上頁 下頁第二部分、煤與瓦斯突出的防治技術(shù)—.煤與瓦斯突出機理二.“四位一體”綜合防突措施三.煤層突出危險性預(yù)測四.防治突出措施五.防治突出措施的效果檢驗六.安全防護措施第一頁，共八十一頁。上頁 下頁—.煤與瓦斯突出機理（1）突出機理就是解釋發(fā)生突出的原因和過程的理論。煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的動力現(xiàn)象，世界上許多產(chǎn)煤國家對煤與瓦斯突出的機理開展了廣泛研究，提出了多種假說。第二頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出機理（2）1、國外煤與瓦斯突出假說瓦斯為主導(dǎo)作用的假說

地壓為主導(dǎo)作用的假說化學(xué)本質(zhì)假說

能量假說綜合假說2、國內(nèi)煤與瓦斯突出假說流變假說球殼失穩(wěn)假說第三頁，共八十一頁。上頁 下頁瓦斯為主導(dǎo)作用的假說①瓦斯包說②粉煤帶說③煤孔隙結(jié)構(gòu)不均勻說④突出波說⑤裂隙堵塞說返回⑥瓦斯膨脹說第四頁，共八十一頁。上頁 下頁地壓為主導(dǎo)作用的假說①巖石變形潛能說②應(yīng)力集中帶說③剪切應(yīng)力說④塑性變性說⑤振動波動說⑥沖擊式移近說返回⑦拉應(yīng)力波說第五頁，共八十一頁。上頁 下頁化學(xué)本質(zhì)假說①瓦斯水化物說②爆炸煤說③重煤說④地球化學(xué)說返回⑤硝基化合物說第六頁，共八十一頁。上頁 下頁能量假說蘇聯(lián)B.B.霍多特提出，長期以來在國際上享有盛譽。在實驗室試驗的基礎(chǔ)上，從能量的觀點出發(fā)，用數(shù)學(xué)方法分析計算了煤層的變形潛能Wt

、瓦斯內(nèi)能λ以及造成突出破壞需要的能量A

，提出了能量假說。返回第七頁，共八十一頁。上頁 下頁球殼失穩(wěn)假說突出的發(fā)生發(fā)展是以球蓋狀煤殼的形成、發(fā)展及失穩(wěn)拋出為特點的突出過程的實質(zhì)是地應(yīng)力破壞煤體，煤體釋放瓦斯，瓦斯使煤體裂隙擴張并使形成的球殼失穩(wěn)破壞瓦斯膨脹能是發(fā)動突出的真正的動力及能源返回第八頁，共八十一頁。上頁 下頁流變假說含瓦斯煤巖體在外力的作用下，當(dāng)達到或超過其屈服載荷時，則明顯地表現(xiàn)為時間上的三個階段，即變形衰減階段、均勻變形階段和加速階段第Ⅰ、第Ⅱ階段對應(yīng)于突出的準備階段，第Ⅲ階段是突出發(fā)生發(fā)展階段，突出是含瓦斯煤巖體快速流變的結(jié)果瓦斯、地應(yīng)力、煤的物理力學(xué)性質(zhì)和時間過程是突出的重要影響因素返回第九頁，共八十一頁。上頁 下頁綜合假說50年代中期，蘇聯(lián)A.A.斯科琴斯基院士根據(jù)開采突出危險煤層的經(jīng)驗以及當(dāng)時科研工作的成果，提出煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、煤層瓦斯和煤層物理力學(xué)性質(zhì)綜合作用的結(jié)果。目前綜合假說得到普遍認同，是瓦斯突出防治技術(shù)的理論基礎(chǔ)。突出的動力是地應(yīng)力和煤層中的瓦斯;突出的阻力是煤層的物理力學(xué)性質(zhì)。這三者稱為煤與瓦斯突出的“三因素”第十頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出機理（3）3、煤與瓦斯突出的三因素：〈1〉地應(yīng)力的作用突出煤層中存在著地應(yīng)力，它包括上覆巖層自重應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力和采掘集中應(yīng)力，采掘工作面前方局部煤體內(nèi)存在一個集中應(yīng)力帶，這里的地應(yīng)力高于原始煤體的應(yīng)力，瓦斯壓力接近于原始煤體的瓦斯壓力。地應(yīng)力的作用，一是使煤體產(chǎn)生位移和突然破碎，煤由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)；二是地應(yīng)力影響煤體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，控制著瓦斯的流動。由于工作面前方煤體內(nèi)存在著一個集中應(yīng)力帶，使距掘進迎頭L米的集中應(yīng)力帶內(nèi)，煤的裂隙、孔隙受壓縮變小，阻礙煤體內(nèi)瓦斯的正常運移流動。那么，什么是地應(yīng)力呢？我們通過一個簡單的物理現(xiàn)象來予以說明。第十一頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素我們知道，一個彈簧，給它一個壓力Ｐ，就產(chǎn)生一個反作用力Ｐ1，也就是說，我們用力把彈簧壓下去后，彈簧就蓄積一個彈起的能量。同樣，煤巖層也具有一定的彈性，由于在幾百米深的地下開采，必然受到上覆巖層給它的一個壓力，使煤層蓄積一個向外膨脹的潛能。在沒有開采前，煤巖體是處于三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，當(dāng)開掘巷道或進行回采工作時，就破壞了原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，使煤巖體的應(yīng)力重新分布，煤體向作業(yè)空間膨脹變形。第十二頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素采掘工作面地應(yīng)力狀況及對突出的影響：采煤工作面前方存在一個集中應(yīng)力區(qū)，其峰值距離采面煤壁的距離越小，越容易破壞采面煤體而引發(fā)煤與瓦斯突出。因此，必須加強工作面支護，使采面煤體的集中應(yīng)力向煤體深部推移，或在采面采取人為卸壓措施，如打排放鉆孔、實施淺孔爆破等。掘進工作面前方的地應(yīng)力，可分為三個帶，即：卸壓帶、集中應(yīng)力帶和常壓帶，亦叫做原始應(yīng)力區(qū)。從防突角度講，集中應(yīng)力區(qū)距離工作面越近，工作面煤體越易發(fā)生破壞而引發(fā)煤與瓦斯突出。解決該問題的措施，就是在突出危險區(qū)域采取人為卸壓措施，如打排放鉆孔、實施深孔爆破和放慢掘進速度等，使集中應(yīng)力帶向深部推移。第十三頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素以上情況說明，具有較高的地應(yīng)力是發(fā)生煤與瓦斯突出的先決條件，即起著發(fā)動突出的作用。在地質(zhì)構(gòu)造帶，由于構(gòu)造應(yīng)力的存在，就

