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1、石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施一、一般规定及要求一、一般规定及要求二、石门及竖井揭煤应力分布特点及突二、石门及竖井揭煤应力分布特点及突 出危险性分析出危险性分析三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序四、石门及井巷揭煤前的探测及预测四、石门及井巷揭煤前的探测及预测五、石门及井巷揭煤的防突技术措施五、石门及井巷揭煤的防突技术措施第十八章第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的防石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施突措施防突规定防突规定对对石门和岩石井巷揭煤石门和岩石井巷揭煤定义为：石定义为：石门和立井、斜井工作面从距突出煤层底（顶）板门和立井、斜井工作
2、面从距突出煤层底（顶）板的最小法向距离的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶（底）开始到穿过煤层进入顶（底）板板2m（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业。（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业。第十八章第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施防突措施石门揭煤突出：石门揭煤突出：指石门自煤层底（顶）板在爆破揭开指石门自煤层底（顶）板在爆破揭开和穿过煤层过程中，由于岩柱的突然破碎，煤体应力和穿过煤层过程中，由于岩柱的突然破碎，煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在地状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在地应力和瓦斯压力作用下，快速向巷道空间抛出大量煤应力
3、和瓦斯压力作用下，快速向巷道空间抛出大量煤岩，并伴有大量瓦斯涌出。岩，并伴有大量瓦斯涌出。石门和岩石巷道揭穿煤层时发生的突出是煤矿中石门和岩石巷道揭穿煤层时发生的突出是煤矿中突出突出强度最大强度最大的一种。其的一种。其特点特点是石门和岩石巷道工作面前是石门和岩石巷道工作面前方的煤体因岩柱的隔离和阻挡，处于集中应力和高瓦方的煤体因岩柱的隔离和阻挡，处于集中应力和高瓦斯状态。斯状态。一、一般规定及要求一、一般规定及要求1）组织机构）组织机构2）防突专门设计）防突专门设计3）管理要求）管理要求4）探测与施工要求）探测与施工要求5）通风要求）通风要求6）安全岩柱厚度）安全岩柱厚度7）揭穿突出煤层的防突
4、措施）揭穿突出煤层的防突措施一、一般规定及要求一、一般规定及要求p组织机构组织机构 煤矿企业各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷在煤矿企业各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷在揭穿突出煤层前，必须成立以新建矿井筹备处主任和生产揭穿突出煤层前，必须成立以新建矿井筹备处主任和生产矿井矿长为组长的揭煤领导小组，领导小组成员由新建矿矿井矿长为组长的揭煤领导小组，领导小组成员由新建矿井筹备处、生产矿井总工程师和施工建设单位项目经理等井筹备处、生产矿井总工程师和施工建设单位项目经理等组成；组成；领导小组负责组织防突专门设计的编制、审定、报批，领导小组负责组织防突专门设计的编制、审定、报批，防突工程的实
5、施、验收，防突效果检查、揭煤安全管理和防突工程的实施、验收，防突效果检查、揭煤安全管理和突发事件应的急处理等工作。突发事件应的急处理等工作。一、一般规定及要求一、一般规定及要求p防突专门设计防突专门设计 集团公司各新建矿井和已生产矿井的石门和岩集团公司各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷在揭穿突出煤层前，必须提前石井巷在揭穿突出煤层前，必须提前1 1个月编制个月编制防突专门设计，报煤矿企业技术负责人审批后，防突专门设计，报煤矿企业技术负责人审批后，建设单位方可实施揭煤作业。建设单位方可实施揭煤作业。石门和岩石井巷揭煤作业前应编制揭煤的专项石门和岩石井巷揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计，由矿
