煤与瓦斯突出防治的浅析设计专题报告

煤与瓦斯突出防治的浅析 摘 要 本文系统总结评述了近年来煤矿与瓦斯防突技术及其应用的成果和最新进展，综合分析了煤与瓦斯突出的影响因素，四位一体的防突措施：预测、防突、检验、安全防护措施，得出四位一体的综合防突措施是实现煤与瓦斯共采防突的发展趋势。基于此，结合具体的实例，采取局部综合防突措施孔的措施不仅能够有效消除掘进工作面的煤与瓦斯突出危害，还能大大降低瓦斯超限的次数，达到安全生产的目的。关键词：煤与瓦斯突出；综合防治；措施1 绪论1.1课题研究的背景我国是世界上少数几个以煤炭为主的能源消费国，20012009年我国一次能源构成中，煤炭能源消费比例维持在66%68%。由于我国是富煤贫油少气的国家，目前我国煤炭探明可采储量约1145亿吨，占世界煤炭探明储量的11%;我国石油探明储量为32亿吨，仅占世界石油探明储量的2.1%;我国天然气探明储量为1.82万亿立方米，仅占世界总储量的1%。考虑到我国能源供给状况、开采价格及对外依存度等因素，我国以煤炭为能源消费主体的格局短期内不会改变，预计到2030年仍占到55%，煤炭仍将是我国能源消费的重要组成部分。我国煤炭资源95%为井工开采，由于浅部煤层资源大都采完，大部分矿井必须向深部延伸开采，煤与瓦斯突出(简称突出)矿井数量将增多，原有的突出矿井灾害将加重。因此，随产量和开采深度的不断加大，煤矿瓦斯灾害将日益严重。2006年，我国煤矿安全事故死亡4746人，百万吨死亡率高达2.041。其中，瓦斯灾害事故死亡1319人，占煤矿事故总死亡人数的27.8%。2007年，我国煤矿安全事故死亡3786人，其中，瓦斯灾害事故死亡1084人，占我国煤矿事故总死亡人数的28.6%。2008年，我国煤矿安全事故死亡3215人。其中，瓦斯灾害事故死亡778人，占我国煤矿事故总死亡人数的24.2%。2009年，我国煤矿安全事故死亡2631人，百万吨死亡率下降为0.892。其中，瓦斯灾害事故死亡人数为775人，占我国煤矿事故总死亡人数的28.7%。上述事故数据说明:虽然近几年我国煤矿死亡总人数和百万吨死亡率持续下降，但瓦斯灾害死亡人数仍占我国煤矿事故总死亡人的24-29%，瓦斯灾害仍将严重制约着我国煤炭工业的发展。我国突出矿井产量约占世界突出矿井总产量的 24%，累计突出次数约占世界总突出次数的 40%以上。在西方发达国家，煤与瓦斯突出矿井是不允许开采的，但由于我国国内的煤炭资源有限和地域的复杂性，煤与瓦斯突出矿井不得不进行开采。因此，加强对煤与瓦斯突出预测的研究，查明煤层瓦斯突出危险区，对可能的瓦斯突出点进行预报防治，在我国尤为重要。煤与瓦斯突出是我国煤矿生产中所面临的一种主要的瓦斯灾害，在矿井下采掘过程中发生的一种瓦斯突然从煤层中大量涌出的复杂动力现象，它严重威胁着矿井安全生产和煤矿职工的人身安全。自1834年法国鲁阿尔煤田依萨克矿井发生了世界上有记载的第一次突出至今，发生突出的国家有我国、前苏联、法国、波兰、日本和美国等20多个国家。据不完全统计，迄今共发生3万多次突出事故。其中，世界上最大的一次突出发生在年7月13日前苏联顿巴斯矿区加加林矿井，突出煤14000吨，喷出瓦斯达250万m3。我国首次有记载的煤与瓦斯突出是在1950年5月2日辽源矿务局富国矿二井发生的。随着我国煤炭工业的飞速发展，矿井数目和开采深度日益加大，突出危险性也日益增大。我国迄今累计突出次数约1.6万次。占世界突出总次数的35%。其中，1975年8月8日重庆市天府三汇矿一井 +280m水平主平硐揭Kl煤层时发生的突出强度最大，突出煤量12780t，瓦斯140万m3。我国最大的突出死亡事故于2005年2月14日发生在辽宁省阜新矿业集团有限责任公司孙家湾煤矿。由于冲击地压造成该矿3316风道外段突出而引发特别重大瓦斯爆炸事故，该事故共造成214人死亡，30人受伤。煤与瓦斯突出除造成大量的人员伤亡和财产损失外，还容易引起风流紊乱、短时逆转和瓦斯爆炸等许多次生灾害。煤与瓦斯突出严重地影响巷道掘进速度和采煤工作面的推进速度，给矿井的采掘接替的正常衔接带来了很大的困难。同时由于突出的影响，使煤矿在安全装备上要有更多的投入，在突出防治措施上要花费更大的精力，同时要花费更多的人力和财力用于突出防治。随着煤与瓦斯突出事故的不断发生，人们对突出的认识也逐渐增强。各采煤国家投入了大量的人力物力，开展突出机理、预测及防治技术的研究，到目前为止，提出的关于突出机理的假说已有十几种，在一些方面取得了进展，但由于煤岩物理力学性质的非线性、岩体破坏形式的多样性和瓦斯赋存与运移过程的复杂性，对于突出的原因、过程及一些细节还不十分明确，现场存在着相当一些特殊的突出现象。也无法解释，问题还远远没有得到彻底解决。如何有效防治煤与瓦斯突出，从而减少其带来的巨大损失是科研人员急需攻克的课题。1.2国内外研究现状1.2.1煤与瓦斯突出机理煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，要防止突出带来的危害，必须了解和掌握这种灾害发生和发展的规律，以便采取正确的防治方法和措施。因此，自从1834年法国发生世界上第一次突出以来，人们就一直在研究煤与瓦斯突出的机理问题。特别是本世纪以来，人们从突出现场和实验室对突出进行了细致的观察，积累了成千上万次的突出记录，总结了历年来突出防治的成功经验与失败的教训，提出了瓦斯主导作用说、地应力主导作用说、煤质主导作用说、综合作用说等。苏联的B.B霍多特在对煤样进行了大量试验的基础上用弹性力学的方法分析了突出过程，给出了突出的能量方程。巴普洛夫通过大量的突出现场观测后，提出了关于突出机理的应力分布不均匀假说。20世纪八十年代以来，我国学者在突出机理的研究方面有了新的发展，郑哲敏院士通过量纲分析和能量对比方法研究，指出发生突出的能量主要来自煤体中的瓦斯能。