是采深不大也可能發(fā)生突出。因此，發(fā)生煤與瓦斯突出的第一個充分必要條件是：煤層和圍巖具有較高的地應(yīng)力和瓦斯壓力，并且在近工作面地帶煤層的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生突然變化，使?jié)撃苡锌赡芡蝗会尫?。?yīng)力狀態(tài)的變化一般有下列原因：第十四頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素（１）、巷道進入地質(zhì)破壞區(qū)；（２）、石門揭開煤層時；（３）、巷道從硬煤進入軟煤帶；（４）、煤的冒落等。另外還有工作面迅速推進時；煤層突然加載，如巷道頂板下沉；煤層突然卸壓，如懸臂梁斷裂等。5.向斜軸部附近..第十五頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素〈2〉瓦斯的作用瓦斯是成煤過程中的產(chǎn)物，以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存于煤裂隙和孔隙中，促使煤體產(chǎn)生潛能，降低煤的強度。）煤體中瓦斯含量是指每噸煤所含的瓦斯量，也就是煤體中游離和吸附兩種狀態(tài)瓦斯量的總和。其中吸附瓦斯量占瓦斯含量的80──90%以上。瓦斯壓力決定煤層中瓦斯含量的多少，是造成瓦斯突出的重要能源。在卸壓帶瓦斯壓力梯度是平緩的，在集中應(yīng)力帶瓦斯壓力梯度顯著增大，形成作用于壓力降低方向（掘進迎頭）的力，參與突出的發(fā)展。第十六頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素在掘進巷道揭露煤層引起瓦斯流動后，隨著煤壁暴露時間ｔ的不斷增長，流動場范圍Ｌ不斷擴大工作面附近瓦斯壓力梯度不斷下降變緩。最危險

的是在ｔ→０時，即爆破見煤的瞬時，瓦斯壓力梯度最大，此時最容易發(fā)生突出。因此，煤與瓦斯突出發(fā)展的第二個必要和充分條件是：有足夠的瓦斯流把碎煤拋出，并且突出孔道要暢通，以便在空洞壁形成較大的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，從而使煤破碎向深部擴展第十七頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素〈3〉煤的物理力學(xué)性質(zhì)與突出的關(guān)系煤結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，與發(fā)生突出的關(guān)系很大。一般來說，煤愈硬、裂隙愈小，所需的破壞功愈大，要求的地應(yīng)力和瓦斯壓力愈高。反之亦然。因此，在地應(yīng)力和瓦斯壓力為一定值時，軟煤分層易被

破壞，突出往往沿軟煤分層發(fā)展。第十八頁，共八十一頁。上頁 下頁煤與瓦斯突出的三因素〈4〉外部因素的影響外部因素（工作面推進度、爆破等）對煤與瓦斯突出的發(fā)生和發(fā)展也有重要影響。工作面快速推進時，有助于應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生突然變化，從而激發(fā)突出。反之，工作面緩慢推進時，應(yīng)力狀態(tài)變化是平緩的，發(fā)生突出的可能性就小。工作面若快速推進時，由于工作面前方煤體中集中應(yīng)力帶沒

