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1、煤与瓦斯突出防治技术中煤科工集团重庆研究院中煤科工集团重庆研究院胡千庭（胡千庭（13808358720）2013.8于哈尔滨于哈尔滨一、煤与瓦斯突出的基本情况l煤与瓦斯突出现象煤与瓦斯突出现象l历史上中国、日本、前苏联、波兰、法国、德国、英国、历史上中国、日本、前苏联、波兰、法国、德国、英国、澳大利亚、美国等澳大利亚、美国等2020多个采煤国家都发生过煤与瓦斯突出，多个采煤国家都发生过煤与瓦斯突出，其中尤为严重的要数中国、日本、前苏联等国家；其中尤为严重的要数中国、日本、前苏联等国家；l突出矿井开采成本高、事故风险大、有效控制突出成为世突出矿井开采成本高、事故风险大、有效控制突出成为世界性难题
2、，界性难题，1990年后，年后，日本煤矿基本关闭，英法德等国煤日本煤矿基本关闭，英法德等国煤矿也急剧减少，前苏联的突出矿井也大多予以关闭，美、矿也急剧减少，前苏联的突出矿井也大多予以关闭，美、澳等开采煤层自然条件远比中国好，开采突出煤层少澳等开采煤层自然条件远比中国好，开采突出煤层少;露露天开采占主体；天开采占主体；一、煤与瓦斯突出的基本情况l我国我国20122012年有年有11911191对突出矿井，有史以来已发生近对突出矿井，有史以来已发生近3 3万次突万次突出，最大一次突出发生在出，最大一次突出发生在19751975年年8 8月月8 8日重庆天府矿务局三汇日重庆天府矿务局三汇一矿，突出煤
3、量一矿，突出煤量12780t12780t，涌出瓦斯，涌出瓦斯140140万万m m3 3；涌出瓦斯量最多；涌出瓦斯量最多的一次突出发生于的一次突出发生于19681968年年1 1月月2020日南桐矿务局鱼田堡煤矿日南桐矿务局鱼田堡煤矿+150m+150m的的14061406大巷，涌出瓦斯量大巷，涌出瓦斯量3.50106m3.50106m3 3，突出吨煤涌出，突出吨煤涌出瓦斯量达瓦斯量达700m700m3 3/t/t；北票、阜新、营城、窑街、铜川、永荣等；北票、阜新、营城、窑街、铜川、永荣等矿区也发生过岩石与瓦斯突出。窑街突出的瓦斯气体主要是矿区也发生过岩石与瓦斯突出。窑街突出的瓦斯气体主要是C
4、OCO2 2。l年突出次数最多的年突出次数最多的11001100多次、死亡近多次、死亡近400400人，多次引发特大人，多次引发特大型死亡百人以上的瓦斯爆炸事故；型死亡百人以上的瓦斯爆炸事故；最近十年高瓦斯突出矿井最近十年高瓦斯突出矿井平均开采深度由平均开采深度由460m增加到增加到635m，突出矿井数量也由不足，突出矿井数量也由不足250对增加到对增加到1191对，净增对，净增3.8倍。倍。一、煤与瓦斯突出的基本情况l煤与瓦斯突出的统计特征煤与瓦斯突出的统计特征突出多发生于构造破坏带突出多发生于构造破坏带突出多发生于软煤层内突出多发生于软煤层内煤与瓦斯突出煤炭具有明显的堆积分选性，孔洞多呈口
5、小煤与瓦斯突出煤炭具有明显的堆积分选性，孔洞多呈口小腔大的倒梨形，突出吨煤涌出瓦斯量多在腔大的倒梨形，突出吨煤涌出瓦斯量多在50m50m3 3/t/t以上；以上；压出型突出分选性不明显，孔洞多呈口大腔小的锥形、有压出型突出分选性不明显，孔洞多呈口大腔小的锥形、有时看不到孔洞，但周围较大范围煤体产生裂纹松动，突出时看不到孔洞，但周围较大范围煤体产生裂纹松动，突出吨煤涌出瓦斯量吨煤涌出瓦斯量30m30m3 3/t/t以上，否则不属于突出研究范畴。以上，否则不属于突出研究范畴。二、煤与瓦斯突出演化过程一维粉化破坏实验一维粉化破坏实验突突出出事事故故现现场场遗遗留留的的层层裂裂破破坏坏痕痕迹迹瓦瓦斯斯
