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1、煤与瓦斯突出防治技术煤与瓦斯突出防治技术姚姚 建建 手手手手 机：机：机：机：Email Email：主主 要要 内内 容容煤与瓦斯突出概况煤与瓦斯突出概况u概述概述u国内外概况国内外概况u分类分类u强度划分强度划分u一般规律一般规律u我国煤与瓦斯突出特点我国煤与瓦斯突出特点u突出危险程度划分突出危险程度划分uu采掘工作面瓦斯动力现象的采掘工作面瓦斯动力现象的采掘工作面瓦斯动力现象的采掘工作面瓦斯动力现象的特点特点特点特点煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出机理机理主主 要要 内内 容容u突出危险性预测突出危险性预测区域预测区域预测物探法物探法工作面预测工作面预测AE(声发射声发射)法法瓦斯涌出动态法瓦斯
2、涌出动态法煤与瓦斯突出危险性预测技术煤与瓦斯突出危险性预测技术矿井瓦斯抽采技术矿井瓦斯抽采技术1 煤与瓦斯突出概况煤与瓦斯突出概况v概述概述煤与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类突出强度划分突出强度划分一般规律一般规律我国煤与瓦斯突出特点我国煤与瓦斯突出特点突出危险程度划分突出危险程度划分v采掘工作面瓦斯动力现象的特点采掘工作面瓦斯动力现象的特点1.1 概述概述一、概况一、概况1、瓦斯突出危害瓦斯突出危害摧毁井巷设施摧毁井巷设施（支架、矿车支架、矿车）煤流埋人煤流埋人破坏通风系统破坏通风系统瓦斯逆流，人员窒息瓦斯逆流，人员窒息整个矿井正常生产系统瘫痪整个矿井正常生产系统瘫痪火灾及爆炸火灾及爆炸1
3、879年年4月月17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420t、瓦斯瓦斯50万万m3的突出：的突出：l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23m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50m，井口建筑烧成一片废墟；井口建筑烧成一片废墟；l2h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次瓦斯爆炸；次瓦斯爆炸；l井井下下209人人，死死亡亡121人人，地地面面3人人烧烧死死，11人烧伤。人烧伤。20042004年年1010月月2020日日2222时时0909分，郑煤集团分，郑煤集团大
4、大平煤矿平煤矿2121轨道下山岩石掘进工作面（距轨道下山岩石掘进工作面（距地表垂深地表垂深612m612m）发生特大型延期性煤与）发生特大型延期性煤与瓦斯突出，瓦斯逆流数千米，导致瓦斯瓦斯突出，瓦斯逆流数千米，导致瓦斯爆炸事故，死亡爆炸事故，死亡148148人，人，3232人受伤，其中人受伤，其中重伤重伤5 5人，直接经济损失人，直接经济损失3935.73935.7万元。万元。2、国外情况、国外情况1834年年3月月22日日，法法国国鲁鲁阿阿雷雷煤煤田田伊伊萨萨克克矿矿平平巷巷掘掘进进时时发发生生世世界界上上第第一一次次煤与瓦斯突出。煤与瓦斯突出。世世界界第第一一大大突突出出1969年年7月月
5、13日日前前苏苏联联顿顿巴巴斯斯加加加加林林矿矿石石门门揭揭煤煤(1.03m)突出煤突出煤(岩岩)14000t，瓦斯瓦斯25万万m3。60年年代代末末70年年代代初初，法法国国、比比利利时时已停止开采突出煤层。已停止开采突出煤层。日日本本、美美国国、英英国国等等，也也先先后后停停止止或或关闭了突出矿井。关闭了突出矿井。到到目目前前为为止止，世世界界20多多个个主主要要产产煤煤国国家发生突出次数在家发生突出次数在4万万余次。余次。3、国内情况、国内情况第第一一次次煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出1950年年11月月20日日，辽辽源源矿矿务务局局富富国国西西二二矿矿，在在垂垂深深280米煤巷掘进时发生的。
6、米煤巷掘进时发生的。截截止止到到2000年年底底，我我国国已已累累计计发发生生突突出出18000余余次次，占占世世界界各各国国总总突突出出次次数数的的40%以以上上，已已成成为为世世界界上上煤煤与与瓦瓦斯斯突突出灾害最为严重的国家出灾害最为严重的国家。我我国国最最大大的的一一次次突突出出(世世界界第第二二)1975年年8月月8日日，天天府府矿矿务务局局三三汇汇一一矿矿+280m水水平平，平平峒峒揭揭开开K1煤煤层层时时，突出煤岩突出煤岩12780t，瓦斯瓦斯140万万m3。l炮炮响响34s后后发发生生突突出出，峒峒口口一一阵阵狂狂风风，将将小小碎碎石石卷卷起起，吹吹到到50m以外。以外。l大大
