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1、矿井防治煤与瓦斯突出设计指导书 第一节 编制设计的依据和矿井基本概况 一、编制设计的依据 1、中华人民共和国安全生产法，2002年6月29日九届全国人大二十八次常委会通过，2002年11月1日施行； 2、煤矿开采方案设计； 3、煤矿安全规程（2010版）； 4、防治煤与瓦斯突出规定（2010年）； 5、矿井瓦斯抽放管理规范（1997年）； 6、煤矿瓦斯抽放技术规范MT/T6921997 ； 7、煤矿实际资料：采掘工程平面图、可采煤层煤质化验报告、矿界范围、水、电资料等； 二、设计指导思想 1、以煤矿安全规程（2010）和防治煤与瓦斯突出规定（2010）中的规定为方案设计原则。 2、根据矿井地质
2、条件和矿界范围，结合该矿实测资料，考虑实用、易实施、有效。三、矿井概况 1.交通位置情况 2.井田开发情况 3.水源及电源 4.保护层的选择 5.井田开拓方式 6.煤层开采顺序 7.采煤方法 8.支护形式 9.矿区地层 10.构造及断层 11.可采煤层与煤质 12.瓦斯涌出量 13.煤尘爆炸性 14.煤层自燃倾向性 15.煤与瓦斯突出情况 16.矿井主要通风机和反风设施 第二节 煤与瓦斯突出预测设计规程第176条规定：在开采突出煤层时，必须采取突出危险性预测、防治突出的措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施等综合防治突出措施。进行煤与瓦斯突出预测，不仅能指导防突措施的科学运用，减少防突措施
3、工程量，且由于对工作面突出危险性进行不间断地检查，还能保证突出煤层作业人员的人身安全。因此，突出预测具有重大的实际意义。一、煤与瓦斯突出预测分类和突出危险性划分（一）煤与瓦斯突出预测分类 我国突出预测分为两类：1、区域性预测。区域性预测是指确定井田、煤层和煤层区域的突出危险性。区域性预测的依据是查明突出区域性特征，即各区域的突出主要因素与突出危险性之间的联系。2、工作面预测。工作面预测也称日常预测，其任务是确定工作面附近煤体的突出危险性。即该工作面继续向前推进时，有无突出危险。工作面预测是依据突出的三个主要因素在工作面前方的分布状态及其随工作面推进的变化。（二）突出危险性划分1、根据地质勘探、
4、新建矿井、矿井生产时期的预测结果，将煤层的突出危险性划分为突出煤层和非突出煤层两类。2、根据突出煤层区域性预测结果，将突出危险性划分为三个区：（1）突出危险区。在突出危险区内进行采掘作业时，必须采取综合防治突出措施。（2）突出威胁区。在突出威胁区，根据煤层突出危险程度，采掘工作面每推进30100m，应用工作面预测方法连续进行不少于两次的区域性预测验证，其中任何一次验证为有突出危险时，该区域应划为突出危险区。（3）无突出危险区。在无突出危险区内进行采掘作业时，可不采取防治突出措施。3、根据采掘工作面预测的结果，将工作面突出危险性划分为两类：（1）突出危险工作面。当预测为突出危险工作面时，应采取防
5、治突出措施，只有经措施效果检验证实措施有效后，方可在采取安全防护措施的情况下进行采掘作业。（2）无突出危险工作面。当预测为无突出危险工作面时，每预测循环应留有不少于2m的预测超前距。在无突出危险工作面进行采掘时，可不采取防治突出措施，但必须采取安全防护措施。二、煤与瓦斯突出区域性预测区域性预测的方法主要有单项指标法、综合指标D与K法、分级预测法、小块段预测法、瓦期地质统计法等, 或其它经试验证实有效的方法预测其突出危险性。（一）单项指标法采用煤的结构破坏类型、煤的瓦斯放散初速度指标P、煤的坚固性系数f值、煤层瓦斯压力P作为预测指标。各种指标的突出危险临界值应根据实测资料确定。无实测资料可参考表
6、2-1所列数据。只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。表2-1 预测突出危险性单项指标煤层突出危险性破坏类型瓦斯放散初速度指标P煤的坚固性系数f煤层瓦斯压力P(MPa)突出危险、V10O.50.74无突出危险I、100.50.74(二)综合指标D与K法煤炭科学研究总院抚顺分院对北票矿务局、红卫矿等10多个矿井生产水平突出层中的突出危险区进行研究，提出用综合指标D和K来预测煤层的突出危险性，其临界值参照表2-2所列数值。表2-2 判断突出危险性的综合指标临界值煤层突出危险性综合指标突出危险性备注DK0.25突出威胁区域地质勘探和新井建设时期预测煤层突出危险时，突出威胁区域即为无突出危
7、险煤层。O.25150.2515突出危险区域表中D和K的计算方法如下：D(0.0075H/f3)(P0.74) (2-1)式中 D综合指标之一；H煤层开采深度，m；P煤层瓦斯压力，MPa；f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 (2-2) 当f1-30.25时： f= 1.57f1-30.14 (2-3)f1-3用粒度为l3mm煤样测出的f值。K=P/f (2-4)K综合指标之二； P煤层中软分层的瓦斯放散初速度指标。只有D、K同
