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1、 2 煤与瓦斯突出防治技术 汇报提纲 1 3 防治煤与瓦斯突出规定解读 4 突出矿井管理 案例 1 防治煤与瓦斯突出 1.1 煤矿瓦斯治理的系统性 1.1 煤矿瓦斯治理的系统性 n煤与瓦斯突出分类及特征 倾出的基本特征 倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象； 倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线压风自沿煤层倾斜或 铅垂方向（厚煤层）发展； 无明显动力效应； 倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层中； 巷道瓦斯涌出量明显增大。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出分类及特征 压出的基本特征 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； 压出后，在煤层与顶
2、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； 压出的煤呈块状，无分选显现； 巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大； 压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞。 压出时常伴随巷道底鼓。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出分类及特征 突出的基本特征 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，含有大量碎煤和一定数量手捻 无粒感的煤粉。 4）有明显的动力效应。 5)有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯 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
3、形，分岔形以 及其他形状。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （1）煤层突出危险性随采深增加而增大 浅部开采为高瓦斯甚至为瓦斯矿井。 开采到深部，煤层赋存条件变化，煤层瓦斯压力增大，可能转 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，可 能转变为严重突出矿井。 矿井或煤层一般有一个始突深度，当大于该深度时，就有发生 突出的危险。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （2）绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 经统计的9845次突出中： 煤巷掘进工作面突出7482次，占76%； 石门揭煤工作面突出567次，占5.76%； 回采工作
4、面突出1556次，占15.8%。 2015年金沙县新化乡贵源煤矿五号井“11.6”较大煤与瓦斯 突出事故，事故发生在2093运输巷掘进工作面。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （3）煤层突出危险性随煤厚增加而加大 以南桐矿务局三号井为例： 5号煤厚0.70.8m，平均突出强度38吨/次，最大突出强度 138吨/次； 6号煤厚11.5m，平均突出强度43吨/次，最大突出强度 450吨/次； 4号层，煤厚2.53.2m，平均突出强度88吨/次，最大突出 强度5000吨/次，该局所有特大型突出都发生在该煤层。 2015年金沙县新化乡贵源煤矿五号井“11.6”较大煤与瓦斯突出
5、事故， 事故“迎头断面宽4.0米，高3米，原先煤厚2米左右，出事时煤厚变 为3米，就近几个班变化的，大概有近20米” 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （4）突出大多数发生在地质构造带 在3082次有地质构造情况详细记录的突出中，2525次突出地 点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造 ，占81.9%；557次突出无地质构造，仅占18.1%。 2015年金沙县新化乡贵源煤矿五号井“11.6”较大煤与瓦斯突 出事故，2093运输巷掘进工作面事故前遇到1条断层。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 1-不透气性岩层； 2-煤层瓦斯含量增高部位 ； 3-煤层 几钟常见
6、的储存瓦 斯构造图 1-瓦斯流失区；2-瓦斯含量降低区；3-瓦斯含量增高区；4-瓦斯含量正常区；5-地表 断层对煤层瓦斯含量影响示意图 n煤与瓦斯突出的一般规律 （5）大多数突出前有作业方式诱导 8480次突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、 带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%，风镐落煤突出676次，占8%，手镐 落煤突出1102次，占13%。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （6）突出前大多有预兆 在我国统计的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
7、出预兆仅 有536次，占10.7%。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （7）煤体破坏程度越高，突出危险性越大 突出煤层多发生在为、类煤中，此类煤的共同特点是 坚固性系数f值小、煤层瓦斯放散初速度P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 。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 煤的破坏类型： 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 破坏类类型 光泽泽构造与结结构特征节节理性质质节节理面性质质断口性质质强度 I类类 (非破坏煤) 亮 与 半亮 层层状构造、块块状构造， 条带带清晰明显显 一组组或二、三组组 节节理，节节理系统统 发发
8、达，有次序 有充填物(方解石 等)，次生面少， 节节理、劈理面平 整 参差阶阶状， 贝贝状，波浪 状 坚坚硬，用手难难 掰掰开 类类 (破坏煤) 亮与 半亮 1.尚未失去层层状，较较有次序 ； 2.条带带明显显，有时时扭曲，有 错动错动 ； 3.不规则块规则块 状，多棱角； 4.有挤压挤压 特征 次生节节理面多且 不规则规则 ，与原生 节节理构成网状节节 理 节节理面有擦痕、 滑痕，节节理平整 ，易掰掰开 参差多角 用手极易剥成 小块块，中等硬 度 类类 (强烈破坏煤 ) 半亮 与 半暗 1.弯曲呈透镜镜构造； 2.小片状构造； 3.细细小碎块块，层层理较较紊乱， 无次序 节节理不清，系统统
