1、礦井瓦斯及其防治,煤礦安全概述,安全生產(chǎn)方針 安全第一，預(yù)防為主，綜合治理 瓦斯治理十二字方針 先抽后采，以風(fēng)定產(chǎn)，監(jiān)測監(jiān)控 瓦斯治理十六字工作體系 通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位,講課內(nèi)容,煤層瓦斯的賦存與含量 礦井瓦斯涌出 礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防 煤與瓦斯突出概述 煤與瓦斯突出及其預(yù)防 礦井瓦斯抽放,第一部分 煤層瓦斯的賦存與含量,礦井瓦斯概念,礦井瓦斯性質(zhì),無色、無味、無嗅、可以燃燒和爆炸的氣體； 空氣中濃度高時會使空氣中氧氣濃度降低，造成人員窒息。 甲烷的密度為0.716kg/m3，為空氣密度的0.554倍，甲烷的擴(kuò)散速度是空氣的1.34倍，能很快地擴(kuò)散到巷道空間。 甲烷的化學(xué)性

2、質(zhì)不活潑，微溶于水(20，101.3kPa時，溶解度為3.31L/100L水)。 在煤礦井下，甲烷容易積存在巷道頂板空洞或無風(fēng)的盲巷內(nèi)。,甲烷性質(zhì),煤層瓦斯含量,瓦斯在煤層內(nèi)存在狀態(tài) 1 - 游離瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸著瓦斯,水文地質(zhì)條件 “水大瓦斯小，水小瓦斯大”。 地下水活躍的地區(qū)，通常煤層的瓦斯含量減小，地下水 在漫長的地質(zhì)年代可以帶走數(shù)量可觀的溶解的瓦斯；而且在 地下水活躍地區(qū)，透氣的天然裂隙比較發(fā)育，這些裂隙也成 為瓦斯直接滲濾的通路。在地下水活躍地區(qū)內(nèi)，由于地下水 溶蝕一部分礦物質(zhì)，使地層得到天然卸壓，地應(yīng)力的降低， 煤層與巖層透氣性增大，煤層瓦斯易于流失。湖南不少煤礦

3、 都存在著“水大的礦井，煤層瓦斯含量小，反之，水小的礦 井，煤層的瓦斯含量大”的現(xiàn)象。,影響煤層瓦斯含量的主要因素,第二部分 礦井瓦斯涌出,礦井瓦斯涌出形式,礦井瓦斯涌出量表達(dá)方法,礦井瓦斯涌出量表達(dá)方法,相對瓦斯涌出量,絕對瓦斯涌出量,礦井單位時間內(nèi)涌入采掘空間的瓦斯量（m3/min或m3/d),在礦井正常生產(chǎn)條件下，平均日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量（m3/t）,礦井瓦斯等級劃分,在一個礦井中，只要有一個煤（巖）層發(fā)現(xiàn)過一次瓦斯，該礦井即定為瓦斯礦井，并依照瓦斯礦井進(jìn)行管理。礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過一次煤（巖）與瓦斯突出，該礦井即定為煤（巖）與瓦斯突出礦井。 各礦務(wù)局每年必須組織進(jìn)行礦井瓦斯

4、等級和二氧化碳的鑒定工作。新礦井設(shè)計前，地質(zhì)勘探部門應(yīng)提供各煤層的瓦斯含量資料，礦井瓦斯等級在設(shè)計任務(wù)書中確定。,礦井瓦斯等級劃分,礦井瓦斯的危害,第三部分 礦井瓦斯爆炸及其預(yù)防,瓦斯的最大危害就是發(fā)生爆炸。不僅能造成人員傷亡，而且會嚴(yán)重摧毀井下設(shè)施，中斷生產(chǎn)。有時還會引起煤塵爆炸和井下火災(zāi)，從而加重了災(zāi)害，使生產(chǎn)難以在短期內(nèi)恢復(fù)。 瓦斯爆炸時會產(chǎn)生三個致命的因素：火焰鋒面，沖擊波，井巷大氣成分的變化。,瓦斯危害,必要條件：甲烷的濃度超過爆炸下限(即形成瓦斯積存)，氧的濃度不低于12；具有超過最小點(diǎn)燃能量、長于感應(yīng)期和高于甲烷最低點(diǎn)燃溫度的點(diǎn)火源。 1、瓦斯積聚：煤礦中有各種各樣的瓦斯源，它們

