矿井瓦斯综合治理讲义

矿井瓦斯综合治理主讲:蔡成功教授

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二OO

九年

九月讲授主要内容1矿井瓦斯基础理论3矿井瓦斯爆炸4煤与瓦斯突出5煤矿瓦斯抽放2矿井瓦斯涌出量预测6事故案例分析1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.1矿井瓦斯概论矿井瓦斯概念井下有害气体的总称广义专指甲烷狭义1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.2矿井瓦斯来源矿井瓦斯来源煤、岩层和地下水释放出来的天然气。化学及生物化学作用产生的。如坑木腐烂、煤氧化的气态产物。煤炭生产过程中产生的。如井下作、比人员呼吸、火药爆破、充电等。1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.3矿井瓦斯性质瓦斯性质甲烷重烃氢气甲烷二氧化碳氮气一氧化碳硫化氢二氧化硫二氧化氮可燃性室息性有毒性甲烷氢气爆炸性1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.4煤矿常见有害气体最高允许浓度1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.5煤矿常见气体危害1矿井瓦斯基础理论

1.1瓦斯的来源与性质1.1.5煤矿常见气体危害1矿井瓦斯基础理论

1.2煤层瓦斯生成及分带1.2.1瓦斯成因瓦斯成因在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯通过渗滤和扩散排放到大气中，因此，生物化学作用产生的瓦斯一般不会保留在煤层内。生物化学成气时期煤化变质作用时期随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤.有机物在高温、高压作用下，处于变质造气时期，挥发分减少，固定碳增加，生成的气体主要为CH4和CO2。1.2.2煤层瓦斯垂向分带各带气体组分1矿井瓦斯基础理论

1.2煤层瓦斯生成及分带1矿井瓦斯基础理论

1.3煤层瓦斯赋存1.3.1瓦斯在煤体内存在状态1瓦斯在煤体内存在状态吸附瓦斯游离瓦斯吸收状态吸着状态以自由气体分子存在于煤体或围岩的较大裂隙、孔隙和空洞之中。在与颗粒固体在分子之间引力作用下，被吸着在煤体孔隙的内表面上。图例瓦斯在煤层内存在状态1-游离瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸着瓦斯

瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部，与煤体固体分子相结合。1.4.1

煤的吸附能力主要影响因素1瓦斯压力

煤的吸附能力主要影响因素5煤中水分4变质程度温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。CO2>CH4>N2

在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。艾琴格尔经验公式：式中：Xw——湿煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd——干煤的瓦斯吸附量，m3/t；Mad——煤中水分含量，%。变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈马鞍型变化。3温度2气体性质1矿井瓦斯基础理论

1.4煤的吸附性质1.4.2

煤层瓦斯含量主要决定因素煤的变质程度煤层瓦斯含量主要决定因素水文地质条件地质构造煤层赋存条件煤层围岩性质煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角越小，煤层所含瓦斯越多。围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散。煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯含量明显减少。开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性构造发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通道，相应煤层瓦斯含量大。1矿井瓦斯基础理论

1.4煤的吸附性质1矿井瓦斯基础理论

1.5矿井瓦斯涌出1.5.1矿井瓦斯涌出方式矿井瓦斯涌出方式特殊涌出一般涌出煤与瓦斯突出瓦斯喷出由采落煤炭和煤层、岩层的新鲜暴露面，通过孔隙、裂隙，缓慢、长时间的涌出。采掘时，在极短的时间内，瓦斯由煤体、围岩内突然、大量的涌出，有时还伴有煤粉、煤块和岩石等。瓦斯（CO2）喷出从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（CO2）异常涌出的现象。在20m巷道范围内，涌出瓦斯量≥1.0m3/min，且持续时间在8h以上时，该采掘区即定为瓦斯（CO）喷出危险区域。1.5.2矿井瓦斯涌出量主要影响因素煤层瓦斯含量矿井瓦斯涌出量主要影响因素采煤方法

开采顺序厚煤层分层开采时，首分层瓦斯涌出量最大，最后一个分层瓦斯涌出量最小。开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因为丢煤中所含瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道。顶板管理方法

生产工序

通风压力大气压力变化负压通风，风压越高瓦斯涌出量越大；正压通风，风压越高瓦斯涌出量越小。地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。落煤时瓦斯涌出量大于其它工序。开采规模一般采空区存有大量瓦斯，未封闭或封闭不严，采空区瓦斯大量涌出，矿井瓦斯涌出量增大。采空区管理方式1矿井瓦斯基础理论

1.5矿井瓦斯涌出1.5.3矿井瓦斯等级划分矿井瓦斯等级划分高瓦斯矿井低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于10m3/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于40m3/min。

矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。

煤与瓦斯突出矿井

发生煤（岩）与瓦斯突出矿井、鉴定有煤与瓦斯突出危险的矿井。根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：

低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。1矿井瓦斯基础理论

1.5矿井瓦斯涌出1.5.4矿井瓦斯等级鉴定1矿井瓦斯基础理论

1.5矿井瓦斯涌出矿井瓦斯等级鉴定测点选择鉴定时间和基本条件在七月或八月上、中、下旬中各取一天（间隔10天），分三个班（或四个班）进行测定工作。被鉴定的矿井、煤层、水平或采区的回采产量应达到该地区设计产量的60％。通风机的风硐、各水平、各煤层和各采区的回风道测风站内。如无测风站，可选取断面规整并无杂物堆积的－段平直巷道做测点。测定内容测定内容为风量和风流中甲烷、二氧化碳浓度。生产矿井每年必须进行矿井瓦斯等级鉴定，同时进行二氧化碳涌出量的测定，作为核定和调整风量的依据。

新井没计前，地勘部门根据各煤层的瓦斯含量资料，预测矿井瓦斯等级，作为计算风量的依据。1矿井瓦斯基础理论

1.6矿井瓦斯的危害1.6.1矿井瓦斯的危害矿井瓦斯的危害污染环境瓦斯窒息煤与瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃烧

当CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困难；当CH4升至57%，O2降到9%以下，人短时间窒息死亡。当巷道或采场空气中的瓦斯浓度在5～15%范围内时，一旦存在点火源，将会引起瓦斯爆炸事故。当巷道内的瓦斯浓度低于5%或超过15%时，一旦存在点火源，会酿成瓦斯燃烧事故。当煤层瓦斯压力较高、地质构造复杂、地应力较大、煤体破坏严重时，在该地区采掘作业时易发生煤与瓦斯突出。