7、量量瓦瓦斯斯携携带带煤煤粉粉涌涌出出，呈呈黑黑浓浓烟烟状状，持持续续40min才才逐逐渐渐下下降。降。l距突出点距突出点700多多m远的三道风门被毁。远的三道风门被毁。l风门外装有钎子和矸石的矿车冲出风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多多m远。远。l1t多重的一块巨石被冲走多重的一块巨石被冲走120多多m。l另另一一块块重重达达3t的的巨巨石石冲冲出出60余余m，拐拐两两个个90的的急急弯弯进进入入变变电所。电所。1999年年12月月26日日，沈沈阳阳矿矿务务局局红红菱菱矿矿石石门门揭揭煤煤时时发发生生特特大大型型煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出，突突出出煤煤量量2000吨吨，瓦瓦斯斯逆逆流流2000
8、多多米米，死亡死亡28人。人。二、煤与瓦斯突出的分类二、煤与瓦斯突出的分类按按成成因因和和力力学学特特征征，将将煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出分分为为三类：三类：煤（岩）与瓦斯突出（简称为突出）煤（岩）与瓦斯突出（简称为突出）煤（岩）与瓦斯压出（简称为压出）煤（岩）与瓦斯压出（简称为压出）煤（岩）与瓦斯倾出（简称为倾出）煤（岩）与瓦斯倾出（简称为倾出）分类的基本原则分类的基本原则1 1）动力现象造成的空洞位置及形状）动力现象造成的空洞位置及形状;2 2）喷喷出出煤煤（或或岩岩石石）的的粒粒度度及及其其分分选选情情况况;3 3）煤（或岩石）的抛出距离及堆积坡度）煤（或岩石）的抛出距离及堆积坡度;4 4
9、）强度（喷出的煤量及岩石量）；）强度（喷出的煤量及岩石量）；5 5）喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向；）喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向；6 6）动力效应；）动力效应；7 7）现象发生前的预兆。）现象发生前的预兆。1 1、突出的基本特征、突出的基本特征l突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性；突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性；l抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；l抛抛出出的的煤煤破破碎碎程程度度较较高高，含含有有大大量量的的煤煤块块和和手手捻捻无无粒感的煤粉；粒感的煤粉；l有有明明显显的的动动力力效效应应，破破坏坏支支架架、推推倒倒矿矿车车、损损坏坏安安装在巷道
10、内的设施；装在巷道内的设施；l瓦瓦斯斯涌涌出出量量远远远远大大于于突突出出煤煤的的瓦瓦斯斯含含量量，有有时时会会使使风流逆转；风流逆转；l突突出出孔孔洞洞呈呈口口小小腔腔大大的的梨梨形形、舌舌形形、倒倒瓶瓶形形以以及及其其它分岔形等。它分岔形等。2 2、压出的基本特征、压出的基本特征l压压出出有有两两种种形形式式，即即煤煤的的整整体体位位移移和和煤煤有有一一定定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；l压压出出后后，在在煤煤层层与与顶顶板板之之间间的的裂裂隙隙中中，常常留留有有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；l压出
11、的煤呈块状，无分选显现；压出的煤呈块状，无分选显现；l巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；l压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞；压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞；l压出时常伴随巷道底鼓。压出时常伴随巷道底鼓。3 3、倾出的基本特征、倾出的基本特征l倾倾出出的的煤煤就就地地按按自自然然安安息息角角堆堆积积，并并无无分分选选现象；现象；l倾倾出出的的孔孔洞洞呈呈孔孔大大腔腔小小，孔孔洞洞轴轴线线压压风风自自沿沿煤层倾斜或铅垂方向（厚煤层）发展；煤层倾斜或铅垂方向（厚煤层）发展；l无明显动力效应；无明显动力效应；l倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层中；倾出常发生
