矿井瓦斯防治技术综述.pdf

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1、 矿井瓦斯防治技术综述 张明清 贵州大学矿业学院 贵州鑫诚科技有限公司http:/ 2010.11.20 目录目录 一、相关规定.3 1、突出矿井.3 2、设计规定.4 3、防突措施规定.6 4、防突设计内容.7 二、区域综合防突措施.8 1、区域突出危险性预测.8 2、区域防突措施.11 3、区域防突措施效果检验.14 4、区域验证.16 三、局部综合防突措施.17 1、工作面突出预测.17 2、局部防突措施.22 3、局部防突措施效果检验.33 4、安全防护措施.35 参考资料.41 1、通风压力与通风系统.41 2、矿井瓦斯喷出及其预防.42 3、煤与瓦斯共采技术.73 4、其它矿区抽采

2、经验及瓦斯利用.89 一、一、相关规定相关规定 主要依据：防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规定 1、突出矿井、突出矿井 第十二条 煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故，经事故调查认定为突出事故的，该煤层即为突出煤层，该矿井即为突出矿井。第十一条 矿井有下列情况之一的，应当立即进行突出煤层鉴定；鉴定未完成前，应当按照突出煤层管理鉴定未完成前，应当按照突出煤层管理：（一）煤层有瓦斯动力现象的；（二）相邻矿井开采的同一煤层发生突出的；（三）煤层瓦斯压力达到或者超过 0.74MPa 的。第九条 新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平均厚度在 0.3m 以上的煤层进行突出危险

3、性评估。第十三条 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。当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当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p 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表 1 所列的临界值的，确定为突出煤层。鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标。表 1 突出煤层鉴定的单项指标临界值 煤层 破坏类型 瓦斯放散初速度 p 坚固性系数 f 瓦斯压力（相对压力）P（MPa）临界值、10 0.5 0.74 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知（安监总煤装关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知（安监总煤装2

4、010154号）：号）：高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井、突出矿区内所有矿井应及时按规定测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数，建立矿井瓦斯基础资料数据库；并在采掘非突出煤层过程中收集煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、瓦斯放散初速度和坚固性系数等“四项指标”资料，发现有一项指标超标或突出预测敏感性指标出现超标的，该煤层按突出煤层管理，并及时进行煤层突出危险性鉴定。有条件的煤矿企业要积极开展煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值考察工作，建立科学合理、适合矿区（井）实际的突出预测预报指标体系。黔安监管办字【黔安监管办字【2007】345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防

5、治工作的意见突出防治工作的意见中划定的突出区域煤矿，未鉴定前也按突出矿井（煤层）设计和管理。2、设计规定、设计规定 第十六条 突出矿井的巷道布置应当符合下列要求和原则：（一）运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山和下山（盘区大巷）等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中；（二）减少井巷揭穿突出煤层的次数；（三）井巷揭穿突出煤层的地点应当合理避开地质构造破坏带；（四）突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域。第十九条 突出煤层的采掘作业应当符合以下规定：（一）严禁采用水力采煤法、倒台阶采煤法及其他非正规采煤法；（二）急倾斜煤层适合采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法；（五）采煤工作面尽可能采用刨煤机或

6、浅截深采煤机采煤；第二十二条 在同一突出煤层正在采掘的工作面应力集中范围内，不得安排其他工作面进行回采或者掘进。具体范围由矿技术负责人确定，但不得小于 30m。突出煤层的掘进工作面应当避开邻近煤层采煤工作面的应力集中范围。第二十三条 突出矿井的通风系统应当符合下列要求：（一）井巷揭穿突出煤层前，具有独立的、可靠的通风系统；（二）突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都有独立的回风系统。采区回风巷是专用回风巷；第二十一条 所有突出煤层外的掘进巷道（包括钻场等）距离突出煤层的最小法向距离小于 10m 时（在地质构造破坏带为小于 20m时），必须边探边掘，确保最小法向距离不小于 5m。（黔府办发

