煤与瓦斯突出防治技术.ppt

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1、煤与瓦斯突出防治技术,主讲：李学臣（瓦斯防治高级工程师） 河南煤业化工集团焦煤公司科研所 电 话：13839136467 0391-3531647 E-mail：,主要内容,1.煤与瓦斯突出的危害 2.煤与瓦斯突出防治基本要求 3.煤与瓦斯突出危险性预测 4.防治煤与瓦斯突出措施 5.防突措施的效果检验 6.煤与瓦斯突出综合防护,1.1 瓦斯的定义 瓦斯（CH4）又叫沼气，其化学名称叫甲烷。 狭义：专指甲烷。如规程中规定的瓦斯浓度指标，甲烷传感器、便携仪、断电仪显示的数据等，是狭义的。 广义：系指以甲烷为主的有着有害气体（硫化氢、一氧化碳、二氧化碳）混合气体的总称。如盲巷里面的瓦斯，则是广义之

2、称。 1.2 瓦斯的危害 影响煤矿生产、危害职工健康、威胁矿井安全。 瓦斯浓度8%时，能使人因缺氧昏倒或窒息； 瓦斯浓度在516%时，遇火会发生爆炸； 瓦斯浓度5%、16%时，遇火会发生燃烧。,1.煤与瓦斯突出的危害,1.3 矿井瓦斯灾害的形式 （1）瓦斯积聚超限； （2）瓦斯窒息造成人身伤害； （3）瓦斯燃烧、爆炸； （4）煤与瓦斯突出。 突出有口小腹大的空洞，煤有明显分选现象； 倾出空洞有较规则的形状，煤无明显分选现象； 压出表现为煤体的整体位移。 重点：防治煤与瓦斯突出*,1.煤与瓦斯突出的危害,1.4 煤与瓦斯突出预兆 （1）早期预兆 主要特征：煤变软，光泽暗，节理层理紊乱。 处理原则

3、：密切观察，提高防突意识，加强防突措施和防护监控。 （2）中期预兆 主要特征：钻粉多，钻进慢，夹钻，顶钻，喷孔等异常。 处理原则：按规程规定，撤人，汇报，待突出危险消除后方可续继作业。此外，还应注意：停钻、停电，加强防护，若孔口喷火，应立即用“湿衣”捂灭。,1.煤与瓦斯突出的危害,1.4 煤与瓦斯突出预兆 （3）临突预兆 主要特征：面来压，响煤炮，瓦斯涌出异常 面来压：掘进工作面临突前，瞬时出现顶压，底鼓，两邦来劲，片邦掉顶、支架变形、损坏、“发抖”、迎头煤体外移等剧 。 响煤炮：在煤体内部，出现煤炮频发，顶板与煤体断裂声，瓦斯射流声等，显现异常强烈。 瓦斯涌出异常：瓦斯涌出忽大忽小，总趋势增

4、大。,1.煤与瓦斯突出的危害,1.5 煤与瓦斯突出规律 （3）临突预兆 突出危险性随瓦斯压力增大而增大； 同比条件下，突出频率随开采深度增大而增加； 地质构造带，是突出的“多发地段”； 掘进工作面比采煤工作面突出概率高； 突出几率与开采条件技术密切相关； 绝大多数突出都有预兆。,1.煤与瓦斯突出的危害,防治煤与瓦斯突出规定于2009年8月1日起实施。 No.2 “现行煤矿安全规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内容与本规定不一致的，依照本规定执行。” No.5 “有突出矿井的煤矿企业、突出矿井，应当制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。” No.7 “突出矿井发生突出的必须立即停产，并立即

5、分析、查找突出原因”,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.1 突出煤层和突出矿井的定义 突出煤层：在井田范围内发生过煤与瓦斯突出危险 的煤层或经鉴定有煤与瓦斯突出危险的煤层。 突出矿井：开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。 2.2 突出煤层和突出矿井的鉴定 以下指标全部达到或者超过临界值的煤层确定为突出煤层。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.2 突出煤层和突出矿井的鉴定 1.2.1 突出危险性鉴定基础资料： （1）煤层赋存条件及其稳定性；（2）煤的结构类型及工业分析； （3） 煤的坚固性系数、围岩性质及厚度； （4）煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯防散初速度等指标； （5）瓦斯地质图；（6）地质