5、主要處于掘進(jìn)和回采工作面附近。瓦斯源的所在地甲烷易于積存，危險性大。我國掘進(jìn)工作面的瓦斯爆炸占總爆炸次數(shù)的46.9，回采工作面占42，其它僅占3.3。在這些爆炸中，產(chǎn)生積聚瓦斯的直接原主要還是通風(fēng)不正常。 2、 引火源：井下瓦斯爆炸的引火源很多。各種明火、煤炭和可燃物的自燃、電線短路、過載電流，電弧，電火花，燈泡破壞時赤熱燈絲、摩擦或沖擊火花、靜電火花，炸藥爆破火焰、赤熱產(chǎn)物(氣體與粒子)、沖擊波壓縮熱等。,瓦斯爆炸的條件,1、 防止瓦斯積聚的措施 所謂瓦斯積聚是指局部瓦斯?jié)舛瘸^2，其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。 a搞好通風(fēng) b及時安全地處理積聚瓦斯 c分源治理瓦斯 d嚴(yán)格井下瓦斯?jié)舛鹊臋z查與

6、檢測 2 、防止瓦斯引燃措施 防止瓦斯引燃的措施是嚴(yán)禁和杜絕一切火源，嚴(yán)格管理和控制生產(chǎn)中可能發(fā)生的火、熱源，防止它的產(chǎn)生或限制其引燃瓦斯的能力。,預(yù)防瓦斯爆炸的措施,謝謝大家,第四部分 煤與瓦斯突出概述,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水

7、平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,南桐東林礦+310m水平石門突出，突出煤量130t,突出過程,煤與瓦斯突出是指煤與瓦斯在一個很短的時間內(nèi)突然地連續(xù)地自煤 壁暴露面拋向巷道空間所引起的動力現(xiàn)象。根據(jù)目前的研究結(jié)果，引起煤 與瓦斯突出的力有地應(yīng)力和瓦斯的壓力，作用介質(zhì)為軟煤和瓦斯。 煤

8、與瓦斯突出的基本特征如下： 拋出的固體物具有明顯的氣體搬運(yùn)特征。煤、巖塊的堆積角度小于自然安息角；堆積物呈分選性堆積。 突出物中含有大量的極細(xì)的粉塵。有時還對拋出的軟煤進(jìn)行了重新固結(jié)和搗實。 突出的孔洞具有一些特殊的形狀。有的呈梨形、倒瓶形，口小腔大。 突出過程中伴隨有大量的瓦斯涌出。出現(xiàn)瓦斯逆流，嚴(yán)重地破壞礦井的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)施。 自然安息角松散礦巖自然堆積時，其四周將形成傾斜的堆積面，我 們把自然堆積坡面與水平面相交的最大角度稱為礦巖的自然安息角。,煤與瓦斯突出概念及特征,突出分類,解釋突出原因和突出過程的理論稱為突出機(jī)理。 突出是個很復(fù)雜的動力現(xiàn)象，至今已提出許多假說， 概括起來有三大類：