6、（或建井筹备处）负责编制，报防突设计，由矿（或建井筹备处）负责编制，报集团公司批准后，方可组织施工。集团公司批准后，方可组织施工。一、一般规定及要求一、一般规定及要求石门和岩石井巷揭煤专门设计应包含以下内容：石门和岩石井巷揭煤专门设计应包含以下内容：（1）石门和岩石井巷基本参数、掘进和支护工艺方法；）石门和岩石井巷基本参数、掘进和支护工艺方法；（2）石门和岩石井巷揭煤区域地层（煤层和顶底板岩层）赋存情况；）石门和岩石井巷揭煤区域地层（煤层和顶底板岩层）赋存情况；（3）石门和岩石井巷揭穿煤层瓦斯赋存情况及突出危险性初步评价；）石门和岩石井巷揭穿煤层瓦斯赋存情况及突出危险性初步评价；（4）控制煤层
7、层位的钻孔布置；）控制煤层层位的钻孔布置；（5）煤层区域突出危险性预测及防突措施效果检验方法、指标和判定）煤层区域突出危险性预测及防突措施效果检验方法、指标和判定标准等；标准等；（6）揭穿突出煤层的瓦斯抽放钻孔的布置；）揭穿突出煤层的瓦斯抽放钻孔的布置；（7）控制煤层层位钻孔、突出危险性预测钻孔和瓦斯排放钻孔的施工）控制煤层层位钻孔、突出危险性预测钻孔和瓦斯排放钻孔的施工和验收要求；和验收要求；（8）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）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；措施效果检验的方法进行最后验证；（9）煤层加固措施
8、的设计、施工和验收要求；）煤层加固措施的设计、施工和验收要求；（10）安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层；）安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层；11）组织管理措施。）组织管理措施。一、一般规定及要求一、一般规定及要求p管理要求管理要求 煤与瓦斯突出矿井（生产矿井）突出煤层，石门和岩石煤与瓦斯突出矿井（生产矿井）突出煤层，石门和岩石井巷揭煤深度大于该煤层突出危险区域上线标高的应为突井巷揭煤深度大于该煤层突出危险区域上线标高的应为突出煤层；石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前开采水平出煤层；石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理。的应参照突出煤层管理。高瓦斯矿井（
9、生产矿井），石门和岩石井巷揭煤深度大高瓦斯矿井（生产矿井），石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理，经突出危险于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理，经突出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层管理。煤层管理。新建高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，石门和岩石井巷新建高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，石门和岩石井巷揭穿煤层应参照突出煤层管理，经突出危险性预测证明所揭穿煤层应参照突出煤层管理，经突出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层管理。揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层管理。一、
10、一般规定及要求一、一般规定及要求p探测与施工要求探测与施工要求石门和岩石井巷距突出煤层石门和岩石井巷距突出煤层法线距离法线距离不小于不小于10m处（地处（地质构造复杂、岩石破碎的区域为质构造复杂、岩石破碎的区域为20m处），必须用打钻的方处），必须用打钻的方法控制煤层层位，必须测定煤层瓦斯压力或用其他方法预测法控制煤层层位，必须测定煤层瓦斯压力或用其他方法预测石门（竖井等）工作面前方煤层的突出危险性；工作面距突石门（竖井等）工作面前方煤层的突出危险性；工作面距突出煤层法线距离出煤层法线距离不小于不小于7m处必须停止掘进，施工处必须停止掘进，施工瓦斯抽瓦斯抽（排）放钻孔（排）放钻孔，在瓦斯抽放范
11、围边缘经效果检验消除突出危，在瓦斯抽放范围边缘经效果检验消除突出危险性后，方能按专项设计要求揭穿煤层。险性后，方能按专项设计要求揭穿煤层。当突出煤层厚度当突出煤层厚度小于小于0.3m时，可直接采用时，可直接采用远距离爆破远距离爆破揭揭穿煤层。穿煤层。一、一般规定及要求一、一般规定及要求p探测与施工要求探测与施工要求 石门和岩石井巷所揭穿煤层必须采用煤层瓦斯压力石门和岩石井巷所揭穿煤层必须采用煤层瓦斯压力或瓦斯含量来进行突出危险区域预测工作或瓦斯含量来进行突出危险区域预测工作 预测数值大于突出临界值，按照突出煤层管理预测数值大于突出临界值，按照突出煤层管理 经区域预测和区域效果检验判定为无突出危