有向深部推移時間，高壓瓦斯沒有有效排放，造成集中應(yīng)力

帶距離工作面的正常距離Ｌ1大于異常距離Ｌ2，使工作面突出危險性增加，特別是在爆破瞬間的突出危險性最大。第十九頁，共八十一頁。上頁 下頁二.“四位一體”綜合防突措施1.防突技術(shù)的發(fā)展煤與瓦斯突出在煤礦出現(xiàn)已經(jīng)超過一個半世紀，為了防治突出和避免造成人身傷亡事故，國內(nèi)外

進行了大量的研究，提出和應(yīng)用了多種防突措施。縱觀防突技術(shù)的發(fā)展史，大體有三個發(fā)展階段：1、以安全防護措施為主的階段，即在突出發(fā)生

時，避免發(fā)生人身傷亡事故。在本世紀50年代前，屬于這一階段。第二十頁，共八十一頁。上頁 下頁防突技術(shù)的發(fā)展2、是以防治突出措施為主的階段，即在突出礦井普遍采用防突措施，使它不發(fā)生突出。本世紀

50~70年代屬于這個階段。3、是采取綜合防突措施階段，即將突出危險性預(yù)測引入綜合防突措施。前蘇聯(lián)在70年代中期開始采用綜合防突措施，我國80年代末開始采用防突綜合措施，1988年我國《防突細則》頒布后，在各突出礦井普遍推廣。第二十一頁，共八十一頁。上頁 下頁2.“四位一體”綜合防突措施突出危險性預(yù)測防治突出措施防治突出措施的效果檢驗安全防護措施根據(jù)開采突出煤層時，必須采取突出危險性預(yù)測、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗和安全防護措施等綜合防治突出措施。返回第二十二頁，共八十一頁。上頁 下頁三.突出危險性預(yù)測1、突出危險性預(yù)測分類2、煤層突出危險性預(yù)測流程3

、區(qū)域突出危險性預(yù)測4、工作面突出危險性預(yù)測第二十三頁，共八十一頁。上頁 下頁1、突出危險性預(yù)測分類返回工作面突出危險性預(yù)測（日常預(yù)測或工作面預(yù)測）區(qū)域突出危險性預(yù)測（區(qū)域預(yù)測）煤層突出危險性預(yù)測突出煤層突出危險區(qū)域預(yù)測突出危險性預(yù)測第二十四頁，共八十一頁。上頁 下頁返回2、煤層突出危險性預(yù)測流程煤

層突出煤層無突出危險區(qū)突出威脅區(qū)突出危險工作面無突出危險工作面突出危險區(qū)區(qū)域預(yù)測或鑒定區(qū)域預(yù)測工作面預(yù)測非突出煤層檢驗性預(yù)測預(yù)報第二十五頁，共八十一頁。上頁 下頁突出危險性預(yù)測的意義國內(nèi)外開采突出煤層的實踐證明,突出只發(fā)生在某些局部地帶,突出煤層中突出危險帶的面積僅占5~10%。通過在突出煤層進行

突出危險性預(yù)測,把突出煤層劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū);把采掘工作面劃分為突出危險工作面和無突出危險工作面,從而采取不同級別的綜合防突措施,做到在安全的前提下,大量地節(jié)約防突工程量、工作量，減少防突工作的盲目性。第二十六頁，共八十一頁。上頁 下頁3、區(qū)域突出危險性預(yù)測煤層突出危險性預(yù)測突出煤層危險區(qū)域預(yù)測第二十七頁，共八十一頁。上頁 下頁3.1

煤層突出危險性預(yù)測（1）①實際突出②單項指標(biāo)法③煤層彈性變形特性E、第二十八頁，共八十一頁。上頁 下頁煤層突出危險性預(yù)測（2）①礦井在采掘過程中只要發(fā)生過一次煤與瓦斯突出，該礦井即定為突出礦井，發(fā)生突出的煤層即定為突出煤層。國家煤礦安全監(jiān)察局授權(quán)單位鑒定突出礦井及突出煤層確定程序煤炭企業(yè)提出報告報省煤炭管理部門審批報省級煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)備案第二十九頁，共八十一頁。上頁 下頁煤層突出危險性預(yù)測（3）②單項指標(biāo)法可用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度、煤的堅固性系數(shù)和煤層瓦斯壓力預(yù)測煤層的突出危險性，其臨界值應(yīng)根據(jù)礦井的實測資料確定，如無實測資料，只有全部指標(biāo)達到或超過其臨界值時方可劃為突出煤層。劃分標(biāo)準煤的破壞類型Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ以上瓦斯放散初速度ΔP

