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1、一、煤与瓦斯突出机理国外煤与瓦斯突出假说瓦斯为主导作用的假说地压为主导作用的假说化学本质假说能量假说综合假说国内煤与瓦斯突出假说流变假说（周世宁，何学秋）球壳失稳假说（蒋承林、俞启香）固流耦合失稳理论（章梦涛、梁冰）第1页/共115页一、煤与瓦斯突出机理瓦斯包说粉煤带说煤孔隙结构不均匀说突出波说裂隙堵塞说瓦斯膨胀说卸亚瓦斯说火山瓦斯说地质破坏带说瓦斯解吸说 o瓦斯为主导作用的假说第2页/共115页一、煤与瓦斯突出机理岩石变形潜能说应力集中带说剪切应力说塑性变性说振动波动说冲击式移近说拉应力波说应力叠加说放炮突出说顶板位移不均匀说 o地压为主导作用的假说第3页/共115页一、煤与瓦斯突出机理瓦斯
2、水化物说爆炸煤说重煤说地球化学说硝基化合物说 o化学本质假说第4页/共115页一、煤与瓦斯突出机理能量假说苏联B.B.B.B.霍多特提出，长期以来在国际上享有盛誉。在实验室试验的基础上，从能量的观点出发，用数学方法分析计算了煤层的变形潜能W Wt t 、瓦斯内能以及造成突出破坏需要的能量A A，提出了能量假说。第5页/共115页一、煤与瓦斯突出机理球壳失稳假说突出的发生发展是以球盖状煤壳的形成、发展及失稳抛出为特点的。突出过程的实质是地应力破坏煤体，煤体释放瓦斯，瓦斯使煤体裂隙扩张并使形成的球壳失稳破坏。瓦斯膨胀能是发动突出的真正的动力及能源。第6页/共115页一、煤与瓦斯突出机理流变假说含瓦
3、斯煤岩体在外力的作用下，当达到或超过其屈服载荷时，则明显地表现为时间上的三个阶段，即变形衰减阶段、均匀变形阶段和加速阶段第、第阶段对应于突出的准备阶段，第阶段是突出的发生发展阶段，突出是含瓦斯煤岩体快速流变的结果瓦斯、地应力、煤的物理力学性质和时间过程是突出的重要影响因素第7页/共115页一、煤与瓦斯突出机理n n综合作用假说综合作用假说n n该类假说最早由前苏联的该类假说最早由前苏联的.聂克拉索夫斯基教授在聂克拉索夫斯基教授在5050年代提出，年代提出，他认为煤与瓦斯突出是由于地压和瓦斯的共同作用引起的。到他认为煤与瓦斯突出是由于地压和瓦斯的共同作用引起的。到5050年代年代中期，中期，.斯
4、科钦斯基院士根据开采突出危险煤层的经验，以及当斯科钦斯基院士根据开采突出危险煤层的经验，以及当时的科研工作成果，提出突出是由于下列因素综合作用的结果：时的科研工作成果，提出突出是由于下列因素综合作用的结果：n n（1 1）地压；）地压；n n（2 2）包含在煤体中的瓦斯；）包含在煤体中的瓦斯；n n（3 3）煤的物理力学性质，煤的微结构和宏观结构及煤层结构；）煤的物理力学性质，煤的微结构和宏观结构及煤层结构；n n（4 4）在急倾斜煤层中，煤层工作面附近的煤的自重。）在急倾斜煤层中，煤层工作面附近的煤的自重。n n这些为综合假说奠定了基础。这些为综合假说奠定了基础。n n综合作用假说认为：煤与
5、瓦斯突出是由地应力、包含在煤体中综合作用假说认为：煤与瓦斯突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯以及煤体自身物理力学性质三者综合作用的结果。持综的瓦斯以及煤体自身物理力学性质三者综合作用的结果。持综合作用假说观点的学者都承认，煤与瓦斯突出是综合因素作用合作用假说观点的学者都承认，煤与瓦斯突出是综合因素作用的结果。的结果。第8页/共115页一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出过程由于该动力现象的发生必须具备一定的能量，故煤体需要经历一定的能量积聚过程，使之逐渐发展到临界破坏甚至过载的脆弱平衡状态，则其发展过程可划分为以下四个阶段：（1 1）准备阶段（2 2）激发阶段（3 3）发展阶段（4 4）终止阶段第
6、9页/共115页一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出的准备阶段该阶段的特点是在工作面附近的煤壁内形成高的地应力与瓦斯压力梯度。煤体内地应力梯度急剧增高，形成很高的应力集中，积聚着很大的变形能；第10页/共115页一、煤与瓦斯突出机理由于孔隙裂隙的压缩，使瓦斯压力增高，瓦斯内能增大。在这个阶段，会显现多种有声的与无声的突出预兆。第11页/共115页一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出的激发阶段该阶段的特点是地应力状态突然改变，即极限应力状态的部分煤体突然破坏，卸载(卸压)并发生巨响和冲击；由于煤体的破裂，伴随着裂隙的生成与扩张，膨胀瓦斯流开始形成，大量吸附瓦斯进入解吸过程而参与突出。第12页/共115页
7、一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出发展阶段在地应力与瓦斯压力共同作用下，突出从激发点起向内部连续剥离并破碎煤体；由于是瓦斯膨胀作功，破碎的煤在不断膨胀的承压瓦斯气流中边运送边粉碎。第13页/共115页一、煤与瓦斯突出机理煤的粉化程度、游离瓦斯含量、瓦斯放散初速度、解吸瓦斯量以及突出孔周围的卸压瓦斯流对瓦斯风暴的形成与发展起决定作用。第14页/共115页一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出过程突出的终止有两种情况，一是在剥离和破碎煤体的扩展中遇到了较硬的煤体或地应力与瓦斯压力降低到不足以破坏煤体；二是突出孔道被堵塞，其孔壁由突出物支撑建立起新的拱平衡或孔洞。虽然这时突出停止了，而突出孔周围的卸压区与突
8、出的煤涌出瓦斯的过程并没有停止，异常的瓦斯涌出还要持续相当长时间。第15页/共115页二、“四位一体”综合防突措施防突技术的发展煤与瓦斯突出在煤矿出现已经超过一个半世纪，为了防治突出和避免造成人身伤亡事故，国内外进行了大量的研究，提出和应用了多种防突措施。纵观防突技术的发展史，大体有三个发展阶段：（1 1）以安全防护措施为主的阶段，即在突出发生时，避免发生人身伤亡事故。其主要措施是震动性放炮，即在人员远离工作面的条件下，放震动炮诱导突出，以保证人身安全。在 20 20 世纪 50 50 年代以前，属于这一阶段,世界各国广泛应用这一措施。第16页/共115页二、“四位一体”综合防突措施防突技术的
9、发展（2 2）是以防治突出措施为主的阶段，即在突出矿井普遍采用防突措施，使它不发生突出。辅助采用安全防护措施。本世纪 50 50 至 70 70 年代属于这个阶段，在这一阶段提出和应用了多种区域和局部防突措施。（3 3）是采取综合防突措施阶段，即将突出危险性预测引入综合防突措施。前苏联在7070年代中期开始采用综合防突措施，我国8080年代末开始采用综合防突措施 ，19881988年我国防治煤与瓦斯突出细则颁布后，在各突出矿井普遍推广。20092009年5 5月，国家安全生产监督管理总局以第十九号令的形式颁布了防治煤与瓦斯突出规定，体现了以人为本，源头治理，依法治突。第17页/共115页二、“