6、构造类型及特征、火成岩侵入形态及其分布、水文地质情况；（7）瓦斯涌出动力现象；（8）邻近矿井瓦斯情况。 No11. 煤矿有下列情况之一的，必须立即进行鉴定，完成 前按照突出煤层管理： （1）煤层有瓦斯动力现象； （2）相邻矿井开采的同一煤层发生突出； （3）煤层瓦斯压力达到或者超过0.74MPa。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.2 突出煤层和突出矿井的鉴定 2.2.2 煤层瓦斯参数测试要求： 防治煤与瓦斯突出规定第17条：地质测量部门与防突机构、通风部门共同编制矿井瓦斯地质图，图中标明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基本参数及绝对瓦斯涌出量和相对瓦

7、斯涌出量等资料，作为区域突出危险性预测和制定防突措施的依据；。 防治煤与瓦斯突出规定第18条：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。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.3 防突管理与培训 No.26.有突出矿井的煤矿企业主要负责人、突出矿井矿长应当分别每季度、每月进行防突专题研究，检查、部署防突工作；保证防突科研工作的投入，解决防突所需的人力、财力、物力；确保抽、掘、采平衡；确保防突工作和措施的落实。 No.27.有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置满足防突工作需要的专业防突队伍。 N

8、o.32.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。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.4 煤与瓦斯突出防治措施 No.6.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。 No.33.突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测，经预测划分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。 No.39.经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.4 煤与瓦斯突出防治措施

9、 区域预测方法： 依据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行。 区域防突的基本措施： 开采保护层 顶底板岩巷穿层预抽掩护煤巷掘进 顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 区域措施效果检验： 测试残余瓦斯压力或瓦斯含量等方法。 要求P残余0.74MPa或W残余8m3/t。 采用其他方法和临界值，须经有突出危险性鉴定资质的单位确定。,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.4 煤与瓦斯突出防治措施 局部防突措施： No.58.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

10、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。 采掘工作面局部综合防突措施： 突出危险性预测预报 局部防突措施 防突措施效果检验 安全防护措施,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,2.4 煤与瓦斯突出防治措施 防突技术的发展 突出机理研究没有大的突破，不能完全掌握突出规律。 突出过程复杂，防治技术需要深入探索。 防突技术的进步经历三个阶段： 安全防护为主震动爆破 防突措施为主各种防突措施应用发展 综合防治为主“四位一体”综合措施,2.煤与瓦斯突出防治基本要求,3.1 煤与瓦斯突出危险性预测原理 煤与瓦斯突出机理 不同的突出假说认为：突出是瓦斯、应力和煤结构

11、力学综合作用的结果，是各因素不断变化的过程。 （1）地应力条件 （2）瓦斯条件 （3）煤结构和力学性质条件 煤与瓦斯突出危险性预测（效果检验）作用 评价采掘工作面前方突出主导因素的状态，指导防突措施的执行，评价防突效果。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.2 突出危险性预测方法分类,3.煤与瓦斯突出危险性预测,瓦斯涌出初速度q 钻屑量S 静态（不连续）预测： R值综合指标 钻屑综合指标 钻屑解吸指标h2 动态瓦斯涌出特征 声发射 动态（连续）预测： 电磁辐射指标 V30指标 环境监测法,3.2 突出危险性预测方法分类 钻孔预测指标的机理 钻屑量指标S反映地应力的大小，理论计算每米钻孔（直径42m

12、m）的自然出碴量1.8L。 瓦斯涌出初速度q反映钻孔周围煤体中的瓦斯压力（含量）、煤层的应力状态及其破坏圈的大小，含量越高、应力梯度越大，q值越大。 钻屑瓦斯解吸指标h2或K1值煤的瓦斯放散能力和瓦斯压力大小。瓦斯突出危险性愈大的煤层，瓦斯压力愈大，煤的强度愈低，煤屑瓦斯解吸量也愈大。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.2 突出危险性预测方法分类 钻屑瓦斯解吸指标h2或K1值的意义 钻屑瓦斯解吸指标h2是固定粒度（13mm）和一定重量的煤样，在暴露3min后前2min内向单位空间解吸引起的瓦斯压力变化值，表征煤样解吸瓦斯量； 瓦斯解吸指标K1值是单位重量的煤样暴露第1min内的瓦斯解吸量。 K1