7、200883号文规定：小于20m必须采取消突措施）第二十七条第二十七条 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置满足防突工作需要的专业防突队伍。突出矿井应当编制突出事故应急预案。3、防突措施规定、防突措施规定 第五条 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。第六条 防突工作坚持区域防突措施先行、

8、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。区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。第十七条 突出矿井地质测量工作必须遵守下列规定：（三）突出煤层顶、底板岩巷掘进时，地质测量部门提前进行地质预测，掌握施工动态和围岩变化情况，及时验证提供的地质资料，并定期通报给煤矿防突机构和采掘区（队）；遇有较大变化时，随时通报。4、防突设计内容、防突设计内容 第十四条 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。设计应当包括开拓方式、煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤方法、通风系统、防突设施（

9、设备）、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。防突流程：见防突规定最后一页。第八十条 石门和立井、斜井揭穿突出煤层的专项防突设计至少应当包括下列主要内容：（一）石门和立井、斜井揭煤区域煤层、瓦斯、地质构造及巷道布置的基本情况；（二）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；（三）控制突出煤层层位、准确确定安全岩柱厚度的措施，测定煤层瓦斯压力的钻孔等工程布置、实施方案；（四）揭煤工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法、指标，预测及检验钻孔布置等；（五）工作面防突措施；（六）安全防护措施及组织管理措施；（七）加强过煤层段巷道的支护及其他措施。第八十六条 煤巷掘进和采煤工作面

10、的专项防突设计应当至少包括下列内容：（一）煤层、瓦斯、地质构造及邻近区域巷道布置的基本情况；（二）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；（三）工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法、指标以及预测、效果检验钻孔布置等；（四）防突措施的选取及施工设计；（五）安全防护措施；（六）组织管理措施。二、区域综合防突措施二、区域综合防突措施 1、区域突出危险性预测区域突出危险性预测 第三十三条 区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测（以下简称开拓前区域预测）和新采区开拓完成后的区域预测（以下简称开拓后区域预测）。未进行区域预测的区域视为突出危险区。第三十五条 开拓前区域预测结果仅

11、用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业。第三十八条 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。第三十六条 开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。第三十九条 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。第四十二条 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：（1）矿井地质资料中未提供各煤层的突出危险性参数，根据黔安监管办字【2007】345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见中划定的区域确定。

12、（2）第四十三条 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（不可操作，风化带不易确定，无标准，或不适用于贵州情况）；（二）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（该条慎重使用，一般只要突出，就全按突出考虑了）（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。表 2 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的

13、临界值 瓦斯压力 P（MPa）瓦斯含量 W（m3/t）区域类别 P0.74 W8 无突出危险区 除上述情况以外的其他情况 突出危险区 第四十四条 采用本规定第四十三条进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求：（一）预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；（二）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的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。（3）关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知（安监总关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知（安监总

14、煤装煤装2010154号）：号）：高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井、突出矿区内所有矿井应在采掘非突出煤层过程中收集煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、瓦斯放散初速度和坚固性系数等“四项指标”资料，发现有一项指标超标或突出预测敏感性指标出现超标的，该煤层按突出煤层管理，并及时进行煤层突出危险性鉴定。区域突出危险性预测主要仪器配备表 参数 测定仪器 备注 瓦斯压力 M-II 型压斯压力测定仪 1 台 煤的坚固性系数 硬度测定装置 JPT-2 型天平 1 台 1 台 瓦斯放散初速度 WT-1 型瓦斯扩散速度测试系统 1 台 2、区域防突措施区域防突措施 第四十五条 区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。开采

15、保护层分为上保护层和下保护层两种方式。预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面井预抽煤层瓦斯 井下穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯 井下顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯 穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯 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。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。第四十六条 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

16、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；（三）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；（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。第四十七条 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（不能只考虑开采保护层措施消突）；（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，并不得小于100m；（四）开采保护层时，

17、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。第四十八条 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。首次开采保护层时，可参照附录 D 确定。第四十九条 采取各种方式的预抽煤