9、第一類是瓦斯作用說；第二類是 地應(yīng)力說；第三類是綜合說。認(rèn)為突出是地應(yīng)力、瓦 斯壓力和煤的結(jié)構(gòu)性能綜合作用的結(jié)果，國內(nèi)外大多 數(shù)學(xué)者擁護(hù)綜合說。,突出機(jī)理研究,突出預(yù)兆,第四部分 煤與瓦斯突出防治技術(shù),“四位一體”綜合防突措施 預(yù)測預(yù)報、防突措施、效檢、安全防護(hù)措施 “四位一體五步配套”綜合防突措施 設(shè)計、預(yù)測、防突措施、效檢、安全防護(hù)措施 “六位一體”綜合防突措施 設(shè)計、加強(qiáng)支護(hù)、預(yù)測、防突措施、效檢、安全防護(hù)措施,綜合防突措施,“四位一體”綜合防突體系,4.1.1 突出預(yù)測的意義 突出危險煤層內(nèi)突出危險區(qū)呈帶狀分布，這個帶的面積一般還不到突 出煤層面積的10，其長度一般在l00m以內(nèi)，在各

10、突出危險帶之間分布著 較寬的不突出的突出威脅帶。對突出危險程度不同區(qū)域應(yīng)采取不同的措 施，有利于防突，也會帶來顯著的效益，突出預(yù)測的意義在于： 為采取合理的防突措施提供科學(xué)依據(jù)，可減少防突措施的工程量 與時間，提高采掘速度，改善礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 為在突出危險帶內(nèi)采取有效的防突措施提供保證與條件，主動及 早采取措施，以保證安全生產(chǎn)和計劃的完成。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,4.1.2 突出預(yù)測技術(shù)分類 突出預(yù)測從預(yù)測的范圍與時間來分，大致可分為兩類：區(qū)域預(yù)測和 局部預(yù)測。前者的任務(wù)是確定礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險性，這種 預(yù)測也可稱為長期預(yù)測，后者的任務(wù)是在前者的基礎(chǔ)上及時預(yù)測局部地點(diǎn) 即采

11、掘工作面的突出危險性。這種預(yù)測又叫做日常預(yù)測或點(diǎn)預(yù)報。 兩類預(yù)測的層次及其關(guān)系是：區(qū)域預(yù)測分三個層次進(jìn)行，首先確定礦 井有無突出危險，有突出危險的礦井按突出礦井進(jìn)行管理；其次，確定哪 些煤層具有突出危險，其危險程度如何?按危險程度分級管理；最后確定 各突出煤層中哪些水平、翼、采區(qū)以及區(qū)段具有突出危險及危險程度，也 應(yīng)分級管理。局部預(yù)測是把井筒或石門揭煤、煤巷掘進(jìn)以及回采工作面劃 分成突出危險工作面和突出威脅工作面，以便分類采取相應(yīng)的管理措施與 防突措施。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,4.1.3 突出區(qū)域預(yù)測 （1）瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法 瓦斯地質(zhì)資料統(tǒng)計 繪制瓦斯地質(zhì)圖 綜合分析、判斷和 確定突出危險區(qū)

12、、 突出威脅區(qū)和非突出區(qū),4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,（2）D、K綜合指標(biāo)法 防治煤與瓦斯突出細(xì)則（1995）第30條規(guī)定：煤層區(qū) 域突出危險性，可利用綜合指標(biāo)D、K判斷。綜合指標(biāo)D、K法 充分考慮了煤層開采深度、瓦斯壓力和煤的物理力學(xué)特性對 煤與瓦斯突出的影響，其計算公式如下： 式中 D煤層的突出危險性綜合指標(biāo)； K煤層突出危險性綜合指標(biāo)； H開采深度，m； P煤層瓦斯壓力，MPa； p軟分層煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)； f軟分層煤的平均堅固性系數(shù)。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,綜合指標(biāo)D、K的區(qū)域突出危險臨界值，應(yīng)根據(jù)本礦區(qū) 的實測數(shù)據(jù)確定。如無實測數(shù)據(jù)，可參照下表所列的臨界值 確定工作面突出危險