俞善炳研究员、丁晓良博士对理想一维突出模型进行了分析，给出突出波阵面后的气固两相流的质量守恒方程和动量守恒方程，并认为煤的破碎与瓦斯渗流的祸合是煤与瓦斯突出的内在因素。八十年代许多学者认为煤和瓦斯突出就是有瓦斯作用的冲击地压，并提出了冲击地压和突出的统一失稳理论，九十年代人们又提出了含瓦斯煤岩突出的流变假说、煤与瓦斯突出的球壳失稳假说、煤与瓦斯突出的关键层一应力墙理论模型、煤和瓦斯突出固流祸合失稳理论数学模型。苏联学者A.T.艾鲁尼研究了瓦斯对煤的微观结构的影响；E.B.维诺库罗夫等人通过拉伸试验研究了无烟煤在瓦斯介质中弹性模量的变化；A.M.KaMoB等人用硬度计分别测定了井下和实验室常压下的不同瓦斯成分介质中煤体的硬度、用X射线测定在瓦斯介质中煤分子之间的间距、用落锤法在密封缸内常压瓦斯介质下测定煤的硬度变化，分别得出了煤在瓦斯介质条件下硬度呈现下降的结论。这些都是在常压瓦斯吸斯介质条件下煤的强度性质，得出的结论是吸附瓦斯降低了煤的强度。姚宇平、周世宁、林柏泉，研究了瓦斯压力、气体种类及围压对煤的强度和变形的影响，结果表明：含瓦斯煤的强度有所降低，变形特征也有所改变，并得出了含瓦斯煤体的莫尔强度变化特征。靳钟铭和赵阳升等学者也对含瓦斯煤的力学性质作了研究，他们的研究结果表明，瓦斯的作用使煤的强度降低。何学秋研究含瓦斯煤体的流变力学性质提出了孔隙气体对煤体“蚀损”的概念，并揭示了瓦斯气体对煤体损伤的作用规律和机理。这些理论和假说在人们不断探索煤与瓦斯突出机理的过程中发挥了重要的作用。归纳起来，主要有以下几种类型:（1）瓦斯作用说这类假说认为媒体内储存的高压瓦斯是突出中起主要作用的因素。其代表有“瓦斯包说”，“粉煤带说”和“煤孔隙结构不均匀说”等等。（2）地应力作用说这类假说认为，突出主要是高地应力作用的结果。主要代表有“岩石变形潜能说”、“应力集中说”和“应力叠加说”等。（3）综合作用假说这一类假说认为突出是由地应力、瓦斯压力及煤的力学性质等因索综合作用的结果。主要有“分层分离说”、“游离瓦斯说”、“能量假说”和“应力分布不均匀说”等。在综合假说的多种说法中又以苏联B.B.霍多特的能量假说影响最大。霍多特认为突出是煤的变形潜能W和瓦斯内能突然释放所引起的近工作面煤体的高速破碎并推断出激发突出的三个条件可表述为如下三个公式: 激发突出的第一条件对于回采 W+> F+U对于掘进 W>F+U对于石门揭煤W+Q>F+U式中:W一煤的变形潜能；一顶板岩石的动能;Q一煤内游离瓦斯所含的内能;F一煤向巷道的移动功;U一煤的破碎功。 激发突出的第二条件是:VP>VX式中: VP一煤的破碎速度;VX一煤裂隙中瓦斯压力下降速度，取决于煤的裂隙性。 激发突出的第三条件，它要求在煤破碎完成之前瓦斯压力应大于比已破煤的抛出阻力。测试与计算表明，在瓦斯矿井激发突出的第二与第三条件实际上总是可以满足的，因此，能否满足第一条件便成为发生突出的主要而必需的条件。霍多特认为，只有当煤中的应力状态突然改变时，煤层可能产生高速破碎，下述原因可以引起煤中应力状态突然改变;a、煤中坚硬区段或坚硬包裹体的承载能力以脆性破碎的形式消失了;b、围岩作用于煤层的动载荷;c、放炮落煤时，巷道迅速进人煤层;d、放炮揭开煤层。进入20世纪80年代，突出机理的研究有了新的发展。1989年余楚新建立了煤层瓦斯流动理论及渗流控制方程。1990年周世宁和何学秋提出了流变假说，认为煤与瓦斯突出是含瓦斯煤受采动影响后地应力与孔隙瓦斯气体祸合的一种流变过程。1990年周世宁研究了瓦斯在煤层中流动的机理，认为瓦斯在孔隙结构中的流动主要是扩散，符合菲克定律，在煤层裂隙系统的流动属于渗流，符合达西定律。1995年梁冰和章梦涛提出固流耦合理论。1995年蒋承林和俞启香提出地壳失稳假说，认为煤和瓦斯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形成的煤壳失稳破坏。上述表明煤与瓦斯突出机理的研究主要有三个方面:a、对突出过程及突出特征的解释;b、对突出的力学实验研究;c、用数学力学方法对突出模型的研究。煤与瓦斯突出机理的研究加深了对突出这一复杂现象的认识，也为煤矿现场采取适当的防治措施提供了依据。但至今为止，人们普遍接受了突出是地应力、瓦斯压力和媒体强度综合作用的结果，对于突出过程是如何发生与发展的还没有得出统一的认识，上述的各种假说都只能解释某些现场的突出现象。1.2.2煤与瓦斯防突措施1 )国外现状 世界上有20个主要产煤国家都有煤与瓦斯突出问题。前苏联煤矿突出危险性是世界上最严重的，曾发生过多次重大突出事故。波兰煤矿突出危险性仅次于前苏联，特别是西里西亚煤田突出频繁。日本北海道煤田及空知煤田有煤与瓦斯突出，每年发生10多次。德国煤与瓦斯突出主要发生在萨尔煤矿和伊苯比伦煤矿，平均每年10多次。其他国家如澳大利亚、加拿大、比利时、英国和保加利亚等国都发生过突出事故。这些国家采用下列安全开采方法或卸压方法lz，使高应力区的应力重新分布或释放而有效防突。(1)安全开采方法。开采解放层方法20世纪80年代在前苏联、英国和德国得到广泛应用，形成了一套完整的防突措施。(2)卸压钻孔。在不可能应用开采解放层进行大面积卸压时，选用钻大直径钻孔进行局部卸压。原联邦德国煤矿成功地打直径95一140mm卸压钻孔，使工作面前方5-10m范围内经常处于卸压状态。法国普罗旺斯煤矿采用结果改进的卸压技术以2-3m的间距向煤层打直径95mm、长2025m的钻孔。(3)松动爆破。在一些国家，松动爆破被认为是有效的防突方法。它能诱发煤和岩体中积蓄的弹性变形能而诱发突出。2 )国内现状我国20世纪50年代初首次成功采用密闭巷道和钻孔预抽了开采层瓦斯。20世纪50年代后期，成功实现邻近层瓦斯抽采技术，进行了开采保护层的区域性防突措施以及石门揭煤、煤巷掘进工作面局部性防突措施的研究。