CH4是仅次于氟利昂的温室气体，产生的温室效应是CO2的25～30倍，时效长达100～150年之久。2瓦斯涌出量预测技术预测方法预测方法矿山统计法

分源预测法

矿山统计法的实质是根据对本井或邻近矿井实际瓦斯涌出量资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律，来推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定着矿井瓦斯涌出量的大小。应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量，是以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。

2.1矿山统计法（1）基本公式开采实践表明，在一定深度范围内，矿井相对瓦斯涌出量与开采深度呈如下线性关系：

2瓦斯涌出量预测技术

2.1矿山统计法2瓦斯涌出量预测技术

2.1矿山统计法

2.1矿山统计法（2）瓦斯测定资料统计分析式中：q为采区或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci为月内每次测得的回风量(m3/min)和回风流中瓦斯浓度(%)；n为统计月份的测定次数；A为统计月平均日产量，t/d；Hc为全矿井加权平均开采深度(m)；Hi、Ai为鉴定月份第i采区的采深(m)和产量(t)。2瓦斯涌出量预测技术

2.1矿山统计法

2.1矿山统计法（3）使用条件及要点①生产矿井的延深水平、生产水平的新采区、与生产矿井邻近的新矿井，在应用中必须保证预测区的开采技术条件、地质条件与生产区相同或类似。②工作面从开切眼形成到第一次放顶期间，由于瓦斯涌出尚未达正常状态，在该段时间内的测定数据不能在统计分析中应用；③某些矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间并不呈线性关系，即a值不是常数，此时，应首先根据实际资料确定a值随开采深度的变化规律。④在采煤不正常的情况下测得的瓦斯涌出量，以及地质变化带采区瓦斯涌出量变化很大的情况下测得的瓦斯涌出量，均不能在统计分析中应用。⑤应用统计预测法时的外推范围一般沿垂深不超过100～200m，沿煤层倾斜方向不超过600m。⑥在实施瓦斯抽放的采区和工作面，还应考虑抽放瓦斯的影响。2瓦斯涌出量预测技术

2.2分源预测法2.2分源预测法2.2.1矿井瓦斯涌出的源井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定着矿井瓦斯涌出量的大小。应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量，是以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。2.2分源预测法2.2.2计算方法（1）开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量①薄及中厚煤层不分层开采时按下式计算：

②厚煤层分层开采时按下式计算：（2）邻近层瓦斯涌出量2瓦斯涌出量预测技术

2.2分源预测法2.2分源预测法2.2.2计算方法（3）掘进巷道煤壁瓦斯涌出量（4）掘进落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量（6）掘进工作面瓦斯涌出量2瓦斯涌出量预测技术

2.2分源预测法2.2分源预测法2.2.2计算方法（7）生产采区瓦斯涌出量（8）矿井瓦斯涌出量2瓦斯涌出量预测技术

2.2分源预测法3矿井瓦斯爆炸3.1瓦斯爆炸过程3.1.1瓦斯爆炸的化学反应过程

化学反应式为：如果井下空气O2不足，反应的最终式为：3.瓦斯爆炸的产生与传播过程

爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。

爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已迈破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和02，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。3矿井瓦斯爆炸3.2瓦斯爆炸发生条件瓦斯爆炸的基本条件引爆火源瓦斯浓度5～16%瓦斯。650～750℃的引爆火源。氧含量空气中氧含量不低于12%。3矿井瓦斯爆炸3.3瓦斯爆炸的界限瓦斯爆炸的界限3矿井瓦斯爆炸3.4瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害爆炸产生高压爆炸产生高温当瓦斯浓度为9.5％时，爆炸时产生的瞬间温度可达1850-2650℃。这样高的温度，不仅会烧伤人员、烧坏设备，还可能点燃支架和煤尘，引起井下火灾和煤尘爆炸事故，扩大灾情。瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸前压力的7～10倍。气体压力骤然增大，形成强大的冲击波，推倒支架、损坏设备、使巷道或工作面的顶板坍塌及造成现场人员伤亡将使矿井遭受严重破坏。爆炸产生大量有害气体瓦斯爆炸后，不仅氧气减少，且产生大量有害气体。爆炸后氧气6～10％、一氧化碳２～４％。而当空气中—氧化碳浓度达到0.4％时，人就会中毒死亡；当氧气浓度减少到10％－l2%时，人就会失去知觉窒息而死。在瓦斯、煤尘爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人数占死亡总人数的70％以上。3矿井瓦斯爆炸3.5瓦斯爆炸发生原因瓦斯积聚管理不善、人员失职引爆火源瓦斯爆炸的引起原因明火电火花放炮火花撞击、摩擦火花局扇出现循环风局部通风机停止运转风筒断开或严重漏风采掘面风量不足瓦斯异常涌出风流短路通风系统不合理采空区或盲巷存在3矿井瓦斯爆炸3.6引起瓦斯积聚的主要因素局部通风机停止运转引起瓦斯积聚的常见主要因素局扇出现循环风采掘面风量不足风筒断开或严重漏风未按要求配风、巷道堵塞、单台局扇供多头、风筒出口距掘进面太远等施工人员不爱护，通风人员不及时维修，造成掘进面风量不足而导致瓦斯积聚包括检修计划停风、机电故障停风、采掘面停工停风、风机管理混乱停风等打开风门不关闭、巷道贯通后不及时调整通风系统等造成风流短路而导致瓦斯积聚局扇位置不合《规程》要求、全风压供给风量小于局扇的吸入分量等出现循环风风流短路通风系统不合理自然通风、不合规定的串联通风、无回风道的独眼井、通风设施不全等采空区或盲巷存在瓦斯异常涌出采空区或盲巷无风流通过，发生瓦斯突然涌出裁决通过地质构造、瓦斯富集带，瓦斯涌出异常，发生瓦斯喷出、煤与瓦斯突出等3矿井瓦斯爆炸3.7引起瓦斯爆炸的火源电火花引起瓦斯爆炸的火源明火撞击、摩擦火花放炮火花主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起火花。煤炭自然发火及火区、井下焊接、吸烟等。照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆明头、开关失爆等产生的电火花。机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产生的火花。3矿井瓦斯爆炸3.8瓦斯爆炸的主要影响因素可燃气体的混入瓦斯爆炸的主要影响因素混合气体的初始温度惰性气体的混入惰性气体混入，减少氧浓度，爆炸界限缩小。N2每增加1％，下限上升0.017%，上限下降0.54％；CO2每增加1%，下限上升0.0033％，上限下降0.26％。粉尘放出可燃气体，爆炸下限降低。5g/m3，3％爆炸，8g/m3，2.5％爆炸。增大爆炸气体总浓度，降低爆炸下限，扩大爆炸界限。压力越大，所需引火温度越低。当瓦斯压缩到原来体积1/120时，自身热量就能使其自动爆炸。初始温度越高，爆炸界限越大。20℃时瓦斯爆炸界限6.0--13.4％；700℃时为3.25－18.75％n瓦斯浓度与引火火源混合气体的压力