13、性。 用綜合指標(biāo)D和K預(yù)測煤層區(qū)域突出危險性的臨界值 注： 若D值計算公示中兩個括號內(nèi)的計算值都為負(fù)時，則不論D值大 小，都為突出威脅區(qū)域； 地質(zhì)勘探和新井建設(shè)時期進(jìn)行煤層突出危險傾向性預(yù)測時，突出 威脅視為無突出危險煤層。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,（3）單項指標(biāo)法 根據(jù)表中的單項指標(biāo)進(jìn)行綜合判定。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,4.1.4 工作面突出危險性預(yù)測 1）石門揭煤工作面突出危險性預(yù)測 根據(jù)D、K綜合指標(biāo)預(yù)測石門揭煤工作面的突出危險性， 按下列要求進(jìn)行預(yù)測： 在巖石工作面向突出煤層至少打兩個測壓鉆孔，測定 煤層瓦斯壓力p； 在打測壓孔過程中，每米煤孔采取一個煤樣，測定煤 的堅固性系數(shù)f

14、； 將兩個測壓孔所測的堅固性系數(shù)的最小值加以平均作 為煤層軟分層的平均堅固性系數(shù)f； 將堅固性系數(shù)最小的兩個煤樣混合后，測定煤的瓦斯 放散初速度指標(biāo)。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,2）煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性預(yù)測 方法一：鉆孔瓦斯涌出初速度法 該法是蘇聯(lián)運(yùn)用最廣泛的日常預(yù)測法，已被列入蘇聯(lián)的 有煤、巖石和瓦斯突出傾向煤層安全采掘規(guī)程中。其預(yù) 測步驟是： 在掘進(jìn)工作面的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個 平行于巷道掘進(jìn)方向，直徑42mm、深為3.5m的鉆孔； 用專門的封孔器封孔，封孔后測量室的長度為0.5m； 鉆孔瓦斯涌出初速度的測定必須在打完鉆后2min內(nèi)完 成。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,預(yù)測指

15、標(biāo)臨界值(經(jīng)驗),4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,方法二：R值法,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,方法三：鉆屑指標(biāo)法 打23個直徑42mm孔深810m的鉆孔,鉆孔每打1m測定鉆 屑量一次，每隔2m測定一次鉆屑解吸指標(biāo)。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,判別指標(biāo)臨界值,方法四：三參數(shù)法 目的：提高預(yù)測準(zhǔn)確性，有效避免低指標(biāo)突出。 測試指標(biāo)：瓦斯涌出初速度q（氣室長度1. 0m）； 鉆屑量S； 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2。 測試深度：810m。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,方法五：聲發(fā)射預(yù)測法 日本以前叫做IE法，是利用煤巖體受到瓦斯壓力 和地應(yīng)力綜合產(chǎn)生的集中應(yīng)力作用而發(fā)生變形和破裂 時發(fā)出的聲波來反映煤突出危險性。 其

16、預(yù)測方法是：通過聲波信號接收裝置，接收采 掘活動范圍產(chǎn)生的聲波信號，過濾掉由于生產(chǎn)活動產(chǎn) 生的聲波信號，從而獲得發(fā)動煤與瓦斯突出的聲波信 號，據(jù)此判斷發(fā)生煤與瓦斯突出的危險性。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,方法六：電磁輻射法 技術(shù)思路 煤體電磁輻射的產(chǎn)生，源于煤體的非均質(zhì)性，是煤體受載變形破裂過程中向 外輻射電磁能量的一種現(xiàn)象。 電磁輻射和煤的應(yīng)力狀態(tài)及瓦斯?fàn)顟B(tài)有關(guān)，應(yīng)力越高、瓦斯壓力越大時電磁輻 射信號就越強(qiáng)，電磁輻射脈沖數(shù)就越大。 采用非接觸電磁輻射法測定的是總體電磁輻射強(qiáng)度和脈沖數(shù)，是不同深度煤體 的應(yīng)力的集中程度、瓦斯壓力的大小和含瓦斯煤體突出危險的程度在測試地點(diǎn)的 疊加場的反映 。電磁