18、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；（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。该范围与本条第（一）项中回采巷道外侧的要求相同；（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；（四）穿层钻孔

19、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）。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；（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；（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

20、，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）。第五十条 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。3、区域防突措施效果检验区域防突措施效果检验（1）对预抽煤层瓦斯区域防突措施和开采保护层的保护效果检验，采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量进行检验检验标准按下表执行。（第五十一条、第五十二条）瓦斯压力 P（MPa）瓦斯含量 W（m3/t）区域类别 P0.74 W8 无突出危险区 除上述情况以外的其他情况 突

21、出危险区 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。（2）测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量时，应当符合下列要求：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，在回采工作面推进方向每间隔 3050m，至少沿工作面方向布置2 个检验测试点。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。穿层钻孔预抽石门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

22、试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m 的范围；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。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。（3）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。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。4、区域验

23、证区域验证（1）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进行验证。其验证方法和标准见后的面“石门揭煤工作面突出危险性预测”。（2）采用采用钻屑指标法对煤巷掘进工作面进行区域验证，按照下列要求进行：在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；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；在构造破坏带连续进行区域验证；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，探测地质构造和观察突出预兆。验证方法同后面的“煤巷掘进工作面突出危险性预测”。（3）采用采用钻屑

24、指标法对回采工作面进行区域验证，应沿采煤工作面每隔 1015m 布置一个预测钻孔，深度 510m，除此之外的各项操作等均与煤巷掘进工作面突出危险性预测相同。验证方法同后面的“回采工作面突出危险性预测”。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。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。三、局部综合防突措施三、局部综合防突措施 1、工作面突出预测工作面突出预测 A一般预测常识 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。

25、在突出煤层中有下列情况之一者，应视为突出危险工作面：在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等；煤层赋存条件急剧变化的区域；采掘应力迭加的区域；在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；工作面明显出现突出预兆。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，直到措施有效。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。B、石门

26、揭煤工作面突出危险性预测 第七十一条 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。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。第七十二条 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。图 5-6-5 突出危险性预测孔布置图 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

27、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。综合指标 D、K 的计算公式为：)74.0()30075.0(=PfHD （1）fpK=（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。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

28、发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面；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 D 综合指标 K 无烟煤 其他煤种 0.25 20 15 第七十三条 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。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 中所列的指标临界值预测突出危险性。表4

29、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 h2指标临界值(Pa)K1指标临界值（mL/g21min）干煤样 200 0.5 湿煤样 160 0.4 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，为突出危险工作面。C、煤巷掘进工作面突出危险性预测 第七十四条 可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性：（一）钻屑指标法；表5 钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值 钻屑瓦斯解吸指标h2 Pa 钻屑瓦斯解吸指标 K1（mL/g21min）钻屑量 S（kg/m）（L/m）200 0.5 6 5.4 如果实测得到的

30、 S、K1或h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。（二）复合指标法；表 6 复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值 钻孔瓦斯涌出初速度q 钻屑量 S（L/min）（kg/m）（L/m）5 6 5.4 （三）R 值指标法；根据每个钻孔的最大钻屑量 Smax和最大钻孔瓦斯涌出初速度 qmax按式(3)计算各孔的 R 值：R(Smax-1.8)(qmax-4)(3)式中 Smax每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/m；qmax每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min。当所有钻孔的 R 值有 R6 且未发现其他异常情

31、况时，该工作面可预测为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。D、采煤工作面突出危险性预测 采煤工作面突出危险性预测可使用煤巷掘进工作面突出预测方法，沿采煤工作面每隔 1015m 布置一个预测钻孔，孔深 510m。预测方法同上采用钻屑指标法进行预测，当预测为无突出危险性时，每预测循环应留有 3m 的预测超前距。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。图 5-6-6 采煤工作面突出危险性预测钻孔布置图 2、局部防突措施局部防突措施 A、石门揭穿突出煤层防治突出的