瓦斯浓度7－8％时，引火温度最低，即浓度为，7－8％时，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉尘的混入3矿井瓦斯爆炸3.9防治瓦斯爆炸措施防治瓦斯超限和积聚措施杜绝火源防治瓦斯爆炸措施管理措施严禁明火按要求配备防爆设备使用安全炸药及时封闭盲巷防治巷道瓦斯积聚防治工作面回风瓦斯超限防治工作面上隅角瓦斯超限加强通风管理加强机电防爆管理加强瓦斯检查管理加强监察系统管理提高人员素质防止撞击、摩擦火花局部瓦斯排放措施3矿井瓦斯爆炸3.10防治瓦斯爆炸范围扩大措施撒步岩粉措施防治瓦斯爆炸范围扩大措施当发生瓦斯爆炸时，风流把岩粉和沉积煤尘同时扬起形成岩粉一煤尘混合粉尘云；瓦斯爆炸火焰进入混合尘云区时，岩粉吸收爆炸火焰热量使系统冷却降温，同时岩粉粒子可把煤尘粒子隔开起到屏蔽热辐射、热传导等，可以有效地阻止瓦斯爆炸的发展传播，最终将其扑灭。《规程》规定，在所有运输巷和回风巷中必须撒布岩粉。岩粉可燃物的含有率不得超过5％；游离二氧化硅含有率不得超过10％；不含砷，五氧化二磷含量不超过0.01％；岩粉的粒度必须全部小于0.5mm，其中70％以上小于0.075mm。隔爆措施被动水袋棚被动岩粉棚被动水棚自动隔爆棚原理：当发生爆炸时，超前于爆炸火焰的冲击波将隔爆棚上装有岩粉、水等抑爆剂的容器被击碎或掀翻，使抑爆剂飞散开，在巷道中形成一高浓度的岩粉云区或水雾区，当滞后于爆风传播的爆炸火焰到达这一区域时被抑爆剂扑灭，阻止了爆炸继续向前传播。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.1煤与瓦斯突出基本概念煤与瓦斯突出基本概念具体表现为在几秒至几十秒极短的时间内，大量的煤和瓦斯由煤体向采场、巷道等采掘空间喷出。喷出的煤从几吨到上万吨，瓦斯量从数米3到百万米3。突出时常伴有较大的动力效应，如摧毁支架、推倒矿车、破坏通风设施，使风流反向等。突出后，常在煤体中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞，堆积的煤常有明显的分选现象，表面含有大量的粒度极细的煤粉。物理概念具体表现煤与瓦斯突出是煤开采过程中严重的自然灾害之一，是井工开采煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯，个别有二氧化碳参与的瓦斯动力现象。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.2国外煤与瓦斯突出概况国外煤与瓦斯突出概况

1879年4月17日比利时阿格拉波二号井上山掘进时发生了世界上第一例大强度突出，突出煤量420吨，喷出瓦斯量50万米3以上，喷出的瓦斯流从提升井冲出地面，距井口23米处的绞车房附近火炉引燃瓦斯，火焰高达50米，井口建筑被烧成一片废墟，突出后连续发生了7次瓦斯爆炸，烧死3人，烧伤11人，整个事故造成124人伤生，是世界上首例特大煤与瓦斯突出事故。

1969年7月13日加加林矿710m水平主石门揭穿l3煤层时，煤层厚度仅1.3米突出煤量1.42万吨，喷出瓦斯25万米3。是世界上最大的一次煤与瓦斯突出。

1834年法国伊萨克煤矿就发生了世界上第一例煤与瓦斯突出，发生在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面。据记载，在支架工架棚子时，发现工作面煤体外移，三人立即逃跑,1人被煤流埋没死亡,1人被瓦斯窒息,1人逃生。

到2000年，全世界约发生2.36万次突出,其中比较严重的国家有我国、独联体、法国、波兰、日本、匈牙利、比利时、澳大利亚、德国、加拿大、英国等19个国家,其中我国、独联体、法国、波兰、日本突出次数在1000次以上的严重突出国家。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.3我国煤与瓦斯突出概况我国煤与瓦斯突出概况1971年六枝矿务局大用矿突出煤量2000余吨，死亡99人，风流逆转，造成人员窒息，遇害人员多在距离突出地点700～800米。1975年8月8日天府矿务局三汇坝一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤层时，突出煤(岩)量12700吨，喷出瓦斯量140万米3。这是我国所发生的最大的一次煤与瓦斯突出事例，也是世界上第二大突出事例。最早有记载的突出事例是1950年5月1日辽源矿务局富国二井在垂深280米煤巷掘进时发生的。

1960年5月14日松藻矿务局松藻二井突出煤量l000t，堵塞巷道250多米，全井充满瓦斯，瓦斯和煤尘逆风流900多米冲出平硐口，造成死亡125人、轻伤16人的特大伤亡事故。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.3我国煤与瓦斯突出概况我国煤与瓦斯突出概况我国目前有突出矿井250多个，其中国有重点煤矿130个，地方煤矿70个，乡镇煤矿50余个。至1988年突出总次数约14300次。2004年10月20日大平煤矿岩石掘进工作面13m处突出，突出煤量1000t，突出瓦斯量约25万m3，波及11、13、15、21四个采区，死亡148人，32人受伤。1998年12月24日红菱矿石门揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量2000吨，瓦斯逆流2000多米，死亡28人，其中包括矿总工程师、生产副矿长、掘进副矿长、通风副总、掘进副总及局通风处处长，放炮施工人员外，也多为区队长和矿救护队人员。2002年4月7日4时芦岭煤矿在石门尚有岩柱11.2m，突出煤10500t,填堵满巷道总长度796m，涌出瓦斯93.82万m3，瓦斯逆流3120m，死亡14人。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.4突出分类及特征突出参与突出物种类发生成因和特征岩石与瓦斯突出煤与二氧化碳突出盐与二氧化碳突出煤、岩、二氧化碳和瓦斯突出岩石与二氧化碳突出煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出突出煤与瓦斯压出压出煤与瓦斯倾出倾出4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.4突出分类及特征突出发生地点回采工作面突出上山突出石门突出平巷突出下山突出突出强度中型突出次大型突出特大型突出小型突出大型突出4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.5煤与瓦斯突出的基本特征4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述①突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象；②抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；③

抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉；④有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；⑤有大量的瓦斯(CO2)涌出，瓦斯(CO2)涌出量远远超过突出煤的瓦斯(CO2)含量，有时会使风流逆转；⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。发动突出的主要作用力是地应力和瓦斯压力的共同作用下发生的，通常以地应力为主，瓦斯压力为辅，重力不起决定作用；实现突出的基本能源是煤内积蓄的高压弹性潜能和瓦斯潜能。突出是三种中危害最大的。煤与瓦斯突出的基本特征4.1.5煤与瓦斯突出的基本特征4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述①压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；②压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；③压出的煤呈块状，无分选现象；④巷道瓦斯(CO2)涌出量增大；⑤压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。发动与实现压出的主要作用力是地应力，尤其是构造应力和开采的集中应力引起的，瓦斯压力与煤的自重应力是次要因素，压出的基本能源是煤岩所积蓄的弹性潜能。

煤与瓦斯压出一般有煤的整体位移和煤有一定距离的抛出两种类型。煤与瓦斯压出的基本特征4.1.5煤与瓦斯突出的基本特征4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述

①倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象；②倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂方向(厚煤层)发展；③无明显动力效应；④倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层中；⑤巷道瓦斯(CO2)涌出量明显增大。发动倾出的主要因素是失稳的煤重力，煤的物理力学性质起辅助作用。即结构松软、同时含有瓦斯致使煤体内聚力降低，在较高的地应力和自重应力作用下，突然破坏、失去平衡，为其位能的释放创造了条件。煤的倾出能可能引起和转化为煤与瓦斯突出。

倾出一般多发生急倾斜煤层和厚煤层开采过程中。煤与瓦斯倾出的基本特征4.1.6煤与瓦斯突出的危害煤与瓦斯突出的危害破坏正常的采掘生产循环，严重制约突出矿井劳动生产率的提高。我国的突出矿井目前普遍存在吨煤成本高，采掘速度慢，采掘关系紧张，经济效益差等问题。一是突出物埋人，破坏设施，喷出的瓦斯窒息施工人员，引起瓦斯爆炸。4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.1.7煤与瓦斯突出预兆其它预兆煤与瓦斯突出预兆风流逆转、瓦斯异常、瓦斯浓度忽大忽小、打钻喷孔及出现哨叫声、蜂鸣声等。统计表明，许多大强度突出前，常常有瓦斯忽大忽小预兆。煤体结构预兆声响预兆矿压显现预兆瓦斯预兆如支架来压、煤壁开裂、掉碴、片帮、工作面煤墙外臌、巷道底臌、钻孔顶夹钻、钻孔严重变形垮孔及炮眼装不进炸药等。煤体发生的闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡瓮声。这些由煤体内部发出的声响统称为响煤炮。在统计的5029次事例中，有1415次突出前有响煤炮预兆，是各种预兆中发生最为频繁的。在一些突出事例发生前，有出现工作面温度降低、煤墙发凉、特除气味等预兆。煤体结构预兆有层理紊乱、煤体干燥、煤体松软、色泽变暗而无光泽、煤层产状急剧变化、煤层波状隆起以及层理逆转等。尤其是煤层软分层变厚。统计的2261次的突出事例中，有软分层变厚平均突出强度最大，达194.86吨4煤与瓦斯突出4.1煤与瓦斯突出概述4.2.1煤与瓦斯突出一般规律煤层突出危险性随采深增加而增大对同一矿区、同一矿井、同一煤层来说，随着开采深度的增加，煤层突出危险性增大，具体表现为突出次数增多、突出强度增大。在浅部开采为高瓦斯矿井，甚至为低瓦斯矿井，开采到深部后，由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，而转变为突出矿井；一些在浅部开采突出危害较轻的突出矿井，开采到深部后，转变为严重突出矿井。一般一个矿井或一个煤层有一个开始发生突出的深度，当小于该深度时不会发生突出，当开采大于该深度时，就有发生突出的危险，在煤与瓦斯突出领域，该深度称为始突深度。始突深度一般取决于发生突出的最小瓦斯压力和井田构造状况，一般是瓦斯风化带的深度深一倍以上。4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面

在统计的9845次突出中，煤巷掘进工作面突出7482次，占到76%，石门揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。需要指出的是石门揭煤工作面突出次数少，并不代表石门揭煤突出危险小，危害轻，而是矿井石门揭煤次数少。在防突技术落后的60～70年代，几乎每次石门揭煤都要发生煤与瓦斯突出，而且一旦发生突出，往往发生特大型煤与瓦斯突出。我国的特大型突出几乎都是在石门揭煤工作面发生的。回采面突出次数少，而且回采面突出多数为危害相对较小的压出型煤与瓦斯突出，但采面人员集中，短兵相接，容易造成特大人身伤亡事故，不可忽视。巷道类型平巷上山下山采面石门平均突出强度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次数（次）465224553751556567统计次数98454煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律石门突出危险性最大

在统计的9845突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5t，是平巷平均突出强度50t的6倍以上，瓦斯喷出量超过数万立方米，波及范围广，易造成非常严重的重大事故。而且从石门工作面距煤层2m起至穿过煤层全厚而进入顶板或底板2m止，整个揭穿过程都有危险，也曾发生过仅2m厚煤层在石门揭穿过程中突出两次的实例。在各种突出中，采面突出强度最小，平均突出强度为47.8t。巷道类型平巷上山下山采面石门平均突出强度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次数（次）465224553751556567统计次数98454煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律煤层突出危险性随煤厚增加而加大

