矿井瓦斯及其防治矿井瓦斯及其防治煤矿安全概述煤矿安全概述l安全生产方针安全生产方针安全第一，预防为主，综合治理安全第一，预防为主，综合治理l瓦斯治理十二字方针瓦斯治理十二字方针先抽后采，以风定产，监测监控先抽后采，以风定产，监测监控l瓦斯治理十六字工作体系瓦斯治理十六字工作体系通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位讲课内容l煤层瓦斯的赋存与含量煤层瓦斯的赋存与含量l矿井瓦斯涌出矿井瓦斯涌出l矿井瓦斯爆炸及其预防矿井瓦斯爆炸及其预防l煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出概述l煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出及其预防及其预防l矿井瓦斯抽放矿井瓦斯抽放第一部分第一部分煤层瓦斯的赋存与含量煤层瓦斯的赋存与含量矿井瓦斯概念矿井瓦斯井下有害气体的总称广义专指甲烷（CH4）占83.496.5% 狭义 矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质甲烷（CH4）重烃氢气（H2）一氧化碳（CO）硫化氢（H2S）甲烷（CH4）二氧化碳（CO2）氮气（N2）一氧化碳（CO）硫化氢（H2S）二氧化硫（SO2）二氧化氮（NO2）一氧化氮（NO）可燃可爆性室息性有毒性无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气体；空气中浓度高时会使空气中氧气浓度降低，造成人员窒息。甲烷的密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍，甲烷的扩散速度是空气的1.34倍，能很快地扩散到巷道空间。甲烷的化学性质不活泼，微溶于水(20，101.3kPa时，溶解度为3.31L/100L水)。在煤矿井下，甲烷容易积存在巷道顶板空洞或无风的盲巷内。甲烷性质 煤层瓦斯含量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 瓦斯在煤体内存在的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。 瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部，与煤体固体分子相结合。水文地质条件水文地质条件 “水大瓦斯小，水小瓦斯大”。 地下水活跃的地区，通常煤层的瓦斯含量减小，地下水在漫长的地质年代可以带走数量可观的溶解的瓦斯；而且在地下水活跃地区，透气的天然裂隙比较发育，这些裂隙也成为瓦斯直接渗滤的通路。在地下水活跃地区内，由于地下水溶蚀一部分矿物质，使地层得到天然卸压，地应力的降低，煤层与岩层透气性增大，煤层瓦斯易于流失。湖南不少煤矿都存在着“水大的矿井，煤层瓦斯含量小，反之，水小的矿井，煤层的瓦斯含量大”的现象。 影响煤层瓦斯含量的主要因素第二部分第二部分矿井瓦斯涌出矿井瓦斯涌出 矿井瓦斯涌出形式矿井瓦斯涌出形式特除（异常）涌出普通（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、煤块和岩石等瓦斯喷出 大量承压状态的瓦斯从肉眼可见的煤、岩裂缝中快速喷出的现象。 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喷出危险区域。矿井瓦斯涌出量表达方法矿井瓦斯涌出量表达方法相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 矿井单位时间内涌入采掘空间的瓦斯量（m3/min或m3/d) 在矿井正常生产条件下，平均日产1t煤所涌出的瓦斯量（m3/t）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10m3/t且 矿井绝对瓦斯涌出量 40m3/min。矿井相对瓦斯涌出量10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量 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和瓦斯涌出形式划分 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。