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1、防治煤与瓦斯突出技术第一页，本课件共有50页v 在在煤煤矿矿井井下下采采掘掘过过程程中中，在在极极短短时时间间内内（数数秒秒至至几几分分钟钟）突突然然从从煤煤（岩岩）体体内内喷喷出大量的煤（岩）与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出，简称突出。出大量的煤（岩）与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出，简称突出。v世世界界上上首首例例煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出事事例例发发生生在在1843年年法法国国。1879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上上山山眼眼掘掘进进时时发发生生了了世世界界上上第第一一例例大大强强度度突突出出，突突出出强强度度420吨吨煤煤，喷喷出出50万万立立方方米米以以上上的的瓦
2、瓦斯斯。世世界界上上最最大大的的一一次次突突出出发发生生在在1969年年7月月13日日苏苏联联顿顿巴巴斯斯加加加加林林矿矿710m水水平主石门揭穿平主石门揭穿L3煤层时，煤层厚仅煤层时，煤层厚仅1.03m，突出煤量，突出煤量1.42万吨，瓦斯万吨，瓦斯25万立方米。万立方米。v迄迄今今为为止止，世世界界各各主主要要产产煤煤国国家家几几乎乎都都发发生生煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出，这这些些国国家家主主要要有有中中国国、前前苏苏联联、波波兰兰、日日本本、法法国国、美美国国、匈匈牙牙利利、比比利利时时、德德国国、英英国国、澳澳大大利利亚亚等等。其其中中，中中国国、苏苏联联、法法国国、波波兰兰、日日本本是
3、是突突出出在在千千吨吨以以上上的的较较严严重重的国家。的国家。v追追溯溯我我国国煤煤矿矿煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出的的历历史史，最最早早有有记记载载的的突突出出是是1950年年5月月2日日辽辽源源矿矿务务局局富富国国二二井井在在垂垂深深280m煤煤巷巷掘掘进进时时发发生生的的。1915年年8月月8日日在在天天府府矿矿务务局局三三汇汇坝坝，一一矿矿主主平平硐硐揭揭6#煤煤层层震震动动放放炮炮时时突突出出煤煤岩岩量量12780吨吨，瓦瓦斯斯量量140万万立立方方米米，这这是是目目前前为为止止所所发发生生的的的的最最大大的的一一次次突突出出事事例例，也也是是世世界界上上第第二二大大突突出出事事例例。尽
4、尽管管我我国国煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出历历史史比比较较短短，但但是是，是是世世界界上上第第一一个个突突出出次次数数超超万万次次的的国国家家，因因此此是是世世界界上上突突出出最最严严重重的的国国家家。突突出出特特点点是是突突出出矿矿井井比较多，强度大，突出频繁。比较多，强度大，突出频繁。煤与瓦斯突出的基本概念煤与瓦斯突出的基本概念第二页，本课件共有50页鱼田堡矿+150m水平主石门揭煤第一次突出示意图第三页，本课件共有50页鱼田堡矿+150m水平主石门揭煤第二次突出示意图第四页，本课件共有50页煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出的危害 煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出是是煤煤矿矿严严重重的的自自然然灾灾害害
5、之之一一，是是煤煤、岩岩和和瓦瓦斯斯参参与与下下的的一一种种复复杂杂的的动动力力现现象象。具具体体表表现现为为在在数数秒秒至至几几十十秒秒钟钟极极短短的的时时间间内内向向巷巷道道、采采面面等等采采掘掘空空间间抛抛出出大大量量的的煤煤岩岩，并并喷喷出出大大量量的的瓦瓦斯斯。煤煤量量从从几几吨吨到到上上万万吨吨，瓦瓦斯斯量量从从几几十十立立方方米米到到数数百百万万立立方方米米。危危害害轻轻的的摧摧毁毁巷巷道道支支架架，推推倒倒矿矿车车，破破坏坏通通风风设设施施，引引起起局局部部地地区区风风流流反反风风，严严重重的的使使井井巷巷充充满满煤煤岩岩和和瓦瓦斯斯，造造成成人人员员窒窒息息、埋埋人人，甚甚至