≥10煤的堅固性系數(shù)f≤0.5煤層瓦斯壓力P≥0.74MPA.第三十頁，共八十一頁。上頁 下頁煤層突出危險性預(yù)測（4）③煤層彈性變形特征俄羅斯學(xué)者從突出煤層和非突出煤層選取煤樣，在實驗室利用超聲波確定其彈性模量E、剪切模量G，突出煤層和非突出煤層的E、G有明顯差異，并與煤層的變質(zhì)程度有關(guān)對于非突出煤層的E、G有：G=(0.270-0.001Vdaf

)

109E=(0.790-0.006Vdaf

)

109當(dāng)某一煤層的E、G實驗室測試結(jié)果大于上述計算值時，該煤層屬突出危險煤層返回第三十一頁，共八十一頁。上頁 下頁3.2突出煤層危險區(qū)域預(yù)測①瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法②綜合指標(biāo)法③單項指標(biāo)H、E、G④綜合指標(biāo)B第三十二頁，共八十一頁。上頁 下頁突出煤層危險區(qū)域預(yù)測（2）突出煤層中的區(qū)域預(yù)測可采用瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法或綜合指標(biāo)法進行，預(yù)測結(jié)果報礦務(wù)局總工程師批準①瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法根據(jù)已開采區(qū)確切掌握的煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造條件與突出分布的規(guī)律，劃分出突出危險區(qū)域和突出威脅區(qū)域②綜合指標(biāo)法（

D=（0.0075H/f-3)(P-0.74)K=

ΔP

/f當(dāng)D≥0.25、K≥20（無煙）或15（其它煤種）時，劃為危險區(qū)域第三十三頁，共八十一頁。上頁 下頁突出煤層危險區(qū)域預(yù)測（3）③單項指標(biāo)H、E、G(俄羅斯)a、在臨界突出深度以下，煤層本身的彈性能和瓦斯能足以造成突出破壞，其發(fā)生與否，關(guān)鍵取決于煤層所需破碎功的大小b、當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力作用于高彈性煤層時，在有脆性破壞傾向的煤層中可以形成煤層破碎功小的區(qū)帶c、用E、G表示煤層的突出危險性傾向d、通過計算煤層H、E、G的臨界值H0、E0、G0，并與H、E、G比較，確定區(qū)域突出危險性預(yù)測程序框圖輸入原始數(shù)據(jù)H、Vdaf

等確定臨界值H

、E

、G0

0

0E≥

E0NoH≥

H0Yes測定煤層的E、GYesNoYesG≥

G0No突出危險性確定第三十四頁，共八十一頁。上頁 下頁突出煤層危險區(qū)域預(yù)測（4）④綜合指標(biāo)B（俄羅斯）在地質(zhì)勘探階段，通過對煤層巖心和瓦斯資料的研究，根據(jù)綜合指標(biāo)B預(yù)測煤層的突出危險性該指標(biāo)經(jīng)過廣泛驗證，列入部門標(biāo)準B≥15，煤層具有突出危險B<15，煤層無突出危險X煤層平均瓦斯含量X0

煤層殘余瓦斯含量R煤層破壞程度M煤層厚度C煤層分層個數(shù)H開采深度fn

圍巖特性返回第三十五頁，共八十一頁。上頁 下頁4

、工作面突出危險性預(yù)測定性指標(biāo)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和突出預(yù)兆確定工作面的突出危險性定量指標(biāo)①鉆孔指標(biāo)法根據(jù)所打鉆孔的瓦斯涌出速度、鉆屑量、鉆屑瓦斯解吸特征等進行預(yù)測②連續(xù)動態(tài)法根據(jù)煤體破壞的地球物理特征、煤體結(jié)構(gòu)特性和工作面瓦斯涌出動態(tài)進行預(yù)測在突出危險區(qū)域內(nèi)進行采掘作業(yè)時，必須采取綜合防治突出措施，工作面進行采掘前，應(yīng)進行工作面突出危險性預(yù)測，將工作面劃分為突出危險工作面和無突出危險工作面。第三十六頁，共八十一頁。上頁 下頁4.1