13、=（Q+W）/t1/2 t煤样暴露的总时间，min； t=0.1L+t1+t2 L钻孔长度；t1暴露时间；t2测量时间； Q煤样的总解吸量，ml/g； W煤样暴露在大气中的瓦斯解吸量，ml/g。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.1石门揭煤工作面预测（效检）方法 No.72.综合指标预测法 在石门揭煤工作面通过岩层测定煤层瓦斯压力、含量等基础参数，进行突出危险性预测，具体指标为： D=(0.0075H/f 3)(P0.74) （1） K= P/f （2） 测定的综合指标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

14、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。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.1石门揭煤工作面预测（效检）方法 No.73.钻屑瓦斯解吸指标预测法 石门揭煤工作面至少布置3个钻孔，每个钻孔每钻进1m采集13mm直径的钻屑进行解吸。 测试瓦斯解吸指标时应在3分钟之内取样、装入仪器进行解吸。 瓦斯解吸指标临界值见下表：,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.75.钻屑指标预测法 测试指标： 钻屑量S 解吸指标 h2或K1值,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法

15、3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.75.钻屑指标预测法 要求： 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。 钻孔应尽可能布置在软分层中。 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。 临界值： h2=200Pa K1=0.5 mL/g.min1/2 S=6kg/m(L/m),3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.76.复合指标预测法 测试指标： 钻屑量S 瓦斯涌出 初速度q,3.煤与瓦斯突出

16、危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.76.复合指标预测法 要求： 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。 钻孔应尽可能布置在软分层中。 钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。 临界值： q=5L/m.min S=6kg/m(L/m),3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.77. R值指标预测法 测试指标： 钻屑量S 瓦斯涌出 初速度q； 计算R值

17、进行判断。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.2 煤巷掘进工作面预测（效检）方法 No.77.R值指标预测法 要求： 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。 钻孔应尽可能布置在软分层中。 钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。 临界值： R=6 R=（Smax1.8）（qmax4） Smax每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/m； qmax每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3

18、.3.3 采煤工作面预测（效检）方法 No.78. 可采用与煤巷掘进工作面相同的预测方法 要求： 应沿采煤工作面每隔 1015m布置一个预 测钻孔，深度510m。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.3 规定中主要预测方法 3.3.4 煤与瓦斯突出危险性预测超前距规定 No.60. 煤巷掘进和采煤工作面应保留的最小预测超前距2m。 3.3.5煤与瓦斯突出危险性预测敏感指标确定 No.69.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。 3.3.6应视为有突出危险的情况 （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

19、）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。,3.煤与瓦斯突出危险性预测,3.4 煤与瓦斯突出危险性预测仪器 煤科总院抚顺院 ： MD-2型瓦斯解吸仪 煤科总院重庆院：ATY型突出预测仪 焦煤公司科研所：WTY- 型突出预测仪 煤安编号：MEI090009 封孔器煤安编号： MEI050003 解吸仪煤安编号： MEI050002,3.煤与瓦斯突出危险性预测,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.1顶底板岩巷穿层抽采措施 距离煤层顶板或底板一定距离施工岩巷，穿层超前预抽掘进范围内的煤体瓦斯，实现岩巷掩护煤巷掘进。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4

20、.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2边掘边抽结合超前排放钻孔防突措施 掘进工作面正前采取超前排放钻孔措施，卸压、排放瓦斯； 两帮预抽钻孔控制掘进影响范围内的煤体，截流瓦斯； 规定要求，可以作为顺层预抽措施预抽煤巷条带瓦斯。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2边掘边抽结合超前排放钻孔防突措施 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

21、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；,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2边掘边抽结合超前排放钻孔防突措施 采用超前钻孔作为工作面防突措施时，应当符合下列要求： （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

22、； （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。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2边掘边抽结合超前排放钻孔防突措施 措施的优化： 两帮采取边掘边抽措施，控制煤巷掘进条带内瓦斯； 正前施工排放钻孔的同时，利用浅孔抽放封孔器及时封孔连抽，做到打一个孔、封孔抽放一个孔，提高抽排效果。 CF-1型充气式 CF-2型充气式,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3中高压注水（水力疏松）防突措施 掘进工作面正前采取中高压注水措施，两帮边掘边抽钻场卸压、截流煤体瓦斯； 注水钻孔布置35个，孔深610m，孔径425