10、四位一体”综合防突措施 根据煤与瓦斯突出规定第5条之规定，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情况和条件，制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。第18页/共115页二、“四位一体”综合防突措施区域综合防突措施包括区域突出危险性预测区域防治突出措施区域措施效果检验区域验证局部防突措施包括局部防突措施包括n n工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测n n工作面防治突出措施工作面防治突出措施n n工作面防治突出措施的工作面防治突出措施的效果检验效果检验n n安全防护措施安全防护措施第19页/共115页三、区域综合防治突出措施区域突出危险性预测煤层突出危险性预测（突出矿井鉴定）第2
11、0页/共115页三、区域综合防治突出措施突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测(以下简称区域预测)。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。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（简称开拓后区域预测）。第21页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）煤 层突出煤层无突出危险区突出危险工作面无突出危险工作面突出危险区预测或鉴定区域预测工作面预测非突出煤层煤层突出危险性预测流程煤层突出危险性预测流程第22页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）突出矿井鉴定根据规定
12、第1212条规定，突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有突出危险性鉴定资质单位进行。煤矿企业应当将鉴定结果报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构备案。突出矿井及突出煤层突出矿井及突出煤层确定程序确定程序国家煤矿安全监察局授权单位鉴定煤炭企业提出报告报省煤炭管理、安全监管部门、煤矿安全监察机构备案第23页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）突出矿井鉴定根据防治煤与瓦斯突出规定第13条之规定，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
13、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以下所列的临界值的，确定为突出煤层。第24页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标。鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标。防治煤与瓦斯突出规定划分标准 煤的破坏类型、以上 瓦斯放散初速度P 10P 10 煤的坚固性系数f0.5f0.5 煤层瓦斯压力P0.74MpaP0.74Mpa第25页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）区域突出危险性预测预测指标（1 1）瓦斯地质统计法 （2 2）瓦斯压力或瓦斯含量法预测结果（1 1）突出危险区（2 2）无突出危险区第26
14、页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）区域突出危险性预测 根据煤与瓦斯突出防治规定第4242条之规定，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，也可采用其他经试验证实有效的方法进行。第27页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。区域预测新方法的研究试验应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行，并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。第28页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）（规定第43条）
15、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煤层瓦斯风化带为无突出危险区域。根据已开采区域确定掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。第29页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）当突出点及具有明显突出预兆的位置分布于构造带有直接关系时，则根据上部突出区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布于地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置
16、以上20m及以下的范围为突出危险区。第30页/共115页三、区域综合防突措施（突出危险性预测）在上述两项划分出的突出危险区域和无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实验考查确定，在确定前可暂按表2预测。第31页/共115页第32页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）区域性防突措施区域性防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。它包括：（1 1）开采保护层（2 2）预抽煤层瓦斯第33页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-开采保护层
