煤与瓦斯突出防治技术.ppt

1,煤与瓦斯突出防治技术,资源与环境工程学院主讲：纪安15687480535,2,引子,煤矿事故一直以来都牵动着全国人民的心，党中央、国务院、国家安监总局无时无刻不在高度重视着煤矿安全。近年来煤与瓦斯突出事故愈来愈频繁，突出次数、突出规模都呈上升趋势，成为煤矿七大灾害（水、火、瓦斯、顶板、煤、岩尘、地热、冲击地压）中较严重类型之一。煤与瓦斯突出属于冲击地压的一种，主要受瓦斯压力、地应力、煤的坚固性影响。如何更有效、合理的预防煤与瓦斯突出已成为我国煤矿安全生产的新课题，新挑战。,3,主要内容,1、煤与瓦斯突出现象2、煤与瓦斯突出的影响因素3、煤与瓦斯突出的征兆4、煤与瓦斯突出防治基本要求5、煤与瓦斯突出危险性预测6、煤与瓦斯突出防治措施7、防突措施检验8、安全防护措施9、煤与瓦斯突出案例分析10、参考文献,4,煤与瓦斯突出现象,煤与瓦斯突出是指在压力（瓦斯压力、地应力）作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出。事故案例：2011年11月10日，私庄煤矿1747掘进工作面作业人员违规使用风镐作业时诱发了煤与瓦斯突出，突出煤量约1813吨、瓦斯量约25.8万立方米，大量煤粉自1747掘进工作面迅速向其他巷道扩散，造成风流逆向。,5,煤与瓦斯突出现象,视频资料（单击播放、全屏自动播放）,6,煤与瓦斯突出的影响因素,1、除了地应力，高压瓦斯外，在煤层中不存在任何其他能源。突出是地应力，瓦斯压力和煤的物理力学性能综合作用的结果。2、地压破碎煤体是造成突出的首要原因，而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用。从突出总能量来说，瓦斯是完成突出的主要能源。3、实验资料表明，只有煤强度很低（煤体松软），与围岩摩擦力不大时，地压造成的煤的变形能和围岩变形能，才能把煤体破碎形成突出。煤强度是形成突出的一个极为重要的因素。,7,煤与瓦斯突出的征兆,有声预兆：煤层发出劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤炮以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到近，由小到大，有短暂的，有连续的，时间间隔长短也不一致；煤壁还会发生震动和冲击，顶板来压，支架发出折裂声。无声预兆：工作面顶板压力增大，煤壁被挤压，片帮掉渣，顶板下沉或底板鼓起；煤层层理紊乱、煤暗淡无光泽、煤质变软；瓦斯忽大忽小，煤壁发凉，打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。井下工作人员发现上述预兆后，应立即向有关部门报告，及时采取措施；情况严重时，应立即停止作业，迅速按避灾路线撤离。,8,煤与瓦斯突出防治基本要求,防治煤与瓦斯突出规定N05、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状况和条件，制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域措施效果检验；（四）区域验证。局部综合防突措施包括下列内容：（一）工作面突出危险性预测；（二）工作面防突措施；（三）工作面措施效果检验；（四）安全防护措施。,9,煤与瓦斯突出防治基本要求,N06、防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。N014、有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区，必须编制防突专项设计。N018、突出矿井开采的非突出煤层和高瓦斯矿井的开采煤层，在延深达到或超过50m或开拓新采区时，必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数。N033、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。,10,煤与瓦斯突出防治基本要求,N020、突出煤层的任何区域的任何工作面进行揭煤和采掘作业前，必须采取安全防护措施。突出矿井的入井人员必须随身携带隔离式自救器。N032、突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训，经考试合格后方准上岗作业。,推荐使用ZY45 隔绝式压缩氧自救器防护时间 45min氧气瓶容积 0.3L 氧气瓶充填压力 19MPa储氧量 80L供氧方式 定量供氧 1.2L/min自动排气压力 150 Pa300Pa,11,煤与瓦斯突出危险性预测,NO13、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。即发生过煤与瓦斯突出的煤层，该煤层认定为突出煤层，该矿井认定为突出矿井。