12、险的区域，经区域预测和区域效果检验判定为无突出危险的区域，需要采用局部需要采用局部“四位一体四位一体”方法，工作面突出预测的指方法，工作面突出预测的指标为综合指标（标为综合指标（D、K）或钻屑瓦斯解吸指标（）或钻屑瓦斯解吸指标（h2、K1），如），如预测数值大于突出临界值，该煤层应补充施工预测数值大于突出临界值，该煤层应补充施工局部防突措施。局部防突措施。一、一般规定及要求一、一般规定及要求石门和岩石井巷应尽可能布置在石门和岩石井巷应尽可能布置在无地质构造破坏带无地质构造破坏带，如，如果条件允许，石门和岩石井巷应布置在果条件允许，石门和岩石井巷应布置在被保护区被保护区，利用附近，利用附近已有的
13、岩石巷道或煤层巷道，提前向揭煤区域施工瓦斯抽采已有的岩石巷道或煤层巷道，提前向揭煤区域施工瓦斯抽采钻孔，抽采揭煤区域的瓦斯，缩短揭煤时间。钻孔，抽采揭煤区域的瓦斯，缩短揭煤时间。石门和岩石井巷与已掘出的巷道贯通时，该巷道应越过石门和岩石井巷与已掘出的巷道贯通时，该巷道应越过石门贯通位置石门贯通位置5m以上，并保持正常通风。以上，并保持正常通风。p探测与施工要求探测与施工要求一、一般规定及要求一、一般规定及要求p通风要求通风要求 石门揭煤时，需建立安全可靠的石门揭煤时，需建立安全可靠的独立通风系统独立通风系统，并加强，并加强控制通风风流设施的措施。控制通风风流设施的措施。在建井初期在建井初期，矿
14、井尚未构成全风压通风时，在石门揭穿，矿井尚未构成全风压通风时，在石门揭穿突出煤层的全部作业过程中，与此石门有关的其他工作面都突出煤层的全部作业过程中，与此石门有关的其他工作面都必须停止工作必须停止工作。掘进新井筒或延深进风井筒时，掘进新井筒或延深进风井筒时，风机风机应安装在地表离开应安装在地表离开井筒一定的井筒一定的安全距离以外安全距离以外，以免受可能发生突出时从井筒喷，以免受可能发生突出时从井筒喷出的瓦斯影响。如果出的瓦斯影响。如果延深的井筒为进风井延深的井筒为进风井，则在井筒穿越突，则在井筒穿越突出煤层期间，井下的所有生产工作均应出煤层期间，井下的所有生产工作均应停止停止。一、一般规定及要
15、求一、一般规定及要求p安安全岩柱厚度全岩柱厚度采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求石门、斜井揭煤石门、斜井揭煤工作面工作面与煤层间的与煤层间的最小法向距离最小法向距离是：急倾斜煤层是：急倾斜煤层2m，其他，其他煤层煤层1.5m。要求。要求立井揭煤工作面立井揭煤工作面与煤层间的与煤层间的最小法向距离最小法向距离是：是：急倾斜煤层急倾斜煤层1.5m，其他煤层，其他煤层2m。如果岩石松软、破碎，还。如果岩石松软、破碎，还应适当增加法向距离。应适当增加法向距离。在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若未能一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
16、（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过程执行，直至完成揭煤作业全过程。所有突出煤层外的掘进巷道（包括钻场等）距离突出煤所有突出煤层外的掘进巷道（包括钻场等）距离突出煤层的层的最小法向距离小于最小法向距离小于10m时时（在地质构造破坏带小于（在地质构造破坏带小于20m时），必须时），必须边探边掘边探边掘，确保最小法向距离不小于，确保最小法向距离不小于5m。一、一般规定及要求一、一般规定及要求p揭揭穿突出煤层的防突穿突出煤层的防突措施措施 石门和岩石井巷揭煤防突措施是在安全岩柱的保护石门和岩石井巷揭煤防突措施是在安全岩柱
17、的保护下缓慢地释放煤体及围岩的突出潜能，达到预防突下缓慢地释放煤体及围岩的突出潜能，达到预防突出的目的。其主要防突措施有排放钻孔法和抽放瓦出的目的。其主要防突措施有排放钻孔法和抽放瓦斯法。同时也可采用水力冲孔、扩孔钻卸煤以及冲斯法。同时也可采用水力冲孔、扩孔钻卸煤以及冲煤扫孔等加强型措施提高瓦斯抽采效果。此外，还煤扫孔等加强型措施提高瓦斯抽采效果。此外，还可以配合金属骨架、固化煤体、煤层注水、顺层钻可以配合金属骨架、固化煤体、煤层注水、顺层钻孔等安全保障型措施。孔等安全保障型措施。二、石门及竖井揭煤应力分布特点及二、石门及竖井揭煤应力分布特点及突出危险性分析突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险
18、性分析（一）石门揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险（二）竖井工作面揭煤突出危险 性分析性分析（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析煤与瓦斯突出和掘煤与瓦斯突出和掘进工作面附近集中进工作面附近集中应力区范围的大小应力区范围的大小有直接的关系有直接的关系集中应力区的大小集中应力区的大小决定了煤体中储存决定了煤体中储存的弹性潜能和瓦斯的弹性潜能和瓦斯内能的大小，以及内能的大小，以及造成突出时突出程造成突出时突出程度、破坏程度的大度、破坏程度的大小。小。（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析在掘进过程中，工作面不断接近煤层，在掘进过程中，工作面不断接近煤
