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1、防治煤与瓦斯突出技术,煤矿瓦斯治理国家工程研究中心 新疆焦煤项目部 总工程师 刘银生,一、突出的概念,煤与瓦斯突出简称“突出”，是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。有突出、压出、倾出三种类型。,二、突出的一般规律,1.随着开采深度的增加，突出的危险性增大。主要表现为突出次数增多、突出强度增大、突出煤层增多和突出危险区域扩大。 2.突出次数和突出强度随煤层的厚度，特别是软分层的厚度增大而增加，突出最严重的煤层往往是最厚的主采煤层。,3.突出的气体主要是甲烷，少数情况是二氧化碳。 4.煤体破坏程度越严重，煤的硬度越小，突出危险性越大。一般
2、情况，煤层增厚时容易突出，合层时也容易突出。 5.由上向下的突出较多，由下而上的突出较少。突出的危险性随着煤层倾角的增大而增加。,6.突出多发生在地质构造附近，如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附近。90以上的突出(石门突出除外)发生在向斜轴部、扭转地带、断层和褶曲附近。 7.突出多发生在集中应力区，相向掘进工作面接近区域，煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进，等等。,8.大多数突出发生在放炮和落煤工序。放炮后没有立即发生的突出，称延期突出。延迟的时间由几分钟到十几小时，它的危害性更大。 9.突出发生在掘进工作面较多，回采工作面较少。,10.突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯
3、压力之间没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可能发生突出；压力高，含量大的煤层也可能不突出。因为突出是多种因素综合作用的结果。,11.突出煤层的顶底板透气性越差，越有利于煤层的瓦斯储存，其突出危险性越大。 12.突出前常有预兆。,突出前一般具有有声预兆或无声预兆： 一、有声预兆 响煤炮。在煤层内发出像机关枪、炮击声。 突然压力显现声。支柱来劲，发出咔咔的响声，或发出劈裂折断的响声，手摸煤壁能感到冲击和震动；有煤岩层的破裂声；有时会听到气体穿过含水裂缝时的“吱吱”声等。,三、突出的预兆,二、无声预兆 压力增大。预板来压，片帮、掉碴、煤壁向外鼓，煤岩自行剥落。 打钻顶钻、喷孔，迎头或钻孔内冒黑
4、烟。 煤层发生变化。层理紊乱、变软，暗淡无光，煤层粉碎，煤质干燥。 瓦斯及温度变化。瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大，气味异常，发闷，打钻时喷煤、喷瓦斯，煤壁发冷，气温下降等。 应当指出的是，上述预兆，并不是在每次突出之前都同时出现，而是仅仅出现一种或几种。,四、防突工作的原则及理念,1、区域防突措施先行、局部防突措施补充。 2、不掘突出头，不采突出面。 3、多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。,五、防突与基建、生产期间的关系,防突与基建、生产期间的关系,14,六、防治煤与瓦斯突出的有关规定,1、突出煤层及突出矿井的认定程序 1.1新建矿井在可行性研究阶段，应当依据地勘资料、同一矿区的地质
5、资料和相邻矿井的相关资料，对矿井采掘工程可能揭露的所有平均厚度在300mm以上的煤层进行突出危险性评估，经评估有突出危险煤层的新建矿井，在建井期间应当对开采层及其它可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定，未鉴定的按突出煤层进行管理。,开采煤层,突出危险性鉴定,突出煤层,非突出煤层,建井期间评估认为有突出危险或满足需要鉴定的条件,2、区域预测及成果的应用 突出矿井应当对突出煤层进行区域预测。区域预测分为开拓前预测和开拓后预测。根据预测结果将突出煤层划分为有突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的视为有突出危险区。 开拓前预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和揭煤作业。 开拓后预测结果