区域突出危险性预测方法：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（煤的坚固性系数f小于0.5）表1所列的临界值的，确定为突出煤层。,表1,12,煤与瓦斯突出危险性预测,1、瓦斯压力测定,推荐型号：ACW-1瓦斯压力测定仪,13,煤与瓦斯突出危险性预测,瓦斯压力测定施工方法1）、钻孔施工要求 采用钻孔瓦斯压力自然恢复法测定原始瓦斯压力。钻孔施工前地测科按下列原则作出设计，由通风工区负责安排完成：（1）测定煤层瓦斯压力测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。（2）钻孔长度根据具体情况而定，一般原则是：穿层岩柱的厚度应满足煤层至开拓巷道的垂直距离不小于7m。（3）钻孔要求钻透煤层全厚并延伸0.5m。,14,煤与瓦斯突出危险性预测,瓦斯压力测定施工方法2）、钻孔布置方法,图1 钻孔布置方法示意图,15,煤与瓦斯突出危险性预测,封孔工作原理 采用两组胶圈封孔，并向两组封孔胶圈之间注入压力始终高于瓦斯压力的粘液。压力粘液渗入钻孔周围的微裂隙，因形成了胶圈封粘液，粘液封瓦斯的封孔系统。从而严密地封闭了钻孔防止了瓦斯的泄漏，测定出真实的煤层瓦斯压力。3）、钻孔技术要求（1）钻孔施工过程中及时记录岩层段和煤层段的长度。（目的是确保钻孔打到相应位置）（2）钻孔按要求施工后，用高压风或清水冲洗钻孔内钻屑。（3）压力表需每安排小组人员负责测压，每8小时记录一次压力表的指示值；以后每天记录一次压力表的指示值直至压力表读数稳定为止。,16,煤与瓦斯突出危险性预测,4）、采掘工程平面图上推测钻孔布置位置,距离等于42m时，即D=21mm时，开始布置煤层控制钻孔。注：留足岩柱尺寸尤为重要，否则在打钻过程中极易诱发煤与瓦斯突出。,图2 煤层控制钻孔布置位置图,17,煤与瓦斯突出危险性预测,2、煤的破坏类型,表2,由钻孔得到的煤样按照表2划分类型确定煤的破坏类型。,18,煤与瓦斯突出危险性预测,3、煤的瓦斯放散初速度,GDS瓦斯放散初速度测定装置 煤炭企业应找有资质的单位测定煤的瓦斯放散初速度等参数。注：取煤样时要采用打钻孔的方式，保证取得的煤样新鲜，更准确的反应煤的放散初速度。,19,煤与瓦斯突出危险性预测,煤的瓦斯放散初速度步骤：1、脱气与充气1.1 把同一煤样的两个3.5g试样用漏斗分别装入p测定仪的试样瓶中。1.2 启动真空泵对两个试样脱气1.5h。1.3 脱气1.5h后关闭真空泵，将甲烷瓶与试样瓶连接，充气（充气压力为0.1MPa）使两个试样吸附瓦斯1.5h。1.4 将试样瓶与甲烷瓶、大气之间用阀门相互隔离。2、指标测定变容变压仪器测定 a）如图3所示，开动真空泵，打开阀3对固定空间（含仪器管道）进行脱气，使U型管汞真空计两端液面相平；b）停止真空泵，关闭阀3，旋转阀6，使试样瓶与固定空间相连接并使二者均与大气隔离，同时启动秒表计时，10s时断开试样瓶与固定空间，读出汞柱计两端汞柱差p1（mm），45s时再连通试样瓶与固定空间，60s时断开试样瓶与固定空间，再一次读出汞柱计两端差p2（mm）；c）计算：p=p2-p1。,20,煤与瓦斯突出危险性预测,图3 变容式原理放散初速度指标示意图,21,煤与瓦斯突出危险性预测,4、煤的坚固性系数f测定,F-1 型煤的坚固性系数测定仪,22,煤与瓦斯突出危险性预测,煤的坚固性系数测定步骤1、把粒径为1-3mm的煤样装入筒体直径为20mm，长度为60mm的定容空间内；2、施加4Mpa的压力，得到煤的压缩量L。根据L与f值的实验关系，得到关系式如下：f=7.0568e-0.308L（式中：f为煤的坚固性系数；L为压缩长度mm；e 为自然对数底数。）,23,煤与瓦斯突出危险性预测,工作面突出危险性预测方法1：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。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。,24,煤与瓦斯突出危险性预测,工作面突出危险性预测方法2：1、石门揭煤工作面突出危险性预测：石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法（具体参照P25）、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。（1）钻屑瓦斯解吸指标法：在石门工作面距煤层最小垂距为7m时，利用探明煤层赋存条件和瓦斯情况的钻孔或至少打两个直径为5075mm的预测钻孔，在其钻进煤层时，用13mm的筛子筛分钻屑，测定其瓦斯解吸指标(h2或K1)。,25,煤与瓦斯突出危险性预测,md2型钻屑瓦斯解吸仪,采用md2型钻屑瓦斯解吸仪在井下不对煤样进行人为脱气和充气的条件下，利用煤钻屑中残存瓦斯压力（瓦斯含量），向一密闭的空间释放（解吸瓦斯），用该空间体积和压力（以水柱计压差表示）变化来表征煤样解吸出的瓦斯量。,26,煤与瓦斯突出危险性预测,钻屑瓦斯解吸测定步骤：1）、测定前的必要准备给水柱计注水，并将两侧液面调整至零刻度线；检查仪器的密封性能。