19、层，集中应力区集中应力区的作的作用越来越用越来越明显明显。对于掘进工作面前方的煤体来讲，对于掘进工作面前方的煤体来讲，工作面前方的煤体工作面前方的煤体在在集中应力的作用下，进入集中应力的作用下，进入流变阶段流变阶段开始进入瞬时和稳定流变的含瓦斯煤体，在急剧增高的开始进入瞬时和稳定流变的含瓦斯煤体，在急剧增高的集中应力作用下产生集中应力作用下产生加速变形和破坏加速变形和破坏，将上一流变阶段，将上一流变阶段的煤体进一步破碎，为深部煤体提供的煤体进一步破碎，为深部煤体提供侧向压力侧向压力，同时为，同时为瓦斯内能的聚积瓦斯内能的聚积创造了条件。创造了条件。如果此时聚积的瓦斯内能做功，足以把破碎煤体冲垮
20、并如果此时聚积的瓦斯内能做功，足以把破碎煤体冲垮并抛出粉碎，随即发生煤与瓦斯瞬时突出抛出粉碎，随即发生煤与瓦斯瞬时突出（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析石门揭开煤层之前，煤层内瓦斯未经排放，或排放后仍石门揭开煤层之前，煤层内瓦斯未经排放，或排放后仍然保持着较高的瓦斯压力，当爆破揭开煤层的瞬间，具然保持着较高的瓦斯压力，当爆破揭开煤层的瞬间，具有突出危险的煤层压力状态遭到破坏有突出危险的煤层压力状态遭到破坏由于内外瓦斯压力梯度很大，受地应力破坏的煤体在高由于内外瓦斯压力梯度很大，受地应力破坏的煤体在高瓦斯压力的作用下抛向巷道空间，同时又使内部的煤体瓦斯压力的作用下抛向巷道空
21、间，同时又使内部的煤体暴露暴露的煤体又在地应力的作用下破坏，破坏后又被暴露暴露的煤体又在地应力的作用下破坏，破坏后又被高压瓦斯抛向巷道空间高压瓦斯抛向巷道空间这样连锁的破碎及煤体抛出使突出向煤体深部扩展，形这样连锁的破碎及煤体抛出使突出向煤体深部扩展，形成成连续的突出连续的突出（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析 在揭煤前，一般都采取在揭煤前，一般都采取打钻孔抽排瓦斯打钻孔抽排瓦斯等措施，等措施，将揭煤处周边煤体内一定范围的瓦斯抽排掉，以形将揭煤处周边煤体内一定范围的瓦斯抽排掉，以形成一定范围的成一定范围的安全防护带安全防护带，保证揭煤作业的安全。，保证揭煤作业的安全。在石
22、门揭煤后，应该及时在石门揭煤后，应该及时加强支护加强支护、防止空顶、防止空顶和冒落，不给远处具有突出危险的煤体突然暴露的和冒落，不给远处具有突出危险的煤体突然暴露的机会，就能有效地防止煤与瓦斯突出的发生。机会，就能有效地防止煤与瓦斯突出的发生。（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析石门揭煤比煤巷掘进更容易突出，主要原因石门揭煤比煤巷掘进更容易突出，主要原因是：是：与煤巷掘进所在煤层相比，石门揭煤处的煤体处于与煤巷掘进所在煤层相比，石门揭煤处的煤体处于顶底板岩层及周围煤体的封闭中，且还处于石门的顶底板岩层及周围煤体的封闭中，且还处于石门的集中应力区，煤层中的弹性潜能和瓦斯内能得
23、不到集中应力区，煤层中的弹性潜能和瓦斯内能得不到释放，在揭煤爆破的作用下极易发生突出。释放，在揭煤爆破的作用下极易发生突出。而在煤巷揭煤时的突出地点煤体有一个自由面，可而在煤巷揭煤时的突出地点煤体有一个自由面，可以释放一部分弹性潜能和瓦斯内能。以释放一部分弹性潜能和瓦斯内能。（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析石门揭穿煤层的突出次数占突出总数的石门揭穿煤层的突出次数占突出总数的6.1%，但因在矿，但因在矿井采掘过程中，石门揭开煤层的工作量（或次数）远比井采掘过程中，石门揭开煤层的工作量（或次数）远比煤巷掘进少得多，所以煤巷掘进少得多，所以石门揭开煤层时的突出发生机率石门揭开
24、煤层时的突出发生机率最高，并且突出强度极大最高，并且突出强度极大，其平均强度为其它各类巷道，其平均强度为其它各类巷道平均强度的平均强度的6倍，绝大多数的特大型突出（倍，绝大多数的特大型突出（80%以上）以上）也是发生在石门揭开煤层时，突出的大量瓦斯波及范围也是发生在石门揭开煤层时，突出的大量瓦斯波及范围广。广。因此，因此，石门揭开突出煤层具有极大的危险性石门揭开突出煤层具有极大的危险性。其特点是。其特点是突出强度大，造成的破坏性强突出强度大，造成的破坏性强，在整个揭穿煤层过程中，在整个揭穿煤层过程中都存在突出危险性，有的甚至在揭穿同一煤层时发生两都存在突出危险性，有的甚至在揭穿同一煤层时发生两
25、次突出。次突出。（一）石门揭煤突出危险性分析（一）石门揭煤突出危险性分析p石门突出的四种类型：石门突出的四种类型：爆破揭穿煤层时的突出；爆破揭穿煤层时的突出；自行冲破岩柱的突出；自行冲破岩柱的突出；过煤门的突出；过煤门的突出；延期突出。延期突出。p以以爆破揭开煤层爆破揭开煤层时的突出所占比例最大，因为它对时的突出所占比例最大，因为它对发生突出的条件来讲最有利。发生突出的条件来讲最有利。（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析竖井揭穿有煤与瓦斯突出危险煤层是竖井施工中的竖井揭穿有煤与瓦斯突出危险煤层是竖井施工中的重大安全技术问题。重大安全技术问题。2006年年1月月5