在一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现过一次瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照瓦斯矿井进行管理。矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤（岩）与瓦斯突出，该矿井即定为煤（岩）与瓦斯突出矿井。 各矿务局每年必须组织进行矿井瓦斯等级和二氧化碳的鉴定工作。新矿井设计前，地质勘探部门应提供各煤层的瓦斯含量资料，矿井瓦斯等级在设计任务书中确定。 矿井瓦斯等级划分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515%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 2530倍，时效长达100150年 之久。 第三部分第三部分矿井瓦斯爆炸及其预防矿井瓦斯爆炸及其预防瓦斯的最大危害就是发生爆炸。不仅能造成人员伤亡，而且会严重摧毁井下设施，中断生产。有时还会引起煤尘爆炸和井下火灾，从而加重了灾害，使生产难以在短期内恢复。瓦斯爆炸时会产生三个致命的因素：火焰锋面，冲击波，井巷大气成分的变化。 瓦斯危害 必要条件：甲烷的浓度超过爆炸下限(即形成瓦斯积存)，氧的浓度不低于12；具有超过最小点燃能量、长于感应期和高于甲烷最低点燃温度的点火源。 1、瓦斯积聚：煤矿中有各种各样的瓦斯源，它们主要处于掘进和回采工作面附近。瓦斯源的所在地甲烷易于积存，危险性大。我国掘进工作面的瓦斯爆炸占总爆炸次数的46.9，回采工作面占42，其它仅占3.3。在这些爆炸中，产生积聚瓦斯的直接原主要还是通风不正常。 2、 引火源：井下瓦斯爆炸的引火源很多。各种明火、煤炭和可燃物的自燃、电线短路、过载电流，电弧，电火花，灯泡破坏时赤热灯丝、摩擦或冲击火花、静电火花，炸药爆破火焰、赤热产物(气体与粒子)、冲击波压缩热等。 瓦斯爆炸的条件 1、 防止瓦斯积聚的措施 所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2，其体积超过0.5m3的现象。a搞好通风b及时安全地处理积聚瓦斯c分源治理瓦斯 d严格井下瓦斯浓度的检查与检测2 、防止瓦斯引燃措施 防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源，严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。 预防瓦斯爆炸的措施谢谢大家第四部分第四部分煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出概述突出过程突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t突出过程 煤与瓦斯突出是指煤与瓦斯在一个很短的时间内突然地连续地自煤壁暴露面抛向巷道空间所引起的动力现象。根据目前的研究结果，引起煤引起煤与瓦斯突出的力有地应力和瓦斯的压力，作用介质为软煤和瓦斯。与瓦斯突出的力有地应力和瓦斯的压力，作用介质为软煤和瓦斯。 煤与瓦斯突出的基本特征如下：抛出的固体物具有明显的气体搬运特征。煤、岩块的堆积角度小于自然安息角；堆积物呈分选性堆积。突出物中含有大量的极细的粉尘。有时还对抛出的软煤进行了重新固结和捣实。突出的孔洞具有一些特殊的形状。有的呈梨形、倒瓶形，口小腔大。突出过程中伴随有大量的瓦斯涌出。出现瓦斯逆流，严重地破坏矿井的通风系统和设施。 自然安息角松散矿岩自然堆积时，其四周将形成倾斜的堆积面，我自然安息角松散矿岩自然堆积时，其四周将形成倾斜的堆积面，我们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度称为矿岩的自然安息角。们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度称为矿岩的自然安息角。煤与瓦斯突出概念及特征突出分类突出强度 强度是指每次动力现象抛出的煤（岩）的数量（t或m3）和瓦斯量（m3）。由于在动力现象发生过程中瓦斯量的计算工作尚存在一些技术问题，现在分类主要依据抛出的煤（岩）重量。