6、作作用用的的粉粉化化层层裂裂破破坏坏实实验验 现现场场监监测测到到的的多多次次循循环环突突出出发发展展二、煤与瓦斯突出演化过程二、煤与瓦斯突出演化过程依据实验室和现场事故案例分析表明：依据实验室和现场事故案例分析表明：应力瓦斯作用的层裂破坏实验应力瓦斯作用的层裂破坏实验二、煤与瓦斯突出演化过程典型煤与瓦斯突出经历准备、发动、发展、终止四个演化过程典型煤与瓦斯突出经历准备、发动、发展、终止四个演化过程突出具有如下演化流程：突出具有如下演化流程：l突出力学条件的孕育突出力学条件的孕育采掘活动使一部分煤岩体失去承载能力，形成支承压力；采掘活动使一部分煤岩体失去承载能力，形成支承压力；采掘空间使煤体内
7、瓦斯压力逐步下降，形成压力梯度。采掘空间使煤体内瓦斯压力逐步下降，形成压力梯度。二、煤与瓦斯突出演化过程准备阶段支承压力准备阶段支承压力 准备阶段瓦斯压力准备阶段瓦斯压力l采掘采掘应力集中，使煤岩体形力集中，使煤岩体形成成应力卸力卸压区、集中区和原区、集中区和原始区，在煤壁到峰始区，在煤壁到峰值区区进入入塑性塑性变形状形状态，形成剪切破，形成剪切破坏裂坏裂纹，使煤体外移，孕育，使煤体外移，孕育了突出条件了突出条件。二、煤与瓦斯突出演化过程二、煤与瓦斯突出演化过程l突出的激发突出的激发煤岩体承载超过极限强度时发生应变软化，剪破坏产生裂纹煤岩体承载超过极限强度时发生应变软化，剪破坏产生裂纹微裂纹在
8、应力和瓦斯作用下尖端形成拉破坏，促使裂纹扩展微裂纹在应力和瓦斯作用下尖端形成拉破坏，促使裂纹扩展采掘开挖出现应力转移，应力转移过程中出现短时增压现象。采掘开挖出现应力转移，应力转移过程中出现短时增压现象。二、煤与瓦斯突出演化过程外加振动循环载荷或反复加卸载使煤岩体破坏失稳，外加振动循环载荷或反复加卸载使煤岩体破坏失稳，（风镐、顶板断裂等）（风镐、顶板断裂等）煤岩体蠕变加剧使之失稳岩体（延期突出）。煤岩体蠕变加剧使之失稳岩体（延期突出）。以上都是激发突出的力学机理以上都是激发突出的力学机理二、煤与瓦斯突出演化过程l粉化破坏粉化破坏突出的激发使深部煤岩体径向受力状态瞬间改变，瓦斯压突出的激发使深部
9、煤岩体径向受力状态瞬间改变，瓦斯压力梯度迅速增加，煤壁附近承受短时高拉应力受拉破坏。力梯度迅速增加，煤壁附近承受短时高拉应力受拉破坏。拉应力位于法线方向，无规则拉破坏定义为粉化破坏。拉应力位于法线方向，无规则拉破坏定义为粉化破坏。发动阶段发动阶段=r r-p-p二、煤与瓦斯突出演化过程l层裂破坏层裂破坏层裂破坏层裂破坏 粉化破坏突出煤体堆积于孔洞内，堆积煤和升压瓦斯对孔粉化破坏突出煤体堆积于孔洞内，堆积煤和升压瓦斯对孔粉化破坏突出煤体堆积于孔洞内，堆积煤和升压瓦斯对孔粉化破坏突出煤体堆积于孔洞内，堆积煤和升压瓦斯对孔洞壁产生支撑力，孔洞壁前方煤体拉应力减小或消失，煤洞壁产生支撑力，孔洞壁前方煤
10、体拉应力减小或消失，煤洞壁产生支撑力，孔洞壁前方煤体拉应力减小或消失，煤洞壁产生支撑力，孔洞壁前方煤体拉应力减小或消失，煤体在压应力和瓦斯作用下裂纹扩展，裂隙扩展方向平行孔体在压应力和瓦斯作用下裂纹扩展，裂隙扩展方向平行孔体在压应力和瓦斯作用下裂纹扩展，裂隙扩展方向平行孔体在压应力和瓦斯作用下裂纹扩展，裂隙扩展方向平行孔洞壁面，形成层裂；继而在应力和瓦斯作用下破坏壳层，洞壁面，形成层裂；继而在应力和瓦斯作用下破坏壳层，洞壁面，形成层裂；继而在应力和瓦斯作用下破坏壳层，洞壁面，形成层裂；继而在应力和瓦斯作用下破坏壳层，转为层裂破坏。转为层裂破坏。转为层裂破坏。转为层裂破坏。突出激突出激发后，煤壁