26、日，淮南矿业集团望峰岗矿近千米的主日，淮南矿业集团望峰岗矿近千米的主井井筒在穿过井井筒在穿过5.86m厚的厚的C13突出危险煤层时，就突出危险煤层时，就发生了一起特大型煤与瓦斯突出事故，突出煤量发生了一起特大型煤与瓦斯突出事故，突出煤量2831t、瓦斯量、瓦斯量0.0927Mm3。随着煤矿开采深度的增加，竖井揭穿煤与瓦斯突出随着煤矿开采深度的增加，竖井揭穿煤与瓦斯突出危险煤层的危险性日趋增大。危险煤层的危险性日趋增大。（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析p竖井揭煤工作面应力分布规律竖井揭煤工作面应力分布规律：（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤
27、突出危险性分析p竖井揭煤工作面应力分布规律：竖井揭煤工作面应力分布规律：（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析p竖井揭煤工作面应力分布规律竖井揭煤工作面应力分布规律：1）竖井工作面接近煤层时，在其前（下）方应力分布分为三）竖井工作面接近煤层时，在其前（下）方应力分布分为三个区，即完全卸压区、部分卸压区和未卸压区。工作面前（下）个区，即完全卸压区、部分卸压区和未卸压区。工作面前（下）方有方有“漏斗漏斗”形采动卸压区（中心为最大卸压区；四周为部分形采动卸压区（中心为最大卸压区；四周为部分卸压区）。在工作面前方，煤岩体的卸压程度随着远离井筒中卸压区）。在工作面前方，煤岩
28、体的卸压程度随着远离井筒中心线而降低；工作面距煤层距离不同，各区的影响范围也不同。心线而降低；工作面距煤层距离不同，各区的影响范围也不同。工作面距离煤层越近，煤层中一定范围内的卸压程度越大。工作面距离煤层越近，煤层中一定范围内的卸压程度越大。2）在井筒四周、工作面前后存在应力集中区。工作面距离煤）在井筒四周、工作面前后存在应力集中区。工作面距离煤层越近，应力集中区的影响范围和峰值越大。层越近，应力集中区的影响范围和峰值越大。3）同一标高处，井壁四周的集中应力分布是不同的。倾斜煤）同一标高处，井壁四周的集中应力分布是不同的。倾斜煤层沿倾向以井轴为界分为两部分，上侧区域的应力集中度及影层沿倾向以井
29、轴为界分为两部分，上侧区域的应力集中度及影响范围较下侧区域大，这是由于上侧区域的煤岩体受自重倾斜响范围较下侧区域大，这是由于上侧区域的煤岩体受自重倾斜分量的压缩所致。分量的压缩所致。（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析当工作面揭开突出危险煤层时，工作面前方存在的卸压当工作面揭开突出危险煤层时，工作面前方存在的卸压区使前方煤岩体向上突出的能量降低，发生煤与瓦斯突区使前方煤岩体向上突出的能量降低，发生煤与瓦斯突出的危险性相对较小。出的危险性相对较小。当掘进工作面进入突出危险煤层时，如若井壁不能及时当掘进工作面进入突出危险煤层时，如若井壁不能及时支护，强度较低的煤层处
30、于应力集中区域，暴露的煤壁支护，强度较低的煤层处于应力集中区域，暴露的煤壁与岩石便承载着煤层瓦斯压力和地应力的作用（特别是与岩石便承载着煤层瓦斯压力和地应力的作用（特别是在倾斜煤层的上侧，还要附加煤体的自重影响），当在倾斜煤层的上侧，还要附加煤体的自重影响），当煤煤壁阻碍煤与瓦斯突出的安全区不足以抵挡瓦斯压力和地壁阻碍煤与瓦斯突出的安全区不足以抵挡瓦斯压力和地应力的综合作用应力的综合作用时，处于应力集中区内的煤体便发生失时，处于应力集中区内的煤体便发生失稳破坏，造成煤与瓦斯突出的发生。稳破坏，造成煤与瓦斯突出的发生。（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析合理的保留
31、岩柱的长度合理的保留岩柱的长度对阻碍发生煤与瓦斯突出也是至对阻碍发生煤与瓦斯突出也是至关重要的，井筒内岩柱可以部分地释放煤层的地应力，关重要的，井筒内岩柱可以部分地释放煤层的地应力，使煤层卸压，有利于瓦斯的排放。使煤层卸压，有利于瓦斯的排放。当岩柱强度不足以抵挡地应力和瓦斯压力作用时，亦会当岩柱强度不足以抵挡地应力和瓦斯压力作用时，亦会造成煤与瓦斯突出的发生。造成煤与瓦斯突出的发生。因此，竖井揭煤中最易发生突出的位置是因此，竖井揭煤中最易发生突出的位置是工作面进入煤工作面进入煤层后受应力集中影响的煤壁层后受应力集中影响的煤壁，尤其是倾斜煤层的上侧，尤其是倾斜煤层的上侧，因该区域不仅受应力集中影