工作面突出危險性預(yù)測指標(biāo)定性指標(biāo)在突出煤層中有下列情況之一者，應(yīng)視為突出危險工作面：①在突出煤層的構(gòu)造破壞帶，包括斷層、褶曲、火成巖侵入等；②煤層賦存條件急劇變化的區(qū)③采掘應(yīng)力疊加的區(qū)域；④在工作面預(yù)測過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動力現(xiàn)象；⑤工作面出現(xiàn)明顯突出預(yù)兆。返回第三十七頁，共八十一頁。上頁 下頁4.2工作面突出危險性預(yù)測指標(biāo)鉆孔指標(biāo)法①鉆孔瓦斯涌出初速度法②鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法③鉆屑指標(biāo)法④R值指標(biāo)法主要預(yù)測指標(biāo)第三十八頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆孔瓦斯涌出初速度法理論基礎(chǔ)煤層鉆孔瓦斯涌出速度測定表明，在大多數(shù)情況下開始測量后0.5～2min函數(shù)q=f（t）達到最大值；綜合反映了煤層的破壞程度、瓦斯壓力和瓦斯含量、煤體的應(yīng)力狀態(tài)及透氣性，可以綜合評價煤層的突出危險性。第三十九頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆孔瓦斯涌出初速度法煤巷掘進工作面測試方法（1）靠近巷道兩幫，各打一個平行于巷道掘進方向直徑42mm、深3.5m的鉆孔，鉆孔布置在軟分層中；（2）用專門的封孔器封孔，封孔后測量室長度為0.5m；（3）測試工作必須在鉆孔打完后2min內(nèi)完成。每預(yù)測循環(huán)可進尺1.5m，留2m的超前距。第四十頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆孔瓦斯涌出初速度臨界值(Vdaf

)煤的揮發(fā)份Vdaf(%)5～1515～2020～30>30qm(L/min)5.04.54.04.5第四十一頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆孔瓦斯涌出初速度法測試要點測量室應(yīng)位于應(yīng)力集中帶或原巖應(yīng)力帶采用節(jié)流式流量計打鉆后立即封孔測量封孔嚴密測試前檢查儀器，無氣路堵塞現(xiàn)象應(yīng)用效果目前該方法是國內(nèi)外突出礦井的主要預(yù)測方法。返回第四十二頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)理論基礎(chǔ)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2或K1值表示瓦斯含量的大小和解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及釋放速度。鉆屑瓦斯解吸規(guī)律可用巴雷爾公式表示，Q1=K1T0.5

，

h2和K1值均表示煤樣在一段時間內(nèi)的瓦斯解吸量，

K1值是解吸第1分鐘的解吸量，

h2是第4和第5分鐘內(nèi)的解吸量，

K1是按解吸規(guī)律推算的，

K1是實測的按照巴雷爾公式推算，

K1

=0.016

h2測試儀器與方法h2用MD-2解吸儀測定，K用ATY突出預(yù)測儀測1定可用于石門揭煤工作面以及采掘工作面的突出危險性預(yù)測永潤集團突出礦井采用h2作為預(yù)測指標(biāo)之一第四十三頁，共八十一頁。上頁 下頁石門揭煤工作面h2和K1的臨界值鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)臨界值h2(Pa)K1(mL/g.

min1/2)干煤2000.5濕煤1600.4返回第四十四頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆屑指標(biāo)法理論基礎(chǔ)鉆屑量S表示煤層應(yīng)力集中程度大小，

h2或K1值表示煤層瓦斯大小及其釋放速度大小，分別從地應(yīng)力和瓦斯的角度反映了煤層突出危險性的的大小，可以綜合反映煤層的突出危險性地應(yīng)力越大，S值越大鉆屑瓦斯釋放速度越快，

h2或K1值越大測試方法在煤巷掘進工作面打2個（傾斜或急傾斜煤層）或3個（緩傾斜煤層）直徑42mm、深8～10m的鉆孔。鉆孔每打1m測定鉆屑量一次，每2m測定一次鉆屑解吸指標(biāo)根據(jù)每個鉆孔的S、

h2或K1的最大值預(yù)測突出危險性當(dāng)任一指標(biāo)大于或等于臨界值時，該工作面為突出危險工作面每預(yù)測循環(huán)留2m的超前距第四十五頁，共八十一頁。上頁 下頁鉆屑指標(biāo)法預(yù)測掘進工作面的臨界值h2最大鉆屑量SK1危險性PaKg/mL/mmL/(g.

min1/2)≥200≥6≥5.4≥0.5突出危險工作面<200<6<5.4<0.5無突出危險工作面返回第四十六頁，共八十一頁。上頁 下頁R值指標(biāo)法鉆屑量S主要考慮了煤層的強度性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)，瓦斯涌出初速度則主要考慮了瓦斯因素，把兩者結(jié)合在一起用來預(yù)測突出危險性是合適的該方法同時考慮了工作面的應(yīng)力狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)、瓦斯含量、透氣性和煤層的放散能力，即考慮了決定突出危險性的主要因素，是一個