9、不发发达，次生节节 理密度大 有大量擦痕参差及粒状 用手捻之成粉 末，松软软，硬 度低 类类 (粉碎煤) 暗淡 粒状或由小颗颗粒胶结结 成天然煤 成粉块块状，节节理 失去意义义 粒状 用手捻之成粉 末，偶尔较较硬 V类类 (全粉煤) 暗淡 1.土状结结构，似土质质煤； 2.如断层层泥状 土状 易捻成粉末， 疏松 n煤与瓦斯突出的一般规律 煤的破坏类型： 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 不同类型煤结构示意图 1原生煤结构；2微裂隙煤；3微劈理煤；4碎裂构造煤；5麋棱构造煤 n煤与瓦斯突出的一般规律 煤的破坏类型： 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （8）石门突出危险性最大
10、 在统计的9845次突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大 ，平均突出强度为316.5吨/次，是平巷平均突出强度（50 吨/次）的6倍以上。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的一般规律 （9）煤层突出危险区常呈条带状分布 前苏联统计资料表明，在突出煤层中，突出危险区仅占突 出煤层区域总面积的10%。 我国统计资料表明，突出煤层中，突出危险区仅占突出煤 层区域总面积的 1015%。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出前的一般预兆 声响预兆-响煤炮（闷雷声响、爆竹声、机枪声、嗡嗡声） 瓦斯预兆-瓦斯异常、喷孔（瓦斯浓度忽大忽小，打钻喷瓦斯、喷煤 以及出现哨声、蜂鸣声）
11、煤结构预兆-层理紊乱，煤体干燥、煤体变软、色泽变暗而无光泽、 产状急剧变化，波状隆起以及层理逆转等，尤其应引起注意的是煤层 软分层变厚 矿压显现预兆-支架来压、煤壁开裂、掉碴、片帮、工作面煤壁外臌 、巷道底臌、打钻时钻孔严重顶钻、夹钻、喷孔、钻孔变形垮孔以及 炮眼装不进炸药等 温度预兆-温度降低、煤墙发凉 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的机理 煤与瓦斯突出是由地应力、 瓦斯与煤的物理力学性质三 者综合作用的结果，是聚集在围岩和煤体中大量潜能的高 速释放。 煤与瓦斯突出的内在因素是地应力、瓦斯和煤的物理力学 性质。外在因素是形成集中应力和造成突然卸载的条件。 为了防治煤与瓦斯突出
12、,必需改善其内在因素和消除其形 成集中应力和突然卸载的条件。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的机理 地应力对煤与瓦斯突出的影响： 在地应力小于1MPa时,地应力对瓦斯突出具有阻碍作用； 当地应力大于1MPa时,地应力对瓦斯突出具有双重作用： 一方面其产生的水平压应力增强了煤体抵抗破坏的能力； 另一方面其产生的剪切应力促进煤体发生破坏。 地应力对瓦斯突出起促进作用还表现在其增强了瓦斯的存 储能力。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的机理 瓦斯因素对煤与瓦斯突出的影响： 煤与瓦斯突出的能量来源为瓦斯内能，瓦斯内能做功比弹 性潜能做功大。 煤层的地应力越大，坚固性系数越
13、小，发生突出时所需煤 层的瓦斯含量越小; 在地应力一定的情况下，进尺越大突出时临界瓦斯含量越 小; 煤层的厚度对突出时的临界瓦斯含量的影响不明显。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的机理 煤的物理力学性质和结构特性对煤与瓦斯突出的影响： 构造软煤结构破坏严重，微观裂隙孔隙发育，总孔容是原 生结构煤的 2 - 3 倍，比表面积是原生结构煤的 1.75 倍， 吸附能力是原生结构煤的 4 倍左右，渗透率是原生结构煤 的 10 倍左右，煤体强度明显低于原生结构煤。 构造煤微孔隙发育、比表面积大、吸附能力强使构造软煤 能够保存较多的瓦斯气体; 渗透率大、解吸速度快使构造 软煤在短时间内能够
14、形成较高的瓦斯压力; 力学强度低使 构造软煤抵御外力作用的能力降低。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 n煤与瓦斯突出的发展阶段 v突出的准备阶段：即能量的积聚阶段。地应力变化，形成高压瓦斯区，储存 大量弹性潜能。 v 突出的发动阶段：外力作用导致煤体应力状态发生突然变化，岩石和煤的弹 性潜能迅速释放，这时可听到从煤体或岩体中发出的破裂声，并观察到煤层 发生压缩变形，还出现掉煤碴、支架压力增大，煤中出现劈裂声及闷雷声等 预兆。 v 突出的发展阶段：依靠释放的弹性能和游离瓦斯的膨胀能，使煤体破坏并由 瓦斯流把碎煤抛出。随着煤的破碎和抛出，瓦斯压力降低，瓦斯解吸，解吸 瓦斯的膨胀加剧了这一过程，又促
15、使煤进一步破碎，如此反复进行，直到煤 被粉碎为粉煤并形成粉煤瓦斯流。 v 突出的停止阶段：当激起突出的能量已经耗尽，继续放出的能量不足以粉碎 煤体，突出孔道受到堵塞，不能继续在突出空洞壁建立高的应力梯度和瓦斯 压力梯度等。以上任何一种情况出现时，突出立即停止。 1.2 煤与瓦斯突出的一般规律 1.3 区域综合防突措施 n区域综合防突措施 1、 区域突出危险性预测 2、 区域防突措施 3、 区域措施效果检验 4、 区域验证 煤矿矿瓦斯防治技术术体系 防治煤与瓦斯突出技术体系 合理采掘部署煤层开采顺序，巷道布置，掘、保、抽、采接替 区域综合防突 技术措施 区域突出危险性预测瓦斯参数结合瓦斯地质分析
16、 区域防突措施 开采保护层 区域性预抽煤层瓦斯 工作面突出预测 钻屑瓦斯解吸指标 K1 钻孔瓦斯涌出初速度指标 q 工作面防突措施 小直径超前排放钻孔 松动爆破 预抽瓦斯 水力冲孔 金属骨架、煤体固化等 工作面措施效果检验 安全防护措施 管理制度 安全设施 设备、器材 局部综合防突 技术措施 钻屑量指标 S 区域措施效果检验 区域验证 1.3 区域综合防突措施 n1.3.1 区域突出危险性预测 突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测。 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。 区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测和 新采区开拓完成后的区域预测。 1.3 区域综合防突措施 n1.3.1 区域突出危险性预测 预测技术： 七因素综合预测图法：等深线及始突深度；地质构造线；七因素综合预测图法：等深线及始突深度；地质构造线； 煤层瓦斯压力与含量等值线；煤层厚度