6、至可可能能引引起起矿矿井井瓦瓦斯斯爆爆炸炸等等煤煤矿矿恶恶性伤亡事故。性伤亡事故。如如1879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上上山山眼眼掘掘进进时时发发生生了了世世界界上上第第一一例例大大强强度度突突出出，突突出出强强度度420吨吨煤煤，喷喷出出50万万立立方方米米以以上上的的瓦瓦斯斯，逆逆流流瓦瓦斯斯从从提提升升井井口口23m处处绞绞车车房房附附近近的的火火炉炉引引燃燃瓦瓦斯斯，火火焰焰高高达达50m，井井口口建建筑筑一一片片废废墟墟，在在2小小时时后后火火焰焰将将要要熄熄灭灭时时，又又连连续续发发生生了了7次次恶恶性性瓦瓦斯斯爆爆炸炸，造造成成124人人丧丧生生，其
7、其中中地地面面烧烧死死3人，烧伤人，烧伤11人的特大恶性煤与瓦斯突出事故。人的特大恶性煤与瓦斯突出事故。第五页，本课件共有50页一般规律一般规律(1)煤层突出危险性随采深增加而加大。煤层突出危险性随采深增加而加大。(2)突出多发生在地质构造带。如在断层、褶曲和火成岩侵入的地区，受挤压扭曲突出多发生在地质构造带。如在断层、褶曲和火成岩侵入的地区，受挤压扭曲严重易发生突出。见下面示意图。严重易发生突出。见下面示意图。(3)突出的气体主要是突出的气体主要是CH4，少数情况下为，少数情况下为CO2。一般情况下，瓦斯压力和瓦斯含量越。一般情况下，瓦斯压力和瓦斯含量越大，突出危险越严重。大，突出危险越严重
8、。(4)煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，突出危险性越大。煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，突出危险性越大。(5)采掘工作面应力集中区容易发生突出。采掘工作面应力集中区容易发生突出。(6)突出常发生于外力冲击作用下。如突出常发生于外力冲击作用下。如放炮、支护、落煤等作业方式诱导。放炮、支护、落煤等作业方式诱导。(7)突出多数有突出予兆。突出多数有突出予兆。(8)石门突出危险性最大。石门突出危险性最大。(9)煤层突出危险区常呈带状分布。统计表明在突出煤层中，突出危险区占突出煤层煤层突出危险区常呈带状分布。统计表明在突出煤层中，突出危险区占突出煤层总区域面积不到总区域面积不到1010，即突出煤层并
9、非处处都危险，相反大多数地区无突出危险，即突出煤层并非处处都危险，相反大多数地区无突出危险，这也是突出预测工作的意义所在。这也是突出预测工作的意义所在。第六页，本课件共有50页几钟常见的储几钟常见的储存瓦斯构造图存瓦斯构造图1-不透气性岩层；不透气性岩层；2-煤层瓦斯含量增高部位；煤层瓦斯含量增高部位；3-煤层煤层第七页，本课件共有50页断层对煤层瓦斯含量影响示意图断层对煤层瓦斯含量影响示意图1-瓦斯流失区；瓦斯流失区；2-瓦斯含量降低区；瓦斯含量降低区；3-瓦斯含量增高区；瓦斯含量增高区；4-瓦斯含量正常区；瓦斯含量正常区；5-地表地表第八页，本课件共有50页瓦斯动力现象分类及预兆瓦斯动力现
10、象分类及预兆v按瓦斯动力现象力学的基本特征，可分为：突出、压出和倾出；按瓦斯动力现象力学的基本特征，可分为：突出、压出和倾出；v按按参参与与突突出出特特种种类类分分为为：煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出、岩岩石石与与瓦瓦斯斯突突出出、煤煤与与二二氧氧化化碳碳突突出出、岩岩石石与与二二氧氧化化碳碳突突出出。原原在在东东德德发发生生过过岩岩盐盐与与CO2突突出出，窑窑街街局局三三矿矿发发生生了了特特大大强强度度的的煤煤、岩岩石、石、CO2和瓦斯突出。和瓦斯突出。v按按突突出出发发生生地地点点分分为为：石石门门突突出出、平平巷巷突突出出、上上山山突突出出、下下山山突突出出以以及及回回采采面面突突出出等等。见
11、示意图见示意图v按按突突出出强强度度一一般般可可分分为为：小小型型突突出出100t，中中型型突突出出100500t，大大型型突突出出5001000t，特大型突出大于，特大型突出大于1000t。1 1、瓦斯动力现象分类、瓦斯动力现象分类第九页，本课件共有50页南桐局一井三号石门揭开四煤层突出示意图南桐局一井三号石门揭开四煤层突出示意图煤厚煤厚2.8m,金属骨架及震动放炮措施，揭开石门过煤门时突出，金属骨架及震动放炮措施，揭开石门过煤门时突出，3500t，125万万m3。金属骨架孔12个，插入15kg/m钢轨第十页，本课件共有50页天府局天府局+110水平北六石门对掘揭九煤突出示意图水平北六石门对
12、掘揭九煤突出示意图施工施工11个排放钻孔及个排放钻孔及4个松动爆破孔，震动放炮诱导突出，突出煤量个松动爆破孔，震动放炮诱导突出，突出煤量5270t，煤抛，煤抛出出280m远，瓦斯逆流远，瓦斯逆流2200m以上。以上。第十一页，本课件共有50页南桐局东林矿南桐局东林矿+310水平南十石门揭四煤突出示意图水平南十石门揭四煤突出示意图该次突出是自行冲破岩柱发生的，尽管未进行爆破揭煤，但在应力作用下，岩该次突出是自行冲破岩柱发生的，尽管未进行爆破揭煤，但在应力作用下，岩柱已破坏，具有突出危险的软煤突然暴露，发生了煤与瓦斯突出。柱已破坏，具有突出危险的软煤突然暴露，发生了煤与瓦斯突出。第十二页，本课件共