中型突出：强度5599t/次（突出后，经过一个工作班以上瓦斯浓度可逐步恢复正常）次大型突出：强度100499t/次（突出后，经过一天以上瓦斯浓度可逐步恢复正常）特大型突出：强度1000t/次（突出后，经长时间排放瓦斯，回风系统瓦斯浓度才恢复正常）小型突出：强度50t/次（突出后，经几十分钟瓦斯浓度可恢复正常） 大型突出：强度500999t/次（突出后，经几天回风系统瓦斯浓度可逐步恢复正常） 解释突出原因和突出过程的理论称为突出机理。突出是个很复杂的动力现象，至今已提出许多假说，概括起来有三大类：第一类是瓦斯作用说；第二类是地应力说；第三类是综合说。认为突出是地应力、瓦斯压力和煤的结构性能综合作用的结果，国内外大多数学者拥护综合说综合说。 突出机理研究突出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、煤壁 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。其它预兆第四部分第四部分煤与瓦斯突出防治技术煤与瓦斯突出防治技术“四位一体四位一体”综合防突措施综合防突措施 预测预报、防突措施、效检、安全防护措施“四位一体五步配套四位一体五步配套”综合防突措施综合防突措施 设计、预测、防突措施、效检、安全防护措施“六位一体六位一体”综合防突措施综合防突措施 设计、加强支护、预测、防突措施、效检、安全防护措施综合防突措施区域预测煤层突出煤层非突出煤层突出危险区突出威胁区无突出危险区区域预测采掘作业可不采取防突措施30-100m不少于2次区域预测验证超标不超标安全防护措施采掘作业突出危险工作面无突出危险工作面工作面预测安全防护措施采掘作业局部防突措施无效有效措施效果检验 “ “四位一体四位一体” ”综合防突体系综合防突体系4.1.1 突出预测的意义突出预测的意义 突出危险煤层内突出危险区呈带状分布，这个带的面积一般还不到突出危险煤层内突出危险区呈带状分布，这个带的面积一般还不到突突出煤层面积的出煤层面积的10，其长度一般在，其长度一般在l00m以内，在各突出危险带之间分布着以内，在各突出危险带之间分布着较宽的不突出的突出威胁带。对突出危险程度不同区域应采取不同的措较宽的不突出的突出威胁带。对突出危险程度不同区域应采取不同的措施，有利于防突，也会带来显著的效益，突出预测的意义在于：施，有利于防突，也会带来显著的效益，突出预测的意义在于： 为采取合理的防突措施提供科学依据，可减少防突措施的工程量为采取合理的防突措施提供科学依据，可减少防突措施的工程量与时间，提高采掘速度，改善矿井技术经济指标。与时间，提高采掘速度，改善矿井技术经济指标。 为在突出危险带内采取有效的防突措施提供保证与条件，主动及为在突出危险带内采取有效的防突措施提供保证与条件，主动及早采取措施，以保证安全生产和计划的完成。早采取措施，以保证安全生产和计划的完成。4.1 煤与瓦斯突出预测4.1.2 突出预测技术分类突出预测技术分类突出预测从预测的范围与时间来分，大致可分为两类：区域预测和突出预测从预测的范围与时间来分，大致可分为两类：区域预测和局部预测。前者的任务是确定矿井、煤层和煤层区域的突出危险性，这种局部预测。前者的任务是确定矿井、煤层和煤层区域的突出危险性，这种预测也可称为长期预测，后者的任务是在前者的基础上及时预测局部地点预测也可称为长期预测，后者的任务是在前者的基础上及时预测局部地点即采掘工作面的突出危险性。这种预测又叫做日常预测或即采掘工作面的突出危险性。这种预测又叫做日常预测或点预报点预报。 两类预测的层次及其关系是：区域预测分三个层次进行，首先确定矿两类预测的层次及其关系是：区域预测分三个层次进行，首先确定矿井有无突出危险，有突出危险的矿井按突出矿井进行管理；其次，确定哪井有无突出危险，有突出危险的矿井按突出矿井进行管理；其次，确定哪些煤层具有突出危险，其危险程度如何些煤层具有突出危险，其危险程度如何?按危险程度分级管理；最后确定按危险程度分级管理；最后确定各突出煤层中哪些水平、翼、采区以及区段具有突出危险及危险程度，也各突出煤层中哪些水平、翼、采区以及区段具有突出危险及危险程度，也应分级管理。局部预测是把井筒或石门揭煤、煤巷掘进以及回采工作面划应分级管理。局部预测是把井筒或石门揭煤、煤巷掘进以及回采工作面划分成突出危险工作面和突出威胁工作面，以便分类采取相应的管理措施与分成突出危险工作面和突出威胁工作面，以便分类采取相应的管理措施与防突措施。