对同一矿区、同一矿井来说，突出煤层厚度越大，突出危险性也越大，特别是软分层的厚度的增加，突出的次数增多，突出度增大。南桐矿务局三号煤煤层厚度0.3～0.5m，平均突出强度2吨，最大突出强度5吨；五号煤煤厚0.7~0.8m，平均突出强度38吨，最大突出强度38吨；六号煤厚1.0~1.5m，平均突出强度43吨，最大突出强度450吨；而煤层厚度较大的4号层，煤厚为2.5~3.2m，平均突出强度88吨，最大突出强度5000吨。该局所有特大型突出都发生在该煤层，突出次数占全局突出次数的60%以上。类别三号煤层四号煤层五号煤层六号煤层煤层厚度（m）0.3～0.52.6～3.20.7～0.81.0～1.5突出次数（次）93258697平均突出强度（t/次）2883843突出最大强度（t/次）550007664504煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律突出大多数发生在地质构造带

在有严重突出危险的矿务局的3082次有明确有无地质构造记录的突出中，有2525次突出突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造，无地质构造的突出有557次，仅占18.1%。需要指出的是，对刚刚开始突出的突出矿井、突出煤层，突出几乎都和地质构造有关，而对突出已有几十年历史的严重突出矿井、突出煤层，当作业地点无地质构造时，也可能发生煤与瓦斯突出。构造类型断层褶曲煤厚变化软分层变厚煤倾角变化火成岩侵入无构造其它统计次数平均突出强度(t/次)48.474.864.7194.9116.847.353.048.0突出次数（次）882342574710035655726425254煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律大多数突出前有作业方式诱导

在对我国8480次有明确作业方式记录的突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、打钻等作业方式诱导了突出，占97.3%,其中放炮作业突出5481次，占64.6%。值得注意的是风镐落煤突出676次，占8%；手镐落煤突出1102次，占13%。尽管风镐落煤和手镐落煤突出强度一般不大，仅10～20吨，但施工人员在现场，一旦发生突出，势必造成人身伤亡事故。作业方式震动放炮放炮挖柱窝采煤机割煤掘进机割煤支护打钻手镐落煤风镐作业无作业其它统计次数平均突出强度(t/次)46492.538.031.452.835.835.640.225.782.661.1突出次数（次）548138583812738358812723584804煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律突出前大多有突出预兆

多数煤与瓦斯突出事例发生前，都会出现各种不同的有声或无声预兆。在统计的我国5029次有明确突出预兆记载的突出事例中，有4493次突出发生前有突出预兆，占89.3%，无突出预兆仅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤与瓦斯突出，对防止突出造成人身伤亡事故，具有十分重要的现实意义。突出预兆响煤炮瓦斯异常瓦斯忽大忽小片帮掉碴煤结构变化喷顶夹钻两种以上预兆无预兆其它统计次数平均突出强度(t/次)55.457.669.545.054.2128.178.494.856.2突出次数（次）141547110174081918246253630350294煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律煤体破坏程度越高突出危险性越大

突出煤层结构特点是是破坏程度高，多为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤，煤的坚固性系数f一般小于0.5，煤层瓦斯放散初速度ΔP大，煤层透气性系数小，层理紊乱，多为遭受到地质构造揉皱的构造煤。随着煤结构破坏程度的增大，煤的空隙体积增大,煤的强度减小，煤的瓦斯解吸和放散初速度增大。煤强度的减小,连结力和内摩擦角减小，使得煤在地压和瓦斯压力作用下更易于破碎，减少了破碎煤所需要的功。解吸速度的提高，使煤的瓦斯能量释放速度加快。以上这些因素都为煤和瓦斯突出创造了有利条件。参数单位ⅠⅡⅢⅣⅤ连结力，KMPa2.481.731.050.73内摩擦角，度38.837.534.633.3渗透孔隙体积，Vcm3／g0.012060.013050.021550.031360.0825煤的坚固性系数，f0.69～2.20.25～1.330.13～0.52<0.1～0.33<0.1瓦斯放散初速度，P0.5~2.80.5~81~19.33.8~21.713.7~22.14煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律煤层突出危险区常呈区域条带状分布突出危险区呈带状分布。究其原因，目前的观点是突出危险区受到地质构造控制，而地质构造具有带状分布的特征，如断层、向斜轴部、火成岩侵入地区、煤层扭转地区、煤层产状急剧变化、压性及压扭性断层地带、煤层构造分岔、顶底板阶梯状凸起地区，特别是软分层变厚地区和各种地质构造交汇处都是突出点密集地区，发生大型甚至特大型突出地区。采掘形成的应力集中带，如采掘工作面邻近煤柱、采止线、两条巷道贯通之前的应力集中带，相向采掘的两工作面互相接近的采煤工作面集中应力带内煤层突出危险性增大。这些地区往往也有带状分布的特点，在这些地带不仅突出频繁，而且极易发生大强度煤与瓦斯突出。因此，在突出煤层开采过程中，地质部门应随时掌握工作面附近地质构造变化情况，能够针对性地指导防突工作的进行。4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.1煤与瓦斯突出一般规律0突出危险性随着有硬而厚的围岩存在而增大