13、有50页延延期期突突出出实实例例北票三宝一井西一采区反眼延期突出情况示意图突出煤矸1500t，瓦斯5.44万m3，突出煤充满125m巷道，瓦斯逆流400m以上。第十三页，本课件共有50页大大多多数数突突出出前前都都会会有有有有声声或或无无声声预预兆兆，一一些些可可以以被被人人明明显显感感觉觉到到，而而另另一一些些跟跟作作业业人人员员对对突突出出事事例例的的知知识识掌掌握握程程度度有有关关，经经验验丰丰富富的的人人可可以以很很好好地地利利用用所所掌掌握握的的预预兆兆知知识识，避避免免不不必必要要的的人人身身伤伤亡亡事事故故。因因此此熟熟悉悉并并掌掌握握好好突突出出预预兆兆，对对于于减减少少突突出
14、出危危害害，保保证证人人身身安安全全以以及及避避免免突突出出灾灾害害的的发发生生都都有有着着十十分分重重要要的的现现实实意意义义。声声响响预预兆兆：如如煤煤体体中中发发生生的的闷闷雷雷声声响响、爆爆竹竹声声、机机枪枪声声、嗡嗡嗡嗡声声等等，这这些些声声响响在在突突出出矿矿井井统统称称为为“响响煤煤炮炮”。在在50295029次次有有预预兆兆记记录录的的突突出出次次数数中中，有有14151415次次突突出出前前有有响响煤煤炮炮预预兆兆，是是各各种种突突出出预预兆兆中中发发生生最最为为频频繁繁的的预预兆兆，值值得得重重视视。一一般般发发生生响煤炮时，工作面就视为突出危险工作面，应停止继续作业。响煤
15、炮时，工作面就视为突出危险工作面，应停止继续作业。v 瓦瓦斯斯预预兆兆：瓦瓦斯斯涌涌出出异异常常，瓦瓦斯斯浓浓度度忽忽大大忽忽小小，打打钻钻喷喷瓦瓦斯斯、喷喷煤煤以以及及出出现现哨哨声声、蜂蜂鸣鸣声声等等。统统计计表表明明，瓦瓦斯斯浓浓度度忽忽大大忽忽小小预预兆兆，常常常常发发生生在在大大强强度度的的突突出出前前，如如平平顶顶山山局局，在在各各种种预预兆兆中中，瓦瓦斯斯忽大忽小预兆，平均突出强度最大。忽大忽小预兆，平均突出强度最大。v煤煤层层结结构构预预兆兆：如如层层理理紊紊乱乱，煤煤体体干干燥燥、煤煤体体变变软软、色色泽泽变变暗暗而而无无光光泽泽、产产状状急急剧剧变变化化，波波状状隆隆起起以
16、以及及层层理理逆逆转转等等，尤尤其其应应引引起起注注意意的的是是煤煤层层软软分分层层变变厚厚，在在各各种种煤煤结结构构变变化化中中，平均突出强度最大。平均突出强度最大。v矿矿压压显显现现预预兆兆：支支架架来来压压、煤煤壁壁开开裂裂、掉掉碴碴、片片帮帮、工工作作面面煤煤壁壁外外臌臌、巷巷道道底底臌臌、打打钻钻时时钻钻孔严重顶钻、夹钻、喷孔、钻孔变形垮孔以及炮眼装不进炸药等等。孔严重顶钻、夹钻、喷孔、钻孔变形垮孔以及炮眼装不进炸药等等。煤与瓦斯突出预兆煤与瓦斯突出预兆第十四页，本课件共有50页煤与瓦斯突出发生机理煤与瓦斯突出发生机理 综综合合假假说说：这这是是国国内内外外多多数数学学者者所所持持有
17、有的的观观点点。即即煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出是是由由地地应应力力、瓦瓦斯斯与与煤煤的的物物理理力力学学性性质质三三者者综综合合作作用用的的结结果果，是是聚聚集集在在围围岩岩和和煤煤体体中中大大量量潜潜能能的的高高速速释释放放。但但由由于于每每人人研研究究的的出出发发点点不不同同，对对上上述述三三种种因因素素在在煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出中中所所起起到到的的作作用用，看看法法也也不不尽尽相相同同。有有的的认认为为高高压压瓦瓦斯斯在在突突出出的的发发展展过过程程中中起起决决定定性性作作用用，地地应应力力是是激激发发突突出出的的因因素素。也也有有人人认认为为地地质质构构造造是是引引起起突突出出的的决决
18、定定因因素素，高高压压瓦瓦斯斯是是突突出出的的主主要要动动力力，煤煤层层破破坏坏是是突突出出的的有有利利条条件件，采掘活动是突出的诱发原因。采掘活动是突出的诱发原因。总总体体来来说说，煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出的的内内在在因因素素是是地地应应力力、瓦瓦斯斯和和煤煤的的物物理理力力学学性性质质。而而外外在在因因素素是是形形成成集集中中应应力力和和造造成成突突然然卸卸载载的的条条件件。为为了了防防治治煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出,必必需需改改善善其其内内在在因因素素和和消消除除其其形成集中应力和突然卸载的条件。形成集中应力和突然卸载的条件。第十五页，本课件共有50页煤与瓦斯突出发展阶段煤与瓦斯突出发展阶