32、措施 揭穿突出煤层应按下列顺序进行：l 探明石门工作面和煤层的相对位置；1、2控制煤层层位钻孔，3、4测定煤层瓦斯压力钻孔 图4-6-4 控制突出煤层前探钻孔布置示意图 l 在揭煤地点测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性；l 预测突出危险时，本矿井石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施；l 实施防突措施效果检验；l 用远距离放炮揭开或穿过煤层；l 在巷道与煤层连接处加强支护；l 穿透煤层进入顶(底)板岩石。第八十一条 石门揭煤工作面的防突措施包括 l 预抽瓦斯 l 排放钻孔 l 水力冲孔 l 金属骨架 l 煤体固化 l 其他

33、经试验证明有效的措施。立井揭煤工作面可以选用前款规定中除水力冲孔以外的各项措施。金属骨架、煤体固化措施，应当在采用了其他防突措施并检验有效后方可在揭开煤层前实施。斜井揭煤工作面的防突措施应当参考石门揭煤工作面防突措施进行。根据工作面岩层情况，实施工作面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、煤体固化措施为 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。类类 别别 抽放瓦斯抽放瓦斯 水力冲、扩孔水力冲、扩孔 排放钻孔排放钻孔 金属骨架金属骨架 适用条件适用条件 有 足 够 的有 足 够 的抽 放 时 间抽 放 时 间(3

34、 月）月）松软煤层、有自喷松软煤层、有自喷现象现象 有 足 够 的 排有 足 够 的 排放时间放时间 石门与煤层面的石门与煤层面的交角大于交角大于 45 度度的薄及中厚煤层的薄及中厚煤层 实 施 措 施实 施 措 施的 岩 柱 厚的 岩 柱 厚度度(m)不小于不小于 3m 不小于不小于 5m 不小于不小于 3m 2-3m 钻 孔 在 煤钻 孔 在 煤层 的 控 制层 的 控 制范围范围 石 门 周 边石 门 周 边外外 3-5m 石门周边外石门周边外 3m 石 门 周 边 外石 门 周 边 外3-5m 巷顶上部及两侧巷顶上部及两侧0.5-1.0m 钻 孔 间 距钻 孔 间 距或 布 孔 参或

35、布 孔 参数数 2-3m/直径直径75-89mm 布置上、中、下三布置上、中、下三排共排共 9 个或间隔个或间隔扩孔扩孔 1-2m 单排单排 0.2m双排双排0.3m，骨架进入，骨架进入顶或底顶或底 0.5m 要 求 达 到要 求 达 到的 指 标 与的 指 标 与效果效果 瓦 斯 压 力瓦 斯 压 力P0.74Mpa或 效 果 检或 效 果 检验有效验有效 冲出总煤量大于冲出总煤量大于20 倍煤厚度（倍煤厚度（m)或效果检验有效或效果检验有效 瓦 斯 压 力瓦 斯 压 力P0.74Mpa 或或效 果 检 验 有效 果 检 验 有效效 施工达到设计要施工达到设计要求求 第八十二条 在石门和立井

36、揭煤工作面采用预抽瓦斯、排放钻孔防突措施时，钻孔直径一般为 75120mm。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。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。钻孔的孔底间距应根据实际考察情况确定。揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。当不能一次打穿煤层全厚时，可分段施工，但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m，且进入煤层掘进时，必须至少留有 5m 的超前距离（掘进到煤层顶或底板时不在此限）。预抽瓦斯和排放钻孔在揭穿煤层之前应当

37、保持自然排放或抽采状态。预抽瓦斯（边掘边抽），钻场间距：60-80m 第八十三条 水力冲孔措施一般适用于打钻时具有自喷（喷煤、喷瓦斯）现象的煤层。石门揭煤工作面采用水力冲孔防突措施时，钻孔应至少控制自揭煤巷道至轮廓线外 35m 的煤层，冲孔顺序为先冲对角孔后冲边上孔，最后冲中间孔。水压视煤层的软硬程度而定。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。1413371299101146581512 第八十四条 石门和立井揭煤工作面金属骨架措施一般在石门上部和两侧或立井周边外 0.51.0m 范围内布置骨架孔。骨架钻孔应穿过煤层并进入