32、响，而且还受重力影响。因该区域不仅受应力集中影响，而且还受重力影响。（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析井壁至四周应力集中峰值处的无突出危险煤岩体构井壁至四周应力集中峰值处的无突出危险煤岩体构成的安全区，是阻碍煤与瓦斯突出的关键。成的安全区，是阻碍煤与瓦斯突出的关键。因此，释放井筒周围一定范围内的煤与瓦斯突出能因此，释放井筒周围一定范围内的煤与瓦斯突出能量，使其变为无煤与瓦斯突出危险安全区，阻止煤量，使其变为无煤与瓦斯突出危险安全区，阻止煤与瓦斯突出发生，成为竖井揭穿突出危险煤层的技与瓦斯突出发生，成为竖井揭穿突出危险煤层的技术关键。术关键。（二）竖井工作面揭煤
33、突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析芦岭新副井对芦岭新副井对揭煤处采用排揭煤处采用排放钻孔方法，放钻孔方法，共施工共施工160个个钻孔，其中先钻孔，其中先期期96个排放钻个排放钻孔，后期补充孔，后期补充54个排放钻孔个排放钻孔（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析p芦岭新副井揭芦岭新副井揭8 8煤的实测参数表明：煤的实测参数表明：采取措施前，煤层瓦斯压力（含量）在距井筒中心采取措施前，煤层瓦斯压力（含量）在距井筒中心距离越远处，数值越大，呈弧线的上升；煤层透气距离越远处，数值越大，呈弧线的上升；煤层透气性系数在距井筒中心距离越远处数值越小，呈弧线性系数
34、在距井筒中心距离越远处数值越小，呈弧线的下降；煤层瓦斯压力（含量）与煤层透气性系数的下降；煤层瓦斯压力（含量）与煤层透气性系数出现漏斗形状。出现漏斗形状。采取措施后，预排瓦斯范围内实测煤层瓦斯压力采取措施后，预排瓦斯范围内实测煤层瓦斯压力（含量）降低，与煤层透气性系数增大，井筒周围（含量）降低，与煤层透气性系数增大，井筒周围距井心距井心14m14m范围内的瓦斯压力、瓦斯含量及透气性系范围内的瓦斯压力、瓦斯含量及透气性系数都达到了预期的要求，在井筒周围形成了一定宽数都达到了预期的要求，在井筒周围形成了一定宽度的阻止煤与瓦斯突出发生的安全区。度的阻止煤与瓦斯突出发生的安全区。（二）竖井工作面揭煤突
35、出危险性分析（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序为了保证揭煤整体工作的连续性和安全性，按照为了保证揭煤整体工作的连续性和安全性，按照“区域防突措施先行，局部防突措施补充区域防突措施先行，局部防突措施补充”的要求，的要求，将将揭煤作业揭煤作业的整个内容进行重新定义，即从距煤层的整个内容进行重新定义，即从距煤层最小法向距离最小法向距离10m（地质构造复杂、岩石破碎的区（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离域法向距离20m）之前至穿过突出煤层顶板（底板）之前至穿过突出煤层顶板（底板）
36、法线距离大于法线距离大于2m的全部作业过程。的全部作业过程。三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序p石门及岩石井巷揭煤安全措施需要在以下四个地点石门及岩石井巷揭煤安全措施需要在以下四个地点进行：进行：距煤层法向距离距煤层法向距离10m处（地质构造复杂、岩石破碎的区域处（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离法向距离20m）距煤层法向距离距煤层法向距离7m处处距煤层法向距离距煤层法向距离5m处处距煤层法向距离距煤层法向距离1.52m处。处。p主要包括主要包括超前探测、区域预测、区域防突措施、区超前探测、区域预测、区域
37、防突措施、区域效果检验域效果检验和和远距离放炮揭煤远距离放炮揭煤五个部分五个部分三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序超前探测与区域预测超前探测与区域预测1.在距煤层法向距离在距煤层法向距离10m处（地质构造复杂、岩石破碎的区处（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离域法向距离20m），施工），施工3个前探钻孔个前探钻孔一是探明石门和岩石井巷掘进工作面距煤层的相对位置；一是探明石门和岩石井巷掘进工作面距煤层的相对位置；二是利用前探钻孔测定煤层瓦斯压力，并取样测定瓦斯放二是利用前探钻孔测定煤层瓦斯压力，并取样测定瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数。散初速度和煤的坚固性系数。2.具
38、备直接法测定瓦斯含量的条件时，也可以对煤层原始瓦具备直接法测定瓦斯含量的条件时，也可以对煤层原始瓦斯含量进行测定。斯含量进行测定。3.地质构造复杂时，可适当增加前探和预测钻孔数量。通过地质构造复杂时，可适当增加前探和预测钻孔数量。通过瓦斯参数测定结果，结合打钻过程中瓦斯动力现象预测前瓦斯参数测定结果，结合打钻过程中瓦斯动力现象预测前方煤层的突出危险性。方煤层的突出危险性。三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序防突措施防突措施1.对于区域预测为无突出危险的区域采用施工少量对于区域预测为无突出危险的区域采用施工少量排放钻孔防突措施；排放钻孔防突措施；2.对于预测为突出危险区域