12、在煤质松软的急倾斜厚煤层中；l巷道瓦斯涌出量明显增大。巷道瓦斯涌出量明显增大。三、突出强度划分三、突出强度划分l突突出出强强度度每每次次突突出出中中抛抛出出的的煤煤（岩岩）量量和和涌涌出的瓦斯量。出的瓦斯量。l由由于于瓦瓦斯斯量量计计量量困困难难，所所以以通通常常以以煤煤（岩岩）量量作作为划分依据。为划分依据。小型突出：小型突出：100t100t中型突出：中型突出：100t 500t100t 500t大型突出：大型突出：500t1000t500t1000t特大型突出：特大型突出：1000t1000t小型突出：小型突出：50t 50t（突出后，几十突出后，几十minmin，瓦斯浓度恢复正常）瓦斯
13、浓度恢复正常）中型突出：中型突出：5099t5099t（突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正常）突出后，几小时，瓦斯浓度恢复正常）次大型突出：次大型突出：100499t100499t（突出后，一天，瓦斯浓度恢复正常）突出后，一天，瓦斯浓度恢复正常）大型突出：大型突出：500999t500999t（突出后，几天，瓦斯浓度恢复正常）突出后，几天，瓦斯浓度恢复正常）特大型突出：特大型突出：1000t（突出后，很长时间，瓦斯浓度恢复正常）突出后，很长时间，瓦斯浓度恢复正常）四、煤与瓦斯突出的一般规律四、煤与瓦斯突出的一般规律1 1、煤层突出危险性随采深增加而增大、煤层突出危险性随采深增加而增大在在浅浅部部开
14、开采采为为高高瓦瓦斯斯甚甚至至为为低低瓦瓦斯斯的的矿矿井井，开开采采到到深深部部后后，由由于于煤煤层层赋赋存存条条件件的的变变化化，煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力增大，可能转变为突出矿井；增大，可能转变为突出矿井；一一些些在在浅浅部部开开采采突突出出危危害害较较轻轻的的突突出出矿矿井井，开开采采到到深部后，可能转变为严重突出矿井；深部后，可能转变为严重突出矿井；矿矿井井或或煤煤层层一一般般有有一一个个始始突突深深度度，当当大大于于该该深深度度时时，就有发生突出的危险。就有发生突出的危险。2 2、绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面、绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面在在统统计计的的98459845次次突突
15、出出中中，煤煤巷巷掘掘进进工工作作面面突突出出74827482次次，占占76%76%；石石门门揭揭煤煤工工作作面面突突出出567567次次，占占5.76%5.76%；回回采采工工作作面面突突出出15561556次，占次，占15.8%15.8%。3 3、突突出出危危险险性性随随煤煤厚厚（软软分分层层厚厚度度 ）增加而加大增加而加大以南桐矿务局三号井为例：以南桐矿务局三号井为例：5 5号煤厚号煤厚0.70.70.8m0.8m，平均突出强度平均突出强度38t/38t/次，次，最大突出强度最大突出强度138t/138t/次；次；6 6号煤厚号煤厚1 11.5m1.5m，平均突出强度平均突出强度43t/
16、43t/次，最次，最大突出强度大突出强度450t/450t/次；次；4 4号层，煤厚号层，煤厚2.52.53.2m3.2m，平均突出强度平均突出强度88t/88t/次，最大突出强度次，最大突出强度5000t/5000t/次，该局所有特大型突次，该局所有特大型突出都发生在该煤层。出都发生在该煤层。4 4、突出大多数发生在地质构造带、突出大多数发生在地质构造带在在30823082次次有有地地质质构构造造情情况况详详细细记记录录的的突突出出中中，25252525次次突突出出地地点点有有断断层层、褶褶曲曲、火火成成岩岩侵侵入入、煤煤层层厚厚度度变变化化等等地地质质构构造造，占占81.9%81.9%；5
17、57557次次突突出出无无地地质构造，仅占质构造，仅占18.1%18.1%。1 1）封闭向斜轴附近）封闭向斜轴附近l轴轴部部地地带带：上上部部压压应应力力，下下部部张张应应力力，受受深深部部地地层层的的阻阻力力，岩岩层层进进一一步步挤挤压压，小小型型层层面面滑滑动动并并出出现压性逆断层现压性逆断层l南南桐桐矿矿区区80%80%的的突突出出发发生生在在八八面面山山向向斜斜、王王家家坝坝向向斜、鸦雀岩向斜、甘家坪向斜斜、鸦雀岩向斜、甘家坪向斜2 2）帚状构造收敛端）帚状构造收敛端l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l天天府府三三汇汇一一矿矿处处在在华华蓥蓥山山帚帚状状构构造造