17、輻射法可以較準(zhǔn)確的評價煤與瓦斯突出的危險性。 技術(shù)指標(biāo) 電磁輻射強(qiáng)度E和電磁輻射脈沖數(shù)N 。 技術(shù)特點(diǎn) 與常規(guī)指標(biāo)相關(guān)性強(qiáng)。 預(yù)測準(zhǔn)確率高、操作簡單。 對工作面可以進(jìn)行非接觸式的連續(xù)預(yù)測，避免了測試人工誤差對預(yù)測結(jié)果的影 響。通過對4個采掘工作面的試驗考察，取得了顯著的安全效果。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,電磁輻射強(qiáng)度與常規(guī)測試數(shù)據(jù)曲線,煤體內(nèi)電磁輻射（E）和應(yīng)力（）分布示圖,注水措施前后電磁輻射指標(biāo)變化形式,方法七：其他經(jīng)試驗有效的方法 （1）煤體溫度預(yù)測法 （2）V30特征值,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,4.1.5 采煤工作面突出危險性預(yù)測 采煤工作面突出危險性預(yù)測

18、可使用煤巷掘進(jìn)工作 面突出預(yù)測方法，沿采煤工作面每隔1015m布置一 個預(yù)測鉆孔，孔深根據(jù)工作面條件選定，但不得小于 3.5m。預(yù)測方法同前，預(yù)測無突出危險工作面，每循 環(huán)應(yīng)留2m預(yù)測超前距。,4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測,石門揭煤的突出危險來自工作面前方含瓦斯的軟煤，軟煤中的地應(yīng)力 越高，瓦斯壓力越大，軟煤的強(qiáng)度越低(初始釋放瓦斯膨脹能也越大)，突 出危險性越大。石門和區(qū)域防突要降低初始瓦斯膨脹能。 煤巷掘進(jìn)的突出危險不但與工作面前方含高壓瓦斯的軟煤有關(guān)，而且 與含高壓瓦斯軟煤到工作面的距離有關(guān)。煤巷掘進(jìn)有自解放作用，工作 面附近的煤體中瓦斯會向外泄漏，形成卸壓帶。卸壓帶長，掘進(jìn)在卸壓帶 的保護(hù)

19、下進(jìn)行，不會突出；卸壓帶短，掘進(jìn)爆破可能一舉突破卸壓帶，使 得含高壓瓦斯的軟煤突然暴露，導(dǎo)致突出。煤巷防突的關(guān)鍵就是如何將卸 壓帶延長，使工作面遠(yuǎn)離含高壓瓦斯的軟煤。,4.2 防突技術(shù)措施,4.2.1 深孔松動爆破,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.1 深孔松動爆破 a-排空區(qū)：藥包爆炸直接作用于與之接觸的煤體,形成空穴； b-壓碎區(qū)：此處煤體受高壓作用而被強(qiáng)烈壓碎,結(jié)構(gòu)完全破壞； c-松動區(qū)：在該區(qū)由于爆炸壓力下降,煤體不再被壓碎； d-震動區(qū)：煤體不再受破壞,而只發(fā)生質(zhì)點(diǎn)震動。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,鉆孔布置： 孔數(shù)：3-5個 孔深：8-10m 孔徑：42mm 角度：頂板破碎時一般不超

20、過巷道輪廓線 裝藥：約20卷 雷管：2-3個/孔,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,松動爆破措施的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：所需設(shè)備簡單、搬遷方便、操作簡單、施工速度快、成本低、易推廣 缺點(diǎn)：可誘導(dǎo)突出 適用地點(diǎn) 煤質(zhì)較硬、突出不太嚴(yán)重的工作面（規(guī)程205條 規(guī)定：掘進(jìn)上山時不應(yīng)采取松動爆破、水力沖孔、水 力疏松措施）。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.2,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.3 排放鉆孔 作用機(jī)理 它是將突出煤層中的瓦斯含量與煤層中的應(yīng)力降低到不能發(fā)動突出的 安全范圍量內(nèi)(即煤層始突深度時的煤層瓦斯含量)，靠突出煤層中的瓦斯 壓力，使瓦斯從鉆孔周圍深部煤層中不間斷地流向鉆孔，并通過鉆孔向大 氣

