝煤矿东二采区，1414次次突出突出(占占7 7号层总数的号层总数的61%)61%)均与压性压扭性小断层均与压性压扭性小断层有有关关3.6 突出多发地点压性、压

18、扭性小断层带压性、压扭性小断层带n n南桐一井南桐一井5 5号层一个回采面号层一个回采面沿走向沿走向32m32m，连续突出，连续突出7 7次次与压扭性小断层有关与压扭性小断层有关3.6 突出多发地点煤层产状变化区煤层产状变化区n n南桐一井南桐一井5 5号煤层号煤层80%80%的突的突出出(73(73次次)发生在该区域发生在该区域n n洪山殿蛇形山井洪山殿蛇形山井4 4采区，采区，煤层走向倾角变化，是严煤层走向倾角变化，是严重突出区，该区突出重突出区，该区突出7070次次(占总数占总数44%)44%)，该区，该区14421442机巷平均机巷平均1 1次次/11/11米米3.6 突出多发地点煤包

19、及煤厚变化带煤包及煤厚变化带n n煤层厚度急剧变化带是构造应力集中的地带煤层厚度急剧变化带是构造应力集中的地带n n红卫煤矿的红卫煤矿的190190次突出次突出(占总数占总数85%)85%)发生在煤包地带，全部特大发生在煤包地带，全部特大型突出集中在煤包最厚区段型突出集中在煤包最厚区段3.6 突出多发地点煤包及煤厚变化带煤包及煤厚变化带n n红卫煤矿的红卫煤矿的126126采区在走向不到采区在走向不到70m70m的薄煤带掘进时，发生的薄煤带掘进时，发生7 7次突次突出出3.6 突出多发地点分岔煤处分岔煤处n n红卫煤矿揭开分岔煤时经常发生突出红卫煤矿揭开分岔煤时经常发生突出(最大最大2000t

20、)2000t)3.6 突出多发地点岩浆岩浸入带岩浆岩浸入带岩浆岩浸入引起煤层局部变质岩浆岩浸入引起煤层局部变质力学性质变化力学性质变化应力分布不均应力分布不均白票矿区，白票矿区，25%25%以上的突出以上的突出(265(265次次)发生在岩浆岩浸入带发生在岩浆岩浸入带4.煤与瓦斯突出预兆有有声声预预兆兆：煤煤炮炮声声、机机枪枪声声、闷闷雷雷声声、劈劈裂裂声声、支支柱柱折折断断声声等等无声预兆无声预兆煤煤层层结结构构变变化化，层层理理紊紊乱乱，煤煤变变软软、光光泽泽变变暗暗，煤煤层层由由薄薄变厚，倾角由小变大变厚，倾角由小变大工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓、掉渣等工作面煤体和支架压力增大，煤

21、壁外鼓、掉渣等瓦斯增大或忽大忽小，煤壁温度降低瓦斯增大或忽大忽小，煤壁温度降低5.5.突出机理概述突出机理概述突突突突出出出出机机机机理理理理是是是是对对对对突突突突出出出出发发发发生生生生原原原原因因因因和和和和发发发发动动动动过过过过程程程程的的的的认认认认识识识识是是是是突突突突出出出出预预预预测测测测和和和和防防防防突技术的理论依据；突技术的理论依据；突技术的理论依据；突技术的理论依据；世界上尚未形成完整的公认的突出机理理论；世界上尚未形成完整的公认的突出机理理论；世界上尚未形成完整的公认的突出机理理论；世界上尚未形成完整的公认的突出机理理论；目目目目前前前前机机机机理理理理研研研研究