39、，必须采取防突措施对于预测为突出危险区域，必须采取防突措施（抽排钻孔），并经效果检验（残余瓦斯压力或（抽排钻孔），并经效果检验（残余瓦斯压力或残余瓦斯含量）有效后，补充添设金属骨架，注残余瓦斯含量）有效后，补充添设金属骨架，注入马丽散加固煤体；入马丽散加固煤体；3.如检验无效，必须继续补充采取防突措施，并再如检验无效，必须继续补充采取防突措施，并再次检验有效后方可继续向下施工。次检验有效后方可继续向下施工。三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序区域效果检验区域效果检验1.对于石门和岩石井巷区域消除突出危险和无突出危险区域，对于石门和岩石井巷区域消除突出危险和无突出危险区域
40、，继续施工时采用继续施工时采用“四位一体四位一体”局部防突措施，采用综合指局部防突措施，采用综合指标（标（D、K值）和钻屑解吸指标（值）和钻屑解吸指标（K1及及h2值）对工作面的值）对工作面的突出危险性进行预测，预测有突出危险的区域必须采用局突出危险性进行预测，预测有突出危险的区域必须采用局部防突措施。由于石门和岩石井巷揭煤钻孔工程量大，应部防突措施。由于石门和岩石井巷揭煤钻孔工程量大，应在距煤层法向距离在距煤层法向距离7m处彻底消除了揭煤控制范围内煤层的处彻底消除了揭煤控制范围内煤层的突出危险性，尽量使距煤层法向距离突出危险性，尽量使距煤层法向距离5m时不需补充施工抽时不需补充施工抽放钻孔。
41、放钻孔。2.石门和竖井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向石门和竖井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保证工开始，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。层前要求的最小距离。三、石门及岩石井巷揭煤工作程序三、石门及岩石井巷揭煤工作程序远距离放炮揭煤远距离放炮揭煤1.施工至距煤层法向距离施工至距煤层法向距离1.5m2m处，在必要的安处，在必要的安全防护措施下，利用远距离放炮揭开煤层。全防护措施下，利用远距离放炮揭开煤层。
42、2.在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若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，则仍应当按照未能一次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过程。程。3.工作面需穿过煤层进入底板岩层距煤层法向距离工作面需穿过煤层进入底板岩层距煤层法向距离2m以上。以上。四、石门及井巷揭煤前的探测及预测四、石门及井巷揭煤前的探测及预测（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔（二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔（三）突出危险性预测（三）突出危
43、险性预测（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求石门和竖井、斜井揭穿突出煤层前，必须通过钻探准确石门和竖井、斜井揭穿突出煤层前，必须通过钻探准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态，也可用物控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态，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。致密性等情况。在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10m（地质构（地质构造复杂、岩石破碎的区域距煤层法向距离造复杂、岩石破碎的区域距煤层法向距离20m处）之前，处）之前，应当至少打应当至
44、少打3个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的控制煤层层位钻孔，在煤层倾向上部布置的控制煤层层位钻孔，在煤层倾向上部布置1个钻个钻孔，走向上布置孔，走向上布置2个钻孔；钻孔控制巷道轮廓外不小于个钻孔；钻孔控制巷道轮廓外不小于12m范围。范围。3个控制煤层层位钻孔中至少有个控制煤层层位钻孔中至少有2个为前探取芯钻孔，并个为前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料。详细记录岩芯资料。（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求保证控制层位钻孔施工质量，详细记录岩芯资料，绘制