19、段 煤与瓦斯突出的全过程，一般可划分为四个阶段：准备、发动、发展和停止阶段。煤与瓦斯突出的全过程，一般可划分为四个阶段：准备、发动、发展和停止阶段。v突出的准备阶段：即能量的积聚阶段。由于地应力的变化，瓦斯向某处运移、集中，形成高压突出的准备阶段：即能量的积聚阶段。由于地应力的变化，瓦斯向某处运移、集中，形成高压瓦斯区，储存大量的弹性潜能。瓦斯区，储存大量的弹性潜能。v突出的发动阶段：由于外力作用，煤体应力状态发生突然变化，岩石和煤的弹性潜能迅速释放，突出的发动阶段：由于外力作用，煤体应力状态发生突然变化，岩石和煤的弹性潜能迅速释放，这时可听到从煤体或岩体中发出的破裂声，并观察到煤层发生压缩变
20、形，还出现掉煤碴、支架压这时可听到从煤体或岩体中发出的破裂声，并观察到煤层发生压缩变形，还出现掉煤碴、支架压力增大，煤中出现劈裂声及闷雷声等预兆。力增大，煤中出现劈裂声及闷雷声等预兆。v突出的发展阶段：依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能，使煤体破坏并由瓦斯流把碎煤抛出。随突出的发展阶段：依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能，使煤体破坏并由瓦斯流把碎煤抛出。随着煤的破碎和抛出，瓦斯压力降低，瓦斯解吸，解吸瓦斯的膨胀加剧了这一过程，又促使煤进一步破着煤的破碎和抛出，瓦斯压力降低，瓦斯解吸，解吸瓦斯的膨胀加剧了这一过程，又促使煤进一步破碎，如此反复进行，直到煤被粉碎为粉煤并形成粉煤瓦斯流。碎，如此反复
21、进行，直到煤被粉碎为粉煤并形成粉煤瓦斯流。这种粉煤瓦斯流具有很大的能量，可以这种粉煤瓦斯流具有很大的能量，可以把煤抛出数十米甚至数百米的距离，它可逆着风流运动或沿拐弯的巷道运动，能推翻矿车、搬运岩石把煤抛出数十米甚至数百米的距离，它可逆着风流运动或沿拐弯的巷道运动，能推翻矿车、搬运岩石等，造成一定的动力效应。等，造成一定的动力效应。v突出的停止阶段：当激起突出的能量已经耗尽，继续放出的能量不足以粉碎煤体，突出孔道受到堵塞，不能突出的停止阶段：当激起突出的能量已经耗尽，继续放出的能量不足以粉碎煤体，突出孔道受到堵塞，不能继续在突出空洞壁建立高的应力梯度和瓦斯压力梯度等。以上任何一种情况出现时，突
22、出立即停止。突出停止继续在突出空洞壁建立高的应力梯度和瓦斯压力梯度等。以上任何一种情况出现时，突出立即停止。突出停止后，碎煤及粉煤沉降，其中的瓦斯继续解吸并涌向巷道。同时，由于煤的喷出，在煤体形成一些特殊形状的孔后，碎煤及粉煤沉降，其中的瓦斯继续解吸并涌向巷道。同时，由于煤的喷出，在煤体形成一些特殊形状的孔洞，使其周围参与突出的煤体继续破碎，加剧了瓦斯放散。洞，使其周围参与突出的煤体继续破碎，加剧了瓦斯放散。第十六页，本课件共有50页我国煤与瓦斯突出防治技术的发展我国煤与瓦斯突出防治技术的发展 尽尽管管煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出现现象象发发生生已已经经经经历历了了一一个个半半世世纪纪，我我国国的
23、的煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出防防治治技技术术起起步步较较晚晚。随随着着二二十十世世纪纪五五十十年年代代初初抚抚顺顺煤煤炭炭研研究究所所的的成成立立而而开开始始起起步步，纵纵观观其其发发展展过过程程，大致可以为四个阶段：大致可以为四个阶段：v第第一一阶阶段段，即即五五十十年年代代，以以安安全全防防护护措措施施为为主主的的阶阶段段，防防突突目目的的即即在在发发生生煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出时时，避避免免发发生生人人身身伤伤亡亡事事故故。该该阶阶段段提提出出的的防防突突措措施施主主要要有有震震动动性性放放炮炮。即即在在作作业业人人员员远离工作面的条件下放震动炮，诱导煤层发生突出，以保证作业人员的安全。远
24、离工作面的条件下放震动炮，诱导煤层发生突出，以保证作业人员的安全。v第第二二阶阶段段，即即防防突突措措施施研研究究试试验验阶阶段段，从从五五十十年年代代末末到到七七十十年年代代初初。在在该该阶阶段段，提提出出了了多多种种区区域域性性和和局局部部性性防防突突措措施施，其其中中防防突突效效果果比比较较成成功功的的的的区区域域性性防防突突措措施施主主要要有有开开采采解解放放层层和和预预抽抽煤煤层层瓦瓦斯斯；局局部部性性防防突突措措施施有有超超前前钻钻孔孔、松松动动爆爆破破、煤煤层层注注水水、水水力力冲冲孔孔、水水力力冲冲刷刷以以及及石石门门揭揭煤煤架架设设金金属属骨骨架架等等等等，其其中中开开采采解