11、水平后，煤壁水平应力突然卸力突然卸载，卸，卸载波在煤体中波在煤体中传播，播，使煤体使煤体产生拉生拉应力将煤力将煤层拉破坏形成初始拉破坏形成初始层裂。裂。二、煤与瓦斯突出演化过程二、煤与瓦斯突出演化过程对低瓦斯条件，激发形成新暴露面，但形不成高瓦斯梯度对低瓦斯条件，激发形成新暴露面，但形不成高瓦斯梯度的拉应力，因而仅压应力和瓦斯作用下裂纹扩展形成层裂，的拉应力，因而仅压应力和瓦斯作用下裂纹扩展形成层裂，发生层裂破坏。发生层裂破坏。二、煤与瓦斯突出演化过程暂停和终止暂停和终止孔洞煤体堆积量增加、洞内瓦斯压力升高，孔壁支撑力孔洞煤体堆积量增加、洞内瓦斯压力升高，孔壁支撑力加强，壳层仅可移动而不能被破
12、坏，进入突出暂停阶段加强，壳层仅可移动而不能被破坏，进入突出暂停阶段或终止阶段；随着瓦斯进一步释放，孔内瓦斯压力进一或终止阶段；随着瓦斯进一步释放，孔内瓦斯压力进一步升高到冲出堆积物时，再次发生粉化和层裂破坏。步升高到冲出堆积物时，再次发生粉化和层裂破坏。p能能量量条条件件和和初初始始失失稳稳条条件件构构成了突出成了突出激发激发的条件的条件p能能量量条条件件和和破破坏坏的的连连续续进进行行条件构成了突出发展的条件条件构成了突出发展的条件p能量条件是必要条件能量条件是必要条件 二、煤与瓦斯突出演化过程 突出发生的条件18煤与瓦斯突出的能量计算模型煤与瓦斯突出的能量计算模型 以进尺以进尺L L新增
13、塑性区作为计算对象新增塑性区作为计算对象计算了突出前煤体的弹性势能计算了突出前煤体的弹性势能W W1 1、瓦、瓦斯斯内能内能W W2 2、煤体破碎功煤体破碎功A A1 1和抛出功和抛出功A A2 2，忽，忽略移动功。略移动功。二、煤与瓦斯突出演化过程这里破碎功是通过大量实验室冲击实验和突出事故现场实测资这里破碎功是通过大量实验室冲击实验和突出事故现场实测资料得到的关系式。料得到的关系式。19运用能量计算模型分析突出各因素的关系运用能量计算模型分析突出各因素的关系 突出时地应力、瓦斯压力和坚固性系数关系突出时地应力、瓦斯压力和坚固性系数关系二、煤与瓦斯突出演化过程单位体积煤体的弹性能单位体积煤体
14、的弹性能单位体积煤体的瓦斯内能单位体积煤体的瓦斯内能由此得到有突出危险的条件：由此得到有突出危险的条件：f0.3f0.3、p0.74MPap0.74MPa；0.30.3f0.5f0.5、p1.0MPap1.0MPa；0.50.5f0.8f0.8、p1.50MPap1.50MPa；p2.0MPap2.0MPa20二、煤与瓦斯突出演化过程并形成以下结论：并形成以下结论：软煤使发生突出条件迅速降低，最易发生突出；软煤使发生突出条件迅速降低，最易发生突出；常规条件下（常规条件下（P0.5MPaP0.5MPa、H800m)H800m)，瓦斯内能比应变弹性，瓦斯内能比应变弹性能大两个数量级，能大两个数量级
15、，瓦斯内能瓦斯内能是引发突出的主要能量；是引发突出的主要能量；深部开采时（深部开采时（H800m)H800m)应变弹性能迅速增加，成为不可忽应变弹性能迅速增加，成为不可忽视的主要能量之一，深部低瓦斯软煤和浅部低瓦斯构造应力视的主要能量之一，深部低瓦斯软煤和浅部低瓦斯构造应力作用区可能发生突出，深部低瓦斯硬煤可能发生冲击地压。作用区可能发生突出，深部低瓦斯硬煤可能发生冲击地压。突出关注的重点是瓦斯内能、软煤、构造；冲击地压关注突出关注的重点是瓦斯内能、软煤、构造；冲击地压关注的是弹性应变能（含顶底板）、硬煤、构造的是弹性应变能（含顶底板）、硬煤、构造1、钻屑瓦斯解吸指标法预测采掘工作面突出危险性