23、0mm。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3中高压注水（水力疏松）防突措施 注水参数： 注水时间煤壁出水或者注水泵压力下降30%以上； 注水量煤体水分达到4%； 注水压力取决于煤层的埋藏深度和煤体坚固性系数。 注水系统乳化液泵、高压水管、ZFS型水力自动封孔器等。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3中高压注水（水力疏松）防突措施 防突机理： 使煤体破裂和松动产生大量裂隙，游离瓦斯得到释放，瓦斯压力降低。 使煤体充分润湿，瓦斯由吸附状态转为游离状态更加困难，煤体力学性质改变，增强塑性，应力分布均匀，弹性能释放缓慢。

24、卸压带宽度加大，工作面前方一定范围得到控制。 防突效果： 降低瓦斯涌出，增加煤体水分，防突、降尘效果显著。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3中高压注水（水力疏松）防突措施 相关规定： 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； 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。 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。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突

25、出措施 4.1.3中高压注水（水力疏松）防突措施 相关规定： 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； 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。 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。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.4水力掏槽防突措施 该措施是焦煤公司研究的一项具有远距离操作特点的快速掘进防突工艺。掘进速度最快达到165m/月。 防突机理： 逐渐剥离破碎煤体，瓦

26、斯和应力得到有效释放。 掘进工作面原应力集中带向前方和槽的两邦深部转移。 动力现象一般不会发生在巷道方向。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.4水力掏槽防突措施 措施工艺： 通过流量达2.5m3/min的水力掏槽系统，将高压水射流射向掘进工作面煤体，在2030min内冲出深度2030m，断面12m2的槽硐。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.5水力冲孔防突措施（No.91.） 措施工艺： （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。孔底间距控制在3m左右，孔深通常

27、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； （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。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.6 松动爆破防突措施（No.90.） 措施工艺： （一）松动爆破钻孔的孔径一般为42mm，孔深不得小于8m。松动爆破应至少控制到巷道轮廓线外3m的范围。孔数根据松动爆破的有效影响半径确定。松动爆破的有效影响半径通过实测确定； （二）松动爆破孔的装药长度为孔长

28、减去5.56m； （三）松动爆破按远距离爆破的要求执行。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.1 煤巷掘进防治煤与瓦斯突出措施 4.1.7关于煤巷掘进防突的思考 煤巷掘进突出发生频率高，威胁大，应着力研究安全性的防突措施； 煤巷掘进期间煤与瓦斯突出可以控制，关键在于防突措施是否落实到位； 防突措施不能一成不变，在地质构造等特殊地带，应强化防突措施； 区域性防突是煤巷掘进安全的根本。,4.防治煤与瓦斯突出措施,根据资料记载：2001 年1月 4 日，松藻矿务局打通二矿+150水平N2801工作面运输巷在施工直径86mm排放钻孔时发生煤与瓦斯突出，突出煤量 695t，瓦斯量 41000m3，煤炭抛出距离

29、160m 左右，瓦斯逆流700m以上，死亡6人，造成重大经济和财产损失。 2002年3月23日14时20分， 湖南涟邵矿务局蛇形山煤矿瓦斯工程队在实施超前钻孔防突措施过程中，发现瓦斯异常并立即撤退时，发生煤与瓦斯突出事故，死亡3人。 2004年8月14日沈阳红菱煤矿施工排放钻孔期间发生煤与瓦斯突出事故 5名矿工死亡。 2隆回县大园煤矿（民营股份制企业）3352机巷掘进，在中班实施防突措施打切槽时发生煤与瓦斯突出。当时井下共有24人作业，其中4人生还，2人轻伤，造成18人死亡。006年2月25日17时5分， 湖南邵阳市,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.2 采煤工作面防治煤与瓦斯突出措施 4.1.1