22、究究究尚尚尚尚停停停停留留留留在在在在各各各各种种种种假假假假说说说说阶阶阶阶段段段段,各各各各种种种种假假假假说说说说可可可可概概概概括括括括为为为为4 4 4 4种种种种类类类类型型型型:应应应应力力力力学学学学说说说说、瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯学学学学说说说说、化化化化学学学学学学学学说说说说、综综综综合合合合学学学学说说说说，其其其其中中中中综综综综合合合合学学学学说得到较多支持；说得到较多支持；说得到较多支持；说得到较多支持；何何何何学学学学秋秋秋秋教教教教授授授授提提提提出出出出的的的的“流流流流变变变变”学学学学说说说说和和和和蒋蒋蒋蒋承承承承林林林林教教教教授授授授提提提提出出出出的的

23、的的“球球球球壳壳壳壳失失失失稳稳稳稳”学说是近年来我国在机理研究中的新进展。学说是近年来我国在机理研究中的新进展。学说是近年来我国在机理研究中的新进展。学说是近年来我国在机理研究中的新进展。煤与瓦斯突出机理归纳煤与瓦斯突出机理归纳瓦斯主导说 “瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合空隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“瓦斯解吸”说、“地质破坏带”说、“突出波”说、“火山瓦斯”说、“卸压瓦斯”说等地压主导说 “岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪应力”说、“振动波”说、“冲击移动”说、“顶板位移不均匀”说；“应力叠加”说、“塑性变形”说、“拉应力”说、“放炮突

24、出”说等煤与瓦斯突出机理归纳煤与瓦斯突出机理归纳化学本质说 “瓦斯水化物”说、“爆炸的煤”说、“重煤”说、“地球化学”说、“瓦斯煤固溶体”说、“硝基化合物”说等综合假说 国内外多数研究人员认为，煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果，在实践中、多数人认为综合假说能比较客观地解释一些突出动力现象，在防突工作中，其效果基本令人满意。突出的发生和发展过程n n准备阶段：准备阶段：能量集聚，形成高的地应力和瓦斯压力梯度，工作面能量集聚，形成高的地应力和瓦斯压力梯度，工作面煤体处于临界破坏的脆弱平衡状态。煤体处于临界破坏的脆弱平衡状态。n n发动阶段：发动阶段：工作面的应力状态

25、突然改变，临界平衡状态被打破，工作面的应力状态突然改变，临界平衡状态被打破，煤岩卸载，伴随着裂隙的生成和扩张，瓦斯大量解吸并参与突出。煤岩卸载，伴随着裂隙的生成和扩张，瓦斯大量解吸并参与突出。n n扩展阶段：扩展阶段：在应力和瓦斯压力梯度的作用下，从突发点向煤体内在应力和瓦斯压力梯度的作用下，从突发点向煤体内部连续破坏和剥离煤体，破碎的煤在被瓦斯风暴搬运中被粉碎。部连续破坏和剥离煤体，破碎的煤在被瓦斯风暴搬运中被粉碎。n n停止阶段：停止阶段：由于剥离和破碎煤体在扩展过程中遇到较硬的煤体或由于剥离和破碎煤体在扩展过程中遇到较硬的煤体或孔洞被堵塞引起的应力和瓦斯梯度降低，使得地应力和瓦斯压力降低

26、到孔洞被堵塞引起的应力和瓦斯梯度降低，使得地应力和瓦斯压力降低到不足以继续破坏煤体的程度，突出便中止。不足以继续破坏煤体的程度，突出便中止。6.突出类型划分n n按照力学特征分类：按照力学特征分类：倾出、压出和突出倾出、压出和突出n n按照强度分类：按照强度分类：小型（小型（50t3030qm临界值L/min5.04.54.04.5 注意事项注意事项注意事项注意事项 钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔钻孔布置必须在软分层且参数合理，避开钻孔 操作快速，减少暴露时间，操作快速，减少暴露时间，2min2min内完成内完成 控制打钻，禁止先打到预定深度后等待测量控制打钻，禁止先打到预定深度后等