17、）区域性防突措施（1 1）开采保护层作用机理 在开采煤层群时，通过开采保护层，实现被保护层的卸压和瓦斯排放，消除被保护层的突出危险性。第34页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）保护层的选择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，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全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；第35页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）（二）当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，综合比较分析，择优开采保护效果最
18、好的煤层；（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36页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）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；（二）开采近距离保护层时，采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层；（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10
19、0m；第37页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）四）开采保护层时，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38页/共115页保护范围图1234被保护层被保护层保护层沿倾斜保护范围第3
20、9页/共115页第40页/共115页o区域性防突措施o（2）预抽煤层瓦斯o预抽煤层瓦斯的方法o平行钻孔预抽o网格式穿层抽放钻孔o穿层和顺层结合的瓦斯抽放钻孔三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯）第41页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）（2 2）预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯的作用机理 通过预抽煤层瓦斯，减少煤层瓦斯压力和含量，降低瓦斯内能，提高煤体强度，以消除煤层的突出危险性。第42页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）预抽煤层瓦斯的技术要求规定第50条规定预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，
21、钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。第43页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。第44页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）15m15m突出煤层底板岩巷穿层钻孔20m10m倾斜、急倾斜煤层预抽瓦斯防突范围规定缓倾斜、水平煤层预抽瓦斯防突范围规定第45页/共115页12 m5m7m
22、穿层钻孔预抽石门揭煤区域最小控制范围示意图石门突出危险煤层穿层钻孔第46页/共115页第47页/共115页第48页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施效果检验）开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验（应符合规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时，应根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第（三）项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。第49页/共115页三、区域综合防治突出措施
23、（区域性措施效果检验）采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验（应符合本规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法进行措施效果检验。其中，在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，必须依据实际的直接测定值，第50页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施效果检验）其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。对穿层钻孔预抽石门（含
24、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。检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。第51页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施效果检验）对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，应当根据经试验考察（应符合本规定第四十二条要求的程序）确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判：可采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区。否则，即
25、为突出危险区，预抽防突效果无效；第52页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施区域验证）在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，应当采用规定第七十一条所列的石门揭煤工作面突出危险性预测方法进行。在煤巷掘进工作面和采煤工作面分别采用本规定第七十四条、第七十八条所列的工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证时，应当按照下列要求进行：（一）在工作面进入该区域时，立即 连续进行至少2次区域验证；第53页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施区域验证）（二）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