16、技术和设、钻屑瓦斯解吸指标法预测采掘工作面突出危险性技术和设备：包括预测指标备：包括预测指标K1max和和Smax、测量仪器和工艺、临界值确、测量仪器和工艺、临界值确定方法、判定准则等，推广到定方法、判定准则等，推广到800多对矿井。多对矿井。三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备u原理：通过向煤层干式施工钻孔（孔深在原理：通过向煤层干式施工钻孔（孔深在10m10m以内），在孔以内），在孔口接取每钻孔口接取每钻孔1m1m排出的钻屑量排出的钻屑量S,S,并取部分钻屑煤样测量其并取部分钻屑煤样测量其解吸瓦斯量解吸瓦斯量，计算得到瓦斯解吸指标，计算得到瓦斯解
17、吸指标K1。一个作业班布置。一个作业班布置多个钻孔，每个钻孔每钻进多个钻孔，每个钻孔每钻进1m测量一组数据，选取最大值测量一组数据，选取最大值K1max和和Smax作为预测指标。作为预测指标。实验表明煤样暴露实验表明煤样暴露20min20min内瓦斯解吸规律服从：内瓦斯解吸规律服从：钻屑钻屑钻杆钻杆K K1 1是瓦斯解吸初速度，与瓦斯含量密切相关，直接反映瓦斯内能；是瓦斯解吸初速度，与瓦斯含量密切相关，直接反映瓦斯内能；指标测量定仪器指标测量定仪器三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备 S与应力和煤的硬度密切相关，尤其对与应力和煤的硬度密切相关，尤其对
18、f值特别敏感。值特别敏感。这两个指标反映了瓦斯内能和软煤特性，可用于预测突出，这两个指标反映了瓦斯内能和软煤特性，可用于预测突出，但不同条件煤层，但不同条件煤层，K1临界值不同。临界值不同。u不同条件煤层临界值确定方法：对具体煤层取煤样在实验不同条件煤层临界值确定方法：对具体煤层取煤样在实验室进行解吸实验，依据实验得到的室进行解吸实验，依据实验得到的K K1 1与临界瓦斯压力的关与临界瓦斯压力的关系确定系确定K K1 1预测突出危险性的临界值，并结合误差分析，确定预测突出危险性的临界值，并结合误差分析，确定适用条件为适用条件为的煤层的煤层。K K1 1(P(P，f f，)l对不同类型工作面，煤
19、样应尽可能取自危险性对不同类型工作面，煤样应尽可能取自危险性最大的点，研究得到不同类型工作面预测钻孔布孔最大的点，研究得到不同类型工作面预测钻孔布孔和测量工艺，并形成了标准。和测量工艺，并形成了标准。l研制了一、二代测量仪表。研制了一、二代测量仪表。透视钻孔2 2、无线电透视探测富含瓦斯软煤区技术应用到、无线电透视探测富含瓦斯软煤区技术应用到150150多对矿井。多对矿井。原理：利用无线电磁波在富含瓦斯软煤区传播时加速衰减的特原理：利用无线电磁波在富含瓦斯软煤区传播时加速衰减的特征探测软煤，征探测软煤，探测范围达探测范围达250m以上以上；无线电磁波在富含瓦斯软煤区传播衰减无线电磁波在富含瓦斯
20、软煤区传播衰减富含瓦斯软煤地质异常区探测成果富含瓦斯软煤地质异常区探测成果三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备3 3、深孔测瓦斯含量技术和装备、深孔测瓦斯含量技术和装备u原理：煤样瓦斯解吸符合如下曲线和表原理：煤样瓦斯解吸符合如下曲线和表达式：达式：瓦斯含量瓦斯含量Q=取芯损失量取芯损失量Q0+测定测定量量Q1+粉碎测定量粉碎测定量Q2+不可解吸量不可解吸量煤芯煤芯难点：难点：深孔快速取样、损失量补偿；深孔快速取样、损失量补偿；创新点：创新点：3种深孔取样技术和设备，五种深孔取样技术和设备，五种煤样损失量补偿模型。种煤样损失量补偿模型。煤样的瓦斯解吸