25、解放放层层在在六六、七七十十年年代代在在北北票票、中中梁梁山山等等局局得得到到了了最最为为广广泛泛的的应应用用，技技术术在在运运用用过过程程中中趋趋于于完完善善，而而松松动动爆爆破破和和超超前前钻钻孔孔措措施施是是目目前前突突出出矿矿井井应应用用最最为为普普遍遍的的局局部部防防突措施，并起到了很好的防突效果。突措施，并起到了很好的防突效果。第十七页，本课件共有50页v 第第三三阶阶段段，即即突突出出预预测测阶阶段段，从从七七十十年年代代开开始始到到八八十十年年代代初初。抚抚顺顺分分院院在在国国内内首首先先与与北北票票矿矿务务局局、白白沙沙矿矿务务局局合合作作，从从七七十十年年代代开开始始进进行
26、行煤煤层层区区域域突突出出危危险险性性预预测测，提提出出了了预预测测煤煤层层突突出出危危险险性性的的单单项项指指标标P、瓦瓦斯斯压压力力为为P，坚坚固固性性系系数数f和和综综合合指指标标D、K。七七十十年年代代末末到到八八十十年年代代初初抚抚顺顺分分院院又又在在国国内内率率先先提提出出了了工工作作面面突突出出危危险险性性预预测测钻钻屑屑解解析析指指标标h2、钻钻屑屑量量S。1984年年重重庆庆分分院院也也提提出出了了工工作作面面突突出出危危险险性性瓦瓦斯斯解解吸吸指指标标K1值。值。v 第第四四阶阶段段，即即四四位位一一体体综综合合防防突突阶阶段段。从从1988年年开开始始，以以防防治治煤煤与
27、与瓦瓦斯斯突突出出细细则则的的颁颁布布为为标标志志，我我国国的的防防突突技技术术全全面面进进入入以以预预测测、措措施施、措措施施效效果果检检验验和和人人身身安安全全防防护护措措施施四四位位一一体体综综合合防防突突阶阶段段。该该阶阶段段将将突突出出预预测测和和防防突突措措施施效效果果检检验验引引入入到到防防突突工工作作中中来来，以以法法规规的的形形式式将将预预测测、防防突突技技术术措措施施、措措施施效效果果检检验验和和安安全全防防护护措措施施结结合合起起来来在在全全国国突突出出矿矿井井推推广广应应用用。为为了了贯贯彻彻四四位位一一体体防防突突技技术术，原原煤煤炭炭部部责责成成抚抚顺顺分分院院和和
28、重重庆庆分分院院组组成成专专家家组组在在全全国国统统配配局局矿矿和和部部分分地地方方煤煤矿矿进进行行技技术术宣宣讲讲，从从此此我我国国的的防防突突技技术术水水平平有有了了质质的的飞飞跃跃，突突出出次次数数由由八八十十年年代代初初的的全全国国每每年年上上千千次次下下降降到到目目前前的的200多多次次。而而一一些些防防突突技技术术水水平平较较高高矿矿务务局局，年年突突出出仅几次。仅几次。第十八页，本课件共有50页矿井及煤层突出危险性鉴定矿井及煤层突出危险性鉴定依据：“煤矿安全规程”“防治煤与瓦斯突出细则”煤炭行业标准“MT637-1996煤与瓦斯突出矿井鉴定规范”国家煤矿安全监察局煤安监办字200
29、511号文件第十九页，本课件共有50页我国“四位一体”综合防突措施突出危险性预测；防治突出措施；防治突出措施的效果检验；安全防护措施。第二十页，本课件共有50页煤层瓦斯基础参数测定煤层瓦斯基础参数测定：包括瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度P、煤的坚固性系数f与煤的瓦斯吸附常数a、b值、煤的破坏类型，煤层突出危险性预测综合指标（D、K值）等，它们是判断煤层突出危险性的主要参考指标。第二十一页，本课件共有50页突出煤层分级预测流程图突出煤层分级预测流程图第二十二页，本课件共有50页突出危险性区域预测技术：突出危险性区域预测技术：A.常用指标法常用指标法单项指标法单项指标法综合指标法综合指标法煤的
30、突出煤的突出危险性危险性煤的破坏类煤的破坏类型型瓦放散初瓦放散初速度速度（P）煤的固性煤的固性系数（系数（f）煤层瓦斯煤层瓦斯压力压力（Mpa）突出危险突出危险、100.50.74煤层突出危险性综合指标D 煤的突出危险性综合指标 K煤的突出危险性综合指标K无烟煤其它煤种025 2015第二十三页，本课件共有50页突出危险性区域预测技术：突出危险性区域预测技术：B.多因素综合预测法多因素综合预测法C.物探法预测突出构造带与突出危险区物探法预测突出构造带与突出危险区 D.瓦斯地质法预测煤层突出危险性瓦斯地质法预测煤层突出危险性第二十四页，本课件共有50页工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测:a