防突措施。4.1 煤与瓦斯突出预测4.1.3 突出区域预测突出区域预测（1）瓦斯地质统计法）瓦斯地质统计法 瓦斯地质资料统计瓦斯地质资料统计绘制瓦斯地质图绘制瓦斯地质图综合分析、判断和综合分析、判断和 确定突出危险区、确定突出危险区、突出威胁区和非突出区突出威胁区和非突出区 4.1 煤与瓦斯突出预测（2）D、K综合指标法综合指标法 防治煤与瓦斯突出细则（1995）第30条规定：煤层区域突出危险性，可利用综合指标D、K判断。综合指标D、K法充分考虑了煤层开采深度、瓦斯压力和煤的物理力学特性对煤与瓦斯突出的影响，其计算公式如下：式中 D煤层的突出危险性综合指标； K煤层突出危险性综合指标； H开采深度，m； P煤层瓦斯压力，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。4.1 煤与瓦斯突出预测 综合指标D、K的区域突出危险临界值，应根据本矿区的实测数据确定。如无实测数据，可参照下表所列的临界值确定工作面突出危险性。用综合指标用综合指标D和和K预测煤层区域突出危险性的临界值预测煤层区域突出危险性的临界值注： 若D值计算公示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； 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。4.1 煤与瓦斯突出预测综合指标综合指标D综合指标综合指标K无烟煤无烟煤其它煤种其它煤种0.252015（3）单项指标法）单项指标法 根据表中的单项指标进行综合判定。4.1 煤与瓦斯突出预测4.1.4 工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测1）石门揭煤工作面突出危险性预测）石门揭煤工作面突出危险性预测 根据D、K综合指标预测石门揭煤工作面的突出危险性，按下列要求进行预测： 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p； 在打测压孔过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数f； 将两个测压孔所测的坚固性系数的最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数f； 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。4.1 煤与瓦斯突出预测2）煤巷掘进工作面突出危险性预测）煤巷掘进工作面突出危险性预测方法一：钻孔瓦斯涌出初速度法方法一：钻孔瓦斯涌出初速度法 该法是苏联运用最广泛的日常预测法，已被列入苏联的有煤、岩石和瓦斯突出倾向煤层安全采掘规程中。其预测步骤是： 在掘进工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm、深为3.5m的钻孔； 用专门的封孔器封孔，封孔后测量室的长度为0.5m； 钻孔瓦斯涌出初速度的测定必须在打完钻后打完钻后2min内完内完成成。4.1 煤与瓦斯突出预测煤的煤的挥发分分Vdaf/5151520203030Qm/Lmin-15.04.54.04.5预测指标临界值(经验)4.1 煤与瓦斯突出预测方法二：方法二：R值法值法 4.1 煤与瓦斯突出预测R值指标法 突出危险性判别技术方法 在煤巷掘进工作面打2个或3个(直径42mm、深5.56.5m的预测钻孔。钻孔应布置在软分层中。 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。R=(Smax-1.8)(qmax-4)方法三：钻屑指标法方法三：钻屑指标法 打23个直径42mm孔深810m的钻孔,钻孔每打1m测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。 4.1 煤与瓦斯突出预测h2最大最大钻屑量屑量K1危危 险 性性PaKg/mL/mML/（g.min/）20065.40.5突出危突出危险工作面工作面20065.40.5无危无危险工作面工作面判别指标临界值方法四：三参数法方法四：三参数法目的：提高预测准确性，有效避免低指标突出。测试指标：瓦斯涌出初速度q（气室长度1. 0m）； 钻屑量S； 钻屑瓦斯解吸指标h2。