21、中擴(kuò)散當(dāng)鉆孔周圍煤層中瓦斯含量降低后，煤層發(fā)生的收縮變形，會改 善石門工作面應(yīng)力集中狀態(tài)，并增加煤層的穩(wěn)定性，這一切，都破壞或減 弱了發(fā)生突出所必需的條件，有效地控制煤與瓦斯突出的發(fā)生。 排放鉆孔布置，鉆孔要根據(jù)煤層條件，采取集中或均勻布置方式，并盡量布置在軟分層內(nèi)。 排放鉆孔孔徑，一般為89120mm，當(dāng)孔徑大于120mm時，可采用BZ150型自動變徑鉆頭施工150mm鉆孔，或制定打孔專項防護(hù)措施，施工其它大直徑鉆孔。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.3 排放鉆孔 排放孔數(shù)量根據(jù)實測排放半徑確定，若無實測資料時，可參照下列公式計算： 式中 N排放孔數(shù)，個； S掘掘進(jìn)毛斷面積, m2； S孔

22、排放單孔面積, m2。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,排放孔方向范圍，排放孔同巷道中心線平行，控制范 圍為巷道輪廓線以內(nèi)。 超前距，每循環(huán)保持5m掘進(jìn)超距，即排放孔深度減去 5m，為允許掘進(jìn)距離。 按孔徑分類： 大直徑：250-300 mm 中直徑： 120-250 mm 小直徑： 42-120 mm 適用地點(diǎn)：煤層透氣性較好、打鉆時動力現(xiàn)象不嚴(yán)重的突出煤層。 主要優(yōu)點(diǎn)：打鉆設(shè)備和工藝簡單、應(yīng)用面廣、易于推廣。 主要缺點(diǎn)：當(dāng)遇煤質(zhì)松軟時易發(fā)生噴孔、卡鉆甚至突出。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.4 邊掘邊抽鉆孔 在掘進(jìn)巷道的兩幫或巖巷，隨掘進(jìn)巷道的推進(jìn)，每隔10m15m開一 鉆孔窩，在巷道周圍卸

23、壓區(qū)內(nèi)打鉆孔12個，孔徑4560mm，封孔深 1.52.0m，封孔后連接于抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放?？卓谪?fù)壓不宜過高，一般 為5.36.7kPa（4050mmHg）。巷道周圍的卸壓區(qū)一般為515m，個 別煤層可達(dá)1530m。用鉆機(jī)打孔，封孔后抽放，降低了煤幫的瓦斯涌 出量，保證了煤巷的安全掘進(jìn)。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.5 邊掘邊抽與排放鉆孔 邊抽邊掘鉆孔，起到了巷幫截流及預(yù)抽前方煤體瓦斯的作用，再配合超前排 放孔，可使工作面前方和兩幫煤體得到比較充分的卸壓。 (1)適用條件 巷道瓦斯涌出量大，單巷掘進(jìn)距離遠(yuǎn)，突出危險性嚴(yán)重的地區(qū)。 (2)抽放鉆場施工要求 在巷道兩幫錯口開掘鉆場，鉆場支架規(guī)

24、格為2.4m2.4m,深度為45m。 若采用錨網(wǎng)支護(hù)，則可以在預(yù)打抽放孔位置一側(cè)加寬巷道，作為鉆場。 當(dāng)鉆場內(nèi)每個鉆孔都連入抽放系統(tǒng)后，用不小于240mm厚的磚墻將鉆場 密閉 (3)抽放鉆孔參數(shù) 鉆場內(nèi)抽放鉆孔深度根據(jù)煤層條件和鉆具能力確定，孔深為鉆場間距減 5m，一般為4060m。 每個鉆場內(nèi)抽放鉆孔數(shù)應(yīng)不少于3個，孔徑不小于75mm，抽放孔距巷幫 不小于2m。 鉆場內(nèi)抽放孔的方向平行于巷道掘進(jìn)方向，鉆孔布置見圖1。 必須保留5m的抽放超前距離。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,(4)排放瓦斯鉆孔 (5)效果 在單一厚煤層突出危險性嚴(yán)重地區(qū)煤巷掘進(jìn)中，采取邊掘邊抽與排放瓦斯 鉆孔相結(jié)合是一項實用有