31、.钻孔瓦斯涌出初速度法钻孔瓦斯涌出初速度法b.钻屑指标法钻屑指标法c.声发射预测预报突出声发射预测预报突出d.瓦斯涌出动态法预测预报突出瓦斯涌出动态法预测预报突出e.电磁辐射法预测工作面突出危险电磁辐射法预测工作面突出危险第二十五页，本课件共有50页(1)(1)钻孔瓦斯涌出初速度法钻孔瓦斯涌出初速度法 基本原理是依据钻孔瓦斯涌出初速度越大，工作面突出危险性也越大的规律，来预测煤巷掘进工作面的突出危险性。其实质是当钻孔打完后，瓦斯从钻孔中单位时间内涌出的最大流量（L/min），见图。它全面反映了煤体的应力状态、瓦斯含量、煤层的透气性及煤的物理力学性质的综合性指标。工作面突出危险性预测工作面突出危
32、险性预测钻孔瓦斯涌出钻孔瓦斯涌出初速度变化曲线图初速度变化曲线图t0-钻孔完成时间；钻孔完成时间；tf-封孔时间；封孔时间；tH-钻孔瓦斯流量达到最大值时间钻孔瓦斯流量达到最大值时间第二十六页，本课件共有50页JN-2型胶囊封孔器型胶囊封孔器1压力表；压力表；2逆止阀；逆止阀；3充气软管；充气软管；4快速接头；快速接头；5测量管；测量管；6快速接头；快速接头；7铜管；铜管；8螺帽；螺帽；9卡头；卡头；10胶囊；胶囊；11卡套；卡套；12进气管进气管第二十七页，本课件共有50页ZLD-2型多级流量计型多级流量计1水注计；水注计；2喷嘴；喷嘴；3、5旋塞；旋塞；4进气嘴；进气嘴；6喷嘴底座喷嘴底座
33、第二十八页，本课件共有50页(2)(2)钻屑指标法钻屑指标法v钻屑量S和钻屑解吸指标h2。根据每个钻孔最大钻屑量Sm，钻屑解吸指标h2，预测工作面突出危险性。v 钻屑解吸指标的预测突出临界值细则规定应根据现场实测资料确定，无实测指标，细则提供如下参考临界值：钻屑指标预测掘进工作面突出危险性临界值钻屑指标预测掘进工作面突出危险性临界值vh2测定仪器为MD-2型钻屑瓦斯解吸仪；钻屑量S用弹簧秤。v当预测为无突出危险工作面时，应每预测循环留2m预测超前距，采用安全防护措施进行掘进作业。hh2 2 （PaPa）最大钻屑量最大钻屑量K1突出危险性突出危险性Kg/mL/m（ml/(g.min1/）2)20
34、0200665.45.40.50.5突出危险工作面突出危险工作面2002006 65.45.40.50.5无突出危险工作面无突出危险工作面第二十九页，本课件共有50页MD-2型钻屑瓦斯解吸仪型钻屑瓦斯解吸仪1水注计；水注计；2解吸室；解吸室；3煤样罐；煤样罐；4三通活塞；三通活塞；5两通活塞两通活塞第三十页，本课件共有50页声发射预测预报突出声发射预测预报突出煤科总院抚顺分院在MSZH-1 型声发射指标转换器及配套的声发射传感器，与环境监测系统构成完整的声发射监测系统。判定指标：通过井下连续声发射监测数据分析，初步得出以相邻滑动平均小时事件数相对变化率NE 指标作为声发射突出危险性判定指标。煤
35、科总院重庆分院KJT 型煤与瓦斯突出预测系统和KJ-54 矿井安全系统。判定指标：采用统计放炮后30min内AE事件数和能量的方法。第三十一页，本课件共有50页瓦斯涌出动态法预测预报突出瓦斯涌出动态法预测预报突出利用煤矿环境监测系统对炮掘工作面的瓦斯涌出变化特征进行监测及预测突出危险性。通过研究瓦斯动态涌出规律与工作面地质条件的关系；不同作业工序瓦斯动态涌出曲线的典型特征；利用瓦斯动态涌出曲线，研究煤巷掘进炮后单位时间内的吨煤瓦斯动态涌出量指标、瓦斯涌出变异系数指标、炮后瓦斯涌出最大速率指标与突出危险性的关系；建立掘进工作面瓦斯涌出动态预测模型。并通过研制的瓦斯涌出动态监测系统进行工作面突出危
36、险性预测。第三十二页，本课件共有50页电磁辐射法预测工作面突出危险电磁辐射法预测工作面突出危险MTT-92型煤与瓦斯突出探测仪和KBDS矿用本安型电磁辐射监测仪。判定指标：采用采掘工作面前方煤层受力破坏产生的电磁辐射强度和电磁辐射脉冲数预测突出危险。第三十三页，本课件共有50页突出预测敏感指标及临界值确定研究突出预测敏感指标及临界值确定研究采用综合现场实测和实验室考察研究相结合，采用“三率法”和灰色关联分析方法分析确定煤层突出预测敏感指标和临界值。根据确定的敏感指标在有条件时进行工业试验，最终确定适合于本矿突出煤层的突出预测敏感指标及其临界值。第三十四页，本课件共有50页区域和局部防突措施分类
37、系统图区域和局部防突措施分类系统图第三十五页，本课件共有50页防治突出措施：防治突出措施：1）区域性防突技术）区域性防突技术保护层开采保护层开采大面积预抽煤层瓦斯防突技术大面积预抽煤层瓦斯防突技术网格钻孔预抽瓦斯防止突出网格钻孔预抽瓦斯防止突出顺层长钻孔预抽瓦斯防突技术顺层长钻孔预抽瓦斯防突技术2）局部防突技术）局部防突技术石门揭煤防突新技术石门揭煤防突新技术1.大直径（大直径（500mm）卸压扩孔石门揭煤防突技术）卸压扩孔石门揭煤防突技术2.渐进式石门揭煤技术渐进式石门揭煤技术高压细射流环缝卸压防突技术高压细射流环缝卸压防突技术煤巷深孔控制卸压爆破防突技术煤巷深孔控制卸压爆破防突技术机掘巷道