18、的的收收敛敛端端，突突出频繁发生出频繁发生3 3）煤层扭转区）煤层扭转区l南南桐桐矿矿务务局局原原东东林林矿矿的的7979次次突突出出中中，有有93%93%集集中中在在南南翼翼黑黑漆漆岩岩扭扭转转带带，在在突突出出事事例例中中可可清清楚楚看看到到构构造应力的水平挤压作用造应力的水平挤压作用l鱼鱼田田堡堡煤煤矿矿东东翼翼的的9 9次次突突出出均均分分布布在在压压扭扭性性的的扭扭转转轴轴部附近轴轴部附近4 4）煤层产状变化区）煤层产状变化区l煤层走向、倾斜发生变化煤层走向、倾斜发生变化l南桐一井南桐一井5 5号煤层号煤层80%80%的突出的突出(73(73次次)发生在该区域发生在该区域l洪洪山山殿
19、殿蛇蛇形形山山井井4 4采采区区，煤煤层层走走向向倾倾角角变变化化，是是严严重重突突出出区区，该该区区突突出出7070次次(占占总总数数44%)44%)，该该区区14421442机机巷巷平平均均1 1次次/11/11米。米。5 5）煤包及煤厚变化带）煤包及煤厚变化带l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l红红卫卫煤煤矿矿的的190190次次突突出出(占占总总数数85%)85%)发发生生在在煤煤包包地地带带，全部特大型突出集中在煤包最厚区段全部特大型突出集中在煤包最厚区段l红红卫卫煤煤矿矿的的126126采采区区在在走走向向不不到到70m70m的的薄薄煤煤
20、带带掘进时，发生掘进时，发生7 7次突出次突出6 6）分岔煤处）分岔煤处l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)2000t)7 7）压性、压扭性小断层带）压性、压扭性小断层带l受受水水平平方方向向强强烈烈挤挤压压而而形形成成，保保持持了了高高的的应应力力集集中，同时对瓦斯存储也有利中，同时对瓦斯存储也有利l六六枝枝煤煤矿矿东东二二采采区区，1414次次突突出出(占占7 7号号层层总总数数的的61%)61%)均与压性、压扭性小断层有关均与压性、压扭性小断层有关8 8）岩浆岩浸入带）岩浆岩浸入带l岩岩浆浆岩岩浸浸入入煤煤层层局局部部变变质质力力学学性
21、性质质变化变化应力分布不均应力分布不均l白白票票矿矿区区，25%25%以以上上的的突突出出(265(265次次)发发生生在岩浆岩浸入带在岩浆岩浸入带5 5、大多数突出前有作业方式诱导、大多数突出前有作业方式诱导84808480次次突突出出事事故故统统计计表表明明，有有82538253次次有有放放炮炮、支支护护、落落煤煤、带带钻钻等等作作业业方方式式诱诱导导了了突突出出，占占97.3%97.3%，其其中中放放炮炮作作业业突突出出54815481次次，占占64.6%64.6%；风风镐镐落落煤煤突突出出676676次次，占占8%8%；手手镐镐落落煤煤突突出出11021102次次，占占13%13%。6
22、 6、突出前大多有预兆、突出前大多有预兆在在我我国国统统计计的的50295029次次有有明明确确突突出出预预兆兆记记载载的的突突出出事事故故中中，有有44934493次次突突出出发发生生前前有有突突出出预预兆兆，占占89.3%89.3%，无无突突出出预兆仅有预兆仅有536536次，占次，占10.7%10.7%。l有声预兆有声预兆煤炮声、闷雷声、劈裂声、支柱折断声及喷孔等煤炮声、闷雷声、劈裂声、支柱折断声及喷孔等l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，煤层由薄变厚，倾角由小变大煤层由薄变厚，倾角由小变大工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓、掉渣
23、等工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓、掉渣等夹钻、顶钻夹钻、顶钻 瓦斯增大或忽大忽小瓦斯增大或忽大忽小煤壁温度降低煤壁温度降低7 7、煤体破坏程度越高，突出危险性越大、煤体破坏程度越高，突出危险性越大突突出出煤煤层层多多发发生生在在、类类煤煤中中，其其共共同同特特点点是是坚坚固固性性系系数数f f值值小小、煤煤层层瓦瓦斯斯放放散散初初速速度度PP大大、煤煤层层透透气气性性系系数数小小、层层理理紊紊乱乱、多多为为遭遭受受到到地地质质构构造揉皱的构造煤。造揉皱的构造煤。8 8、石门突出危险性最大、石门突出危险性最大在在统统计计的的98459845次次突突出出中中，尽尽管管石石门门突突出出次次数数少
24、少，但但突突出出强强度度大大，平平均均突突出出强强度度为为316.5t/316.5t/次次，是是平平巷巷平平均均突突出出强强度（度（50t/50t/次）的次）的6 6倍以上。倍以上。9 9、煤层突出危险区常呈条带状分布、煤层突出危险区常呈条带状分布前前苏苏联联统统计计资资料料表表明明，在在突突出出煤煤层层中中，突突出危险区仅占突出煤层区域总面积的出危险区仅占突出煤层区域总面积的10%10%。我我国国统统计计资资料料表表明明，突突出出煤煤层层中中，突突出出危危险区仅占突出煤层区域总面积的险区仅占突出煤层区域总面积的101015%15%。地质构造呈带状地质构造呈带状采动形成集中应力带采动形成集中应