26、；（三）在构造破坏带连续进行区域验证；（四）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。第54页/共115页三、区域综合防治突出措施（区域性措施区域验证）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。第55页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测工作面突出危险性预测石门揭煤突出危险性预测 根据规定 第7171条 石门揭
27、煤工作面的突出危险性预测应选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其它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进行。第56页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测 根据规定第7474条 可采用下列方法预测煤巷工作面的突出危险性：钻屑指标法；复合指标法；R R值指标法；其他经试验证实有效的方法。采煤工作面突出危险性预测 预测方法同煤巷掘进工作面（但应沿工作面每10-15米布置一个预测钻孔，深度为5-10米）。第57页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测 在主要采用敏感指标进行工作面预测的同时，可以根
28、据实际条件测定一些辅助指标（如瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量动态变化、声发射、电磁辐射、钻屑温度、煤体温度等），采用物探、钻探等手段探测前方地质构造，观察分析工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象，实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。第58页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面：（一）煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；（二）煤层赋存条件急剧变化；（三）采掘应力叠加；（四）工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；（五）工作面出现明显的突出预兆。第59页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测
29、在突出煤层，当出现上述第（四）、（五）情况时，应判定为突出危险工作面；当有上述第（一）、（二）、（三）情况时，除已经实施了工作面防突措施的以外，应视为突出危险工作面并实施相关措施。第60页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测石门揭煤突出危险性预测（1 1）综合指标法规定第七十二条规定 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，应测定各煤层的综合瓦斯压力。第61页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测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
30、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。第62页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测综合指标D、K的计算公式为：(1)(2)第63页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测式中 D工作面突出危险性的综合指标；K工作面突出危险性的综合指标；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。第64页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测第65页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测石门揭煤突
31、出危险性预测（2）钻屑瓦斯解吸指标规定第73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。第66页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测第67页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测（1 1）钻屑指标法（规定第7575条）采用钻屑指标法预测煤巷掘
32、进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个，在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深810m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道两侧轮廓线外24m处。第68页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1或h2值。各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表5的临界值确定工作面的突出危险性。第69页/共115页四、局部综合
33、防突措施突出危险性预测 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第70页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测（2 2）复合指标法（规定第7676条）采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个，在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深810m的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应尽量布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，终孔点应位于巷道两侧轮廓线外24m处。第71页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测钻孔