38、防突技术机掘巷道防突技术1.钻掘一体化技术钻掘一体化技术2.割掘一体化技术割掘一体化技术卸压槽防突技术卸压槽防突技术第三十六页，本课件共有50页防治措施效果检验：防治措施效果检验：效果检验方法与前述工作面突出预测方法相同。安全防护措施：安全防护措施：安全防护措施主要包括岩巷揭穿突出煤层的震动放炮、远距离放炮、反向风门、避难所、压风自救系统和隔离式自救器等。同时研制出液压式反向风门和限制突出规模的新型挡栏。第三十七页，本课件共有50页近年来煤科总院抚顺分近年来煤科总院抚顺分院的主要科技成果院的主要科技成果 煤科总院抚顺分院通过几十年的防治煤与瓦斯突出研究，在该领域取得了较大的成煤科总院抚顺分院通
39、过几十年的防治煤与瓦斯突出研究，在该领域取得了较大的成果。果。第三十八页，本课件共有50页抚顺分院防突主设备抚顺分院防突主设备：MJY-1型煤与瓦斯突出监测预测系统型煤与瓦斯突出监测预测系统石门快速揭开突出煤层技术及装备石门快速揭开突出煤层技术及装备机采面防突措施及配套装备机采面防突措施及配套装备TWY突出危险预报仪突出危险预报仪QFZ-22轻便型防突钻机轻便型防突钻机系列风动钻机系列风动钻机MKF-2防突钻机防突钻机QHFZ-25轻型回转式风动钻机轻型回转式风动钻机瓦斯放散初速度测定装置瓦斯放散初速度测定装置ZLD-2型孔板多级流量计型孔板多级流量计MD-2型煤钻屑解吸仪型煤钻屑解吸仪JN-
40、2型胶囊封孔器型胶囊封孔器 2 1第三十九页，本课件共有50页WT-1型瓦斯扩散速度测定仪型瓦斯扩散速度测定仪WY-98系列吸附常数测定仪系列吸附常数测定仪WP-1型井下煤层瓦斯含量快速测定仪型井下煤层瓦斯含量快速测定仪DMF型钻孔瓦斯流量计型钻孔瓦斯流量计MD-98煤钻屑瓦斯解吸仪煤钻屑瓦斯解吸仪GWRVK-11型多瓦斯参数测定仪及配套取样装备型多瓦斯参数测定仪及配套取样装备ZFD-15型导轨式防突钻机型导轨式防突钻机WCF-2瓦斯放散初速度自动测定仪瓦斯放散初速度自动测定仪WT2000型瓦斯放散速度测定仪型瓦斯放散速度测定仪TY2000型瓦斯解吸特征测定仪样机型瓦斯解吸特征测定仪样机WTC
41、瓦斯突出参数仪瓦斯突出参数仪ZWC-2型钻孔瓦斯涌出初速度测定装置型钻孔瓦斯涌出初速度测定装置2 2第四十页，本课件共有50页MJY-1型煤与瓦斯突出监测预测系统型煤与瓦斯突出监测预测系统用途：MJY-1型煤与瓦斯突出监测预测系统是一套独立的主从式实时监测预报系统。利用声发射技术对矿井煤与瓦斯突出进行监测和预报，带有数据自动采集，光纤数字通讯、处理、分析、判断和报警等多种功能。适用于矿井井下做监测、预报煤与瓦斯突出。石门快速揭开突出煤层技术及装备石门快速揭开突出煤层技术及装备用途：应用于突出矿井石门揭开突出煤层工作面。优缺点：提高石门揭煤速度、减少措施工程量、缩短工期、节约成本、技术可靠性高。
42、机采面防突措施及配套装备机采面防突措施及配套装备用途：用于具有严重突出危险的机采工作面作为防突措施；具有突出危险的厚煤层作为防突预处理，以便在消除突出后，采用回采效率相对较高的综采放顶煤工艺；用于煤层较硬、可放性较差的综采放顶煤工作面作为煤层松动软化预处理措施，以提高硬煤层综采工作面的机采效率和顶煤的可放性。优缺点：以机采工作面突出危险性预测为前提，对突出危险区先采用快速抽排（结合预裂爆破等措施）和湿润煤体的区域性措施，在机采面进行效果检查，当发现局部地区仍有突出危险性时，再采取中深孔微差控制爆破、水力疏松等局部防突措施，以保证机采安全。准确确定机采工作面的突出敏感指标和临界值，以及局部防突措
43、施的安全可选性和适用性。第四十一页，本课件共有50页TWY突出危险预报仪突出危险预报仪用途：TWY突出危险预报仪是一种测量钻孔涌出初速度、钻孔瓦斯涌出衰减系数及解吸瓦斯压力的仪器，为便携式矿用本质安全型仪器，配合ZJ-3及ZJ-2型封孔器可用于石门揭煤及采掘工作面瓦斯突出危险性的日常预测。QFZ-22轻便型防突钻机轻便型防突钻机用途：主要用于采掘工作面实施防突措施钻孔，也可用于其它矿山或岩土工程钻孔。系列风动钻机系列风动钻机用途：主要用于煤矿井下施工瓦斯抽排入孔，校检孔等，也可用于地面钻探地质勘探孔及其他用途的各种工程孔。MKF-2防突钻机防突钻机用途：主要用于解决煤矿井下采掘面瓦斯突出的问题
44、。QHFZ-25轻型回转式风动钻机轻型回转式风动钻机用途：该产品主要用于突出矿井及高瓦斯矿井打防突孔、排放孔、采样孔、放炮孔、浅注水孔和抽放孔等，也适用于一般矿井，煤层硬度在2.5以内钻孔使用。瓦斯放散初速度测定装置瓦斯放散初速度测定装置用途：该套装备为试验室测定煤的突出危险性综合指标（KP/）、瓦斯放散初速度（P）及煤的坚固性系数（值）；该指标是突出危险性区域预测中发生突出的必要条件之一。第四十二页，本课件共有50页ZLD-2型孔板多级流量计型孔板多级流量计用途：用于井下直接测定采掘工作面、石门揭煤工作面和煤层区域性突出危险性的配套仪器。依据防治煤与瓦斯突出细则第2931、3335、3738