主要是硅质灰岩和砂岩等坚硬岩层的存在，有时造成巷道或工作面支架大面积不接顶，给弹性潜能的积聚创造条件，同时增大工作面前方应力梯度。4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.2煤与瓦斯突出发生条件煤与瓦斯突出发生必要条件地应力状态的突然变化①围岩或煤层的弹性潜能释放作功，使煤体产生突然破坏和位移。②地应力场对瓦斯压力场起控制作用。③地应力状态对煤层的透气性起到一定的控制作用。煤结构和力学性质条件瓦斯条件地应力条件①高压游离瓦斯产生的瓦斯膨胀能；②高压瓦斯分子全面缩煤的骨架，促使煤体中产生弹性潜能③吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的强度。④工作面前方形成的瓦斯压力梯度，造成作用于压力降低方向的力。①强度条件：煤愈硬，所需的破碎功愈大。②瓦斯解析和放散能力。③煤层透气性能。④不均质性条件。4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.3煤与瓦斯突出发生条件煤与瓦斯突出发生充要条件形成瓦斯流诱发因素能量积聚放炮落煤、石门揭开煤层、工作面进入地质造带、打钻、架棚、冒顶等使工作面附近应力状态突然改变，导致煤体的突然破坏，这是突出得以发生的激发条件。工作面前方煤岩体中的积聚发动突出的弹性潜能和瓦斯膨胀能是突出发生的基础条件。煤体连续破碎突出的煤体和以破碎的煤能快速涌出瓦斯，足以形成能抛出已破碎煤的瓦斯流，这也是突出得以发展的必要条件。突出激发后，煤的暴露面处于高地应力和高瓦斯压力区，使煤体能产生自发连续的破碎，这是突出的发展条件。4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.2.4煤与瓦斯突出发展过程发展阶段的特点是煤体依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能使发生连续破碎，形成破碎波，已破碎的煤岩体在高速瓦斯流的携带下向巷道抛出。能量积聚过程，即工作面前方应力集中，形成高的应力梯度；应力增大使煤体透气性降低，煤体内瓦斯压力梯度提高。准备阶段使工作面处于突出危险状态,这样的工作面会显现各种的有声或无声的突出预兆。当出现下列任一情况时，突出即告停止：①激发突出的能量业已耗尽；②突出过程中,继续放出的能量不足以粉碎煤；③突出孔道受阻碍，不能继续在突出空洞周围建立较大的应力梯度和瓦斯压力等。煤与瓦斯突出发展过程即突出的发动阶段。由于外力作用使工作面附近煤岩体应力状态突然改变，岩石和煤中积聚的弹性潜能、瓦斯膨胀能迅速释放，使煤岩体发生突然的位移、破坏,激发突出。停止阶段激发阶段准备阶段发展阶段4煤与瓦斯突出4.2煤与瓦斯突出机理4.3.1“四位一体”综合防突体系1、“四位一体”防突产生背景2、“四位一体”综合防突的必要性①、技术发展的必然；②、认识上的不确知性；③、技术上的不完善性；④、保证不发生伤亡事故。4煤与瓦斯突出4.3“四位一体”综合防体系4.3.2两个“四位一体”综合防突措施

区域防突措施区域验证区域措施效果检验区域突出危险性预测

石门揭煤工作面采用规定第七十一条、在煤巷掘进工作面第七十四条、回采工作面第七十八条规定的预测方法对无突出危险区进行区域验证。预抽煤层瓦斯、开采解放层和煤层注水可划分出突出危险区和无突出危险区。区域“四位一体”综合防突措施4煤与瓦斯突出4.3“四位一体”综合防体系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。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。4.3.2两个“四位一体”综合防突措施局部防突措施安全防护措施工作面措施效果检验工作面突出危险性预测

震动放炮、超前钻孔、松动爆破等

震动爆破、远距离爆破、避难硐室、反向风门、压风自救系统、自救器等安全防护措施。划分为突出危险和无突出危险工作面。工作面“四位一体”综合防突措施4煤与瓦斯突出4.3“四位一体”综合防体系4.3.3“四位一体”综合防突实施局部综合防突措施区域综合防突措施建井期间进行突出煤层、突出矿井鉴定非突出矿井生产矿井突出煤层、突出矿井鉴定有突出煤层无突出煤层：按非突出矿井管理危险区新建矿井突出危险性评估有突出危险：按突出矿井设计无突出危险：按非突出矿井设计突出矿井突出煤层开拓前区域预测：用于指导新水平、新采区设计及开拓工程揭煤区域措施效果检验危险区无危险区每采掘10～50m进行区域验证有危险无危险工作面预测突出危险工作面无突出危险工作面工作面措施效果检验执行安全防护措施后采掘作业工作面防突措施突出危险工作面无突出危险工作面执行安全防护措施后采掘作业区域防突措施无危险区开拓后区域预测4.4.1煤与瓦斯突出预测方法分类按预测任务的不同分类单项指标法工作面预测突出预测区域预测地质雷达方法综合指标法瓦斯地质统计法其它方法巷道瓦斯涌出特征法R值指标法复合指标法煤体温度法钻屑瓦斯解吸指标法声发射方法其它经试验证实有效的方法坑透法动力区划法三维地震法综合指标法瑞利波方法瓦斯地质方法煤体电磁辐射方法4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测4.4.1煤与瓦斯突出预测方法分类按作业地点的不同分类突出矿井和突出煤层的鉴定突出预测平巷掘进工作面预测石门揭煤工作面预测突出煤层内区域预测煤巷掘进工作面预测下山掘进工作面预测上山掘进工作面预测回采工作面预测4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测4.4.1煤与瓦斯突出预测方法分类按预测工艺的不同分类4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测非接触式突出预测接触式地质雷达方法巷道瓦斯涌出特征法R值指标法复合指标法煤体温度法声发射方法煤体电磁辐射方法钻屑指标法4.4.2矿井和煤层突出危险性鉴定

突出矿井、突出煤层鉴定相关规定

《防治煤与瓦斯突出规定》（以下简称规定）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的单位进行。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。煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故，经事故调查认定为突出事故的，该煤层即为突出煤层，该矿井即为突出矿井。4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测4.4.2矿井和煤层突出危险性鉴定

突出矿井、突出煤层鉴定相关规定

《规定》第11条规定：矿井有下列情况之一的，应当立即进行突出煤层鉴定；鉴定未完成前，应当按照突出煤层管理：（1）煤层有瓦斯动力现象的；（2）相邻矿井开采的同一煤层发生突出的；（3）煤层瓦斯压力达到或者超过0.74MPa的。4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测4.4.2矿井和煤层突出危险性鉴定

突出矿井和突出煤层的鉴定

《规定》第13条：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，应当瓦斯压力P、煤的破坏类型、Δp和f值等指标进行鉴定。技术要点鉴定指标4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测煤层破坏类型瓦斯放散初速度△p坚固性系数f瓦斯压力（相对压力）P（MPa）临界值Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ≥10≤0.5≥0.74全部指标均达到或者超过临界值的，确定为突出煤层。4.4.3

区域突出危险性预测方法

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测区域预测

任务是确定井田、煤层和煤层区域的突出危险性,即预测上述区域的煤层是否具有发生突出的必要条件,开采过程中有无发生突出的可能性。区域预测方法依据区域预测相关规定区域预测任务

《规定》第33条突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测。第42条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。