测试深度：810m。 钻屑量屑量S（Kg/m）钻屑瓦斯屑瓦斯解吸量解吸量h2（Pa）钻孔瓦斯涌孔瓦斯涌出初速度出初速度q（L/min）突出危突出危险性性62005突出危突出危险工作面工作面62001m封孔直径：4260mm 总体重量：3.0kg专利号：专利号：ZL03245810XZL03245810X水力自动封孔煤层注水器4.2 掘进防突技术措施措施布置方式：正前采取中高压注水措施，两帮分别布置钻场，其内向工作面前方施工抽放钻孔，达到控帮卸压截流的作用。4.5m5mAAA-A55m60m措施布置方式示意图4.2 掘进防突技术措施特点特点措施简单措施钻孔施工方便、孔数少，专用注水封孔器封孔；防突效果显著 安全掘进数千米，未发生一次煤与瓦斯突出；改善作业环境降低了措施施工及巷道掘进期间的粉尘量，具有显著的防尘降尘作用，改善了工作面作业条件。提高掘进速度掘进速度由40m/月左右，提高到了80m/月以上。 4.2 掘进防突技术措施4.2.7 水力掏槽水力掏槽 水力掏槽措施就是利用高压水射流的外力作用在较短时间内破坏煤体的原有平衡稳定状态，部分煤体破碎抛出，促使所受应力状态发生变化，并释放大量瓦斯及卸压过程。 4.2 掘进防突技术措施4.2.7 水力掏槽水力掏槽特点适应性：对煤层瓦斯和应力的双重作用，使发动突出的有效应力和瓦斯得到快速有效释放，消除了突出的危险性，适应性强。 有效性：措施重复率低；措施执行时间短；掘进速度大幅度提高。安全性：措施过程安全 ；掘进过程安全；防护措施可靠。 应用效果煤巷掘进速度由40m/月提高到80m/月以上，最高达到了160m/月。实现了防突措施无人操作，彻底杜绝了措施期间的突出伤人事故。 4.2 掘进防突技术措施4.2.8 穿层预抽穿层预抽作用机理： 利用岩石巷道或煤巷等向邻近煤层打倾向钻孔进行预抽掘进巷道煤层瓦斯，释放煤层瓦斯和压力，来消除煤与瓦斯突出的危险性。抽放瓦斯钻孔参数。 (1) 钻孔直径：一般选用75l00mm，有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。 (2) 钻孔长度：沿层钻孔的长度一般为工作面长度的70一90%。 (3)钻孔间距、数量、有效抽放时间：根据钻孔瓦斯流量衰减系数()、需要抽放瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量Qj，计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。 (4) 一般应用13.3326.66kPa的负压。4.2 掘进防突技术措施4.2.9 深孔卸压爆破深孔卸压爆破防突原理：防突原理： 深孔卸压爆破措施主要是在采掘工作面前方应力集中带和常压带的钻孔段装较多的炸药进行爆破，通过爆破作用来松动煤体，增加了煤层透气性，有利于瓦斯迅速解吸，并通过裂隙流向巷道空间。也通过增加煤层透气性，从而提高瓦斯抽放流量。主要存在问题：主要存在问题：爆炸作用破坏煤层顶板；装药工艺复杂；一旦有雷管拒爆时，处理瞎炮困难很大。4.2 掘进防突技术措施震动放炮（石门揭煤）震动放炮（石门揭煤）这是一种安全防护措施起源：这种方法最早在1890年应用于法国的别西尔矿，1920年以后在欧洲获得广泛应用。但随着开采水平向深部发展，地应力和瓦斯压力增大，在煤质松软的突出煤层，震动放炮诱发了大强度突出，不但清理和护顶工作困难，而且瓦斯逆流对通风系统及矿井设施造成极大破坏。所以目前仅有少数矿井将该措施应用在煤质较硬、顶板较好且以地应力为主的突出危险煤层。否则，不采用此措施（石门揭煤除外）。4.3 石门揭煤防突技术措施震动放炮的优越性：震动放炮的优越性：震动放炮若诱导突出，则在工作面前方煤体中形成了较大的卸压带，这对于采掘工作是有利的。如果放炮未能诱导突出，则强大的震动力可以使煤体破裂，有助于消除围岩应力不均衡状态，使应力和瓦斯得以排放，这对于防突是有利的。措施简单，易于推广。 目前在石门揭煤时，不论选择什么措施，一般都采取震动放炮作为最后揭开煤层的手段。但为了降低突出强度或控制不发生突出，在石门揭煤前一般都采取卸压措施。尽管如此，若措施不力，往往仍能造成大强度的煤与瓦斯突出。4.3 石门揭煤防突技术措施4.4 回采工作面防突措施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。 