45、条测定钻孔瓦斯涌出初速度q或者瓦斯自然涌出量。MD-2型煤钻屑解吸仪型煤钻屑解吸仪用于井下直接测定采掘工作面、石门揭煤工作面和煤层区域性突出危险性配套仪器。依据防治煤与瓦斯突出细则第2931、3335、3738条测定钻屑瓦斯解吸指标h2、k1值。JN-2型胶囊封孔器型胶囊封孔器用途：用于突出预测和瓦斯抽放，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻孔瓦斯自然涌出量配套装置。WT-1型瓦斯扩散速度测定仪型瓦斯扩散速度测定仪用途：煤与瓦斯突出矿井突出危险性预测中测定煤质指标瓦斯放散初速度P指标；考查研究煤的瓦斯放散特性，连续测定一个大气压下吸附后，060s的瓦斯放散速度P。WY-98系列吸附常数测定仪系列吸附常数
46、测定仪用途：用于测定煤层开发和煤层瓦斯防治技术以及煤层瓦斯含量间接法中最基本的参数即郎格谬尔吸附常数a、b值。第四十三页，本课件共有50页WP-1型井下煤层瓦斯含量快速测定仪型井下煤层瓦斯含量快速测定仪用途：用于煤矿井下现场实测煤层瓦斯解吸量，由此计算出瓦斯含量W值、瓦斯压力P值以及防突指标K1、K2等重要参数。DMF型钻孔瓦斯流量计型钻孔瓦斯流量计用途：钻孔瓦斯涌出量是矿井抽放设计的抽放工作中必须测定的重要参数，钻孔涌出初速度是判别煤与瓦斯突出危险程度的重要指标之一。适用于煤矿井下有爆炸气体环境中。MD-98煤钻屑瓦斯解吸仪煤钻屑瓦斯解吸仪用途：主要用于煤与瓦斯突出矿井石门揭煤、煤巷和回采工
47、作面突出危险预测预报，检验防突措施和防突效果，测定煤层瓦斯解吸指标h2值。GWRVK-11型多瓦斯参数测定仪及配套取样装备型多瓦斯参数测定仪及配套取样装备用途：主要用于煤矿井下回采或掘进工作面测定煤层瓦斯含量和煤层突出危险性指标V1（涌出初速度、K1解吸衰减系数、K1前1min解吸量、W瓦斯含量）等值，尤其能够测定出工作面前方三带区瓦斯含量或瓦斯压力的分布。ZFD-15型导轨式防突钻机型导轨式防突钻机用途：ZFD-15型风动防突钻机主要用于突出矿井打措施孔、浅注水孔、深孔松动爆破和抽放孔等工程用孔，也适用于一般矿井钻孔使用。第四十四页，本课件共有50页WCF-2瓦斯放散初速度自动测定仪瓦斯放散
48、初速度自动测定仪用途：主要用于测定煤样瓦斯放散初速度指标，可作为负压状态下的解吸实验装置。WT2000型瓦斯放散速度测定仪型瓦斯放散速度测定仪利用计算机监测监控测定不同充气压力（包括最小突出压力0.74MPa）060秒内的煤样瓦斯放散量、放散速度等。TY2000型瓦斯解吸特征测定仪样机型瓦斯解吸特征测定仪样机测定某一煤层煤的吸附特征曲线。根据其曲线快速准确测定煤层瓦斯压力。它是一种新的快速测定煤层瓦斯压力的仪器。WTC瓦斯突出参数仪瓦斯突出参数仪用途：WTC瓦斯突出参数仪（ATY改进型）是一种便携式矿用本质安全型智能测量仪器。能测量钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑温度差T、钻屑及孔底煤壁温度T、工作
49、面放炮后30min内吨煤瓦斯涌出量指标V30及瓦斯涌出特征指标Kc等突出危险性预测指标，并能测量工作面风流中8h内的瓦斯浓度、环境温度等。ZWC-2型钻孔瓦斯涌出初速度测定装置型钻孔瓦斯涌出初速度测定装置用途：主要用于对采掘工作面进行煤与瓦斯突出危险性预测或防突措施效果检验时测定钻孔瓦斯涌出初速度指标。同时也可用于测定钻孔自然瓦斯涌出量。第四十五页，本课件共有50页抚顺分院防突主要技术：抚顺分院防突主要技术：煤与瓦斯突出危险性区域预测技术煤与瓦斯突出危险性区域预测技术煤与瓦斯突出预测敏感指标及临界值确定技术煤与瓦斯突出预测敏感指标及临界值确定技术煤与瓦斯突出综合预测技术煤与瓦斯突出综合预测技术
50、声发射实时跟踪预测突出危险性技术声发射实时跟踪预测突出危险性技术电磁辐射区域预测法电磁辐射区域预测法瓦斯涌出动态预测技术瓦斯涌出动态预测技术地质动力区划区域预测法地质动力区划区域预测法长钻孔控制爆破防治突出应用技术长钻孔控制爆破防治突出应用技术煤岩与二氧化碳突出的综合治理煤岩与二氧化碳突出的综合治理工作面预测敏感临界指标值确定方法工作面预测敏感临界指标值确定方法严重突出矿井综合防突和瓦斯治理技术严重突出矿井综合防突和瓦斯治理技术煤与瓦斯突出防治技术煤与瓦斯突出防治技术深孔控制预裂爆破技术深孔控制预裂爆破技术突出煤层定向长钻孔预抽本煤层瓦斯突出煤层定向长钻孔预抽本煤层瓦斯第四十六页，本课件共有5