20世纪60年代中期至70年代末，在全国广泛推广了开采保护层结合瓦斯抽放，使保护层开采技术更加完善。近40年来全国普遍推广了开采保护层技术以及抽瓦斯、打超前钻孔、注水、松动爆破、金属骨架和水力压裂等技术措施，近10年来大力推广了突出煤层大面积抽瓦斯和控制卸压爆破等防突措施。在总结了国内外防突经验的基础上，提出了突出预测、防治突出措施、效果检验与安全防护措施的四位一体防突综合措施。总之，自20世纪60年代以来，石门揭煤防突措施先后采用了水力冲孔、金属骨架、钻孔抽排放、煤层注水和煤体固化等防突措施。具体来说分为区域防突措施和局部防突措施（1）预防突出的区域性措施1）优先开采保护层。开采具有煤和瓦斯突出危险的煤层群时,预先开采无突出危险或危险性较小的煤层,使有突出危险的煤层卸压, 大量泄出瓦斯,从而使其减弱或失去煤和瓦斯突出危险。对有条件进行保护层开采的突出煤层, 坚定不移地实施保护层开采,对不具备保护层开采条件的突出煤层不安排采掘活动,同时创造条件研究解决保护层开采的新技术。2）煤层开采前瓦斯预先抽放。煤层开采前瓦斯预先抽放,消除高地应力,提高煤层透气性,在回采前消除突出。抽放煤层瓦斯的实质是,利用均匀布置在突出危险煤层内的大量钻孔,经过一定时间(数个月至数十个月)预先抽放瓦斯,以降低其瓦斯压力与瓦斯含量, 使其周围煤体的瓦斯得到排放,瓦斯压力降低, 瓦斯含量减少, 释放了瓦斯潜能。随着瓦斯的不断排出,煤层收缩变形、 地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度增高等效应。综合这些因素的变化,最终达到削弱和消除突出危险的效果。网格穿层钻孔预抽瓦斯防止突出网格穿层钻孔预抽瓦斯防止突出, 是利用均匀且较密集的布孔,使钻孔在突出煤层内的终孔点成网格状( 防止煤层内有抽放的死角) ,通过尽量短的预抽时间,使总抽出量能达到钻孔控制区域瓦斯储量的25%以上, 达到有效的目的。网格穿层钻孔预抽瓦斯防突方法与开采保护层相比,井巷工程量可以减少一半以上, 节省准备时间1 1. 5 年。投入成本仅为开采保护层的三分之一。综合比较。网格穿层钻孔预抽瓦斯措施具有施工安全、 工程量少、 准备时间短、 投入少等优点,具有良好的推广应用前景。在有条件的工作面, 网格穿层钻孔预抽瓦斯方法同本煤层钻孔预抽瓦斯方法配合,抽放效果更好。本层长钻孔预抽瓦斯防突技术网格穿层钻孔抽放方式对于许多高瓦斯、 突出矿井防治煤与瓦斯突出和降低瓦斯涌出量起到了显著的作用。但是与之相比,本层钻孔完全沿煤层钻进,抽放的效率高;施工成本低。因此,扩大本层钻孔的应用对于煤矿降低抽放成本和增大抽放应用规模有非常重要的意义。抽放煤层瓦斯作为区域性防突措施,不仅适用于开采单一突出煤层的矿井,也可用于煤层群开采首采突出层。目前抽放煤层瓦斯的方式有穿层钻孔抽放和本层钻孔抽放两种方式,分别适用于不同的煤层条件。但无论采用何种预抽方式,都要为预抽瓦斯提供必要的空间和时间超前量,才能保证取得良好的防突效果。煤层注水被水湿润的煤力学性能发生很大变化, 塑性提高, 弹性模量减小,从而使地应力分布均匀化, 地应力和瓦斯压力梯度都减小, 弹性潜能降低,其释放的速度变小, 大大减小了突出释放弹性潜能的功率水平; 水进入煤的孔隙, 降低了瓦斯放散初速度, 增加了瓦斯流动阻力,从而削弱了瓦斯在突出过程中的作用;抽排瓦斯降低了瓦斯压力和瓦斯含量,减小了瓦斯内能。（2）预防煤和瓦斯突出的局部性措施水力冲孔在进行采掘工作之前, 使用高压水射流,在有突出危险的煤层(或石门揭煤)中,冲出若干直径较大的孔洞。冲孔过程中可排出大量瓦斯和一定数量的煤炭,因而在煤体中形成局部卸压区域,在这个区域内,则可防止发生突出。水力冲孔常用于石门揭煤、 煤层巷道掘进和回采工作面。在石门揭煤时,采用水力冲孔在工作面前方应保留3 5m 的安全岩柱。排放钻孔在预定的石门(井筒)揭穿煤层的断面轮廓外布置多排扇形穿层钻孔,通过钻取煤炭与排放瓦斯来防止揭穿煤层时发生突出。该法简便易行,效果显著,特别适用于急倾斜煤层条件。金属骨架用于石门揭穿煤层、 加固煤体、阻止突出的一种超前支护。它一般适用于地应力和瓦斯压力不太大的急倾斜薄及中厚煤层。采用金属骨架措施揭穿煤层后,严禁拆除或回收骨架。震动性放炮为诱导突出所采用的一种特殊放炮方法。当井巷要揭开突出危险煤层时,在工作面布置较多的炮眼,装较多的炸药, 以强力全断面一次爆破,瞬间揭开突出煤层。借助放炮时产生的强烈震动力使煤层中潜能和瓦斯得到迅速释放,从而达到人为诱导突出的目的。超前钻孔在煤巷掘进工作面的前方,打直径为75 300 mm 的钻孔,排放瓦斯, 并在钻孔周围形成卸压带,以防止发生突出。一般钻孔深l5 20m。超前钻孔常用于煤层较厚、 赋质较软、 透气性较好的情况下。对于煤层较硬,可以与微差控制爆破结合使用。深孔松动爆破在工作面前方存在有 5 m卸压煤体防护下,在前方5. 5 m 以外引爆几个深炮眼形成煤体松动爆破。炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈, 使原有集中应力带与高压瓦斯带移向深部,为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。深孔松动爆破适用于煤质较硬、 突出强度较小的煤层。1.3目前瓦斯与瓦斯防突措施存在的问题及发展方向1.3.1区域防突措施存在问题的分析1）优先开采保护层应注意的几个问题如果煤层群中有几个保护层时, 应优先选用上保护层。保护层的采空区内不得留煤柱。如遇到特殊情况非留煤柱不可时, 要将煤柱位置准确地标在采掘工程图上。在它的影响范围内采掘,必须采取专门的防突措施。开采保护层时,要同时抽放被解放层中的瓦斯。开采近距离保护层时,要特别注意防止被保护层的卸压瓦斯突然涌入保护层的采掘工作面而造成事故。