25、力带五、我国煤与瓦斯突出特点五、我国煤与瓦斯突出特点 1 1、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南方多、北方少，东部多、西部少南方多、北方少，东部多、西部少 l重重庆庆、四四川川、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较严严重重l湖湖南南的的突突出出矿矿井井数数和和突突出出总总次次数数，均均占占全全国国总总数数的的1/31/3以以上，特大型突出次数占一半以上上，特大型突出次数占一半以上2 2、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单一一突突出出煤煤层层的的矿矿井井占占突突出出矿矿井井总
26、总数数的的1/31/3相相当当一一部部分分矿矿井井的的所所有有可可采采煤煤层层均均属属突出煤层，无保护煤层可采突出煤层，无保护煤层可采全全国国有有近近一一半半的的突突出出矿矿井井，需需采采用用本本煤层防突措施煤层防突措施3 3、始突深度不一、始突深度不一5060m500640m最小，最小，50m50m，（，（郴州罗卜安矿）郴州罗卜安矿）最大，最大，640m640m，（，（抚顺老虎台矿）抚顺老虎台矿）始始突突深深度度浅浅，特特大大型型突突出出的的深深度度浅浅，在在南南方煤田中是一明显特点方煤田中是一明显特点煤层瓦斯赋存的垂直分带性（带状分布）煤层瓦斯赋存的垂直分带性（带状分布）煤层瓦斯主要成分：
27、煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2形形成成原原因因：当当煤煤层层直直达达地地表表或或直直接接为为透透气气性性较较好好的的第第四四系系冲冲积积层层覆覆盖盖时时，由由于于煤煤层层中中瓦瓦斯斯向向上上运运移移和和地地面面空空气气向向煤煤层层中中渗渗透透，使使煤煤层层内内的的瓦瓦斯斯呈呈现现出出垂垂直直分分带带特征。特征。瓦斯瓦斯空气空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2N2N2-CH4CH4 四带：四带：CO2-N2带带 N2带带 N2CH4带带 CH4带带 现场实际过程中，将前三带总称为现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带瓦斯风化带。COCO2 2N N2 2
28、带带带带N N2 2带带带带N N2 2CHCH4 4带带带带CHCH4 4带带带带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯垂垂垂垂直直直直分分分分带带带带性性性性表表5-55-5煤层垂向各带气体组分表煤层垂向各带气体组分表瓦斯带瓦斯带名名 称称成因成因CH4N2CO2体积体积（）（）含量含量（m3/t）体积（）体积（）含量含量（m3/t）体积（）体积（）含量含量（m3/t）CO2-N2带带空气空气和生和生化作化作用用01000.162080 0.151.4220800.192.24N2带带空气空气02000.22801000.221.8602000.27N2-CH4带带变质变
29、质作用作用20800.065.2720800.251.7802000.39CH4带带变质变质作用作用801000.6110.502001.9301000.37瓦斯风化带确定指标瓦斯风化带确定指标目前，确定瓦斯风化带下部界限的指标有：目前，确定瓦斯风化带下部界限的指标有：v1 1）瓦斯中的）瓦斯中的甲烷及重烃成分之和甲烷及重烃成分之和大于大于80%(80%(体积体积)；v2 2）煤层）煤层瓦斯压力瓦斯压力为为1 11.5kg/cm1.5kg/cm2 2（0.10.10.15MPa0.15MPa）；）；v3 3）相对相对瓦斯涌出量瓦斯涌出量大于大于2 23m3m3 3/t/t；v4 4）煤层的煤层
30、的瓦斯含量瓦斯含量1 11.5 m1.5 m3 3/t/t (长焰煤长焰煤)1.51.52 m2 m3 3/t/t (气煤气煤)22.5 m m3 3/t/t (肥煤和焦煤肥煤和焦煤)2.52.53 m3 m3 3/t/t (瘦煤瘦煤)3 34 m4 m3 3/t/t (贫煤贫煤)5 57 m7 m3 3/t/t (无烟煤无烟煤)4 4、中中小小型型突突出出占占绝绝大大多多数数，大大强强度度突突出出次次数数也不少也不少50t50t以下的小型突出占以下的小型突出占73.77%73.77%5050100t100t的中型突出占的中型突出占13.45%13.45%100100500t500t的次大型突