一旦密封失败，需更换新的“O”型密封圈；准备好配套装备，如秒表、分样筛等。2）、煤钻屑采样在石门揭煤工作面打钻时，打1m煤孔应采煤钻屑样1个。在钻孔进入到预定采样深度时，启动秒表开始计时，当钻屑排除孔口时，用筛子在孔口收集煤钻屑。经筛分后，取粒度13mm（1mm筛上品，3mm筛下品）煤样装入煤样瓶3中。煤样应装至煤样瓶标志线位置（相当于煤样10g）。采掘工作面打钻时，每2米钻孔采煤钻屑样1个。采样方法和要求与石门揭煤工作面相同。,27,煤与瓦斯突出危险性预测,3）、测定操作步骤首先打开两通旋塞，然后将已采煤样的煤样瓶迅速放入解吸室2中，拧紧解吸室上盖，打开三通旋塞4，使解吸室与水柱1和大气均连通，煤样处于暴露状态；当煤样暴露时间为3min时，迅速逆时针方向旋转三通旋塞捏手，使解吸室与大气隔绝，仅与水柱计连通，开始进行解析测定，并重新开始计时；每隔1min记录下解吸仪水柱计压差，连续测定10min。钻屑瓦斯解吸指标的突出临界值，应根据实测数据确定；如无实测数据时，可参照表3中所列的指标临界值预测突出危险性。,28,煤与瓦斯突出危险性预测,采用钻屑指标法预测石门揭穿煤层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。,图6 钻屑指标法布置图 1巷道、2钻孔,29,煤与瓦斯突出危险性预测,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。,表3 用钻屑指标法预测石门揭穿煤层突出危险性的临界值,30,煤与瓦斯突出危险性预测,(2)采用综合指标法对石门揭穿煤层区域进行预测：采用综合指标法对石门揭穿煤层区域进行预测时应符合下列要求：1.在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。测压方法见P13；2在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数(f)。测定方法见P24；3将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数；4将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标(p)测定方法见P19。煤层区域性突出危险性，可按下列两个综合指标判断：D(00075Hf-3)(p074)(1)K=pf(2)式中 D煤层的突出危险性综合指标；K煤层的突出危险性综合指标；H-开采深度，m；p煤层瓦斯压力，取两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指标；f-软分层煤的平均坚固性系数。,31,煤与瓦斯突出危险性预测,综合指标D、K的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料，可参照表4所列的临界值，确定区域突出危险性。如果测压孔所取得的煤样粒度达不到测定f值所要求的粒度时，可采取粒度为13mm的煤样进行测定。表4,注（1）如果D=（0.0075H/f-3）(p-0.74)式中两个括号内的计算值都为负时，则不论D值大小，都为突出威胁区域：（2）地质勘探和新井建设时期进行煤层突出危险倾向性预测时，突出威胁视为无突出危险煤层。,32,煤与瓦斯突出危险性预测,2、R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性：R值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，终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外24m处。测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。,瓦斯涌出初速度测定仪,钻屑量测定仪,33,煤与瓦斯突出危险性预测,施工步骤：.在煤巷掘进工作面打2个(倾斜或急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层)直径为42mm、深为810m的钻孔。钻孔应布置在软分层中，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轮廓线外24m处(图7)。.钻孔每打1m，测定一次钻屑量和钻孔瓦斯涌出初速度。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度l0m，根据每个钻孔的最大钻屑量和最大瓦斯涌出初速度按式(3)确定各孔的R值：R(Smax-18)(qmax-4)(3)式中 Smax每个钻孔沿孔长最大钻屑量，Lm；qmax每个钻孔沿长最大瓦斯涌出初速度，Lmmin。