27、待测量 观察压力表，检查是否漏气观察压力表，检查是否漏气 进气端是否堵塞进气端是否堵塞 测量室长度控制测量室长度控制 现象记录现象记录 不要正对测杆避免人员受伤等不要正对测杆避免人员受伤等 定期检查气密性定期检查气密性 要备用胶囊与工具要备用胶囊与工具 钻粉量指标指标概念及表示形式：指标概念及表示形式：指标概念及表示形式：指标概念及表示形式：Kg/m,L/m Kg/m,L/m Kg/m,L/m Kg/m,L/m 与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系 钻粉量钻粉量S S综合反映地应力、瓦斯和煤质三因素，但影响最大的是地应综合反映地应力、瓦斯和煤质三因素，但影响最大的是

28、地应力，在以地应力为主导突出的矿井较多应用。力，在以地应力为主导突出的矿井较多应用。一般一般S S比正常排粉量大比正常排粉量大3 34 4倍时认为有危险。倍时认为有危险。细则推荐的临界值为细则推荐的临界值为细则推荐的临界值为细则推荐的临界值为:6kg/m ;:6kg/m ;:6kg/m ;:6kg/m ;测定方法测定方法测定方法测定方法 测定仪器及其构成：弹簧秤、塑料桶或袋等测定仪器及其构成：弹簧秤、塑料桶或袋等 准准 备：测量装置、皮尺、粉笔等备：测量装置、皮尺、粉笔等 钻孔布置：软分层、孔径、孔数、钻孔参数等参照细则钻孔布置：软分层、孔径、孔数、钻孔参数等参照细则 测测 定：按规定每定：按

29、规定每m m一次一次 记录、预报：记录、预报：注意事项注意事项注意事项注意事项 钻孔布置应在软分层且参数合理、钻粉接全、现象记录、控钻孔布置应在软分层且参数合理、钻粉接全、现象记录、控制打钻速度、测量长度控制等。制打钻速度、测量长度控制等。综合指标 指标公式：指标公式：指标公式：指标公式：R=R=（S Smaxmax-1.8-1.8）(q(qmaxmax-4)-4)与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系 综合反映了瓦斯、应力、煤的力学性质等参数，综合反映了瓦斯、应力、煤的力学性质等参数，R R越大突出危险性越大突出危险性越大，越大，R0 R0时，用单项指标判断时，用单

30、项指标判断 测定方法测定方法测定方法测定方法 见钻粉量和初速度测定方法见钻粉量和初速度测定方法 注意事项注意事项注意事项注意事项 钻孔布置必须在软分层且参数合理、钻粉全接、现象记录、控制打钻孔布置必须在软分层且参数合理、钻粉全接、现象记录、控制打钻、测量长度（钻、测量长度（1m1m）控制等）控制等瓦斯涌出动态指标几种指标形式几种指标形式几种指标形式几种指标形式 放炮后放炮后3030（6060）minmin内吨煤瓦斯涌出量内吨煤瓦斯涌出量V V3030、V V6060 放炮瓦斯浓度峰值与炮前正常瓦斯浓度的比值放炮瓦斯浓度峰值与炮前正常瓦斯浓度的比值B B 瓦斯涌出变动系数瓦斯涌出变动系数K KV

31、 V 两次放炮瓦斯涌出量峰值差两次放炮瓦斯涌出量峰值差|q|q|除了放炮的其它作业瓦斯涌出量增减幅度除了放炮的其它作业瓦斯涌出量增减幅度|Q|Q|一些参考指标及其临界值一些参考指标及其临界值一些参考指标及其临界值一些参考指标及其临界值 指指指指 标标标标 V V V V30 30 30 30 K K K KV V V V B|B|B|B|q|q|q|q|Q|Q|Q|Q|m m m m3 3 3 3/t m/t m/t m/t m3 3 3 3/min m/min m/min m/min m3 3 3 3/min/min/min/min 参考临界值参考临界值参考临界值参考临界值 9 0.7 5