30、交叉钻孔抽采防突技术 在采煤工作面上下风道施工倾向预抽钻孔，并向切眼方向施工斜向钻孔，形成预抽钻孔的空间交叉。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.2 采煤工作面防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2网格抽采防突技术 在采煤工作面沿走向每隔一定距离施工一个横贯，在横贯内施工走向预抽钻孔，与上下风道施工的倾向钻孔形成网格状钻孔布置。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.2 采煤工作面防治煤与瓦斯突出措施 4.1.2网格抽采防突技术 防突机理 倾向与走向钻孔交叉卸压，提高煤体透气性； 走向钻孔穿过更多的节理，抽采效果更为明显； 回采过程中，走向钻孔可以保证卸压带内的强化抽采。 应用效果 焦作矿区全面采用这一种钻孔布

31、置方式，消除了回采期间煤与瓦斯突出危险和瓦斯超限。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.2 采煤工作面防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3局部防突措施 超前排放钻孔措施 浅孔预抽措施 No.95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适当增加钻孔数；超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.2 采煤工作面防治煤与瓦斯突出措施 4.1.3局部防突措施 松动爆破措施 No.96.采煤工作面的松动爆破防突措施适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。松动爆破孔间距根据实际情况确定，一般23m，孔深不小于5m，

32、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。动爆破时，应当按远距离爆破的要求执行。 注水措施 No.97.采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施可用于煤质较硬的突出煤层。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，即可停止注水。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.3 石门揭煤工作面防突出措施 石门揭煤突出特点 突出强度高，危害大，揭煤全过程都有煤与瓦斯突出危险。 世界上最大强度的突出发生在前苏联顿巴斯加加林矿，石门揭煤突出煤量达14000吨； 中国最大一次突出发生在四川天府矿务局三汇坝一井石门揭煤过程，突出煤量达12

33、780吨，突出瓦斯140万m3。 焦作石门揭煤最大强度的突出1975年演马庄矿，1500t。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.3 石门揭煤工作面防突出措施 石门揭煤防突技术的发展 上世纪60年代以来，主要有水力冲孔、金属骨架、煤层固化、钻孔抽排瓦斯等措施。 石门揭煤抽放防突措施（平行钻孔 、扇形钻孔预抽）,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.3石门揭煤工作面防突出措施 交叉钻孔强化抽采防突技术 掘进巷旁钻场钻场内打 抽放钻孔平行煤层顶板 做导硐防突效果检验 震动放炮揭开煤层清理、 支护防突效果检验煤 门掘进，完成揭煤工作。,4.防治煤与瓦斯突出措施,4.3石门揭煤工作面防突出措施 交叉钻孔强化抽采防突

34、技术应用效果 在安全的前提下，揭煤工期一般缩短至23个月。 经多个矿井近20处严重突出地区的试验应用，取得了显著的应用效果，实现了安全、快速揭开严重突出危险地区煤层。 最快揭开突出危险煤层仅用28天。,4.防治煤与瓦斯突出措施,No.60.突出危险工作面必须采取工作面防突措施，并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无效时，仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验，直到措施有效。 无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距条件下进行采掘作业。,5.防突措施的效果检验,No.98.“在实施钻孔法防突措

35、施效果检验时” 效果检验方法与前面的预测预报方法相同，但应该保证检验钻孔处于防突措施的控制空白带或密度最小的区域。 煤巷防突措施效果检验超前距不应小于2m，同时应保证防突措施超前距不小于5m，地质构造严重破坏带不小于7m。 回采工作面防突措施超前距不应小于2m，同时应保证防突措施超前距不小于3m，地质构造严重破坏带不小于5m。,5.防突措施的效果检验,No.99.“石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时” 效果检验方法可采用钻屑解吸指标法或其他经检验有效的方法。 所有用钻孔方式检验的方法中检验孔数均不得少于5个，分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。 如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险

36、临界值以下，且未发现其他异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效。,5.防突措施的效果检验,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.1加强综合防护的意义 防突规定No.102No.106 防护是“四位一体”综合防突技术的最后环节； 是防止突出等原发性灾害转变为继发性灾害的保障。 主要安全防护设施及技术 远距离放炮（震动放炮） 压风自救系统 自救器 防突风门 避难硐室,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.1加强综合防护的意义 实例： （1）2004年郑煤集团大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸事故的发生，是在21岩石下山掘进工作面于22时09分发生了延期性特大型煤与瓦斯突出。突出的瓦斯逆流进入西大巷进风流中，造成西