38、煤层顶（底）板至少 0.5m，当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于 15m。钻孔间距一般不大于0.3m，对于松软煤层要架两排金属骨架，钻孔间距应小于 0.2m。骨架材料可选用 8kg/m 的钢轨、型钢或直径不小于 50mm 钢管，其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入碹内。插入骨架材料后，应向孔内灌注水泥砂浆等不燃性固化材料。揭开煤层后，严禁拆除金属骨架。第八十五条 石门和立井揭煤工作面煤体固化措施适用于松软煤层，用以增加工作面周围煤体的强度。向煤体注入固化材料的钻孔应施工至煤层顶板 0.5m 以上，一般钻孔间距不大于 0.5m，钻孔位于巷道轮廓线外 0.52.0m 的范围内，根

39、据需要也可在巷道轮廓线外布置多排环状钻孔。当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于 10m。在巷道四周环状固化钻孔外侧的煤体中，预抽或排放瓦斯钻孔自固化作业到完成揭煤前应保持抽采或自然排放状态，否则，应打一定数量的排放瓦斯钻孔。从固化完成到揭煤结束的时间超过 5 天时，必须重新进行工作面突出危险性预测或措施效果检验。B、煤巷掘进工作面防治突出的措施 第八十七条 有突出危险的煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔（包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔）防突措施。如果采用松动爆破、水力冲孔、水力疏松或其他工作面防突措施时，必须经试验考察确认防突效果有效后方可使用。前探支架措施应当配合其他

40、措施一起使用。下山掘进时，不得选用水力冲孔、水力疏松措施。倾角 8以上的上山掘进工作面不得选用松动爆破、水力冲孔、水力疏松措施。西四-530 运输石门揭煤深孔控制爆破钻孔布置参数（二次）编号 仰角 偏角 孔深 备注 8 5-4 46 9 5+4 46 编号 仰角 偏角 孔深 备注 1 0 0 15 2 40-16 17 3 40+16 17 4 15-10 26 5 15+10 26 6 10-8 35 7 10+8 35 第八十八条 煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施设计要求实施时，必须打钻孔查明煤层赋存条件，然后采用直径为 4275mm 的钻孔排放瓦斯。若突

41、出煤层煤巷掘进工作面前方遇到落差超过煤层厚度的断层，应按石门揭煤的措施执行。第八十九条 煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时，应当符合下列要求：（一）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；（二）钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定；（三）钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定，一般为 75120

42、mm，地质条件变化剧烈地带也可采用直径 4275mm 的钻孔。若钻孔直径超过 120mm 时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施；（四）煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数；（五）钻孔施工前，加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面煤壁。第九十条 煤巷掘进工作面采用松动爆破防突措施时，应当符合下列要求：（一）松动爆破钻孔的孔径一般为 42mm，孔深不得小于 8m。松动爆破应至少控制到巷道轮廓线外 3m 的范围。孔数根据松动爆破的有效影响半径确定。松动爆破的有效影响半径通过实测确定；（二）松动爆破孔的装药长度为孔长减去 5.56m；（三）松动爆破按远距离爆破

43、的要求执行。第九十一条 煤巷掘进工作面水力冲孔措施应当符合下列要求：（一）在厚度不超过 4m 的突出煤层，按扇形布置至少 5 个孔，在地质构造破坏带或煤层较厚时，适当增加孔数。孔底间距控制在3m 左右，孔深通常为 2025m，冲孔钻孔超前掘进工作面的距离不得小于 5m。冲孔孔道沿软分层前进；（二）冲孔前，掘进工作面必须架设迎面支架，并用木板和立柱背紧背牢，对冲孔地点的巷道支架必须检查和加固。冲孔后或暂停冲孔时，退出钻杆，并将导管内的煤冲洗出来，以防止煤、水、瓦斯突然喷出伤人。第九十二条 煤巷掘进工作面水力疏松措施应当符合下列要求：（一）沿工作面间隔一定距离打浅孔，钻孔与工作面推进方向一致，然后