32、0.4 0.21 9 0.7 5 0.4 0.21 9 0.7 5 0.4 0.21 9 0.7 5 0.4 0.21 V V3030与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系与突出危险性关系 V V3030指标指工作面炮后指标指工作面炮后30min30min吨煤瓦斯涌出量。由吨煤瓦斯涌出量。由4 4部分部分组成：炮后煤壁表面、巷道顶底煤壁表面新增瓦斯量组成：炮后煤壁表面、巷道顶底煤壁表面新增瓦斯量V Vq30q30、V Vdq30dq30和落煤的游历瓦斯量和落煤的游历瓦斯量V Vp30p30 、解吸瓦斯量、解吸瓦斯量V Vx30 x30 ，一般，一般V Vdq30dq30和和V Vp3

33、0p30变化不大。变化不大。V V3030指标包含了瓦斯涌出和瓦斯解吸两个指标包含了瓦斯涌出和瓦斯解吸两个方面，和突出的影响因素有关；方面，和突出的影响因素有关；理论上讲，理论上讲，V V3030指标一般随着循环放炮的次序由小变大或指标一般随着循环放炮的次序由小变大或变化不大，但也有不符合这一规律的情况，当规律异常变变化不大，但也有不符合这一规律的情况，当规律异常变化时，表明前方可能存在突出危险。当由小变到很大或由化时，表明前方可能存在突出危险。当由小变到很大或由小变到很大然后又大幅变小时，往往前方有异常。小变到很大然后又大幅变小时，往往前方有异常。V V V V30303030测定方法测定方

34、法测定方法测定方法 一般利用矿井环境检测系统或一般利用矿井环境检测系统或WTCWTC瓦斯突出参数仪测定，利用矿井瓦斯突出参数仪测定，利用矿井环境检测系统时需要人为统计计算。环境检测系统时需要人为统计计算。统计内容：每一次进尺的落煤量（可通过上报的煤量或根据进尺统计内容：每一次进尺的落煤量（可通过上报的煤量或根据进尺长度、断面、密度计算）、进尺前瓦斯浓度、进尺长度、断面、密度计算）、进尺前瓦斯浓度、进尺30min30min内平均瓦斯浓度；内平均瓦斯浓度；风量等风量等 注意事项注意事项注意事项注意事项 掌握矿井瓦斯涌出规律、保证瓦斯浓度传感器精度、风量、落煤量应掌握矿井瓦斯涌出规律、保证瓦斯浓度传

35、感器精度、风量、落煤量应尽量准确；尽量准确；由于各参数均有误差存在由于各参数均有误差存在,目前多作为辅助预测指标。目前多作为辅助预测指标。其它预测指标简介电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射 煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，一些原子的外层电子煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，一些原子的外层电子获得高的动能而逃逸出来，随着破坏的发展，外逸的电子不断增多，获得高的动能而逃逸出来，随着破坏的发展，外逸的电子不断增多，裂隙面不断获得静电荷分布，达到一定值时便发生电磁辐射现象。电裂隙面不断获得静电荷分布，达到一定值时便发生电磁辐射现象。电磁辐射强度可用于预测突出磁辐射强度可用于预测突出。声发射声发

36、射声发射声发射 煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，会发射出应力波，利煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中，会发射出应力波，利用对该应力波的测定可以预测突出。用对该应力波的测定可以预测突出。AEAE事件数、能量等指标可以作为事件数、能量等指标可以作为预测指标。预测指标。煤体温度煤体温度煤体温度煤体温度 工作面突出危险性预报单单单单一一一一指标测定值大于等于其临界值时判定为有突出危险性指标测定值大于等于其临界值时判定为有突出危险性指标测定值大于等于其临界值时判定为有突出危险性指标测定值大于等于其临界值时判定为有突出危险性存在以下几种情况之一时可直接判定为有突出危险：存在以下几种情况之一时可直接