区域预测方法的依据是阐明突出的煤层区域构造特征和瓦斯参数、煤质特征，即建立突出各主要因素与突出危险性之间的联系。由于突出煤层的应力、瓦斯和煤的力学性质与区域地质构造密切有关，因此，在进行区域预测是，区域地质条件是需要考虑的重要因素。突出危险区无突出危险区瓦斯地质统计法瓦斯参数结合瓦斯地质分析法①煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；②根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与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（埋深）及以下的范围为突出危险区；③其它区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测，无瓦斯压力也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。瓦斯地质分析法的实质区域预测方法瓦斯地质统计法的实质是根据已开采区域所发生突出点分布与地质构造的关系，结合未开采区域的地质构造条件，将未开采区域划分出突出危险区域和突出威胁区域。

①不同矿区控制突出的构造因素是不同的

②突出不仅取决于构造形态，而且更与地质构造的演化史有关。4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P﹤0.74W﹤8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区4.4.4区域突出危险性验证

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测区域验证第58条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57条石门揭煤工作面采用第71条、煤巷掘进工作面采用第74条、回采工作面采用第78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：（1）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；（2）工作面每推进10～50m至少进行两次区域验证；（3）在构造破坏带连续进行区域验证；（4）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。4.4.5工作面预测相关规定4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测工作面预测相关规定第69条预测新方法的研究试验和敏感指标及临界值的确定，应由具有突出危险性鉴定资质的单位进行，在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。第70条工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面：（1）煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；（2）煤层赋存条件急剧变化；（3）采掘应力叠加；（4）工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；（5）工作面出现明显的突出预兆。在突出煤层，当出现上述第（4）、（5）情况时，应判定为突出危险工作面；当有上述第（1）、（2）、（3）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。石门揭煤工作面突出危险性预测

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测石门揭煤工作面预测方法钻屑解吸指标法相关规定综合指标法

《规定》第71条石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。综合指标法综合指标法预测指标及临界值技术方法

第72条石门揭煤工作面采用综合指标法突出预测时，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，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。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Δp，则此值及最小坚固性系数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。4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测综合指标D综合指标K无烟煤其他煤种0.252015当D、K都小于临界值，或者指标K小于临界值且式（1）中两括号内的计算值都为负值时，若未发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。石门揭煤工作面突出危险性预测

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测钻屑解吸指标法预测指标及临界值技术方法第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1～3mm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。湿煤干煤煤种如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。≥0．4≥160≥0．5≥200K1值(ml/g.min1/2)△h2(Pa)钻屑解吸指标法临界值煤巷掘进工作面突出危险性预测

.1相关规定《防治煤与瓦斯突出细则》第74条可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性：（一）钻屑指标法；（二）复合指标法；（三）R值指标法；（四）其他经试验证实有效的方法。4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测

煤巷掘进工作面突出危险性预测

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测1钻屑指标法

突出危险性判别技术方法

①在煤巷掘进工作面打2个或3个直径42mm、深8～10m的预测钻孔。②钻孔应尽可能布置在软分层中。③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。

无突出危险工作面＜0.5＜5.4＜6＜200突出危险工作面≥0.5≥5.4≥6≥200ml/(g.min1/2)L/mKg/m突出危险性K1最大钻屑量△h2(Pa)

煤巷掘进工作面突出危险性预测

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测2复合指标法①在煤巷掘进工作面打2个或3个直径42mm、深8～10m的钻孔。钻孔应布置布置在软分层中。②帮孔开孔靠近巷道两帮0.5m处，终孔应位于巷道轮廓线外2～4m处。③留1.0m长测量室封孔用专用封孔器封孔；④钻孔瓦斯涌出初速度测定必须在2min内完成。技术方法突出危险性判别突出危险性判别5.465（L/m）（kg/m）钻屑量S钻孔瓦斯涌出初速度q（L/min）

煤巷掘进工作面突出危险性预测

钻孔瓦斯涌出初速度法技术思想及技术关键

预测钻孔深3.5m，必须在2min内完成钻孔瓦斯涌出初速度测定4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测

煤巷掘进工作面突出危险性预测

4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测3R值指标法

突出危险性判别技术方法

①在煤巷掘进工作面打2个或3个(直径42mm、深5.5～6.5m的预测钻孔。钻孔应布置在软分层中。

②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，测量室长度为1.0m。突出危险性的临界指标Rm应根据实测资料分析确定；如无实测资料时，取Rm=6。

煤巷掘进工作面突出危险性预测4AE、巷道瓦斯涌出特征、电磁辐射方法4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测

采煤工作面突出危险性预测4煤与瓦斯突出4.4煤与瓦斯突出预测采煤工作面突出预测技术要求技术方法原则上可采用所有应用于煤巷掘进工作面的突出预测方法。在进行采煤工作面突出危险性预测时要求（1）钻屑指标法；（2）复合指标法；（3）R值指标法；采煤工作面突出危险性预测时要求①沿工作面每隔10～15m布置一个预测钻孔，孔深5～10m。

②当预测为无突出危险工作面时，每个循环应留2m预测超前距进行采煤作业。

4.5.1防治突出措施效果检验措施效果检验在采取措施后，对工作面再次进行一次煤层突出危险性预测，因此，措施效果检验方法原则上与突出预测方法相同。但措施效果检验检验钻孔应打在措施孔之间。效果检验方法的实质效果检验的必要性效果检验的目的

保证防突措施的有效性和措施执行的效果。措施执行后如措施效果检验有效，可在采取安全防护措施的情况下，进行采掘作业；如措施效果检验无效，则必须采取补充措施，再进行措施效果检验，直到措施效果检验有效为止。

我国除开采解放层措施外，所有的防突措施无一例外都发生过突出，产生这种状况的原因：①措施的参数不能适应开采技术条件的变化；②未能严格按措施要求执行；③因为突出煤层中大部分地区并无突出危险，很容易使人产生麻痹思想，使得措施无法按设计要求施工，造成措施执行不到位。4煤与瓦斯突出4.5防治突出措施效果检验

4.5.1防治突出措施效果检验措施效果检验方法效果检验方法技术要求①石门揭煤工作面应采用钻屑解吸指标等方法检验措施效果。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。③煤巷掘进工作面检验孔深应小于或等于措施孔深,并布置在两个措施孔之间。③采煤工作面应参照其预测的方法和指标进行效果检验，即每隔10～15m布置一个检验钻孔，深度应当小于或等于防突措施钻孔。

