【教学课件】第二部分煤与瓦斯突出综合防治技术措施.ppt

第二部分 煤与瓦斯突出综合防治技术措施,一、煤与瓦斯突出机理二、四位一体综合防突措施三、区域综合防突措施四、局部综合防突措施,2021/8/17,1,第二部分 煤与瓦斯突出综合防治技术措施2021/8/17,一、煤与瓦斯突出机理,突出机理是解释发生突出的原因和过程、指导突出预测及防治的理论体系。 煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，世界上许多产煤国家对煤与瓦斯突出的机理开展了广泛研究，提出了多种假说。,2021/8/17,2,一、煤与瓦斯突出机理突出机理是解释发生突出的原因和过程、指导,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）,2021/8/17,3,一、煤与瓦斯突出机理国外煤与瓦斯突出假说国内煤与瓦斯突出假说,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,瓦斯为主导作用的假说,2021/8/17,4,一、煤与瓦斯突出机理瓦斯包说瓦斯为主导作用的假说2021/,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,地压为主导作用的假说,2021/8/17,5,一、煤与瓦斯突出机理岩石变形潜能说地压为主导作用的假说20,一、煤与瓦斯突出机理,瓦斯水化物说爆炸煤说重煤说地球化学说硝基化合物说,化学本质假说,2021/8/17,6,一、煤与瓦斯突出机理瓦斯水化物说化学本质假说2021/8/,一、煤与瓦斯突出机理,能量假说苏联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Wt 、瓦斯内能以及造成突出破坏需要的能量A ，提出了能量假说。,2021/8/17,7,一、煤与瓦斯突出机理能量假说2021/8/177,一、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。,2021/8/17,8,一、煤与瓦斯突出机理球壳失稳假说2021/8/178,一、煤与瓦斯突出机理,流变假说含瓦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,2021/8/17,9,一、煤与瓦斯突出机理流变假说2021/8/179,一、煤与瓦斯突出机理,综合作用假说该类假说最早由前苏联的.聂克拉索夫斯基教授在50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50年代中期，.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：（1）地压；（2）包含在煤体中的瓦斯；（3）煤的物理力学性质，煤的微结构和宏观结构及煤层结构；（4）在急倾斜煤层中，煤层工作面附近的煤的自重。这些为综合假说奠定了基础。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。,2021/8/17,10,一、煤与瓦斯突出机理综合作用假说2021/8/1710,一、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）准备阶段（2）激发阶段（3）发展阶段（4）终止阶段,2021/8/17,11,一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出过程2021/8/1711,一、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；,2021/8/17,12,一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出的准备阶段2021/8/17,一、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。,2021/8/17,13,一、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,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。,2021/8/17,14,一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出的激发阶段2021/8/17,一、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。,2021/8/17,15,一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出发展阶段2021/8/171,一、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。,2021/8/17,16,一、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,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。,2021/8/17,17,一、煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出过程2021/8/1717,二、“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）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 世纪 50 年代以前，属于这一阶段,世界各国广泛应用这一措施。,2021/8/17,18,二、“四位一体”综合防突措施防突技术的发展2021/8/1,二、“四位一体”综合防突措施,防突技术的发展（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 至 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）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70年代中期开始采用综合防突措施，我国80年代末开始采用综合防突措施 ，1988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。2009年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。,2021/8/17,19,二、“四位一体”综合防突措施防突技术的发展2021/8/17,二、“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。,2021/8/17,20,二、“四位一体”综合防突措施 根据煤与瓦斯突出规,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,局部防突措施包括工作面突出危险性预测工作面防治突出措施工作面防治突出措施的效果检验安全防护措施,2021/8/17,21,二、“四位一体”综合防突措施区域综合防突措施包括局部防突措,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）,2021/8/17,22,三、区域综合防治突出措施区域突出危险性预测2021/8/17,三、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）。,2021/8/17,23,三、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,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,2021/8/17,24,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）煤 层突出煤层无,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第12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,2021/8/17,25,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）突出矿井鉴定突出矿井,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。,2021/8/17,26,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）突出矿井鉴定2021,三、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。 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 10 煤的坚固性系数f0.5 煤层瓦斯压力P0.74Mpa,2021/8/17,27,三、区域综合防突措施（突出危险性预测） 鉴定单位也,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）瓦斯地质统计法 （2）瓦斯压力或瓦斯含量法预测结果（1）突出危险区（2）无突出危险区,2021/8/17,28,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）区域突出危险性预测2,三、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42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。,2021/8/17,29,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）区域突出危险性预测2,三、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。,2021/8/17,30,三、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,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）,（规定第43条）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。,2021/8/17,31,三、区域综合防突措施（突出危险性预测）（规定第43条）,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以上20m及以下的范围为突出危险区。,2021/8/17,32,三、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,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。,2021/8/17,33,三、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,2021/8/17,34,2021/8/1734,三、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）开采保护层（2）预抽煤层瓦斯,2021/8/17,35,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）区域性防突措施2,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-开采保护层）,区域性防突措施（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。,2021/8/17,36,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-开采保护层）区域,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；,2021/8/17,37,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）保护层的选择20,三、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。,2021/8/17,38,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）（二）当煤层群中,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100m；,2021/8/17,39,三、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,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。,2021/8/17,40,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施）四）开采保护层时,保护范围图,2021/8/17,41,保护范围图1234被保护层被保护层保护层沿倾斜保护范,2021/8/17,42,2021/8/1742,区域性防突措施（2）预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯的方法平行钻孔预抽网格式穿层抽放钻孔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）,2021/8/17,43,区域性防突措施三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预,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）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。