21、全程曲线煤样的瓦斯解吸全程曲线Q0QtQt煤芯煤芯气水雾排渣气水雾排渣气水雾气水雾硬煤双层硬煤双层管取芯器管取芯器取样深度取样深度100m以上以上压风压风水雾水雾气水雾气水雾l适用于硬煤层取芯器，取出块煤样损失量小，取样中球形密适用于硬煤层取芯器，取出块煤样损失量小，取样中球形密封、气水雾降温减少损失量。封、气水雾降温减少损失量。三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备l适用于软煤的负压引射取适用于软煤的负压引射取芯器，取样时间芯器，取样时间minmin，取样孔深取样孔深3030120m;120m;l适用于中硬和软煤的螺旋适用于中硬和软煤的螺旋负压引射正
22、压压风取负压引射正压压风取芯器芯器,取样时间取样时间minmin，取，取样孔深样孔深100m100m。钻孔钻孔风流风流方向方向取样风流方向取样风流方向软煤负压引软煤负压引射取芯器射取芯器压风压风压压风风引引射射器器煤样罐煤样罐三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备l五种损失量补偿模型五种损失量补偿模型煤芯煤芯研究了五种损失量测算模型，研究了五种损失量测算模型，解决了损失量测算误差大的难题解决了损失量测算误差大的难题完整棒状不完整棒状块状块粉状粉状Qt=ati ，i值与煤样块度有关值与煤样块度有关n应用效果及支撑：取样时间应用效果及支撑：取样时间minm
23、in，取样孔深，取样孔深100m100m，测，测量误差量误差，应用多对矿井。，应用多对矿井。三、三、井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备井下快速测定瓦斯内能和软煤技术和装备1 1、对有突出危险煤层，采前抽采瓦斯达标是消除突出危险性的、对有突出危险煤层，采前抽采瓦斯达标是消除突出危险性的关键，瓦斯抽采后煤也变硬了。关键，瓦斯抽采后煤也变硬了。以以晋煤晋煤为例的北方矿井，煤层较稳定、煤硬度较高，抽瓦斯钻为例的北方矿井，煤层较稳定、煤硬度较高，抽瓦斯钻孔施工难度较小。我们研制成功千米枝状定向钻孔递进式采掘孔施工难度较小。我们研制成功千米枝状定向钻孔递进式采掘前预抽瓦斯成套技术，解决了千米顺层孔成孔工
24、艺、预抽瓦斯前预抽瓦斯成套技术，解决了千米顺层孔成孔工艺、预抽瓦斯量预测模型、抽掘采工程接替关系等难题，为实现千万吨产量量预测模型、抽掘采工程接替关系等难题，为实现千万吨产量提供了条件。提供了条件。n原理：原理：四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备确定了抽采达标的工程接替关系确定了抽采达标的工程接替关系1瓦斯含量瓦斯含量16m3/t的区域，的区域，实施地面实施地面井预抽瓦井预抽瓦斯使其降斯使其降到到16m3/t以下以下2瓦斯含量瓦斯含量1 16m3/t区域，实区域，实施顺层定施顺层定向钻孔预向钻孔预抽抽2年实现年实现抽采达标抽采达标3位于采区位于采区