原则上可采用所有应用于煤巷掘进工作面的突出预测方法。①钻屑指标法②复合指标法③R值指标法4煤与瓦斯突出4.5防治突出措施效果检验

4.5.1防治突出措施效果检验4煤与瓦斯突出4.5防治突出措施效果检验

措施效果检验允许掘进距离掘进工作面回采工作面

《规定》第60条和101条规定：掘进工作面防治突出措施效果检验有效时，允许的进尺量必须同时保证在巷道轴线方向留有不少于5m的措施孔超前距和不少于2m的检验孔超前距;在地质构造破坏严重地带不小于7m。

《规定》第60条和101条规定：采煤工作面防治突出措施效果检验有效时，允许的推进进度必须同时满足留有不少于3m的措施孔超前距和不少于2m的检验孔超前距;在地质构造破坏严重地带不小于5m。4.6.1防突措施制定的原则4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

防突措施制定的原则①部分卸除煤体的应力，将集中应力区推移至煤体深部。⑤改变采掘工艺条件，使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯动力学状态平缓变化，达到工作面本身自我卸压。如分层开采，浅截深采煤，间歇作业等，皆属此类。④改变煤体物理力学性质，使其不易于发生突出，如煤层注水后，煤体湿润，弹性减小，塑性增大，使突出不易发生。③增大煤体的承载能力和稳定性。

②部分排除煤体中的瓦斯，降低瓦斯压力，减小工作面前方的瓦斯压力梯度。4.6.2防突措施分类防治突出技术措施局部防突措施区域防突措施水平冲孔深孔松动爆破水力冲刷高压注水超前钻孔卸压槽震动放炮开采解放层预抽煤层瓦斯煤层注水掩护挡板超前支架金属骨架浅孔松动爆破浅孔煤层注水钻孔卸煤区域石门煤巷辅助采面4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.3区域性防突措施

《规定》第47条要求：（1）开采保护层时，同时抽采被保护层的瓦斯；（2）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；

《规程》第193条规定在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施。1开采保护层

保护层开采致使被保护层煤层的煤体发生膨胀变形，地应力和瓦斯压力降低；煤层透气性系数增大，煤层瓦斯排出，煤的强度加大。说明保护层的开采，不仅减少了危险层的突出能源，同时又增强了煤层抵抗破碎的能力，而且还降低了突出层工作面前方的应力梯度和瓦斯压力梯度，因此不再发生突出。保护层开采防突作用相关规定选择保护层原则

《规程》第194条：(一)优先选择无突出危险的煤层作为保护层。矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择突出危险程度较小的煤层作保护层。(二)应优先选择上保护层；选择下保护层开采时，不得破坏被保护层的开采条件。4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.3区域性防突措施

<80m<50m下保护层上保护层最大有效垂距保护层作用的有效范围沿倾斜的保护范围保护层有效垂距沿走向的保护范围(1)正在开采的保护层采煤工作面，必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离不得于保护层与被保护层之间层间垂距的两倍，并不得小于30m。(2)对已停采的保护层采煤工作面，停采至少3个月，并卸压比较充分后，该采煤工作面的始采线、采止线及煤柱的两侧处，沿走向的保护范围可暂按卸压角(δ5)56°～62°划定。(3)保护层沿煤层倾斜的保护范围，可按卸压角划定。4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.3区域性防突措施

2预抽煤层瓦斯措施预防突的有效性指标应用原则防突作用原理单一煤层或无保护层可采的突出危险煤层，煤层透气性系数≥0.001mD毫达西，都可采用预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。由于大多数突出危险煤层透气性低，采用预抽瓦斯措施工程量大，预抽时间也长，一般适用于突出危险严重的煤层，并且不具有开采保护层条件的采区，属于一般突出危险煤层可考虑采用局部防突措施。

①预抽煤层瓦斯后，突出煤层的残余瓦斯含量应小于该煤层在该突出区域始突深度的煤层原始瓦斯含量。

②煤层瓦斯预抽率应大于30％。4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.3区域性防突措施

预抽煤层瓦斯钻孔布置方式穿层网格钻孔布置方式沿层钻孔布置方式沿层交叉钻孔布置方式试验证明，在不增加钻孔工程量的条件下，交叉钻孔较单一平行钻孔的抽放量提高2.53倍：再利用回采面卸压带可提高抽放量0.46—1.02倍。预裂爆破爆破区域煤层透气性系数提高3.45倍，抽放瓦斯量提高1，46倍，缩短预抽期一半。该技术为松动爆破在全国推广创造了条件。4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.4石门和其他岩石井巷揭穿煤层时的防突措施

1排放钻孔

排放钻孔要求钻孔布置排放钻孔除能部分排放煤体所含瓦斯，使瓦斯压力降低外，尚能使煤体产生收缩变形、卸压和煤层透气性提高，所有这些都有利于防止突出。在煤层透气性较好、并有足够的排放时间时，可采用钻孔排放措施；防突效果

排放钻孔的孔径一般为75-100mm，孔间距应根据在允许排放时间实测的排放半径确定，一般取l～2m。

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，巷道上部不小于7m，巷道下部不小于3m；

②钻孔孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定；

③钻孔直径一般为75～120mm，地质条件带也可采用直径42～75mm的钻孔。钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和施工安全措施；

④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；4煤与瓦斯突出4.6

防治突出技术措施

4.6.4石门和其他岩石井巷揭穿煤层时的防突措施

2金属骨架措施措施施工

《规定》第84条石门和立井揭煤工作面金属骨架措施:①一般在石门上部和两侧或立井周边外0.5～1.0m范围内布置骨架孔。骨架钻孔应穿过煤层并进入煤层顶（底）板至少0.5m，当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于15m。②钻孔间距一般不大于0.3m，对于松软煤层要架两排金属骨架，钻孔间距应小于0.2m。③骨架材料可选用8kg/m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管，其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入碹内。插入骨架材料后，应向孔内灌注水泥砂浆等不燃性固化材料。④揭开煤层后，严禁拆除金属骨架。金属骨架措施要求

采用这一措施时，在石门工作面距煤层2m(急倾斜)或1.5m(缓倾斜、倾斜)时停止掘进，在石门上部和两侧周边外0.5-1.Om范围内布置骨架孔。骨架孔打穿煤层全厚并进入岩层0.5m以上。孔间距不得大于0.3m。对于软煤要架两排金属骨架，钻孔间距应大于0.2m。钻孔完成后，插入8kg／m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管等骨架材料。骨架可用专门支架、锚杆或灌水泥浆固定。在煤质严重松软破坏时,可装设两排骨架。4煤与瓦斯突出