31、出占的次大型突出占11.15%11.15%5005001000t1000t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多多次次，多数发生在石门揭煤时多数发生在石门揭煤时5 5、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出及岩石与甲烷突出突出及岩石与甲烷突出v前前苏苏联联、波波兰兰、捷捷克克、原原民民主主德德国国和和日日本本等等国国都都曾曾发发生生过过岩岩石石与与COCO2 2突突出出。如如波波兰兰从从19741974年年起起发发生
32、生砂砂岩岩与与COCO2 2突突出出，最最大大强强度度突突出出砂砂岩岩4300t4300t，COCO2 230.2530.25万万m m3 3。v19751975年年5 5月月1313日日，在在吉吉林林省省营营城城煤煤矿矿五五井井发发生生了了我我国国第第一一次次砂砂岩岩与与COCO2 2突突出出，距距地地表表垂垂深深430m430m，突突出出砂砂岩岩1005t1005t，涌涌出出COCO2 211000m11000m3 3。此此后后，甘甘肃肃窑窑街街三三矿矿发发生生了了煤煤（岩岩）与与COCO2 2突突出出，延延边边和和龙龙煤煤矿矿松松下下坪坪井井发发生生了了砂砂岩岩与与COCO2 2突突出出
33、。我我国国共共发生岩石与发生岩石与COCO2 2突出突出3030余次。余次。v1 1）突出）突出COCO2 2的来源都是无机源的来源都是无机源有机源有机源COCO2 2中富集中富集C C1212而贫而贫C C1313；无机源；无机源COCO2 2中富集中富集C C1313贫贫C C1212。v2 2）突出危险区呈带状分布）突出危险区呈带状分布营城煤田营城煤田COCO2 2突出区沿突出区沿F F3 3和和F F2 2断层延展呈条带形；窑断层延展呈条带形；窑街三矿的突出区也是沿街三矿的突出区也是沿F F1919和和F F605605展布的。这些断层展布的。这些断层既是无机源既是无机源COCO2 2
34、的侵入通道，也是形成高应力区与的侵入通道，也是形成高应力区与岩体破坏的构造，从而具备了突出发生的必要条件。岩体破坏的构造，从而具备了突出发生的必要条件。我国岩石与CO2突出的规律性 v3 3）突出危险岩石具有较大的贮存瓦斯能力与）突出危险岩石具有较大的贮存瓦斯能力与较小的力学强度较小的力学强度营城煤田突出危险砂岩的孔隙率达营城煤田突出危险砂岩的孔隙率达15.123.2%15.123.2%，坚，坚固性系数小于固性系数小于1 1（正常条件下为（正常条件下为3434），有时手可握），有时手可握碎。碎。v4 4）突出砂岩内的瓦斯压力较高）突出砂岩内的瓦斯压力较高营城煤矿砂岩中营城煤矿砂岩中COCO2
35、2压力为压力为1.452.15MPa1.452.15MPa，COCO2 2含量含量为为57m57m3 3/t/t。v5 5）突出前有多种预兆）突出前有多种预兆（1 1）COCO2 2浓度增加（突出一周前即开始）。浓度增加（突出一周前即开始）。放炮前放炮前COCO2 2浓度在浓度在1%1%以下时，炮后可增至以下时，炮后可增至58.5%58.5%，同时可见底板上有雾状物随风流往，同时可见底板上有雾状物随风流往外涌。外涌。（2 2）积水处有气泡上升。）积水处有气泡上升。（3 3）突出前数天可听到岩炮声响（距突出）突出前数天可听到岩炮声响（距突出点点10m10m以内）。以内）。（4 4）岩石变软，炮眼
36、数与装药量减少）岩石变软，炮眼数与装药量减少1/22/31/22/3时，爆破后的出矸量比平常多而且时，爆破后的出矸量比平常多而且块度比平常小。块度比平常小。（5 5）可能出现底鼓、片帮、冒顶。）可能出现底鼓、片帮、冒顶。（6 6）可能会出现）可能会出现“饼干饼干”片状脱落现象，片状脱落现象，每片厚度约每片厚度约510mm510mm，甚至会出现松散的砂，甚至会出现松散的砂子。但如果在透气性差的火成岩中掘进，子。但如果在透气性差的火成岩中掘进，很难发现预兆，这种情况下的突出强度一很难发现预兆，这种情况下的突出强度一般都很大。般都很大。v6 6）有突出危险砂岩的）有突出危险砂岩的岩芯呈圆片状岩芯呈圆
37、片状（一面为（一面为凹形另一面为凸形），每米长岩芯凹凸圆饼凹形另一面为凸形），每米长岩芯凹凸圆饼数越多，表明地应力越高，突出危险性越大。数越多，表明地应力越高，突出危险性越大。营城煤田突出危险砂岩岩芯凹凸岩饼数高营城煤田突出危险砂岩岩芯凹凸岩饼数高达达138138片片/m/m。v7 7）我我国国砂砂岩岩与与COCO2 2突突出出几几乎乎都都是是由由放放炮炮引引起起的的，还没发生过延期突出现象。还没发生过延期突出现象。六、突出危险程度划分六、突出危险程度划分1 1、突出矿井和突出煤层突出矿井和突出煤层l矿矿井井在在采采掘掘过过程程中中，只只要要发发生生过过1 1次次煤煤（岩岩）与与瓦瓦斯斯突突出