37、判定为有突出危险：存在以下几种情况之一时可直接判定为有突出危险：存在以下几种情况之一时可直接判定为有突出危险：处于地质构造带处于地质构造带 煤层赋存条件急剧变化区煤层赋存条件急剧变化区 处于应力叠加区处于应力叠加区 打钻时出现喷孔、顶钻等动力现象打钻时出现喷孔、顶钻等动力现象 有明显突出预兆有明显突出预兆多指标预测时，只要一项指标超标就判定有突出危险多指标预测时，只要一项指标超标就判定有突出危险多指标预测时，只要一项指标超标就判定有突出危险多指标预测时，只要一项指标超标就判定有突出危险 敏感指标及临界值应根据矿井实际考察确定敏感指标及临界值应根据矿井实际考察确定敏感指标及临界值应根据矿井实际考

38、察确定敏感指标及临界值应根据矿井实际考察确定3.4 3.4 预测技术发展方向预测技术发展方向 区域预测方面区域预测方面 借助各种物探手段的区域预测方法：借助各种物探手段的区域预测方法：地质动力区划法地质动力区划法(应力计算法等应力计算法等)、三维地震法和、三维地震法和 煤层透煤层透视法（地质坑透及钻孔坑透等）结合统计规律预测区域突出视法（地质坑透及钻孔坑透等）结合统计规律预测区域突出危险性；危险性；非接触式连续预测非接触式连续预测 声发射预测、电磁辐射预测、瓦斯涌出动态等已进行了声发射预测、电磁辐射预测、瓦斯涌出动态等已进行了大量的研究，但要达到实用化程度还需进行不懈的研究。大量的研究，但要达

39、到实用化程度还需进行不懈的研究。突出监测预警突出监测预警 借助矿井安全安全监控系统、计算机技术、信息技术和借助矿井安全安全监控系统、计算机技术、信息技术和网络技术等优势，通过对多种信息的综合分析，实现对瓦斯网络技术等优势，通过对多种信息的综合分析，实现对瓦斯突出危险性动态的、系统的监测、评价和警戒。突出危险性动态的、系统的监测、评价和警戒。4、防突措施 区域性防突措施 局部防突措施 各种防突措施基本原理各种防突措施基本原理各种防突措施基本原理各种防突措施基本原理:卸除地应力卸除地应力 释放煤层瓦斯释放煤层瓦斯 增强支护强度（金属骨架或固化）增强支护强度（金属骨架或固化）国内外主要应用的防突措施

40、（采面煤巷石门区域局部防突措施区域防突措施防治突出措施水力冲刷水力挤出预裂爆破超前支护松动爆破超前钻孔瓦斯抽放水力冲孔金属骨架或固化排放钻孔煤层注水预抽瓦斯保护层开采4.1 区域性防突措施4.1.1 开采保护层 概念：概念：概念：概念：所谓开采保护层，通常是指在煤层群开采中，选择某一不具有危所谓开采保护层，通常是指在煤层群开采中，选择某一不具有危险或危险性较小的煤层先行开采，从而对具有危险的煤层起到消除突险或危险性较小的煤层先行开采，从而对具有危险的煤层起到消除突出危险的效果。先行开采的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保出危险的效果。先行开采的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层，保护层

41、位于被保护层上方的称为上保护层，反之称为下保护层。护层，保护层位于被保护层上方的称为上保护层，反之称为下保护层。迄今为止，开采保护层是防止煤与瓦斯突出最经济、最有效的根迄今为止，开采保护层是防止煤与瓦斯突出最经济、最有效的根本手段。本手段。选择保护层的原则选择保护层的原则 优先选择上保护层优先选择上保护层 选择下保护层时不得影响和破坏上部的被保护层选择下保护层时不得影响和破坏上部的被保护层 开采保护层防突机理应力降低、煤层卸压应力降低、煤层卸压突出的激发作用减小突出的激发作用减小透气性增加透气性增加瓦斯压力梯度减小瓦斯压力梯度减小瓦斯排放瓦斯排放突出发展的瓦斯作用减小突出发展的瓦斯作用减小煤体