在被保护层的解放范围之外进行采掘工作,必须采取专门的防突措施。煤层群中不存在无突出危险煤层时,可选择突出危险性较小的煤层作为保护层,并抓好该层的突出预测预报工作。2）预抽煤层瓦斯本层钻孔的成孔长度是影响其抽放效果和应用范围的重要因素, 如果成孔不能达到一定的长度, 工作面的瓦斯抽放效率就会降低。此外, 区域性瓦斯治理措施的基本要求是在该区域采掘工作开始之前即应消除和降低煤层的瓦斯威胁。短钻孔无法使抽放作用有效地延伸到未采掘的区域, 只能用于本工作面内的局部瓦斯抽放,也就不能起到目前穿层钻孔具有的区域性预抽作用。所以,为了扩大本层钻孔在抽放瓦斯领域的应用,成孔技术是前提,合理的布置方式和参数是实现有效抽放的手段。3）煤层注水在打钻注水过程中,如果水压过高, 水流易沿煤体弱面流失,难以全面湿润煤体;水压过低,注不进水。封孔困难, 如果封孔不严密, 造成漏水对瓦斯的释放率降低,造成巷道积水, 影响生产。1.3.2局部防突措施存在问题的分析1) 水力冲孔水力冲孔是在封闭式高压供水条件下,利用钻头钻进、水流冲击和水力脉动输排等作用, 诱导和控制喷孔, 使工作面前方煤体卸压和排放瓦斯,达到防治突出目的的方法。要求其煤的坚固系数 f一般小于 0.5, 所用的水量一般为 30 35m3/ h。经过水力冲孔后, 煤层透气性可增大,煤的膨胀率提高,但是,水力冲孔所用的水量大、 工艺复杂, 容易造成大量积水,影响正常的工作。主要用于石门揭煤或自喷能力强的软分层。2）多排钻孔多排钻孔对于石门揭开缓倾斜煤层,应控制到石门周界外35m 的煤层范围,由于钻孔应一次打穿煤层全厚,钻孔较长,并且钻孔的岩石段较长,尤其是遇到硬岩石时, 打钻的时间长, 工程量大。适用于煤层透气性较好的煤层。3）金属骨架金属骨架对于石门揭煤,由于金属骨架的两端是支撑在煤层顶(底)板的岩石中,以此承受上悬和两帮的煤体压力。 因此，对缓倾斜和倾斜煤层会因跨度加大而使骨架的强度降低。使其不能大量释放出潜能,只能在一定程度上起到抑制突出发动的作用,所以,该措施预防突出的能力是有限的,只能作为石门防突措施的一种配套措施,用以防止上悬和两帮的煤体垮落诱发突出。4）震动放炮震动放炮在突出危险性较小、 煤层较薄的条件下才适用。严格地说震动放炮是一种安全措施, 对于突出危险性较大,以及中厚、 厚煤层来说,诱导突出的煤量、 瓦斯浓度都有可能较大,造成瓦斯爆炸,必须配合其他防治措施使用。5)超前钻孔超前钻孔防治煤与瓦斯突出的缺点,当地应力和瓦斯压力很大时, 在突出危险煤层中实施超前钻孔往往会遇到顶钻和卡钻,使钻孔难以到达设计深度,并且在钻进过程中有时会发生突出。超前钻孔的直径一般为75 120mm。经测得直径90mm 的钻孔有效影响半径: 横向为0.9m, 纵向为0.6m,这样对于12m2左右的掘进断面而言,在掘进工作面前方至少要有20 多个孔, 在地质条件变化剧烈地带打孔的个数甚至更多。6)深孔松动爆破深孔松动爆破防突的效果较好。但是,在突出煤层中打长钻孔很困难, 而且难以保持钻孔形状完整,对于上山掘进工作面在放炮时很容易造成煤体垮塌。由于客观条件和主观因素的影响, 钻孔深度、 数量、 装药长度和装药位置及封孔长度等难以完全达到设计要求。目前,已发生过多次因采取松动爆破措施不当而引起的瓦斯燃烧、 爆炸和诱发事故。1.3.3防突技术的发展“六五” 至 “十五” 期间，在煤与瓦斯突出防治技术方面,取得主要的进展有：1）积极开展区域煤与瓦斯突出危险性预测研究，以绘制突出危险区域分布图为目标，该预测基础是煤矿实际测定的瓦斯压力和瓦斯含量等基本参数 地质构造 动力现象等 区域预测的方法包括瓦斯地质法 综合指标法 钻孔动力现象判断法和其他现象的综合判断法。2）行成了基于地球物理 瓦斯地质和动力区划方法与瓦斯突出区域预测方法及指标，实现区域预测结果的可视化；非接触式连续预测方法的研究与改善；对无线电波透视技术与装备进行了完善与改进；非突出危险区预测准确可靠性为100%，有突出危险区预测准确率达70%以上。（3）行成了保护层结合瓦斯抽采综合防治突出成套技术包括多重上保护层结合底板穿层钻孔抽瓦斯、远距离下保护层和地面钻孔抽瓦斯 特厚煤层首采分层结合底板穿层钻孔或高抽巷抽瓦斯1.3.4 防突技术的新趋势在煤与瓦斯防突技术方面，美国和澳大利亚从 20 世纪 90年代开始，进行了一系列的透视实验，美国斯托拉斯公司采用先进电子集成和图像重建技术，已成功研制出了无线电磁波透视试验样机 美国 加拿大 瑞士研制的脉冲雷达，探测精度 探测距离 数据处理和成像技术等都有很大的优势，在地质构造发育 厚度变化大 煤体结构复杂和强度变软等煤与瓦斯突出易发区域的探测方面具有良好的应用前景 前苏联对声发射和电磁辐射技术预测煤与瓦斯突出进行了深入的研究，并已推广应用 我国在现有认识的基础上形成的突出预测预报技术，存在预测因子和临界值不能完全适应预测突出的实际要求等问题2煤与瓦斯综合防突在突出煤层开采过程中，只有很小的区域或区段才发生突出，在对突出的区域分布性质未认识或无预测突出危险性方法的条件下，要求在突出危险煤层采掘工作中普遍采取防突措施是合理的。但是，这样执行的结果，使防突工作带有一定的盲目性，且由于在本来无突出危险的区域采用了防突措施，导致了人力和财力的浪费，也严重制约了突出矿井生产的发展。随着科学技术的进步，突出预测逐渐从研究阶段进入生产实用阶段，因此，使得有可能把突出预测作为综合防突措施的第一个环节。预测的目的是确定突出危险区域和地点，以便使防突措施更加有的放矢。综合防突措施的第二个环节是防突措施。即在预测有突出危险的地段，采取防止突出措施，以达到预防突出的发生。综合防突措施的第三个环节是措施效果检验。国内外多年的生产实践表明，各种防突措施，特别是局部防突措施，尽管经过科学试验证实是有效的，但在生产中推广应用后，都无例外地发生过多多少少的突出。