34、每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。第72页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测各煤层采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表6的临界值进行预测。第73页/共115页第74页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测测试仪表第75页/共115页四、局部综合防突措施突出危险性预测第76页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施防突措施的作用两降两增：降低应力集中，降低瓦斯压力、瓦斯含量；增加卸压带长度
35、，增加煤体强度。（1 1）通过对煤体结构的破坏作用改变工作面附近煤层的瓦斯动力状态和应力应变状态 ，在工作面附近煤层形成裂隙带，导致煤层失去支撑能力，引起集中应力带向煤体深部转移。在工作面附近形成卸压带时，同时伴有瓦斯向外排放。消除或减小能引起煤与瓦斯突出的能量积聚，并防止这种能量突然释放，（2 2）增加煤体强度增强煤体的稳定性，改变煤体的物理力学性质，增加煤体的抗破碎能力。第77页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施按实施地点分类（1 1）石门揭煤 抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷或金属骨架或其它经试验证实有效的措施。(2(2）煤巷掘进工作面（3 3）采煤工作面第78页/共11
36、5页四、局部综合防突措施局部防突措施按措施类型分类（1 1）钻孔卸压排放措施 排放钻孔、超前钻孔（2 2）爆破卸压排放措施 浅孔松动爆破、深孔松动爆破、水力爆破第79页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施（3 3）连续卸压排放措施 卸压缝、卸压槽、卸压腔（4 4）水力化措施 注水湿润煤体、水力松动、水力压裂、水力冲孔、水力冲刷（5 5）煤体围岩强化措施 金属骨架、前探支架第80页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施超前钻孔（1 1）作用原理 在沿煤层打的钻孔周围出现塑性带，在塑性带内煤层应力和瓦斯含量严重下降。由于在钻孔周围煤体应力减小，煤层透气性增加，煤层瓦斯自然排放，使其突
37、出危险性消除。第81页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施（2 2）技术参数 钻孔直径7575120mm120mm或4275mm ；保持一定的超前距（煤巷掘进不小于5 5米，采煤工作面不小于3 3米；在地质构造带应适当增加，掘进工作面不小于7 7米，采煤工作面不小于5 5米。）掘进工作面应控制到巷道断面轮廓外5m5m或3 37m7m；钻孔应布置在煤层的软分层中；钻孔个数和间距根据钻孔有效排放半径而定第82页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施（3）规定要求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
38、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。第83页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施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
39、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；第84页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施（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75120mm，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85页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施第86页/共115页第87页/共115页四、局部综合防
40、突措施局部防突措施 煤巷掘进工作面深孔松动爆破钻孔直径42mm42mm，孔深不小于8m8m，控制巷道轮廓线外至少3 3米，孔数根据爆破有效半径确定；松动爆破的有效半径通过实测确定松动爆破的装药长度为孔长减去5.56m5.56m；必须执行撤人、停电、设警戒、远距离放炮、反向风门等安全措施。第88页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施水力疏松作用机理 在工作面向煤层注入的高压水，使煤层裂隙扩张，形成平行于工作面煤壁的裂缝，引起煤体卸压和排放瓦斯，应力集中带向煤体深部转移。第89页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施技术要求（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，
41、然后利用封孔器封孔，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；第90页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施（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91页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施煤巷掘进工作面水力冲孔应当符合下列要求：（一）在厚度不超过4m的突出煤层，按扇