44、利用封孔器封孔，向钻孔内注入高压水。注水参数应根据煤层性质合理选择。如未实测确定，可参考如下参数：钻孔间距 4.0m，孔径 4250mm，孔长 6.010m，封孔 24m，注水压力 1315MPa，注水时以煤壁已出水或注水压力下降 30%后方可停止注水；（二）水力疏松后的允许推进度，一般不宜超过封孔深度，其孔间距不超过注水有效半径的两倍；（三）单孔注水时间不低于 9min。若提前漏水，则在邻近钻孔2.0m 左右处补打注水钻孔。第九十三条 前探支架可用于松软煤层的平巷工作面。一般是向工作面前方打钻孔，孔内插入钢管或钢轨，其长度可按两次掘进循环的长度再加 0.5m，每掘进一次打一排钻孔，形成两排钻

45、孔交替前进，钻孔间距为 0.20.3m。C、采煤工作面防治突出的措施 第九十四条 采煤工作面可采用的工作面防突措施有超前排放钻孔、预抽瓦斯、松动爆破、注水湿润煤体（煤层注水）或其他经试验证实有效的防突措施。第九十五条 采煤工作面采用超前排放钻孔和预抽瓦斯作为工作面防突措施时，钻孔直径一般为 75120mm，钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数；超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。第九十六条 采煤工作面的松动爆破防突措施适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。松动爆破孔间距根据实际情况确定，一般23m，孔深不小于 5m，炮泥封孔长

46、度不得小于 1m。应当适当控制装药量，以免孔口煤壁垮塌。松动爆破时，应当按远距离爆破的要求执行。第九十七条 采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施可用于煤质较硬的突出煤层。注水孔间距根据实际情况确定，孔深不小于 4m，向煤体注水压力不得低于 8MPa。当发现水由煤壁或相邻注水钻孔中流出时，即可停止注水。3、局部防突措施效果检验局部防突措施效果检验 A、施工分布在工作面各部位的检验钻孔时，应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离。在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。工作面防突措施效果检验必须包括以下两部分

47、内容：（a）检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标准等，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等(包括喷孔、卡钻等)，作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合分析、判断;（b）各检验指标的测定情况及主要数据。B、对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时，应采用前述的钻屑瓦斯解吸指标法，检验孔数均不得少于 5 个，应分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，且未发现其他异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效。C、煤巷掘进工作面执行防突措施后，采用前述的钻屑指标法进行措施效果检验。检验孔应当不少于 3 个，深

48、度应当小于或等于防突措施钻孔。如果煤巷掘进工作面措施效果检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。D、对采煤工作面防突措施效果的检验参照采煤工作面突出危险性预测的方法和指标实施，沿采煤工作面每隔 1015m 布置一个检验钻孔，深度应当小于或等于防突措施钻孔。如果采煤工作面检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。E、当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔深度相等，则可在留足防突措施超前距并采取安全防护措施的条件下继续作业。当检验孔的深度小于防突措施钻孔时，则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有 2m 检

49、验孔超前距的条件下，采取安全防护措施后实施作业。4、安全防护措施安全防护措施 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。美国：SCBA 逃生用快速充气系统（20/12 人）第一百零二条 有突出煤层的采区必须设置采区避难所。避难所的位置应当根据实际情况确定。避难所应当符合下列要求：（一）避难所设置向外开启的隔离门，隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于 2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，但至少能满足 15 人避难，且每人使用面积不得少于 0.5m2。避难所内支护保持良好，并设

50、有与矿(井)调度室直通的电话；（二）避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施，每人供风量不得少于 0.3m3/min。如果用压缩空气供风时，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；（三）避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。第一百零三条 在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧，必须设置至少 2 道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于 4m。反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定，但反向风门距工作面回风巷不得小于 10m，与工作面的最近距离一般不得小于 70m，如小于 70m 时应设置至少三道反向风门。反向风门墙垛