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。 煤层瓦斯预抽率应大于30。4.4.1 地面钻孔抽放瓦斯地面钻孔抽放瓦斯 焦作从1979年开始试验。历时7年期间，对两个试验区的10个钻孔进行了注水、水力切割、水配砂压裂、水配气压裂、泡沫压裂等多项试验，至1986年5月底，共抽排瓦斯148.7万m3。1982年7月份工作面开始送巷，使该工作面提前14个月送完（由双巷改为单巷，少掘煤巷696m），在掘进期间，钻孔控制范围内基本上消除了动力现象，效果是应该肯定的。 该方法的最大不足是成本较高。4.4 回采工作面防突措施4.4.2 井下预抽井下预抽平行钻孔预抽平行钻孔预抽 利用工作面进风巷、回风巷或开切眼向煤层打平行于工作面倾向的钻孔预抽煤层瓦斯。 抽放瓦斯钻孔参数： (1) 钻孔直径：一般选用75l00mm，有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。 (2) 钻孔长度：沿层钻孔的长度一般为工作面长度的7090%。 (3)钻孔间距、数量、有效抽放时间：根据钻孔瓦斯流量衰减系数()、需要抽放瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量Qj，计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。 (4) 一般应用13.3326.66kPa的负压。 4.4 回采工作面防突措施 交叉钻孔预抽交叉钻孔预抽 交叉钻孔是除沿煤层打垂直于走向的平行孔外，还打与平行钻孔呈1520夹角斜向钻孔，形成互相连通的钻孔网，进行预抽煤层瓦斯。 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0.461.02倍。4.4 回采工作面防突措施 网格钻孔预网格钻孔预抽抽4.4 回采工作面防突措施4.4.3 分源抽分源抽 高位钻场抽放高位钻场抽放 上隅角埋管抽放（采空区抽放）上隅角埋管抽放（采空区抽放）4.4 回采工作面防突措施 采用震动放炮揭穿石门时，必须遵守下列规定： 1、工作面必须有独立可靠的回风系统，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业。 2、放震动炮由矿总工程师统一指挥，并由救护队在指定地点值班，炮后至少经30min，由矿山救护队人员进入工作面检查。根据检查结果，确定采取的恢复送电、通风及排除瓦斯等具体措施； 3、为降低震动放炮时诱发突出的强度，应采取挡栏设施； 4、揭开煤层后，在石门附近30m范围内掘进煤巷时，必须加强支护，严格采取防突措施。 5、震动放炮要求一次全断面揭穿或揭开煤层。对缓倾斜煤层，应一次全断面揭开岩柱。如果震动放炮未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余部分时（包括掘进煤层和进入底（顶）板2m范围内），必须按照震动放炮的安全要求，进行放炮作业。煤层特厚或倾角过小不能一次揭开全厚时，在掘进剩余部分时，必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力冲孔等防突措施。 4.5 安全防护体系突出危险区必须设置反向风门突出危险区必须设置反向风门反向风门平时开，放炮时必须关闭。反向风门必须安设在进风侧，一组反向风门必须两道，间距4m，风门距工作面距离及组数应根据突出强度确定。墙垛用混凝土或砖砌筑，并嵌入周边岩石中0.2m以上，墙垛厚0.8m,门框厚度100mm，门厚50mm。门垛上设铁风筒，并有防逆流隔断装置。突出严重区应采用液压反向风门（钢结构）。4.5 安全防护体系爆破撤人距离爆破撤人距离突出工作面爆破作业必须采用远距离放炮，放炮地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内。放炮地点距工作面的距离根据实际情况由局总工程师确定。放炮地点应配备压风自救系统或自救器。放炮时回风系统都必须停电撤人，放炮30min后，方可进入工作面检查。 4.5 安全防护体系避难硐室的距离避难硐室的距离 根据我国石门揭煤突出统计，煤抛出的最大距离为1170m（天府局三汇一矿揭K1煤层时），而大多数特大型突出，抛煤距离均在200m以内。据前苏联研究资料，从开始出现明显的预兆到发生突出之间的最短时间间隔为2-3min。