这就令人对措施本身的防突效果产生了怀疑，即使在同一突出煤层，在一些区域证实所采取措施是有效的，但在有些区段则无效，其原因在于井下条件的复杂性，如煤层赋存条件变化、地质构造条件变化和采掘工艺条件变化等。因此，要求在防突措施执行以后，要对其防突效果进行立竿见影的检验，以确保措施的防突效果。措施效果检验方法与预测方法大致相同。综合防突措施的第四个环节是安全防护措施。为了防止预测失误或防突措失效发生突出时的人身事故，必须采取安全防护措施。这是防止发生突出事故的第二道防线。2.1影响煤与瓦斯突出的地址因素2.1.1 地质构造对于煤层顶底板岩石透气性小的矿井，煤层中的瓦斯含量很大程度取决于地质构造，地质构造如褶曲、断裂对煤层瓦斯影响作用有双重性：一方面具有释放煤层瓦斯作用，另一方面又具有积聚煤层瓦斯的作用，地质构造类型不同，但有一个共同的特征，即在地质构造的形成过程中，形成两个相反分带，即地应力释放带和地应力集中带，相应的在煤层中的瓦斯也出现相反分带，在地应力释放带中的瓦斯含量降低，而在地应力集中的煤层瓦斯含量升高。从大区域地质构造来看，突出与区域地质背景相关联。例如我国华南瓦斯涌出量大，突出次数多，强度大，始突深度浅。而华北煤田，大部分地区多不突出。这是因为华南经过多次构造运动，构造十分复杂。多为压扭性褶皱断裂。而华北多为张性或张扭性断裂。（1）断裂构造1）一般情况和规律张性断层或裂隙，对煤层瓦斯起释放作用。即所谓“张裂隙”。例如福建省区域构造大部份是张性断裂构造，福建煤层瓦斯含量较低。但随着埋藏深度的增加，排气断裂的排气性能可能减小。压性或压扭性断裂，对瓦斯起保存作用，即所谓“闭合裂隙”和遮挡断层，逆掩断层几乎为遮挡型的，而倾角较陡的断层有可能排气。2）关于“峰值”问题在开放性断层附近，瓦斯含量低，出现谷值，在断层两侧一定部位，瓦斯含量升高，各出现一个“峰值”，再远则是瓦斯含量正常值。（2）褶曲构造煤矿巷道中常见的小型褶曲，一般对瓦斯含量影响很小，但中型成大型褶曲影响较大。区域性大型向斜埋藏深度大，瓦斯含量高；而大型背斜相对埋藏深度浅，瓦斯含量低。大型背斜的中和面以下则高。中型褶曲的瓦斯含量有三种情况：封闭条件好时，背斜较向斜瓦斯含量高，因为在封闭系统中，瓦斯只能沿煤层向高处运移。封闭条件不好时，向斜较背斜瓦斯含量高，因为背斜中的瓦斯易沿张性裂性逸散。在倾伏褶曲的转折端，倾伏背斜较倾伏向斜瓦斯含量高，因为倾伏背斜的转折端瓦斯运移距离长，受气面积往上逐渐缩小，阻力变大。2.1.2 煤质（1）挥发分瓦斯含量随着煤的变质程度升高而增加。在相同的条件下，挥发分越低，变质程度越高，因此瓦斯含量亦越高。随着变质程度的增高，吸付能力随之增加。（2）灰分瓦斯突出强度与灰分会含量值成反比关系。煤中灰分增加，不仅增加了煤的强度，更重要的是：1）是减少了生成瓦斯的物质，如1t无烟煤可生成400m3的瓦斯。若灰分增加20%，则只能生成320m3的瓦斯；2）灰分多以分散状或呈胶结构充填或分布于煤的结构组分的胞腔中，占据一定的吸附表面空间。降低瓦斯的吸附能力；3）灰分增加，提高了煤的强度，因此，灰会增高，减少了瓦斯突出的危险性。（3）水分由于水分不仅能占去煤体中的一部份孔隙，而且水分子部分吸附在煤的表面，从而影响煤对甲烷的吸附能力，充水性高的煤，其可塑性和柔性增加，减少了煤体的应力集中程度和强性，因此充水性高的煤，突出危险性小。2.1.3 煤层厚度及其变化1）煤层厚的地段，在其他因素相同的情况下，较易发生突出。煤层愈厚，生成的瓦斯多，储集的瓦斯内能愈大，煤层受地质构造挤压力作用，煤层愈薄，应力主要集中于比煤层强度大的围岩中传递，煤层厚，同样大的应力则主要在煤层中传递，增强了对煤的破坏程度，增加了突出的危险性；2）煤与瓦斯突出多发生在煤厚变化带。这些地带不仅有较大的瓦斯内能，而且煤层受力也较复杂，应力比较集中，煤层受到破坏，煤强度降低，使突出的危险性增加。2.1.4 煤系地层岩性（1）煤层围岩大量的资料表时，凡是突出井田，其煤层顶底均由具有一定厚度而较完整的屏障层组成，在此种条件下，瓦斯属于封闭型，只发生临界突出到弱突出者，瓦斯属于半封闭型，无瓦斯突出危险的属于开放型，福建省煤矿瓦斯均属于开放型瓦斯。（2）岩性对瓦斯突出的影响一般来说，泥岩比粉砂岩致密，易保存瓦斯。因此，泥岩所在比例愈大，瓦斯突出的危险性愈大。（3）煤岩特征根据大量的资料表明，致密块状，条带状的煤强度大，瓦斯含量低，在地压的作用下，不易破碎，因此，一般为难突出煤，福建省大部份煤层都是致密块状，条带状等特征，为难突出煤。片状结构煤的强度小，但瓦斯含量小，也属于难突出煤，粉粒状、蜂窝状结构及网状裂隙结构煤，不仅瓦斯含量大，颗料之间的接触面小，强度低，煤质柔软，一经受地压作用，这些微粒受到错移，微孔隙互相沟通，使瓦斯迅速解吸，形成巨大的瓦斯内能，当煤壁不能承受巨大的瓦斯内能时，就会发生瓦煤和瓦斯的突出。因此，属于易突出煤。2.1.5 生产活动煤矿瓦斯突出与生产活动等均有一定的关系。矿山压力可使瓦斯压力增加，从而增加瓦斯和煤突出的危险性，有数据表明采动后的矿山压力比采动前的平均垂直压力大3倍5倍，特别是掘进迎头的两个隅角，矿山压力集中，易发生瓦斯突出，地表下的煤、岩层在未经采动之前是处于应力平衡状态的，矿井下的采掘活动破坏了这种平衡状态，引起应力的重新分布，以达到新的平衡，此时造成局部应力集中，增强瓦斯突出的动力，随着采掘工程的推进和矿山开采深度的增加，矿压也明显增强，煤和瓦斯突出的危险性加大。除以上影响瓦斯突出的这些因素外，水文地质因素、岩浆岩、开采规模、开采深度以及采空区的密闭质量等因素对煤和瓦斯的突出危险性也有一定的影响。2.2 煤与瓦斯突出的预测2.2.1静态(不连续)预测静态预测的根据就是含瓦斯煤体性质及其赋存条件的某些量化指标。这些指标主要包括瓦斯指标、煤层性质指标、地应力指标或它们的综合指标，预测则是考察其中的单个或同时多个指标是否超过临界值。