45、揭煤保证控制层位钻孔施工质量，详细记录岩芯资料，绘制揭煤地点煤层赋存平、剖面图，掌握煤层厚度、倾角、地质构造、地点煤层赋存平、剖面图，掌握煤层厚度、倾角、地质构造、井筒与煤层的相对位置。若发现断层、褶曲或煤岩层产状异井筒与煤层的相对位置。若发现断层、褶曲或煤岩层产状异常等，必须增加控制钻孔。常等，必须增加控制钻孔。施工控制层位钻孔同时收集煤样，可以初步进行钻屑指标的施工控制层位钻孔同时收集煤样，可以初步进行钻屑指标的测试（参考值）；并送入实验室进行瓦斯放散初速度值测试（参考值）；并送入实验室进行瓦斯放散初速度值（P）、煤的坚固性系数（）、煤的坚固性系数（f）分析，结合测压结果，计算）分析，结合
46、测压结果，计算综合指标综合指标D、K值，对煤层突出危险性进行综合分析。值，对煤层突出危险性进行综合分析。揭煤工作面从距煤层法向距离不小于揭煤工作面从距煤层法向距离不小于5m处（地质构造复杂、处（地质构造复杂、岩石破碎的区域距煤层法向距离岩石破碎的区域距煤层法向距离10m处），实行边探边掘，处），实行边探边掘，探孔超前距离不得小于探孔超前距离不得小于5m，探孔数量根据实际情况确定，但，探孔数量根据实际情况确定，但不得小于不得小于3个，应准确探明煤层层位。个，应准确探明煤层层位。（二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔（二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔石门和岩石井巷工作面距煤层法向距离不小于石门和岩石井
47、巷工作面距煤层法向距离不小于10m处进行煤处进行煤层原始瓦斯压力测定，瓦斯压力测定可利用已施工的控制层层原始瓦斯压力测定，瓦斯压力测定可利用已施工的控制层位钻孔，测压钻孔数目不少于位钻孔，测压钻孔数目不少于3个，两个钻孔的间距应大于个，两个钻孔的间距应大于10m，其中煤层倾斜方向上部必须布置，其中煤层倾斜方向上部必须布置1个钻孔，钻孔布置个钻孔，钻孔布置在无地质构造的地段；测压钻孔布置在石门揭煤轮廓外不小在无地质构造的地段；测压钻孔布置在石门揭煤轮廓外不小于于6m范围。近距离煤层群的层间距小于范围。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破碎或层间岩石破碎时，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。时，应
48、当测定各煤层的综合瓦斯压力。测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数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，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速度P，则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数，则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数f值作值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。若不利用前探钻孔测定瓦斯压力时，则测定钻孔应布置在该若不利用前探钻孔测定瓦斯压力时，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，同时并对未利用测压的区域各钻孔见煤
49、点间距最大的位置，同时并对未利用测压的控制层位的钻孔必须用水泥砂浆进行封堵。控制层位的钻孔必须用水泥砂浆进行封堵。（三）突出危险性预测（三）突出危险性预测石门和岩石井巷揭煤的突出危险性预测包括石门和岩石井巷揭煤的突出危险性预测包括区域性预测和工区域性预测和工作面突出预测作面突出预测两部分。两部分。石门和竖井、斜井揭煤的区域预测指标（煤层瓦斯压力石门和竖井、斜井揭煤的区域预测指标（煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量）需要在距煤层最小法向距离和煤层瓦斯含量）需要在距煤层最小法向距离10m前进行。前进行。经区域突出危险性预测，石门（岩石井巷）揭煤处存在经区域突出危险性预测，石门（岩石井巷）揭煤处存在突出危险
50、时，必须在距煤层法向距离不小于突出危险时，必须在距煤层法向距离不小于7m处采取区域处采取区域防突措施；防突措施；当预测为无突出危险时，对于浅部煤层（埋深小于等于当预测为无突出危险时，对于浅部煤层（埋深小于等于500m）可不采取区域防突措施，直接施工至距煤层法向距）可不采取区域防突措施，直接施工至距煤层法向距离离5m处；对于深部煤层（埋深大于处；对于深部煤层（埋深大于500m）建议在距煤层法）建议在距煤层法向距离不小于向距离不小于7m处采取施工部分抽排钻孔措施。经区域预处采取施工部分抽排钻孔措施。经区域预测为无突出危险区域和已消突区域的需采用局部测为无突出危险区域和已消突区域的需采用局部“四位一