在此期间，如果人员以8Km/h的速度快跑的话，能跑出270-400m的距离。考虑到人员对出现预兆反应的迟缓，以煤层揭开地点到避难所的距离取200m为宜。在采掘工作面附近和放炮启动地点，也需设避难硐室，考虑到采掘工作面的突出强度比石门揭煤时为小，巷道断面也比石门端面小，因此，此距离应小于200m，根据情况确定。4.5 安全防护体系压风自救及井下避难所压风自救及井下避难所 突出矿井应在井下设避难所或压风自救系统，根据情况，可设置其中之一或混合设置，并符合下列要求： 压风自救系统的要求是： 压风自救系统安设在井下压缩空气管路上； 设置在距采掘工作面2540m的巷道内、放炮点、撤离与警戒人员所在位置及回风道有人作业处。长距离掘进巷道中，每隔50m设置一组压风自救系统； 每组可供58个人用，但每人不得少于0.1m/min 4.5 安全防护体系井下避难所的要求是：井下避难所的要求是：设在采掘工作面附近和放炮地点，数量和距采掘工作面的距离根据具体情况确定；门必须向外开启，室内净高不低于2m，长宽依工作地点最多人数确定，面积不得少于0.5m/人,有直通调度室电话;避难所内必须设有供给空气设施，每人供风量不少于0.3m/min。应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；避难所应根据最多人数配备足够的自救器。 4.5 安全防护体系其它其它电气设备须有专人检查、维护，每旬查一次防爆性能； 突出煤必须及时清理，以防自燃引起瓦斯爆炸； 对突出空洞，应充填或支护，不应放出松散煤体； 突出矿井每一入井人员，必须随身携带隔离式（压缩氧和化学氧）自救器。4.5 安全防护体系第五部分第五部分矿井瓦斯抽放矿井瓦斯抽放煤矿抽放瓦斯必要性的衡量煤矿抽放瓦斯必要性的衡量 规程145条规定：“1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应采取抽放瓦斯措施”。对于全矿井，一般认为全井绝对瓦斯涌出量大于15m3/min应抽放瓦斯。 如果属于煤和瓦斯突出矿井，规程规定“开采解放层时，应同时抽放被解放层的瓦斯”。无解放层可采的突出煤层也可以考虑用预抽瓦斯的方法防止突出。 5.1 抽放瓦斯的必要性5.2 抽放技术的发展 50年代中期，采用穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯在阳泉获得成功，解决了煤层群开采中首采面瓦斯涌出量大的问题。同时，认识到利用煤层开采后形成的顶底板采动卸压作用对未开采的相邻煤层，包括不可采的煤层进行边采边抽可以有效地抽出瓦斯。高透气性煤层抽放瓦斯阶段邻近层卸压抽放瓦斯阶段 80年代开始，随着机采、综采和放顶煤技术的应用，开采强度增大，使工作面绝对瓦斯涌出员大幅度增加。为了解决高产、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结合矿井的地质开采条件，实施综合抽放瓦斯。 50年代初期，在抚顺高透气性特厚煤层中首次成功采用井下钻孔预抽煤层瓦斯， 解决了抚顺矿区的关键问题，在透气性小于抚顺煤层的其它矿井未取得抚顺矿区那样明显的效果。 突出煤层抽放瓦斯效果不理想、难以消除突出威胁。从60年代开始，试验研究了多种强化抽放开采煤层瓦斯的方法，如煤层高、中压注水、水力压裂、水力割缝、松动爆破、大直径钻孔等。低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段综合抽瓦斯阶段我国煤矿瓦斯抽放技术的发展 矿井瓦斯抽放管理规范根据煤层透气性系数煤层透气性系数和钻孔钻孔流量衰减系数流量衰减系数，将未卸压原始煤层的抽放难易程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。5.3 抽放难易程度评价类别钻孔流量衰减系数（d-1）煤层透气性系数（m2/MPa2d）容易抽放0.00310可以抽放0.0030.050.110较难抽放0.050.15.4 瓦斯抽放方法 巷道抽放法 钻孔抽放法： 巷道、钻孔混合抽放法 瓦斯抽放方法 采前抽放：预抽采中抽放： 采后抽放：采空区抽放 本煤层瓦斯抽放 邻近层瓦斯抽放 采空区瓦斯抽放按抽放瓦斯来源分类按抽放与采掘时间关系分类按抽放工艺分类地面钻孔井下钻孔沿层钻孔穿层钻孔拐弯钻孔边采边抽边掘边抽