具体说来，目前较多采用的指标有钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、瓦斯放散指数P、煤体坚固性系数f、瓦斯压力P。(1)综合指标D与K法抚顺分院、北票矿务局与红卫矿提出用综合指标D与K来预测煤层的突出危险性，预测综合指标K和D己被列入我国的防突细则，得到了广泛的应用。 (1)式中: D为综合指标之一；H为煤层开采深度，m；P为煤层瓦斯压力，MPa；f为煤层软分层的平均坚固性系数。如打钻所取煤样的粒度达不到测试f值所要求的粒度标准(1015mm)时，可取粒度为l3mm粒度煤样进行f值测定。所得结果按下式进行换算：当f1-30.25时,f=f1-3；当f1-30.25时,f=1.57,f1-3=0.14。f1-3用粒度为l3mm煤样测出的煤坚固性系数值。K=P/f (2) 式中，K为综合指标二；P为煤层软分层的瓦斯放散初速度指标。其临界值参照数值见表l。表1 判断突出危险性的综合指标临界值煤层危险突出性指标危险性程度DK0.25无突出危险性0.25<15无突出危险性0.2515突出危险性（2）R值综合指标法采用这一方法预测工作面突出危险性时，要求在工作面打2个直径为42mm、深5.56.5mm的钻孔。一个孔位于工作面中部，孔平行于掘进方向，另一钻孔的终孔点应位于巷道轮廓线外15m处。钻孔每打1m，测定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，测量室长度应为lm。每米钻孔的打孔时间应保持约2min。根据沿孔深测出的最大钻屑量和最大钻孔瓦斯涌出初速度，按下式确定突出危险性：R=(Smax-a)(Qmax-b) (3)式中：R为考虑煤屑量和钻孔瓦斯涌出初速度的综合指标；Smax为每个钻孔长测出的最大钻屑量；Qmax为每个钻孔长测出的最大瓦斯涌出初速度；a、b为经验常数。原煤炭部制定的防灾细则中，提出的R值临界指标为6，可供参考。(3) 钻屑单项指标法采用钻屑单项指标法进行工作面突出危险性预测时，作为钻屑单项指标，按防突细则有以下几种：Smax、h2、C和K1值。各指标的突出危险临界值应根据实测数据确定。无实测数据时，可按表2数据确定工作面的突出危险性。表2 用钻屑指标法预测工作面突出危险性的临界值h2最大钻屑量K1危险性程度paKg/mL/mml/(g.min)20065.40.5突出危险性工作面<200<6<5.4>0.5无突出危险性工作面(4) 钻屑综合指标法该法是通过综合考虑每米钻孔最大钻屑量Smax钻屑瓦斯解吸指数K1，钻屑瓦斯解吸衰减系数C和启动解吸仪2min时的解吸仪读数h2，来预测工作面的突出危险性。(5) 钻孔瓦斯涌出初速度法利用该法进行煤巷掘进工作面突出危险性预测时，应在距巷道两侧0.5m处，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm，深为3.5m的钻孔。用胶囊封孔器进行封孔，孔后测量室的长度应为0.5m。钻孔瓦斯涌出初速度用流量计进行测定，测定工作应在打完钻孔后2min内完成。判断有突出危险的钻孔瓦斯涌出初速度的临界值qm，应根据矿井实测资料分析确定。如果无实测资料时，可参考表3中的临界值。表3 钻孔瓦斯涌出初速度的瓦斯突出危险临界值煤的挥发分V/%51515202030>30qmin/(L/min)5.04.54.03.52.2.2动态(连续)预测当前所采用的静态工作面突出危险预测方法，都是通过钻孔来实现的，因此又可称为静态的钻孔法。静态法打钻及参数测定需占用作业时间和空间，工程量很大，预测作业时间也较长，对生产有一定的影响，预测所需费用也较高。并且这种静态法的准确性也不是很高，易受人工影响。近几年来出现了100多次预测指标未超过临界值而发生突出的事故，如芙蓉矿务局白皎煤矿1993年3月27日发生的重大恶性事故就是一例，死亡人数11人，直接经济损失数百万元。究其原因，煤层或煤体及其内部所含有的瓦斯并不是匀分布的，也不是稳定的。在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的，并不能完全代表整个预测步长范围内的突出危险性，在预测时刻取得的结果也只是静态的，并不能完全代表煤体稳定前整个时期内的突出危险性，因为煤体处于动态变化之中，延期突出就是例证。因此，动态连续预测的研究正日益引起人们的重视。目前，突出的连续预测有3条途径：声发射监测技术；利用环境监测系统连续监测工作面的瓦斯涌出变化特征，分析瓦斯涌出与突出的关系从而预测突出；电磁辐射监测技术。（1）声发射技术煤和岩石内部存在大量的裂隙等缺陷。煤岩变形及破坏的结果就是裂隙的产生、扩展、汇合贯通。研究表明，裂隙的产生和扩展都将以弹性波的形式产生能量辐射，这就是声发射。声发射技术可以对破裂源进行定位。早在20世纪40年代初，美国就利用声发射技术监测金属矿井的岩爆。随着计算机技术的应用，该项技术在矿井中的应用更加广泛。近年来，加拿大的研究人员研究了多种声发射监测系统，用于岩爆预测。焦作工学院的汤友谊、陈江峰等学者，曾以“瓦斯突出煤体无线电波透视探测技术研究”作为国家“九五”科技攻关项目，结合不同矿区、不同煤种、不同破坏类型的煤体，对突出煤体物性参数进行了系统的测试研究。结果表明：煤种及破坏类型相同的煤，电阻率较接近，突出煤体与非突出煤体的电阻率存在较大的差异，不同变质程度的煤的电阻率表现出不同的特征。在利用无线电波坑道透视技术对由突出煤体和非突出煤体组成的突出煤层的电性响应特征的研究中发现，突出煤体非突出煤体的电导和介电常数存在明显的差异，故突出煤层属于各向异性的层状介质，不同破坏类型的煤体组合的无线电波响应具有一定的规律性。