6、用于指导工作面的设计和采掘生产作业。,经评估有突出危险煤层的新建矿井建设期间以及突出煤层经开拓前预测为有突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业必须采取区域防突措施并达标。经开拓前预测无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有石门揭煤作业应当采取局部防突措施。,区域预测程序图,19,由“已知到未知”，根据已知的技术资料科学外推，获得未知区域的技术资料,用途：指导新水、平新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业,用途：指导工作面的设计和采掘生产作业,1.2采掘过程中发生动力现象的；相邻矿井开采的同一煤层发生突出的；煤层瓦斯压力达到0.74MPa以上的可以直接申请省
7、级以上的行业管理部门认定为突出矿井，不申请认定的，应当在半年之内完成突出鉴定工作。 1.3矿井发生安全事故，经事故调查组确认为突出事故的，应当直接认定为突出煤层。,防突对巷道布置的要求,1.运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山和下山（盘区大巷）等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中； 2.减少井巷揭穿突出煤层的次数； 3.井巷揭穿突出煤层的地点应当合理避开地质构造破坏带； 4.突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域。,防突对通风系统的要求,井巷揭穿突出煤层前，具有独立的、可靠的通风系统； 突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都有独立的回风系统。采区回风巷是专用回风巷； 在突出煤层中，
8、严禁任何两个采掘工作面之间串联通风； 煤（岩）与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷安设高低浓度甲烷传感器； 突出煤层采掘工作面回风侧不得设置调节风量的设施。易自燃煤层的回采工作面确需设置调节设施的，须经煤矿企业技术负责人批准； 严禁在井下安设辅助通风机； 突出煤层掘进工作面的通风方式采用压入式。,防突对机电的要求,煤（岩）与瓦斯突出矿井严禁使用架线式电机车 煤（岩）与瓦斯突出矿井井下进行电焊、气焊和喷灯焊接时，必须停止突出煤层的掘进、回采、钻孔、支护及其他所有扰动突出煤层的作业。,防突对采掘作业的要求,严禁采用水力采煤法、倒台阶采煤法及其他非正规采煤法； 急倾斜煤层适合采用伪倾斜正台阶、掩护支架
9、采煤法； 急倾斜煤层掘进上山时，采用双上山或伪倾斜上山等掘进方式，并加强支护； 掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前，被贯通的煤层巷道必须超过贯通位置，其超前距不得小于5m，并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间，被贯通巷道内不得安排作业，并保持正常通风，且在放炮时不得有人； 采煤工作面尽可能采用刨煤机或浅截深采煤机采煤； 煤、半煤岩炮掘和炮采工作面，使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药（二氧化碳突出煤层除外）。,防突对各类人员培训的要求,突出矿井的井下工作人员的培训； 突出矿井的区(队)长、班组长和有关职能部门的工作人员的培训； 突出矿井的防突
10、员，属于特种作业人员，每年必须接受一次煤矿三级及以上安全培训机构组织的防突知识、操作技能的专项培训。 有突出矿井的煤矿企业和突出矿井的主要负责人、技术负责人应当接受煤矿二级及以上安全 培训机构组织的防突专项培训。,七、防治煤与瓦斯突出新水平、新采区专项设计及措施编制要求,一、说明 简述新水平、新采区基本情况（包括新水平、新采区范围、标高，周边开采关系及采掘活动等）。 二、地质报告和煤层突出危险性基础资料 简述新水平、新采区的煤岩层赋存、瓦斯地质、主要构造赋存情况，构造单元划分，煤层瓦斯压力、含量等参数，预计新水平、新采区的瓦斯赋存情况，煤层突出危险性基础资料（基础资料包括内容要符合防突规定第8
11、条要求）。 附采区地质说明书及集团公司批复意见（可与采区设计中相同附件共用）。,三、区域预测结果 新水平、新采区开拓前区域预测（或评估）结果，评价突出危险性程度。 四、煤层开采顺序 具有保护层开采的，补充说明保护层及被保护层开采顺序安排；无保护层开采的，说明各煤层开采先后顺序安排。 五、开拓方式和采区巷道布置 新水平、新采区开拓方式、和满足防突规定第16条要求的主要巷道布置情况。,六、防突有关的主要系统 （一）通风系统。 简述矿井通风系统，新水平、新采区通风系统设计原则及要求，新水平、新采区设计通风线路，采区专用回风巷布置。 （二）抽采系统。 简述矿井抽采系统，新水平、新采区永久（临时）抽采系