,34,煤与瓦斯突出危险性预测,施工方法图,图7 R指标法布置示意图 1巷道、2钻孔、3封孔器、4瓦斯排出管、5测量室,35,煤与瓦斯突出危险性预测,判定标准,判断煤巷掘进工作面突出危险性的临界指标Rm应根据实测资料确定；如无实测资料时，当任何一个钻孔中的R6时，该工作面预测为突出危险工作面；当R6 时，该工作面预测为无突出危险工作面。当R为负值时，应用单项(取公式中的正值项)指标预测。,36,煤与瓦斯突出危险性预测,3、R值指标法预测采煤工作面突出危险性：R值指标法预测采煤工作面突出危险性时，采煤工作面超前支撑压力分布特征为应力高峰值出现在距采煤工作面一定距离处，此处应为采煤工作面最易突出的位置。预测钻孔应布置在此附近。若矿山有矿压资料则可确定预测钻孔的位置，若没有则应该从距采煤工作面10m开始布置预测钻孔钻孔直径42mm、孔深应达到工作面中部，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标，每相距3m布置一个预测钻孔直至找到R最大值。（判断标准与煤巷掘进工作面相同）,37,煤与瓦斯突出防治措施,区域性防突措施：1、开采保护层（1）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；（2）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；（3）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。,38,煤与瓦斯突出防治措施,图8 沿倾斜方向保护范围,保护层沿倾斜方向卸压角,39,煤与瓦斯突出防治措施,区域性防突措施：2、预抽煤层瓦斯（1）钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔；（2）预抽煤层瓦斯钻孔可采用沿煤层或穿层布置方式。（3）穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段。（4）采用预抽煤层瓦斯防治突出措施，钻孔封堵必须严密（采用聚氨脂、马丽散等封孔）。穿层钻孔的封孔深度应不小于5m，沿层钻孔的封孔深度应不小8m。钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa，并应使波动范围尽可能的降低，预抽瓦斯浓度不低于30%。低于时应该注意封孔质量。（5）钻孔应穿过煤层0.5m。,40,煤与瓦斯突出防治措施,穿层钻孔布置方法示意图：,岩石巷后期可作为运输巷使用,41,煤与瓦斯突出防治措施,穿层钻孔平面布置图,注：巷道均布置在岩层中，+1690岩巷后期可运输集中巷,42,煤与瓦斯突出防治措施,施工参数：,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应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。聚氨酯封孔就是由异氰酸脂和聚醚并添加几种助剂反应而生成硬质泡沫体密封钻孔.聚氨酯封孔采用卷缠药液与压注药液两种工艺方法.现主要应用卷缠药液法封孔。,43,煤与瓦斯突出防治措施,局部防治突出措施：1、石门揭穿煤层防突措施：（1）石门揭穿突出煤层前，必须打钻控制煤层层位以确保留足够的岩柱（如图9）；（2）建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施；（3）实施防突措施时要求揭煤工作面与突出煤层间的最小法向距离为：预抽瓦斯、排放钻孔及水力冲孔均为5m，金属骨架为2m。当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时，还应适当加大距离。,44,煤与瓦斯突出防治措施,图9 煤层控制钻孔布置图,D=Lsin 注：等于煤层倾角加上钻孔与水平面夹角,45,煤与瓦斯突出防治措施,一、预抽瓦斯防突措施：预抽瓦斯钻孔布置要求：（1）钻孔直径一般为75120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m（如图10）；（2）立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距(2m)应根据实际考察情况调整；（3）钻孔数目应根据断面大小等具体情况布置；（4）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔。（5）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。（6）煤层透气性差，抽放效果差时，可采用水力冲孔增强煤的透气性。,46,煤与瓦斯突出防治措施,图10 石门揭煤抽放钻孔布置示意图,47,煤与瓦斯突出防治措施,图11 石门揭煤抽放钻孔布置剖面示意图,钻孔数目20个左右注：钻孔数目根据实际情况确定(受断面大小、抽放时间、煤的透气性等影响)，钻孔多抽放效果好，但成本高。