綜合指標(biāo)判斷指標(biāo)max

maxR=(S

–1.8)(q

-4

)當(dāng)任一鉆孔的R≥6時，突出危險工作面當(dāng)任一鉆孔的R<6時，無突出危險工作面當(dāng)R為負值時，應(yīng)用單項指標(biāo)預(yù)測第四十七頁，共八十一頁。上頁 下頁R值指標(biāo)法層))測試方法在煤巷掘進工作面打2個(傾斜或急傾斜煤或3個(緩傾斜煤層直徑42mm、深5.5～6.5m的鉆孔鉆孔布置在軟分層中，一個鉆孔位于巷道工作面中部平行于掘進方向，其它鉆孔的終孔點應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處鉆孔每打1m，測定一次S和q測q時，測量室長度為1m，根據(jù)每個鉆孔的最大Smax和最大qmax確定R值每預(yù)測循環(huán)留2m超前距第四十八頁，共八十一頁。上頁 下頁平頂山礦區(qū)突出礦井預(yù)測指標(biāo)礦別指

標(biāo)q（L/min）CqS（kg/m）R四礦≥2.8≥4.5五礦≥4.5≥6≥6八礦≥4.5≤0.6≥6十礦≥4≥6十二礦≥4.5≤0.65≥6返回第四十九頁，共八十一頁。上頁 下頁四、防治突出措施1、區(qū)域性防突措施2、局部性防突措施3、各類防突措施適應(yīng)條件及優(yōu)缺點第五十頁，共八十一頁。上頁 下頁制定防突技術(shù)措施的原則降壓排瓦，增加煤體強度降壓排瓦-----消除或減小能引起煤與瓦斯突出的能量聚集，并防止這種能量突然釋放，即排除瓦斯，卸除地應(yīng)力和瓦斯壓力的原則；增加煤體強度------增強煤體的穩(wěn)定性，改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)，增加煤體的抗破碎能力，即加

固煤體，抑制突出的原則。第五十一頁，共八十一頁。上頁 下頁1、區(qū)域性防突措施1.1

開采保護層1.2

預(yù)抽煤層瓦斯1.3

煤層區(qū)域性預(yù)先注水在煤層采掘之前，對煤層實施大面積預(yù)先處理，以達到煤層卸壓、排放瓦斯及改變煤層物理力學(xué)性質(zhì)的目的，從而大面積消除煤層的突出危險性。在選擇防突措施時，應(yīng)優(yōu)先采用區(qū)域性防突措施。第五十二頁，共八十一頁。上頁 下頁1.1開采保護層作用機理在開采煤層群時，通過開采保護層，實現(xiàn)被保護層的卸壓和瓦斯排放，消除被保護層的突出危險性。保護層的選擇①首先選擇無突出危險的煤層作為保護層。②礦井中所有煤層都有突出危險時，應(yīng)選擇突出危險性較小的煤層。③優(yōu)先選擇上保護層。有關(guān)保護層開采的技術(shù)要求和保護范圍的規(guī)定。返回第五十三頁，共八十一頁。上頁 下頁1.2預(yù)抽煤層瓦斯作用機理通過預(yù)抽煤層瓦斯，減少煤層瓦斯壓力和含量，降低瓦斯內(nèi)能，提高煤體強度，以消除煤層的突出危險性。技術(shù)要求①采用平行布孔方式，鉆孔應(yīng)控制整個預(yù)抽區(qū)域并均勻布孔；②煤層瓦斯預(yù)抽率應(yīng)大于25％；③預(yù)抽后，突出煤層殘存瓦斯含量應(yīng)小于該煤層始突深度處的煤層原始瓦斯含返回第五十四頁，共八十一頁。上頁 下頁1.3煤層區(qū)域性預(yù)先注水作用機理水進入煤層的裂隙和孔隙，使原始煤體濕潤，增加了煤的可塑性和柔性，彈性模數(shù)降低20～30％，應(yīng)力分布變的比較均勻，彈性能的釋放速度比較緩慢；水封閉了瓦斯流動的通道，減小了瓦斯放散速度，降低了瓦斯能的釋放速度；注水可以提高f值，增加了煤層的強度。技術(shù)要求①煤層最少有一個分層均勻濕潤，水分達到4％以上。②沿煤層走向和傾向不留空白區(qū)。③最好采用中低壓小流量長時注水。該方法在俄羅斯作為區(qū)域性措施返回第五十五頁，共八十一頁。上頁 下頁2、局部性防突措施卸壓排放措施超前鉆孔、抽放瓦斯、松動爆破、卸壓縫水力化措施煤層注水、水力松動、水力壓裂、水力爆破、水力沖孔煤體圍巖強化措施金屬骨架、前探支架煤體圍巖強化措施一般與其它兩種措施共同使用在煤層采掘過程中，在采掘工作面向煤層體實施處理措施，以達到煤層卸壓、排放瓦斯及改變煤層物理力學(xué)性質(zhì)的目的，從而消除工作面附近煤層的突出危險性。第五十六頁，共八十一頁。上頁 下頁2.1超前鉆孔作用原理在采掘工作面向煤層施工一定深度的鉆孔，對煤層進行卸壓和排放瓦斯，使應(yīng)力集中帶向工作面深部轉(zhuǎn)移，消除突出危險性。技術(shù)參數(shù)①鉆孔直徑75～120mm；②保持一定的超前距（不小于5米）；③掘進工作面應(yīng)控制到巷道斷面輪廓外2～4m；④鉆孔應(yīng)布置在煤層的軟分層中；⑤鉆孔個數(shù)和間距根據(jù)鉆孔有效排放半徑而定。第五十七頁，共八十一頁。上頁 下頁2.1超前鉆孔平頂山礦區(qū)超前鉆孔有效作用半徑測定結(jié)果礦別煤層鉆孔直徑(mm)作用半徑(mm)八礦戊9-10750.8戊9-10420.6己15420.6十礦戊9-10801.0十二礦己15750.6己15-17