12、统设计，抽采泵及管网布置及相应管径，主要计量装置设置。,（三）安全监控系统。 简述矿井安全监控系统，新水平、新采区安全监控系统设计，采区分站、通讯干线型号及布置位置，所监控的参数及设备设施，采区甲烷传感器设置及其断电范围。 （四）压风供给系统。 简述矿井压风系统，新水平、新采区压风供给系统设计，主要管网布置，采区避难所及压风自救装置位置与压风供给。 （五）采区供电系统。 简述供电系统设计，采区变电所位置，主要线路敷设。,七、采掘作业方法 简述煤巷掘进工作面掘进工艺等；采煤工作面回采工艺、落煤方式等。 突出煤层的采掘作业必须符合防突规定第19条要求。 八、区域与局部综合防突措施内容和方法 新水平
13、、新采区开拓准备过程中，揭煤作业应采取局部综合防突措施的煤层，必须采取区域综合防突措施的煤层。,（一）区域综合防突措施。 1. 新水平、新采区的区域预测方法，瓦斯基础资料收集内容、布点原则及位置要求。 2. 保护层开采方案，首采保护层选择，保护层开采区域瓦斯治理模式，采取开采保护层区域防突措施的有关要求。 3. 不具备开采保护层条件的突出危险区域，区域防突措施方案选择，区域防突措施控制范围，采取预抽煤层瓦斯区域防突措施的有关要求。 4. 区域措施效果检验。开采保护层效果检验方法，预抽煤层瓦斯区域防突措施效果检验方法，测点布置，有关要求。 5. 区域验证。区域验证方法，有关要求。,（二）局部综合
14、防突措施。 1. 需采取局部综合防突措施的地点。 2. 局部综合防突措施的选择。石门揭煤及采掘工作面突出危险性预测方法，临界值选择。工作面防突措施选择、控制范围及有关要求。 3. 工作面防突措施效果检验。效果检验方法，检验钻孔布置及有关要求。,4. 安全防护措施。采区避难所、工作面避难所、压风自救装置、反向风门设置要求；采用远距离爆破的采掘工作面及有关要求；其它安全防护措施。 5. 其它安全技术措施及有关要求。 （三）首采面防突与瓦斯治理方案。 1. 首采面布置及计划开采时间。 2. 首采面防突与瓦斯治理方案。,九、防突工程计划、设备、器材及明细 （一）围绕新水平、新采区首采面投产，编制新水平
15、、新采区需实施的防突及瓦斯治理总工程量，重点是保护层开采工程量、瓦斯治理巷道工程量、钻孔工程量、抽采管路工程量、瓦斯治理（含通风、抽采、监控等）设备器材需求量等。 （二）附表：防突工程、设备、器材明细表。,十、附图（可与采区设计中相同附图共用）。 （一）采区煤、岩层综合柱状图。 （二）采区地质剖面图。 （三）煤层底板等高线图或立面图。 （四）采掘工程平面图。 （五）区域性瓦斯治理工程平、剖面图（含保护层开采及瓦斯治理巷道、钻孔设计）。平面图上需标注预计瓦斯压力、含量等值线。 （六）首采面初采期间的采区通风、抽采、监控系统图。,八、防治煤与瓦斯突出措施,区域防突措施先行、局部防突措施补充。 区域
16、防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯。 预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面钻井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或者顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯、顺层钻孔或者穿层钻孔预抽回采区域瓦斯。穿层钻孔预抽石门揭煤区域瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。,区域性防突措施应当优先采用开采保护层，不具备保护层开采条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施，预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式优先顺序选取，或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。,开采保护层,急倾斜煤层保护层开采技术。,关键点：急倾斜煤层开采保护层卸压，低抽巷网格式钻孔抽采瓦斯。B8突出煤层松软，角度6490，局部煤层出现倒转，采掘过程极易“抽冒”、“淌漏”。 应用效果：煤层硬度增大，采掘“抽冒”、“淌漏”现象完全消失。,近水平煤层保护层开采技术。,地面钻井抽采技术。,穿层钻孔预抽回采区域技术。,穿层钻孔预抽煤巷条带技术。,底板岩石巷道,未来煤巷位置,顺层钻孔预抽回采区域瓦斯技术。,瓦斯抽采泵,