关于非接触式探测构造煤的研究，国外未见成功的报导，煤炭科学研究总院重庆分院和西安分院在矿井物探手段上做了大量的研究工作，并在无线电波坑道透视采煤工作面地质构造、溶洞、煤厚变化等方面收到了良好的效果，不少学者也曾尝试将物探技术用于煤与瓦斯突出危险性预测，取得了一定的成效，也研制出了相关产品，如重庆煤科分院的MTr-92型煤与瓦斯突出危险性探测仪、中国矿业大学研制的KDB5本安型煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪等。随着大容量、高速度计算机系统的引人和声接收技术的发展，用声发射技术进行突出预测可望获得突破。（2）以地震波为主的弹性波技术弹性介质中物质粒子间有弹性相互作用，当某处物质粒子离开平衡位置，即发生应变时，该粒子在弹性力作用下发生振动，同时又引起周围粒子的应变和振动，这样形成的振动在弹性介质中的传播过程称为“弹性波”。从弹性力学理论的研究中，人们了解到弹性波在岩体中的传播规律与岩石介质本身的性质紧密相关。随着地震波动力学理论在地震勘探中的迅速发展，岩芯弹性波技术也随之得到了广泛的应用。弹性波不仅对岩石具有一定的穿透力和分辨力，它在介质中传播时与介质相互作用，检测得到的岩体弹性波传播速度，将反映与岩石物理力学性质紧密相关的各种信息，岩石内在和外部特征上的差异(包括矿物成分、化学成分、胶结物胶结状况、颗粒度、密度、孔隙率、天然裂隙、硬度和强度、风化程度、变质程度)以及结构和构造的影响，都将引起波速值的差异。因此，作为一种传播速度快、可保证检测系统实时性的信息载体，弹性波在突出煤体与非突出煤体中传播时，必然表现出不同的响应特征，突出地球物理场响应特征的研究为地球物理研究煤与瓦斯突出预测理论和方法提供了科学思路。在俄罗斯，以地震声学方法为主的弹性波技术在煤与瓦斯突出危险性预测领域中的研究与应用已有半个多世纪的历程，1965年地震声学预测方法的判断准则问世，该方法随即成为标准的预测方法并迅速得到广泛的应用。在我国，煤炭科学研究总院抚顺分院在声发射法(AE)预测煤与瓦斯突出方面做过许多工作，国内不少学者也进行了弹性波技术预测煤与瓦斯突出方面的研究，但总体上讲，该项技术尚不成熟，属于前探性工作。安徽理工大学的刘盛东教授以此方面的研究内容为主，作为安徽省自然基金项目立项，正在进行深入细致的研究。2.3 煤与瓦斯防突措施（1）预防突出的区域性措施1）优先开采保护层。开采具有煤和瓦斯突出危险的煤层群时,预先开采无突出危险或危险性较小的煤层,使有突出危险的煤层卸压, 大量泄出瓦斯,从而使其减弱或失去煤和瓦斯突出危险。对有条件进行保护层开采的突出煤层, 坚定不移地实施保护层开采,对不具备保护层开采条件的突出煤层不安排采掘活动,同时创造条件研究解决保护层开采的新技术。2）煤层开采前瓦斯预先抽放。煤层开采前瓦斯预先抽放,消除高地应力,提高煤层透气性,在回采前消除突出。抽放煤层瓦斯的实质是,利用均匀布置在突出危险煤层内的大量钻孔,经过一定时间(数个月至数十个月)预先抽放瓦斯,以降低其瓦斯压力与瓦斯含量, 使其周围煤体的瓦斯得到排放,瓦斯压力降低, 瓦斯含量减少, 释放了瓦斯潜能。随着瓦斯的不断排出,煤层收缩变形、 地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度增高等效应。综合这些因素的变化,最终达到削弱和消除突出危险的效果。网格穿层钻孔预抽瓦斯防止突出网格穿层钻孔预抽瓦斯防止突出, 是利用均匀且较密集的布孔,使钻孔在突出煤层内的终孔点成网格状( 防止煤层内有抽放的死角) ,通过尽量短的预抽时间,使总抽出量能达到钻孔控制区域瓦斯储量的25%以上, 达到有效的目的。网格穿层钻孔预抽瓦斯防突方法与开采保护层相比,井巷工程量可以减少一半以上, 节省准备时间1 1. 5 年。投入成本仅为开采保护层的三分之一。综合比较。网格穿层钻孔预抽瓦斯措施具有施工安全、 工程量少、 准备时间短、 投入少等优点,具有良好的推广应用前景。在有条件的工作面, 网格穿层钻孔预抽瓦斯方法同本煤层钻孔预抽瓦斯方法配合,抽放效果更好。本层长钻孔预抽瓦斯防突技术网格穿层钻孔抽放方式对于许多高瓦斯、 突出矿井防治煤与瓦斯突出和降低瓦斯涌出量起到了显著的作用。但是与之相比,本层钻孔完全沿煤层钻进,抽放的效率高;施工成本低。因此,扩大本层钻孔的应用对于煤矿降低抽放成本和增大抽放应用规模有非常重要的意义。抽放煤层瓦斯作为区域性防突措施,不仅适用于开采单一突出煤层的矿井,也可用于煤层群开采首采突出层。目前抽放煤层瓦斯的方式有穿层钻孔抽放和本层钻孔抽放两种方式,分别适用于不同的煤层条件。但无论采用何种预抽方式,都要为预抽瓦斯提供必要的空间和时间超前量,才能保证取得良好的防突效果。煤层注水被水湿润的煤力学性能发生很大变化, 塑性提高, 弹性模量减小,从而使地应力分布均匀化, 地应力和瓦斯压力梯度都减小, 弹性潜能降低,其释放的速度变小, 大大减小了突出释放弹性潜能的功率水平; 水进入煤的孔隙, 降低了瓦斯放散初速度, 增加了瓦斯流动阻力,从而削弱了瓦斯在突出过程中的作用;抽排瓦斯降低了瓦斯压力和瓦斯含量,减小了瓦斯内能。（2）预防煤和瓦斯突出的局部性措施水力冲孔在进行采掘工作之前, 使用高压水射流,在有突出危险的煤层(或石门揭煤)中,冲出若干直径较大的孔洞。冲孔过程中可排出大量瓦斯和一定数量的煤炭,因而在煤体中形成局部卸压区域,在这个区域内,则可防止发生突出。水力冲孔常用于石门揭煤、 煤层巷道掘进和回采工作面。在石门揭煤时,采用水力冲孔在工作面前方应保留3 5m 的安全岩柱。排放钻孔在预定的石门(井筒)揭穿煤层的断面轮廓外布置多排扇形穿层钻孔,通过钻取煤炭与排放瓦斯来防止揭穿煤层时发生突出。该法简便易行,效果显著,特别适用于急倾斜煤层条件。金属骨架用于石门揭穿煤层、 加固煤体、阻止突出的一种超前支护。它一般适用于地应力和瓦斯压力不太大的急倾斜薄及中厚煤层。