42、强度增高煤体强度增高抵抗破坏的能力增强抵抗破坏的能力增强消消除除或或降降低低突突出出危危险险性性开采保护层开采保护层 考察参数的变化考察参数的变化 保护层开采后，在卸压范围内，被保护层：瓦斯压力下降、瓦斯保护层开采后，在卸压范围内，被保护层：瓦斯压力下降、瓦斯流量增大、煤层变形增大、顶底板岩石应力降低、煤体温度降低。流量增大、煤层变形增大、顶底板岩石应力降低、煤体温度降低。下图为鱼田堡煤矿开采上保护层下图为鱼田堡煤矿开采上保护层3#3#煤层后被保护层煤层后被保护层4#4#煤层参数变煤层参数变化情况。由图中可看出，被保护层参数的变化可大致划分为化情况。由图中可看出，被保护层参数的变化可大致划分为

43、4 4个带，即：个带，即：正常应力带、集中应力带、保护卸压带和应力恢复带。正常应力带、集中应力带、保护卸压带和应力恢复带。保护层的保护范围保护层的有效保护层间距保护层的有效保护层间距 保护层的保护作用随层间距的增大而减小，达到某一临界距离时，保护作用已不明显，该临界距离称之为有效层间距。我国根据大量试验资料统计分析认为，在采深小于550 m，回采面长度小于120 m条件下，保护层的有效保护层间垂距为：急倾斜煤层上保护层60 m，下保护层80 m；缓倾斜和倾斜煤层，上保护层50m，下保护层100 m。选择保护层时应根据保护层厚度、岩性组合、顶板管理方法，回采工作面长度和开采深度等因素确定有效垂距

44、。保护层的保护范围保护层的保护范围 由走向卸压角、倾向卸压角和超前距确定。由走向卸压角、倾向卸压角和超前距确定。走向卸压角走向卸压角走向卸压角走向卸压角保护层的保护范围保护层的保护范围 倾向卸压角倾向卸压角倾向卸压角倾向卸压角 保护层的保护范围保护层的保护范围保护层的保护范围保护层的保护范围 超前距：超前距：超前距：超前距：保护层超前于被保护层的距离应不小于保护层超前于被保护层的距离应不小于2 2倍层间距，倍层间距，并不小于并不小于40m40m。开采保护层的注意事项 不留或少留煤柱；不留或少留煤柱；被保护层工作面尽量布置在保护范围内；被保护层工作面尽量布置在保护范围内；保护参数要实际考察确定；

45、保护参数要实际考察确定；保护层开采过程中，应进行瓦斯抽放等措施，综合治保护层开采过程中，应进行瓦斯抽放等措施，综合治理保护层的瓦斯涌出，加大被保护层的保护效果。理保护层的瓦斯涌出，加大被保护层的保护效果。4.1 区域性防突措施4.1.2 预抽煤层瓦斯 预抽防突机理预抽防突机理预抽防突机理预抽防突机理 预抽煤层瓦斯消突原理框图预抽煤层瓦斯消突原理框图施工抽放钻孔煤体应力降低预抽煤层瓦斯消除（或降低）煤与瓦斯突出释放煤岩弹性能减少突出的激发作用煤体强度增高释放瓦斯潜能发展突出的瓦斯作用减少煤体抵抗破坏能力增加瓦斯压力梯度降低预抽方法 模块化抽放（寺河模式）模块化抽放（寺河模式）预抽方法 穿层抽放（