,48,煤与瓦斯突出防治措施,二、钻孔排放防突措施：钻孔排放法布置要求：（1）钻孔直径一般为75120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m（如图12）；（2）立井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距(2m)应根据实际考察情况调整；（3）钻孔数目可按下式计算：,N石门全断面排放瓦斯钻孔的总数，个；K安全系数，一般取1.2；S1应排放瓦斯的面积（包括石门四周5m范围），m2；S2钻孔可排放瓦斯的面积（由钻孔直径确定），m2；,49,煤与瓦斯突出防治措施,图12 钻孔排放法施工剖面示意图,钻孔数目20个左右 注：钻孔数目根据实际情况确定(受断面大小、抽放时间、煤的透气性等影响)，钻孔多抽放效果好，但成本高。,50,煤与瓦斯突出防治措施,采掘工程平面图上确定钻孔布置位置,51,煤与瓦斯突出防治措施,三、水力冲孔防突措施：（1）在采取了瓦斯抽放，瓦斯排放措施效果显著后采用；（2）选用32mm或25mm高压软管，减少压力损失；（3）钻孔应至少控制自揭煤巷道至轮廓线外35m的煤层，冲孔顺序为先冲对角孔后冲边上孔，最后冲中间孔，冲孔数目视情况而定（参照9个上、中、下均布置三个）；（4）水压视煤层的软硬程度而定（参照12MPa）；（5）石门全断面冲出的总煤量（t）数值不得小于煤层厚度（m）乘以20。若有钻孔冲出的煤量较少时，应在该孔周围补孔。,52,煤与瓦斯突出防治措施,图13 水力冲孔钻孔布置示意图,53,煤与瓦斯突出防治措施,图14 水力冲孔原理示意图1高压供水管、2压力表、3胶管、4输水管接头、5钻机、6排煤胶管、7安全密封卡头、8三通、9钻杆、10套管、11安全岩柱、12逆止钻头、13冲孔、14煤层、15射流泵、16输煤管,54,煤与瓦斯突出防治措施,四、金属骨架防突措施：金属骨架是用于石门揭穿煤层的一种超前支架，是在采取了前面所列方法（瓦斯抽放、水力冲孔）有效后，接近煤层采用的最后一次局部防突措施，施工方法如图15。施工步骤：（1）当石门掘进至煤层2m时，停止掘进，在其顶部和两帮上打一排或两排直径为70100mm、相距200300mm的钻孔；（2）钻孔钻透煤层并穿入顶板岩层300500mm，孔内插入5070mm的钢管或轨道；（3）钢管或轨道的尾部固定在用锚杆支撑的钢轨环上，也可固定在其他专门支架上，然后一次揭开煤层；原理：金属骨架支撑了部分地压及煤体本身的重力，使煤体稳定性增强。,55,煤与瓦斯突出防治措施,图15 金属骨架施工示意图,注：图中尺寸单位为m,56,煤与瓦斯突出防治措施,五、松动爆破防突措施：煤层松动爆破就是在震动爆破的基础上，在煤体深部的应力集中带内，布置几个长炮眼进行爆破，其目的在于利用炸药爆炸的能量破坏煤体前方的应力集中带，以便在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。深孔炸药的爆破还可以在炮眼周围形成破碎圈和松动圈，这有利于缓和煤体应力和排放瓦斯，对防止突出也是有利的。是在采用了瓦斯抽放、钻孔排放等措施后防突的最后一道措施。施工图如图16。,图16 松动爆破炮眼布置1破碎圈；2松动圈,57,煤与瓦斯突出防治措施,2、煤巷掘进工作面防突措施：煤巷掘进工作面优先采用顺层布置瓦斯抽放钻孔、大直径钻孔自然排放超前抽放或排放。（1）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（如图17）；（2）钻孔深度一般为80100m；（3）钻孔直径一般为75120mm；（4）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔；（5）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。（6）可以采用套管以防止钻孔垮孔。,58,煤与瓦斯突出防治措施,图17 煤巷掘进工作面钻孔布置示意图,59,煤与瓦斯突出防治措施,3、采煤工作面防突措施：采煤工作面优先采用顺层布置瓦斯抽放钻孔、大直径钻孔自然排放。（1）钻孔直径一般为75120mm。（如图18）；（2）封孔方式可采用聚氨酯或马丽散封孔。（3）钻孔孔口抽放负压不应小于13kPa。,图18 采煤工作面瓦斯抽放示意图,60,防突措施效果检验,1、开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量等方法。,采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定K2煤层瓦斯压力，若测定结果为小于0.74MPa、瓦斯含量小于8m3/t则说明该措施有效，若任何一个测点仍然大于0.74MPa、瓦斯含量大于8m3/t则需采用其他防突措施。（瓦斯抽放、瓦斯排放等）。,图19 检验钻孔布置图,61,防突措施效果检验,2、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、瓦斯吸解指标等参数作为检验手段。