37、大巷与11轨道石门交汇处的瓦斯浓度达到爆炸界限。22时40分，由于井下架线电机车取电弓与架线产生的电火花引起特大瓦斯爆炸事故。造成148名矿工死亡，35人受伤。,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.1加强综合防护的意义 实例： （2）湖南省冷水江市资江矿业有限公司2005年6月8日，发生突出的-200水平四石门掘进进入距突出煤层法线距离1.16.1米的地段，放炮后造成掘进工作面垮顶后，没有采取有效措施进行处理，导致松散顶板不断垮落、冒落拱悬露面积不断扩大，最终诱导煤与瓦斯突出。发生煤与瓦斯突出时，因没有关上反向风门，使大量煤与瓦斯逆流进入矿井总进风巷，导致井下大范围内的作业人员处于高浓度瓦斯之中窒息

38、死亡或者受伤,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.1加强综合防护的意义 （3）焦作“8.23”突出。,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.2 加强安全综合防护的关键技术 6.2.1突出煤体的抑制技术 突出时的内能：瓦斯膨胀释放的能量 煤体发生破坏的能量 围岩释放的能量 控制突出煤体的原则：具有抵抗灾变能量的载荷 设计依据：材料力学能量屈服原则 掘进工作面最大突出强度 多级组合满足最大要求 研制出防突栅栏，在距掘进工作面30m以里设置两道。,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.2 加强安全综合防护的关键技术 6.2.1突出煤体的抑制技术 防突栅栏的实际安装,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.2 加强安全综合防护的关键

39、技术 6.2.2突出瓦斯流的抑制技术 设计依据：突出冲击波及热力学原理 材料力学的薄壁理论 强度校核准则：材料力学的破坏机制 强度屈服准则：a）Mises屈服准则 b）Mohr-Coulumb强度理论 设计思路：有限元数值模拟分析 实践验证,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.2 加强安全综合防护的关键技术* 6.2.2突出瓦斯流的抑制技术 阻止突出能量外传，避免涌出的瓦斯向其它地区冲击造成逆风，有效减小突出事故影响范围。,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.3 焦作矿区加强安全综合防护的经验 6.3.1建立了“远距离施工措施远距离放炮停电撤人双道防突栅栏防逆风装置三道反向风门压风自救系统自救器避难硐室安

40、全监测监控系统安全稳定可靠的通风系统等为一体的安全防护体系，做到突出不伤人。,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.3 焦作矿区加强安全综合防护的经验,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.3 焦作矿区加强安全综合防护的经验 6.3.2安全防护设施 （1）避难硐室：硐室内有电话、压风自救、监控主机等。在杜绝突出伤人事故中起到了重要作用。 （2）三道反向风门：主要目的是确保通风系统可靠。 （3）防逆风装置 （4）防突栅栏,6.3 焦作矿区加强安全综合防护的经验 6.3.3矿井的突出灾变演化抑制 稳定可靠的通风系统 牢固的通风设施或通风构筑物 基本原则：风量足、断面够、系统顺、设施牢、不失爆 灾变抑制安全体系：

41、回风侧的灾变抑制：瓦斯监测监控系统的及时动作 进风侧的灾变抑制：组织管理 机电设备自动控制 灾变范围控制,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.4焦作矿区防治瓦斯的基本要求 通风是基础 抽采是关键 防突是重点 监控是保障 管理是前提,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.4焦作矿区安全防护“十五字”方针 风量足就是矿井主要通风机风量必须满足负担的采区生产风量要求； 断面够就是在通风系统中特别是回风系统中，巷道断面、风速必须满足安全生产和煤矿安全规程要求； 系统顺要求矿井通风系统合理、稳定、顺畅，通风网络中阻力分配合理，不得在回风系统中增阻调风；每个突出煤巷掘进工作面回风必须有专用回风巷直接引入采区回风巷；,6.煤与瓦斯突出综合防护,6.4焦作矿区安全防护“十五字”方针 设施牢就是掘进工作面必须设有三道防突风门，反向风门关闭后，必须用锁定装置锁紧。通风构筑物和防逆风装置牢固安全可靠，杜绝突出时发生通风设施被破坏而导致通风系统紊乱、风流逆向； 不失爆就是要杜绝井下一切电气设备失爆现象。,6.煤与瓦斯突出综合防护,仅供相互交流 不足之处敬请指正！ 谢 谢！,