46、白皎、松藻模式）穿层抽放（白皎、松藻模式）预抽方法 穿层顺层抽放（六枝模式）穿层顺层抽放（六枝模式）预抽方法 顺层抽放顺层抽放 预抽效果评价 规程要求：规程要求：规程要求：规程要求：预抽瓦斯后预抽瓦斯后,突出煤层的残存瓦斯含量应小于该煤层突出煤层的残存瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量。始突深度的原始煤层瓦斯含量。煤层瓦斯预抽率应大于煤层瓦斯预抽率应大于30%30%。标准要求：标准要求：标准要求：标准要求：残存瓦斯压力小于残存瓦斯压力小于0.74MPa;0.74MPa;残存瓦斯含量小于始突深度的原始煤层瓦斯含量；残存瓦斯含量小于始突深度的原始煤层瓦斯含量；综合指标综合指标D,KD,

47、K小于其临界值。小于其临界值。预抽效果评价预抽效果评价 部分煤层预抽效果部分煤层预抽效果部分煤层预抽效果部分煤层预抽效果矿井矿井 煤层煤层 煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力(MPa)(MPa)透气性系数透气性系数 (m(m2 2/(Mpa/(Mpa2 2d)d)预抽效果预抽效果北票台吉北票台吉六枝化处六枝化处松藻打通二松藻打通二矿矿芙蓉白皎芙蓉白皎 1010#7 7 8 82 2 6.456.451.91.92.02.03.63.63.1103.110-3-31.78101.7810-2-21.44101.4410-2-23.05103.0510-2-21 1年预抽，半径年预抽，半径3.5m3.5m1

48、 1年预抽，半径年预抽，半径5.0m5.0m6 6个月预抽，半径个月预抽，半径2.5m2.5m6 6个月预抽，半径个月预抽，半径3.0m3.0m天府刘家沟矿采用天府刘家沟矿采用8m8m8m8m网格预抽，预抽时间大于网格预抽，预抽时间大于3636个月方可使抽放率达到个月方可使抽放率达到2525以上。以上。淮北芦岭矿淮北芦岭矿8#8#煤采用直径为煤采用直径为75mm75mm、孔间距、孔间距4m4m预抽，预抽预抽，预抽6 6个月即可消除煤层个月即可消除煤层的突出危险性。的突出危险性。提高提高预抽效果的方法预抽效果的方法 长时间、密集钻孔强化抽放；长时间、密集钻孔强化抽放；长时间、密集钻孔强化抽放；长

49、时间、密集钻孔强化抽放；预裂爆破；预裂爆破；预裂爆破；预裂爆破；水力扩孔水力扩孔水力扩孔水力扩孔4.2 工作面防突措施石门揭煤防突措施 石门揭煤程序（石门揭煤程序（MT/T955-2005MT/T955-2005）探查煤层层位（探查煤层层位（10m10m以外）以外）测压或预测突出危险性（测压或预测突出危险性（5m5m）采取防突措施（采取防突措施（3-5m3-5m）进行措施效果检验进行措施效果检验 远距离放炮或震动性放炮揭开煤层（远距离放炮或震动性放炮揭开煤层（1.51.52m2m）穿过煤层并进入顶（底）板岩石穿过煤层并进入顶（底）板岩石(2m)(2m)石门揭煤防突措施石门揭煤防突措施 -预抽瓦

50、斯预抽瓦斯 -水力冲孔水力冲孔 -排放钻孔排放钻孔 -金属骨架金属骨架 -化学固化化学固化类类类类 别别别别抽放瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯水力冲、扩孔水力冲、扩孔水力冲、扩孔水力冲、扩孔排放钻孔排放钻孔排放钻孔排放钻孔金属骨架金属骨架金属骨架金属骨架适用条件适用条件适用条件适用条件有足够的抽放有足够的抽放时间时间(3(3月）月）松软煤层、有自喷现象松软煤层、有自喷现象有足够的排放有足够的排放时间时间石门与煤层面的交石门与煤层面的交角大于角大于4545度的薄及度的薄及中厚煤层中厚煤层实施措施实施措施实施措施实施措施的岩柱厚的岩柱厚的岩柱厚的岩柱厚度度度度(m)(m)(m)(m)不小于不小于3m