25、主要大巷主要大巷控制区域，控制区域，采用穿层采用穿层钻孔预抽钻孔预抽实现抽采实现抽采达标达标抽、掘、采工作面按抽、掘、采工作面按2:1:1配置，满配置，满足足4.0Mt/a的抽、掘、采接替平衡。的抽、掘、采接替平衡。l创新点：递进式抽采方法；创新点：递进式抽采方法；l预抽瓦斯量预抽瓦斯量预测模型预测模型；l采煤采气一体化工程接替关系采煤采气一体化工程接替关系四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备n效果及成果支撑：寺河煤矿施工孔深达到效果及成果支撑：寺河煤矿施工孔深达到1129m，井下年抽，井下年抽采瓦斯量达亿采瓦斯量达亿m，抽采率达，抽采率达80%，年
26、产煤炭，年产煤炭1000万吨万吨,在在晋、陕、蒙、宁、新等晋、陕、蒙、宁、新等50多个矿井推广。多个矿井推广。2、以重庆、以重庆“松藻松藻”为例的南方突出煤层构造复杂、煤软，顺层为例的南方突出煤层构造复杂、煤软，顺层钻孔施工孔深不足钻孔施工孔深不足50m、且会发生钻孔突出。研究成功穿层与、且会发生钻孔突出。研究成功穿层与顺层钻孔结合的松软严重突出煤层预抽瓦斯技术和装备。顺层钻孔结合的松软严重突出煤层预抽瓦斯技术和装备。n难点是软煤钻孔施工时难点是软煤钻孔施工时孔壁煤变形大，产生沿程孔壁煤变形大，产生沿程阻力使钻杆抱钻、卡钻。阻力使钻杆抱钻、卡钻。四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备四、预抽
27、煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备n创新点：创新点：螺旋压风排渣配合变速钻机具。螺旋钻杆沿程切削螺旋压风排渣配合变速钻机具。螺旋钻杆沿程切削孔壁变形，合理螺旋结构钻杆加速旋转增大排渣量，合理压孔壁变形，合理螺旋结构钻杆加速旋转增大排渣量，合理压风风压和风量利于排渣，研磨钻头减小钻渣块度利于排渣。风风压和风量利于排渣，研磨钻头减小钻渣块度利于排渣。采煤工作面顺层预抽煤层瓦斯方法采煤工作面顺层预抽煤层瓦斯方法松软突出煤层钻孔施工工艺松软突出煤层钻孔施工工艺变转速大功率钻机变转速大功率钻机依据产渣倍率的钻孔施工工艺依据产渣倍率的钻孔施工工艺可正反转的螺旋和三棱钻杆可正反转的螺旋和三棱钻杆压风参数与产渣
28、倍率关系压风参数与产渣倍率关系防大块渣的钻头防大块渣的钻头四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备l效果：在松藻效果：在松藻钻孔成孔率钻孔成孔率70%的施工孔深的施工孔深由由50m提高到提高到160m以上以上，单机月效率提高，单机月效率提高1.25倍，实现了倍，实现了180m以上采以上采煤工作面上下向顺层钻孔全覆盖。煤工作面上下向顺层钻孔全覆盖。在西南、中南、华东、在西南、中南、华东、东北等矿区东北等矿区56560多个矿井多个矿井推广应用。推广应用。采煤工作面顺层预抽煤层瓦斯方法采煤工作面顺层预抽煤层瓦斯方法松软突出煤层钻孔施工工艺松软突出煤层钻孔施工工
29、艺四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备四、预抽煤层瓦斯消除瓦斯内能成套技术装备1 1、对对防治突出技防治突出技术术和管理和管理进进行梳理，提出了行梳理，提出了“以区域四位一体以区域四位一体为为主、局部四位一体主、局部四位一体为辅为辅”的的“两个四位一体两个四位一体”防治突出新的防治突出新的技技术术模式，并将其模式，并将其载载入入防治煤与瓦斯突出防治煤与瓦斯突出规规定定法法规规中，中，规规范突出范突出矿矿井的生井的生产产和技和技术术管理行管理行为为。“局部四位一体局部四位一体”为为辅辅预测采掘工作面预测采掘工作面局部突出危险性？局部突出危险性？执行消除采掘工作面执行消除采掘工作面局部突出危险