,采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定K2煤层瓦斯压力，若测定结果为小于0.74MPa、瓦斯吸解指标中h2200pa，K10.5，则说明该措施有效；反之则无效，需延长抽放时间（参照5个月）等。,图20 预抽瓦斯后检验钻孔布置图,62,防突措施效果检验,检验钻孔的布置要求：（1）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进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围；（2）各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置，并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持距离。注：当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为突出危险区。,63,防突措施效果检验,3、石门揭穿煤层防突措施检验时，应当以石门区域的煤层残余瓦斯压力、瓦斯吸解指标等参数作为检验手段。钻孔方式检验的方法中检验孔数不得少于5个，分别位于石门的上部、中部、下部和两侧；离抽放孔一定距离。,图21 石门防突后检验孔布置示意图,64,防突措施效果检验,4、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、瓦斯吸解指标等参数作为检验手段。,采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定K2煤层瓦斯压力，若测定结果为小于0.74MPa、瓦斯吸解指标中h2200pa，K10.5，则说明该措施有效；反之则无效，需延长抽放时间（参照5个月）等。,图22 预抽瓦斯后检验钻孔布置图,65,防突措施效果检验,5、煤巷掘进工作面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、瓦斯吸解指标等参数作为检验手段。,采用ACW-1瓦斯压力测定仪测定K2煤层瓦斯压力，若测定结果为小于0.74MPa、瓦斯吸解指标中h2200pa，K10.5，则说明该措施有效；反之则无效，需延长抽放时间（参照5个月）等。,图23 预抽瓦斯后检验钻孔布置图,66,安全防护措施,（1）掘进工作面必要要有独立的回风系统，进风口装设至少2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于4m，距回风巷不得小于10m，掘进工作面采用局部通风机实现通风；（2）突出矿井、高瓦斯矿井必须要有专用回风上山。,图24 反向风门安设示意图,67,安全防护措施,（1）炮掘工作面安设挡栏。挡栏可以用金属、矸石或木垛等构成。金属挡栏一般是由槽钢排列成的方格框架，框架中槽钢的间隔为0.4m；（2）距工作面30m左右安设挡栏。,图25 挡栏安设示意图,68,安全防护措施,设置避难硐室（一）避难硐室设置向外开启的隔离门，隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，每人使用面积不得少于0.5m2。避难硐室内支护保持良好，并设有与矿(井)调度室直通的电话；（二）避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施，每人供风量不得少于0.3m3/min。如果用压缩空气供风时，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；（三）避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器；（四）实现单向排气、排水的要求。（五）煤与瓦斯突出矿井避难硐室离工作面不得大于500m。,69,安全防护措施,70,安全防护措施,压风自救系统（一）压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内的压缩空气管道上；（二）在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置：距采掘工作面2540m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处等。在长距离的掘进巷道中，应根据实际情况增加设置；（三）每组压风自救装置应可供58个人使用，平均每人的压缩空气供给量不得少于0.1m3/min。,71,安全防护措施,72,煤与瓦斯突出案例分析,视频资料（单击播放、全屏自动播放）,73,任何好的制度贵在落实，煤炭企业应严格落实煤与瓦斯突出预测、防治措施、措施检验、安全防护“四位一体”制度。严格执行不掘突出面、不采突出煤层。煤炭企业定能实现安全生产。,74,1国家安监总局.煤与瓦斯突出防治规定.北京.2009.2杨相海.井巷工程.徐州：中国矿业大学出版社，2009.3平煤集团.煤与瓦斯突出案例分析，2010.,参考文献,