8、时满足突出危险临界值时，才能确定该区域为突出危险区域。采用综合指标法对煤层进行区域预测时，应符合下列要求：（1）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；（2）在打测压孔的过程中，每米钻孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数；（3）将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均，作为煤层中软分层的平均坚固性系数；（4）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值。（三）瓦期地质统计法该法的实质是根据已开采区域突出点分布与地质构造(包括褶曲、断层、煤层赋存条件变化、火成岩侵入等)的关系，然后结合未采区的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。它是一种利用瓦斯地质资料进行
9、的一种类比推断法。三、煤与瓦斯突出的工作面预测工作面突出危险性预测的方法较多，如综合指标法、钻屑指标法、钻屑瓦斯解吸指标法、钻孔瓦斯涌出初速度法、钻孔瓦斯初速度结合瓦斯涌出衰减系数、V30特征值等。各种预测方法都是在大量实测数据的基础上研究出来的，应用时应根据矿井的地质、开采技术条件及突出的规律等具体情况，选择适用的方法与指标临界值，并不断研究出新的预测方法以促进预测工作更加完善和准确。（一）石门揭煤工作面突出危险性预测、综合指标法 采用该法时，由石门向煤层至少打2个测压孔，测定煤层瓦斯压力P，并在打钻过程中采样，测定煤的坚固性系数f和瓦斯放散初速度P，按下列综合指标进行预测。 （1）综合指标
10、。 0=10Pmax14f2min (2-5) 式中 Pmax该深度煤层最大瓦斯压力，MPa； fmin煤层软分层的坚固性系数的最小值。 该综合指标用于原苏联库兹巴斯煤田时，当00时，揭开处认为是危险时。 （2）综合指标D与K 用(6-1)及(6-4)式求出综合指D与K，最后按表6-3确定揭煤的突出危险性。 2、钻屑瓦斯解吸指标法 采用该法时，当石门工作距煤层最小垂距35m时，至少向煤层打2个直径5075mm的预测钻孔，用13mm的筛子筛分钻屑，测定其瓦斯解吸指标(h2或K1)。 （1）钻屑瓦斯解吸指标的临界值钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据现场实测数据确定。若无实测数据。可按表2-3确定石门揭
11、煤的突出危险性。表2-3 钻屑瓦斯解吸指标临界值煤 样h2（Pa）K1(mL/g. min0.5)突出危险性干煤湿煤2001600.50.4有突出危险干煤湿煤200160O.50.4无突出危险 （2）测定仪表用WTC瓦斯突出参数仪（ATY改进型）测量钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑温度差T、钻屑及孔底煤壁温度T、工作面放炮后30min内吨煤瓦斯涌出指标V30及瓦斯涌出特征指标KC等突出危险性预测指标，并能测量工作面风流中8h内的瓦斯浓度、环境温度等。用MD-2型钻屑瓦斯解吸仪测h2。3、钻孔瓦斯初速度结合瓦斯涌出衰减系数(1)工艺 当石门距煤层3m以外时，至少打2个直径50mm穿透煤层全厚的预测钻孔
12、，预测钻孔见煤点应在石门周界外1.5m处，然后用充气式胶囊封孔器封孔，胶囊前端部应刚好处在钻孔见煤点处，贯穿煤层全厚的这段钻孔即为测量室，对于复合煤层，当煤层间岩层厚度超过lm时，对每层分别进行预测，当煤层间岩层厚度少于lm时，预测全部分层。 封孔应在打钻结束后马上进行，充气压力0.5MPa，从打钻结束到开始测量的时间不应超过5min。封孔后先测第lmin的瓦斯涌出初速度gH，第2min测定解吸瓦斯压力Pd，如果gH值超过预定的工作指标，还需测定第5min的钻孔涌出速度g5，以便算出瓦斯涌出衰减系数。 (2)临界值 临界值应根据现场实测数据确定。如无实测数据，可按表2-4及表2-5确定突出危险
13、性。表2-4 正常带石门揭突出危险煤的临界值gH(L/minm)Pd(MPa)g5/gH突出危险性520gH50.070.070.75无危险无危险20gH5200.070.250.75有危险有危险表2-5 地质构造带石门揭突出危险煤的临界值gH (L/minm)Pd(MPa)g5/gH突出危险性220.030.03无危险有危险(3)测定仪表及装置 ZJ-3型充气式胶囊封孔器。充气式胶囊封孔器结构见图2-1。通过气泵向胶囊充气，使之产生径向膨胀，使胶囊紧贴孔壁达到封孔目的。图 2- 1 ZJ-3型充气式胶囊封孔1压力表；2逆止阀；3充气软管；4快速接头5测量管6快速接头；7铜管；8螺帽；9卡头；10胶囊；ll卡套；12进气管（二）煤巷掘进工作面突出危险性预测1、钻孔瓦斯涌出初速度法 （1）工艺与要求 用该法进行煤巷突出危险性预测时，应在距巷道两帮0.5m处，各打1个平行于巷道掘进方向、直径42mm、深610m的钻孔。用充气式胶囊封孔器封孔，封孔后测量室长度为0.5m。用TWY型突出危险预报仪式或其它型号的瞬时流量计测定钻孔瓦斯涌出初速度q，从打钻结束到开始测量的时间不应超过2min。（）临界值 突出危险临界值应根据现场实测数据确定。