30、措施局部突出危险措施检验采掘工作面检验采掘工作面局部措施是否有效？局部措施是否有效？执行安全防护措施执行安全防护措施前提下采掘作业前提下采掘作业“区域四位一体区域四位一体”为为主主预测区域预测区域突出危险性？突出危险性？合理采掘部署合理采掘部署执行消除区域执行消除区域突出危险措施突出危险措施检验区域措施检验区域措施是否有效？是否有效？Y YY YN NN NN NY YY YY YN NN N防突规定五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法2 2、发发明了明了预预警方法和系警方法和系统统原理：防治突出的技术管理涉及突出危险性、措施有效性以原理：防治突出的技术管理
31、涉及突出危险性、措施有效性以及管理措施有效性的判定，依据判定采取应急措施控制事故及管理措施有效性的判定，依据判定采取应急措施控制事故发生，而要达到这一目的需要足够的有效信息和正确的判定发生，而要达到这一目的需要足够的有效信息和正确的判定决策，这些工作完全靠人是难以满足的，需要利用自动监测决策，这些工作完全靠人是难以满足的，需要利用自动监测信息和判定模型实现危险预警和应急自动控制。信息和判定模型实现危险预警和应急自动控制。五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法建立了建立了预预警指警指标标体系；体系；煤与瓦斯突出监控预警指标体系客观危险性预防措施缺陷管理措施缺陷地
32、质因素采掘因素瓦斯因素煤强度因素控制范围控制时间控制效果设备状态制度状态行为状态危险性技术判定准则技术规范等判定准则管理法规等判定准则五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法研发并构建了研发并构建了隐患信息监测方法和设备隐患信息监测方法和设备l对已有携带式仪表全部增加网络数据传输功能，实现数对已有携带式仪表全部增加网络数据传输功能，实现数据自动传入系统，如：瓦斯含量、地质异常、钻孔轨迹、据自动传入系统，如：瓦斯含量、地质异常、钻孔轨迹、钻屑瓦斯解吸指标等；钻屑瓦斯解吸指标等；l集成已有监测仪表和子系统，实现隐患数据的自动监测，集成已有监测仪表和子系统，实现隐患数
33、据的自动监测，如：人员位置、瓦斯浓度、设备设施运行状态、瓦斯抽采如：人员位置、瓦斯浓度、设备设施运行状态、瓦斯抽采计量等监测子系统；计量等监测子系统；l开发新的监测传感技术和子系统，如采掘进尺监测传感开发新的监测传感技术和子系统，如采掘进尺监测传感技术、风网动态监测子系统、突出波及区域监测子系统等。技术、风网动态监测子系统、突出波及区域监测子系统等。五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法研究成功预警分析模块和研究成功预警分析模块和软件平台软件平台，实现了技术管理、隐，实现了技术管理、隐患预警、灾变应急联动控制等功能。患预警、灾变应急联动控制等功能。煤煤与与瓦瓦