,2021/8/17,44,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）（,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，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 。,2021/8/17,45,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）预,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。,2021/8/17,46,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）,15m,15m,突出煤层,底板岩巷,穿层钻孔,20m,10m,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,2021/8/17,47,三、区域综合防治突出措施（区域性防突措施-预抽煤层瓦斯）1,2021/8/17,48,12 m5m7m穿层钻孔预抽石门揭煤区域最小控制范围示意图,2021/8/17,49,2021/8/1749,2021/8/17,50,2021/8/1750,三、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。,2021/8/17,51,三、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,三、区域综合防治突出措施（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，,2021/8/17,52,三、区域综合防治突出措施（区域性措施效果检验）采用预抽煤层,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。,2021/8/17,53,三、区域综合防治突出措施（区域性措施效果检验） 其他,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，即为突出危险区，预抽防突效果无效；,2021/8/17,54,三、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,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；,2021/8/17,55,三、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,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；（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。,2021/8/17,56,三、区域综合防治突出措施（区域性措施区域验证）（二）工作面,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。,2021/8/17,57,三、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,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71条 石门揭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。,2021/8/17,58,四、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20,四、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74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）。,2021/8/17,59,四、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,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。,2021/8/17,60,四、局部综合防突措施突出危险性预测 在主要采用敏感,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。,2021/8/17,61,四、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,四、局部综合防突措施突出危险性预测,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。,2021/8/17,62,四、局部综合防突措施突出危险性预测在突出煤层，当出现上述第,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）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。,2021/8/17,63,四、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2,四、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。,2021/8/17,64,四、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,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),2021/8/17,65,四、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,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。,2021/8/17,66,四、局部综合防突措施突出危险性预测式中 D工作面突出危,四、局部综合防突措施突出危险性预测,2021/8/17,67,四、局部综合防突措施突出危险性预测2021/8/1767,四、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（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。,2021/8/17,68,四、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2,四、局部综合防突措施突出危险性预测,2021/8/17,69,四、局部综合防突措施突出危险性预测2021/8/1769,四、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）钻屑指标法（规定第75条）采用钻屑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。,2021/8/17,70,四、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,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。,2021/8/17,71,四、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,四、局部综合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,2021/8/17,72,四、局部综合防突措施突出危险性预测 钻屑指标法预测煤巷掘进,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）复合指标法（规定第76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。,2021/8/17,73,四、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,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，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。,2021/8/17,74,四、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,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。,2021/8/17,75,四、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,2021/8/17,76,2021/8/1776,四、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,2021/8/17,77,四、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,四、局部综合防突措施突出危险性预测,2021/8/17,78,四、局部综合防突措施突出危险性预测2021/8/1778,四、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，增加煤体强度。（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）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。,2021/8/17,79,四、局部综合防突措施局部防突措施防突措施的作用2021/8,四、局部综合防突措施局部防突措施,按实施地点分类（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）煤巷掘进工作面（3）采煤工作面,2021/8/17,80,四、局部综合防突措施局部防突措施2021/8/1780,四、局部综合防突措施局部防突措施,按措施类型分类（1）钻孔卸压排放措施 排放钻孔、超前钻孔（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,2021/8/17,81,四、局部综合防突措施局部防突措施按措施类型分类2021/8,四、局部综合防突措施局部防突措施,（3）连续卸压排放措施 卸压缝、卸压槽、卸压腔（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）煤体围岩强化措施 金属骨架、前探支架,2021/8/17,82,四、局部综合防突措施局部防突措施（3）连续卸压排放措施20,四、局部综合防突措施局部防突措施,超前钻孔（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，使其突出危险性消除。,2021/8/17,83,四、局部综合防突措施局部防突措施超前钻孔2021/8/17,四、局部综合防突措施局部防突措施,（2）技术参数 钻孔直径75120mm或4275mm ； 保持一定的超前距（煤巷掘进不小于5米，采煤工作面不小于3米；在地质构造带应适当增加，掘进工作面不小于7米，采煤工作面不小于5米。） 掘进工作面应控制到巷道断面轮廓外5m或37m； 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,2021/8/17,84,四、局部综合防突措施局部防突措施（2）技术参数2021/8,四、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。,2021/8/17,85,四、局部综合防突措施局部防突措施2021/8/1785,四、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；,2021/8/17,86,四、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,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。,2021/8/17,87,四、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,四、局部综合防突措施局部防突措施,2021/8/17,88,四、局部综合防突措施局部防突措施2021/8/1788,2021/8/17,89,2021/8/1789,四、局部综合防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42mm，孔深不小于8m，控制巷道轮廓线外至少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5.56m；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。,2021/8/17,90,四、局部综合防突措施局部防突措施 煤巷掘进工作面深孔松动爆,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。,2021/8/17,91,四、局部综合防突措施局部防突措施水力疏松2021/8/17,四、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，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；,2021/8/17,92,四、局部综合防突措施局部防突措施技术要求2021/8/17,四、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。,2021/8/17,93,四、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,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