返75回0.75第五十八頁，共八十一頁。上頁 下頁2.2瓦斯抽放掘進工作面超前抽放對突出危險性嚴重的掘進工作面實施超前鉆孔抽放；超前鉆孔直徑75～120mm，深度25～30m以上，鉆孔5～12個，穿過工作面前方的應(yīng)力集中帶；巷道輪廓四周的控制范圍2～4m；抽放時間7～10天；第五十九頁，共八十一頁。上頁 下頁2.2瓦斯抽放掘進工作面隔離式抽放（邊掘邊抽）對突出危險性相對不大、瓦斯涌出量大推進速度快的掘進工作面實施隔離式抽放；巷道兩幫卸壓帶內(nèi)瓦斯在抽放負壓的作用下，被引入到抽放鉆孔中，隔斷瓦斯向巷道的涌出，減少巷道瓦斯涌出量；鉆孔開口位置距煤壁2～2.5m，抽放區(qū)段距煤壁3～5m，與巷道軸線的夾角小于5°；鉆孔抽放期2～3個月。返回第六十頁，共八十一頁。上頁 下頁2.3松動爆破掘進工作面深孔松動爆破鉆孔直徑42mm，孔深不小于8m-12米以上，孔數(shù)根據(jù)爆破有效半徑確定；控制到巷道輪廓線外2m以外；超前距不小于5m；必須執(zhí)行撤人、停電、設(shè)警戒、遠距離放炮、反向風(fēng)門等安全措施。第六十一頁，共八十一頁。上頁 下頁2.3松動爆破采煤工作面淺孔松動爆破適用于煤質(zhì)較硬、圍巖穩(wěn)定較好的煤層；沿采煤工作面每隔2～3m打一個鉆孔，孔深不小于3m，炮泥封孔長度不得小于1m；超前距不小于2m。返回第六十二頁，共八十一頁。上頁 下頁2.4卸壓縫對突出危險性嚴重的采煤工作面，在工作面用專門機器開卸壓縫，引起煤層卸壓和排放瓦斯，消除突出危險性；主要參數(shù)卸壓縫的位置、高度、深度和割縫速度；卸壓縫深度不超過1.5m～2m，并保證0.5m的超前距；c、卸壓縫高度10～14mm，保證煤層充分卸壓，卸壓縫又能閉和，不積聚瓦斯；應(yīng)編制割縫過程中的防突措施。第六十三頁，共八十一頁。上頁 下頁2.5卸壓槽在掘進工作面的兩個隅角開卸壓槽，引起應(yīng)力集中帶向深部轉(zhuǎn)移，消除突出危險性；卸壓槽深度不小于0.5m，寬度60～80mm；進尺超前距不小于0.5m；可用鉆孔法或?qū)Ｓ霉ぞ咝纬尚秹翰?。返回第六十四頁，共八十一頁。上?下頁2.6水力松動作用機理在工作面向煤層注入15～20MPa的高壓水，使煤層裂隙擴張，形成平行于工作面煤壁的裂縫，引起煤體卸壓和排放瓦斯，應(yīng)力集中帶向煤體深部轉(zhuǎn)移。主要參數(shù)根據(jù)煤層的具體條件而定，包括封孔深度、注水壓力、注水量、有效注水半徑等。在俄羅斯約有20％的采掘工作面采用水力松動，回采工作面突出頻率0.055，準備工作面突出頻率0.057。返回第六十五頁，共八十一頁。上頁 下頁2.7水力壓裂作用機理在工作面打直徑42～45mm的鉆孔，借助于高壓水將煤層向工作面方向強制壓出，引起煤壁卸壓和排放瓦斯，消除突出危險性。主要參數(shù)鉆孔深度、封孔深度、鉆孔間距、注水壓力、注水時間、注水速度等實施水力壓裂必須制定詳細的安全技術(shù)措施在俄羅斯的應(yīng)用表明，回采工作面突出頻率0.264，準備工作面突出頻率0.243。返回第六十六頁，共八十一頁。上頁 下頁3、各類防突措施適應(yīng)條件及優(yōu)缺點返回第六十七頁，共八十一頁。上頁 下頁五、防治突出措施的效果檢驗?zāi)康暮鸵筱@孔布置方式檢驗方法第六十八頁，共八十一頁。上頁 下頁1.目的和要求為檢查控制防突措施的施工質(zhì)量和有效性，確保消除突出危險性，保證工作面安全進尺，必須實施防突措施的效果檢驗；當(dāng)防突措施無效時，必須再次執(zhí)行防治突出的補充措施，只有經(jīng)措施效果檢驗有效后，方可在采取安全防護措施的前提下進行采掘作業(yè)，并留有不小于2m的檢驗超前距。返回第六十九頁，共八十一頁。上頁 下頁2.鉆孔布置方式檢驗孔的布置必須可靠控制防突措施的效果和有效范圍；石門揭煤工作面檢驗孔孔數(shù)為4個，其中石門中間1個，其它3個鉆孔位于石門上部和兩側(cè)，終孔位置應(yīng)位于措施控制范圍的邊緣線上。對于采掘工作面檢驗孔位于措施孔之間，檢驗孔孔深應(yīng)小于或等于措施孔；檢驗孔不得與措施孔交叉穿透，不得采用措施孔或預(yù)測孔進行效果檢驗。返回第七十頁，共八十一頁。上頁 下頁3.檢驗方法措施效果檢驗方法根據(jù)《細則》第34條、第35條采掘工作面突出危險性預(yù)測方法的規(guī)定執(zhí)行；必須采用2個及以上指標(biāo)；選用的檢驗指標(biāo)要適應(yīng)防突措施的特性，如煤層注水措施不采用鉆屑量指標(biāo)，可采用鉆孔瓦斯涌出初速度、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)等嚴格執(zhí)行《細則》第四節(jié)防治突出措施效果檢驗。返回第七十一頁，共八十一頁。上頁 下頁六、安全防護措施安全防護措施的作用安全防護措施的內(nèi)容與要求第七十二頁，共八十一頁。上頁 下頁1.安全防護措施的作用由于突出機理的復(fù)雜性，目前仍處于假說階段，尚未完全掌握突出發(fā)生、發(fā)展的數(shù)學(xué)物理本質(zhì)，再加上煤層瓦斯賦存條件和地質(zhì)條件的多變性，以及預(yù)測、措施執(zhí)行和效果檢驗過程中人為因