38、出，该矿井即为该矿井即为突出矿井突出矿井，发生突出的煤层即为，发生突出的煤层即为突出煤层突出煤层。2 2、突出危险区和突出威胁区、突出危险区和突出威胁区l突出煤层经区域预测可划分为突出煤层经区域预测可划分为突出危险区突出危险区和和突出威胁区突出威胁区。3 3、突出危险工作面和突出威胁工作面、突出危险工作面和突出威胁工作面l突突出出危危险险区区经经工工作作面面预预测测后后，可可分分为为突突出出危危险险工工作作面面和和突出威胁工作面。突出威胁工作面。突出危险煤层的基本特征突出危险煤层的基本特征v突出煤层和非突出煤层在煤质、结构、赋存条突出煤层和非突出煤层在煤质、结构、赋存条件及特征等方面存在着明显
39、的差异，这些差异件及特征等方面存在着明显的差异，这些差异是煤层突出危险性评价的依据。一般来说，突是煤层突出危险性评价的依据。一般来说，突出危险煤层具有以下特征：出危险煤层具有以下特征：1 1）具有）具有较高的变质程度较高的变质程度2 2）具有较高的瓦斯压力和瓦斯含量（）具有较高的瓦斯压力和瓦斯含量（0.74MPa0.74MPa，10m10m3 3/t/t）3 3）透气性较低，顶底板一般为封闭型）透气性较低，顶底板一般为封闭型成煤过程甲烷生成量成煤过程甲烷生成量(m(m3 3/t)/t)4 4）结构破坏类型较高、强度低（）结构破坏类型较高、强度低（IIIIII、IVIV、V V类，类，f0.5f
40、0.5）5 5）瓦斯放散初速度较大（）瓦斯放散初速度较大（PP1010）6 6）比表面积较大）比表面积较大7 7）突出危险煤层具有明显区别于非突出煤）突出危险煤层具有明显区别于非突出煤层的孔隙结构特征层的孔隙结构特征P or tP or t游离状态瓦斯游离状态瓦斯游离状态瓦斯游离状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯吸附状态瓦斯 两种状态的瓦斯在一定温度和压力条件两种状态的瓦斯在一定温度和压力条件下处于一种动平衡状态。条件变化，平衡随下处于一种动平衡状态。条件变化，平衡随之变化。其中吸附瓦斯占煤层瓦斯总量的之变化。其中吸附瓦斯占煤层瓦斯总量的 80809090。不同变质程度的煤，吸附瓦斯
41、量和游离不同变质程度的煤，吸附瓦斯量和游离瓦斯含量不同。瓦斯含量不同。v在突出煤层中有下列情况之一的，视为突出在突出煤层中有下列情况之一的，视为突出危险工作面：危险工作面：1 1）在突出煤层的构造破坏带（断层、褶曲、）在突出煤层的构造破坏带（断层、褶曲、火成岩侵入等）；火成岩侵入等）；2 2）煤层赋存条件急剧变化的区域；）煤层赋存条件急剧变化的区域；3 3）采掘应力叠加的区域；）采掘应力叠加的区域；4 4）在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等）在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；动力现象；5 5）工作面出现明显的突出预兆。）工作面出现明显的突出预兆。七、煤与瓦斯突出矿井鉴定七、煤与瓦斯突
42、出矿井鉴定规范规范八、防突措施的规定八、防突措施的规定在在突突出出危危险险区区工工作作前前，应应采采取取防防突突措措施施，采采取取措措施施之之后后应应进进行行检检验验，有有效效后后方方可可进进行行作作业业；在在突突出出威威胁胁区区，每每推推进进一一个个工工作作面面预预测测循循环环，都都必必须须进进行行工工作作面面预预测测，根根据预测结果采取措施。据预测结果采取措施。（四位一体四位一体）1.2 采掘工作面瓦斯动力现象的特点采掘工作面瓦斯动力现象的特点2 煤与瓦斯煤与瓦斯突出机理突出机理v区域预测区域预测v工作面预测工作面预测石门揭煤工作面石门揭煤工作面煤巷掘进工作面煤巷掘进工作面回采工作面回采工
43、作面v预测新技术预测新技术3 突出危险性预测突出危险性预测煤层突出危险性预测分类煤层突出危险性预测分类区区域域预预测测：预预测测煤煤层层和和煤煤层层区区域域的的突突出出危危险险性性，并并应应在在地地质质勘勘探探、新新井井建建设设、新新水水平平和和新新采采区区开拓或准备时进行。开拓或准备时进行。工工作作面面预预测测：预预测测工工作作面面附附近近煤煤体体的的突突出出危危险险性性，应应在在工工作作面面推推进进过过程程中中进进行行。包包括括石石门门和和竖竖、斜斜井井揭揭煤煤工工作作面面，煤煤巷巷掘掘进进工工作作面面和和采采煤煤工作面的突出危险性预测。工作面的突出危险性预测。煤层突出危险性划分煤层突出危