42、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；第92页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施煤巷掘进工作面水力冲孔（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93页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施 采煤工作面超前排放钻孔 技术要求 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
43、适当增加钻孔数；超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。第94页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施采煤工作面的松动爆破适用使用范围煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。技术要求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95页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施采煤工作面浅孔注水适用范围煤质较硬的突出煤层。技术要求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
44、注水。第96页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施n n防突措施适应条件及优缺点防突措施适应条件及优缺点第97页/共115页四、局部综合防突措施局部防突措施防突措施效果比较（俄罗斯资料）防突措施防突措施回采工作面回采工作面准备工作面准备工作面突出突出次次数数工作面工作面个个数数突出频率突出频率突出次数突出次数/工作面工作面个数个数突出突出次次数数工作面工作面个个数数突出频率突出频率突出次数突出次数/工作工作面个数面个数超前开采保护超前开采保护层层润湿煤层润湿煤层抽放煤层抽放煤层煤层水力松动煤层水力松动煤层水力压裂煤层水力压裂切割卸压缝切割卸压缝打超前钻孔打超前钻孔煤层内部爆破煤层内部爆
45、破10108 83 3494923235 542421717122712272602602362368888888787363635835856560.0080.0080.0310.0310.0130.0130.0550.0550.2640.2640.1390.1390.1170.1170.3040.3048 8-414136364 451513 3718718-716716148148171790390328280.0110.011-0.0570.0570.2430.2430.2350.2350.0560.0560.1070.107合计合计157157314831480.9310.93114
46、3143253025300.7090.709第98页/共115页四、局部综合防突措施效果检验1 1、目的和要求2 2、钻孔布置方式3 3、检验方法第99页/共115页目的和要求为检查控制防突措施的施工质量和有效性，确保消除突出危险性，保证工作面安全进尺，必须实施防突措施的效果检验；当防突措施无效时，必须再次执行防治突出的补充措施，只有经措施效果检验有效后，方可在采取安全防护措施的前提下进行采掘作业，并留有不小于2m2m的检验超前距。四、局部综合防突措施效果检验第100页/共115页钻孔布置方式检验孔的布置必须可靠控制防突措施的效果和有效范围；石门揭煤工作面检验孔孔数为5 5个，分别位于石门上部
47、、下部、中部和两侧，终孔位置应位于措施控制范围的边缘线上。对于采掘工作面检验孔位于措施孔之间，检验孔孔深应小于或等于措施孔；检验孔不得与措施孔交叉穿透，不得采用措施孔或预测孔进行效果检验。四、局部综合防突措施效果检验第101页/共115页四、局部综合防突措施效果检验检验方法措施效果检验方法根据规定第7171条、第100100条采掘工作面突出危险性预测方法的规定执行；选用的检验指标要适应防突措施的特性，如煤层注水措施不采用钻屑量指标，可采用钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑瓦斯解吸指标等严格执行规定防治突出措施效果检验。远距离和极薄保护层的效果检验预抽煤层瓦斯防治突出措施的效果检验石门揭煤工作面防治突出措
48、施的效果检验煤巷掘进工作面防治突出措施的效果检验 采煤工作面防治突出措施的效果检验以上效果检验由矿总工程师审批第102页/共115页四、局部综合防突措施安全防护1 1、安全防护措施的作用2 2、安全防护措施的内容与要求第103页/共115页安全防护措施的作用由于突出机理的复杂性，目前仍处于假说阶段，尚未完全掌握突出发生、发展的数学物理本质，再加上煤层瓦斯赋存条件和地质条件的多变性，以及预测、措施执行和效果检验过程中人为因素的影响，降低了预测、效果检验的可靠性，即使在预测、效检不超标的情况下，仍有可能发生突出。低指标突出事故时有发生。四、局部综合防突措施安全防护第104页/共115页四、局部综合
49、防突措施安全防护安全防护措施的的内容与要求 根据规程第209209条规定，井巷揭穿突出煤层或在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。突出矿井的入井人员必须携带隔离式自救器。第105页/共115页四、局部综合防突措施安全防护安全防护措施的内容与要求远距离爆破（规定第105105条）石门揭煤采用远距离爆破时，必须制定包括爆破地点，避灾路线及停电、撤人和警戒范围等的专门措施。煤巷掘进工作面采用远距离爆破时，爆破地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难硐室内，爆破地点距工作面的距离必须在措施中明确规定。第106页/共115页四、局
50、部综合防突措施安全防护放炮地点距工作面的距离根据实际情况由矿技术负责人根据曾经发生的最大突出强度确定，但不得小于300300米，采煤工作面爆破地点到工作面的距离由矿技术负责人根据实际情况确定，但不小于100100米，放炮地点应配备压风自救系统或自救器。远距离爆破时，回风系统必须停电撤人。爆破后，进入工作面检查的时间应在措施中明确规定，但不得小于30min30min。第107页/共115页四、局部综合防突措施安全防护安全防护措施的的内容与要求避难所（规定第102102条）有突出煤层的采区必须设避难所，避难所的位置应根据情况确定，应符合下列要求：隔离门门必须向外开启，隔离门设置标准应按反向风门标准