采用金属骨架措施揭穿煤层后,严禁拆除或回收骨架。震动性放炮为诱导突出所采用的一种特殊放炮方法。当井巷要揭开突出危险煤层时,在工作面布置较多的炮眼,装较多的炸药, 以强力全断面一次爆破,瞬间揭开突出煤层。借助放炮时产生的强烈震动力使煤层中潜能和瓦斯得到迅速释放,从而达到人为诱导突出的目的。超前钻孔在煤巷掘进工作面的前方,打直径为75 300 mm 的钻孔,排放瓦斯, 并在钻孔周围形成卸压带,以防止发生突出。一般钻孔深l5 20m。超前钻孔常用于煤层较厚、 赋质较软、 透气性较好的情况下。对于煤层较硬,可以与微差控制爆破结合使用。深孔松动爆破在工作面前方存在有 5 m卸压煤体防护下,在前方5. 5 m 以外引爆几个深炮眼形成煤体松动爆破。炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈, 使原有集中应力带与高压瓦斯带移向深部,为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。深孔松动爆破适用于煤质较硬、 突出强度较小的煤层。2.4 煤与瓦斯防突效果的检验国内外多年的生产实践表明，各种防突措施，特别是局部防突措施，尽管经过科学试验证实是有效的，但在生产中推广应用后，都无例外地发生过多多少少的突出。这就令人对措施本身的防突效果产生了怀疑，即使在同一突出煤层，在一些区域证实所采取措施是有效的，但在有些区段则无效，其原因在于井下条件的复杂性，如煤层赋存条件变化、地质构造条件变化和采掘工艺条件变化等。因此，要求在防突措施执行以后，要对其防突效果进行立竿见影的检验，以确保措施的防突效果。措施效果检验方法与预测方法大致相同。2.5 安全防护措施安全防护措施是避免突出造成人身伤亡的重要环节。在这方面，除按细则要求装备自救器、压风自救系统、设避难所外，尚应研究在防突措施执行过程中的安全措施。从长远来看，开展无人工作机械化采煤的研究，对避免回采面突出事故是必要的。3 煤与瓦斯防突措施的应用3.1概况张集煤矿位于徐州市北郊，矿井主采煤层为7、9层煤，平均厚度2.5m3.5m，煤层走向NE45左右，井田面积32平方公里，设计为90万吨，服务年限50年，采用主井多水平开采。张集矿在北翼延深之前主要生产区域为-700m东三采区9层煤。9煤瓦斯压力0.650.83MPa，矿井绝对瓦斯涌出量为9.39m3/min.t，相对瓦斯涌出量为7.73m3/t，随着矿井开采深度的增加，瓦斯涌出量也相应增加。煤层透气性较差。9367皮带机道掘进工作面位于-700m东三采区，工作面标高在-704m水平，工作面设计长度为550m，巷道宽度为4.2m，高度为2.6m，断面为10.92m2，采用锚网梁支护；煤层平均厚度为2.7m，倾角为914度，平均11度。工作面上部为9367综采工作面，下部为F4断层、东部为煤层变薄区，西部9443工作面采空区。老顶为细砂岩，厚度为12.05m，直接底为粉砂岩，厚度为4.4m。3.1.1突出危险性评价 （1）9367掘进工作面9-2煤局部瓦斯含量达8m3/t，煤层发生瓦斯突出的条件不够充分，仅处于突出危险的临界状态（发生煤与瓦斯突出的瓦斯含量指标为8m3/t）。但9-2煤瓦斯放散初速度较快（P为1417），煤体一经暴露瓦斯即快速放散，易于形成具有携带破碎煤能力的瓦斯流，这就增加了9-2煤突出危险的不稳定性。9367掘进工作面掘进在综采外切眼三角门处发生一起瓦斯突出事故，突出瓦斯量为485m3，瓦斯浓度最高达32%。（2）瓦斯突出现象与采掘时的应力释放有一定联系。由于9367掘进工作面的采掘活动的进行，破坏了断层附近原始应力的分布状态，造成部分地段应力叠加，易引起煤层中瓦斯的不均衡释放或突出。（3）瓦斯突出与小构造关系有一定的联系，小构造发育地段岩层的完整性被破坏，岩石强度降低，为瓦斯的突出提供了有利的通道，近走向小构造极易造成瓦斯非正常释放。9367掘进工作面共揭露落差0.3m以上的断层达19条，在巷道掘进过程中每次揭露小构造经常出现炮后瓦斯超限现象。且在断层附近，曾出现在打钻过程中，煤体明显沿断层面位移，接近突出临界现象。瓦斯动力现象已成为制约安全生产的关键因素。3.2局部防突措施3.2.1 单一超前排放钻孔的防突方法（1）钻孔施工在工作面迎头设计12个孔深为12m的超前排放钻孔，终孔控制到巷道轮廓线外58m。具体钻孔布置如图2-1。图2-1钻孔布置图（2）效果检验1）突出预测（效检）采用钻屑解吸指标法和瓦斯涌出初速度法，测定指标为h2、S、q。预测孔应选择在迎头煤质硬度相对较软的分层中进行，沿巷道掘进方向布置3个直径为42mm，孔深为10m的预测钻孔。无较软的分层则布置在工作面中央。预测钻孔采用MSZ-1.2A型煤电钻和配套麻花钻杆施工。2）钻孔布置：一个钻孔位于工作面中部，平行巷道掘进方向；另两个钻孔布置在巷道中线两侧，开孔距巷帮0.5m，终孔控制到巷道轮廓线外（上帮8m、下帮5m）。3）打钻时，每打1米测定一次钻屑量S；每间隔2m，即2、4、6、8、10m深度处采集钻屑，分别测定解吸指标h2、瓦斯涌出初速度q。4）测定仪表采用MD-2型钻屑瓦斯解吸仪、ZLD-2型多级流量计、JN-2型胶囊封孔器。5）突出危险临界值h2=200Pa、S=6kg/m、q=4.5L/min。6）当测定的指标均小于突出危险临界值时，工作面预测为无突出危险工作面允许掘进5m；当测定任一指标h2200pa、S6kg/m、q4.5L/min工作面确定为突出危险工作面。（3）存在问题9367掘进工作面前期虽然采用了常规的超前排放钻孔的防突措施，但实际效果不佳。未能从根本上消除瓦斯对生产的制约。1）在掘进过程中经常出现响煤炮及炮后瓦斯超限现象，不能满足工作面防突安全生产的需要。2）防突措施的效果检验经常出现超标超限，需重复补打超前排放钻孔，直至再次措