44、险性划分在在地地质质勘勘探探、新新井井建建设设、矿矿井井生生产产时时期期应应进进行行区区域域预预测测，把把煤煤层层划划分分为为突突出出煤煤层层和和非非突突出出煤煤层层。突突出出煤煤层层经经区区域域预预测测后后可可划划分分为为：突突出出危危险险区区、突出威胁区突出威胁区和和无突出危险区无突出危险区。煤层突出危险性划分煤层突出危险性划分在在突突出出危危险险区区域域内内，工工作作面面进进行行采采掘掘前前，应应进进行行工工作作面面顶顶测测。采采掘掘工工作作面面经经预预测测后后，可可划划分分为为突突出出危危险险工工作面作面和和无突出危险工作面无突出危险工作面。在在突突出出威威胁胁区区内内，根根据据煤煤层
45、层突突出出危危险险程程度度，采采掘掘工工作作面面每每推推进进3030100m100m，应应用用工工作作面面预预测测方方法法连连续续进进行行不不少少于于两两次次区区域域预预测测验验证证，其其中中任任何何一一次次验验证证为为有有突突出出危危险险时时，该该区区域域应应改改划划为为突突出出危危险险区区。只只有有连连续续两两次次验证验证都为无突出危险时，该区域仍定为突出威胁区域。都为无突出危险时，该区域仍定为突出威胁区域。煤层突出危险性划分煤层突出危险性划分在在突突出出危危险险工工作作面面进进行行采采掘掘作作业业前前，必必须须采采取取防防突突措措施施。采采取取防防突突措措施施之之后后，还还要要进进行行措
46、措施施效效果果检检验验，经经检检验验证证实实措措施施有有效效后后，方方可可采采取取安安全全防防护护措措施施进进行行采采掘掘作作业业。每每执执行行一一次次防防治治突突出出措措施施作作业业循循环环(包包括括措措施施、措措施施效效果果检检验验、采采掘掘作作业业)后后，须须再再进进行行工工作作面面预预测测，如如预预测测为为无无突突出出危危险险时时，还还必必须须再再执执行行防防治治突突出出的的措措施施，只只有有连连续续2 2次次预预测测为为无无突突出出危危险险时时，该该工工作面方可视为作面方可视为无突出危险工作面无突出危险工作面。在在无无突突出出危危险险工工作作面面进进行行采采掘掘作作业业时时，可可不不
47、采采取取防防治治突出措施，但必须采取突出措施，但必须采取安全防护措施安全防护措施。煤层突出危险性划分煤层突出危险性划分突突出出煤煤层层在在开开采采过过程程中中，如如果果已已确确切切掌掌握握煤煤层层突突出出危危险险区区域域的的分分布布规规律律，并并且且有有可可靠靠的的预预测测资资料料，由由矿矿总总工工程程师师确确定定煤煤层层在在不不同同区区域域的的突突出出危危险险程程度度，经经局局总总工工程程师师批批准准后后，在在确确认认的的无突出危险区内，可不采取防治突出措施。无突出危险区内，可不采取防治突出措施。3.1 区域突出危险性预测区域突出危险性预测一、传统方法一、传统方法1、单项指标法、单项指标法突
48、出危险性突出危险性煤煤层层瓦瓦斯斯压力压力p煤煤的的破破坏坏类型类型瓦瓦斯斯放放散散指数指数P煤煤的的坚坚固固性系数性系数f临界值临界值2、综合指标法、综合指标法1-1-断层；断层；2-2-突出点；突出点；3-3-上水平或上部采区突出点在断层两侧的最上水平或上部采区突出点在断层两侧的最远距离线；远距离线；4-4-推测的下水平或下部采区在断层两侧的最远距离线；推测的下水平或下部采区在断层两侧的最远距离线；5-5-推测的下水平或下部采区的突出危险区域推测的下水平或下部采区的突出危险区域3、瓦斯地质统计法、瓦斯地质统计法已已采采区区地地质构造质构造已已采采区区突突出点分布出点分布未未采采区区地地质构
49、造质构造未未采采区区突突出出危险性危险性v应根据已开采区域确切掌握的煤层赋存和地质构造条应根据已开采区域确切掌握的煤层赋存和地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险区域与突出威件与突出分布的规律，划分出突出危险区域与突出威胁区域。划分突出危险区一般应符合下列要求：胁区域。划分突出危险区一般应符合下列要求：v1 1）在上水平发生过一次突出的区域，下水平的垂直）在上水平发生过一次突出的区域，下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区；对应区域应预测为突出危险区；v2 2）根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定）根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距构造线两侧的最远距离线，并结合地质
50、部门突出点距构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域区的突出危险区域(图图1)1)；v3 3）未划定的其他区域为突出威胁区。）未划定的其他区域为突出威胁区。4、其他预测方法、其他预测方法煤的变质程度煤的变质程度挥发分挥发分Vdaf和电阻率对数和电阻率对数lgVdaf40 烟煤烟煤 lg3.5 无烟煤无烟煤 地质指标地质指标煤层围岩指标煤层围岩指标R5(5m含砂岩率含砂岩率)地质构造指标地质构造指标K