素的影響，降低了預(yù)測、效果檢驗的可靠性，

即使在預(yù)測、效檢不超標(biāo)的情況下，仍有可能

發(fā)生突出。平頂山礦區(qū)也發(fā)生過多次低指標(biāo)突

出事故。返回第七十三頁，共八十一頁。上頁 下頁2.安全防護措施的內(nèi)容井巷揭穿突出煤層或在煤層中進行采掘作業(yè)時，都必須采取安全防護措施。安全防護措施包括震動放炮、遠距離放炮、避難所、壓風(fēng)自救系

統(tǒng)和隔離式自救器等。第七十四頁，共八十一頁。上頁 下頁2.1

采用震動放炮揭穿石門時，必須遵守下列規(guī)定：①工作面必須有獨立可靠風(fēng)系統(tǒng)，必須保證回風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流暢通，并嚴禁人員通行和作業(yè)；②放震動炮由礦總工程師統(tǒng)一指揮，并由救護隊在指定地點值班，炮后至少以30min，由礦山救護隊人員進入工作面檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，確定采取

的恢復(fù)送電、通風(fēng)及排除瓦斯等具體措施；③為降低震動放炮時誘發(fā)突出的強度，應(yīng)采取擋設(shè)施；④揭開煤層后，在石門附近30m范圍內(nèi)掘進煤巷時，必須加強支護，嚴格采取防突措施。⑤震動放炮要求一次全斷面揭穿或揭開煤層。對緩傾斜煤層，應(yīng)一次全斷面揭開巖柱。如果震動放炮未能按要求揭穿煤層，在掘進剩余部分進（包括掘進煤層和進入底（頂）板2m范圍內(nèi)），必須按照震動放炮的安全要求，進行放炮作業(yè)。煤層特厚或傾角過小不能一次揭開全厚時，在掘進剩余部分時，必須采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等防突措施。第七十五頁，共八十一頁。上頁 下頁2.2

突出危險區(qū)設(shè)置反向風(fēng)門反向風(fēng)門平時開，放炮時必須關(guān)閉。反向風(fēng)門必須安設(shè)在進風(fēng)側(cè)，一組反向風(fēng)門必須兩道，間距4m，風(fēng)門距工作面距離及組數(shù)應(yīng)根據(jù)突出強度確定。墻垛用混凝土或磚砌筑，并嵌入周邊巖石中0.2m以上，墻垛厚≥0