34、斯斯突突出出预预警警平平台台地质测量管理系统地质测量管理系统瓦斯地质分析系统瓦斯地质分析系统采掘进度管理系统采掘进度管理系统防突动态管理系统防突动态管理系统安全监察管理系统安全监察管理系统瓦斯涌出分析系统瓦斯涌出分析系统机电设备管理系统机电设备管理系统事故预事故预警功能警功能专业分专业分析功能析功能联动控联动控制功能制功能结合技术管理结合技术管理信息集中共享信息集中共享综合分析预警综合分析预警五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法集成构建了监控预警集成构建了监控预警硬件平台硬件平台，实现了煤与瓦斯突出的在，实现了煤与瓦斯突出的在线监控预警和应急联动控制。线监控
35、预警和应急联动控制。五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法按照按照“两个四位一体两个四位一体”技技术术模式分模式分别别在山西晋煤寺河在山西晋煤寺河矿矿和重和重庆庆松藻渝阳煤松藻渝阳煤矿矿建立了基于建立了基于监监控控预预警的示范工程，使渝阳煤警的示范工程，使渝阳煤矿矿连续连续十一年消十一年消灭灭了瓦斯事故、寺河煤了瓦斯事故、寺河煤矿连续矿连续五年消五年消灭灭了瓦斯了瓦斯事故，年事故，年产产煤炭煤炭10001000万吨。万吨。n应应用效果及成果支撑：推广到用效果及成果支撑：推广到8080多个突出多个突出矿矿井，井，应应用用矿矿井至井至今没有今没有发发生突出事故。生
36、突出事故。五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法五、发明了瓦斯内能和软煤监控预警方法突出煤突出煤层层可以可以转变为转变为冲冲击击地地压压危危险险煤煤层层六、对深部开采和冲击地压的几点看法六、对深部开采和冲击地压的几点看法冲击能量指数随吸附瓦斯压力的变化 弹性能量指数随吸附瓦斯压力的变化 高瓦斯煤层突出危险性高、但冲击倾向性低，瓦斯排放后突高瓦斯煤层突出危险性高、但冲击倾向性低，瓦斯排放后突出危险性降低、但冲击倾向性显著增强。出危险性降低、但冲击倾向性显著增强。深部开采深部开采应应力力显显著增加，无著增加，无论对论对突出或冲突出或冲击击地地压压都是一种都是一种严严重威重威胁胁，测测定定应应力是一个
37、力是一个难题难题，因此分析，因此分析应应力集中区的范力集中区的范围围和系数是和系数是预测预测突出或冲突出或冲击击地地压压危危险险性非常重要的手段。性非常重要的手段。采用数采用数值值模模拟拟分析各采掘空分析各采掘空间间和构造周和构造周围应围应力集中系数；力集中系数；矿压观测矿压观测建立建立应应力集中与力集中与矿压显现矿压显现之之间间的关系；的关系；选选点取点取样侧样侧力学参数，并力学参数，并监测应监测应力力变变化；化；利用利用实测实测力学参数力学参数进进行数行数值值模模拟拟，利用，利用实测应实测应力力变变化校正化校正模型，模型，寻寻求集中求集中应应力分析的通用性模型，力分析的通用性模型，实现应实
38、现应力集中区力集中区范范围围和和应应力集中系数的力集中系数的预测预测。注重构造超前探注重构造超前探测测研研发发各种原理的构造超前探各种原理的构造超前探测设备测设备和解和解释软释软件，如雷达、件，如雷达、透透视视、三、三维维地震、地震、钻钻探等探等六、对深部开采和冲击地压的几点看法六、对深部开采和冲击地压的几点看法深部深部预预防突出和冲防突出和冲击击地地压压研究薄煤研究薄煤层层或或软软岩无人开采岩无人开采远远控机械化技控机械化技术术和装和装备备；研究巷道卸研究巷道卸压压工工艺艺技技术术和和设备设备；研究爆破卸研究爆破卸压压工工艺艺技技术术和和设备设备；研究水力研究水力压压裂工裂工艺艺技技术术和和设备设备。六、对深部开采和冲击地压的几点看法六、对深部开采和冲击地压的几点看法谢谢!