25、效的防突措施，比其它單項措施更具有安全可靠性。 該措施不但消除了突出危險性，也減少了巷道的絕對瓦斯涌出量，相應(yīng)地 降低了巷道回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，使掘進(jìn)巷道的供風(fēng)量更加經(jīng)濟(jì)合理，不但有利 于通風(fēng)瓦斯管理，而且也改善了掘進(jìn)巷道的作業(yè)環(huán)境。 (6)存在問題 該措施要進(jìn)行掘鉆場、打抽放孔、鋪連瓦斯管路、打排放鉆孔、措施效果 檢驗等工作，工序多，施工組織管理復(fù)雜，容易出現(xiàn)各工序間脫接現(xiàn)象，影響有 效掘進(jìn)時間。 由于鉆具及打抽放孔工藝等問題，鉆場間距小，相對鉆場較多，增加了巷 道掘進(jìn)工程量。 邊掘邊抽孔是平行巷道布置的，工作面送成后，再打工作面抽放瓦斯鉆孔 時，容易串通，給回采工作面布置抽放瓦斯鉆孔帶來一

26、定的難度。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.6 邊掘邊抽與中高 壓注水 措施參數(shù) 注水壓力 1016MPa 注水時間 1030min 注水量 煤體水份達(dá)到4%,專利號：ZL03245810X,水力自動封孔煤層注水器,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,措施布置方式：正前采 取中高壓注水措施，兩 幫分別布置鉆場，其內(nèi) 向工作面前方施工抽放 鉆孔，達(dá)到控幫卸壓截 流的作用。,措施布置方式示意圖,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,特點(diǎn) 措施簡單措施鉆孔施工方便、孔數(shù)少，專用注水封孔器 封孔； 防突效果顯著 安全掘進(jìn)數(shù)千米，未發(fā)生一次煤與瓦斯突 出； 改善作業(yè)環(huán)境降低了措施施工及巷道掘進(jìn)期間的粉塵 量，具有顯著的防塵

27、降塵作用，改善了工作面作業(yè)條件。 提高掘進(jìn)速度掘進(jìn)速度由40m/月左右，提高到了80m/月 以上。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.7 水力掏槽 水力掏槽措施就是利用高壓水射流的外力作用在較短時間內(nèi)破壞煤 體的原有平衡穩(wěn)定狀態(tài)，部分煤體破碎拋出，促使所受應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變 化，并釋放大量瓦斯及卸壓過程。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.7 水力掏槽 特點(diǎn) 適應(yīng)性：對煤層瓦斯和應(yīng)力的雙重作用，使發(fā)動突出的有效應(yīng)力和瓦斯 得到快速有效釋放，消除了突出的危險性，適應(yīng)性強(qiáng)。 有效性：措施重復(fù)率低；措施執(zhí)行時間短；掘進(jìn)速度大幅度提高。 安全性：措施過程安全 ；掘進(jìn)過程安全；防護(hù)措施可靠。 應(yīng)用效果 煤巷

28、掘進(jìn)速度由40m/月提高到80m/月以上，最高達(dá)到了160m/月。 實現(xiàn)了防突措施無人操作，徹底杜絕了措施期間的突出傷人事故。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.8 穿層預(yù)抽 作用機(jī)理： 利用巖石巷道或煤巷等向鄰近煤層打傾向鉆孔進(jìn)行預(yù)抽掘進(jìn)巷道煤層瓦斯，釋放煤層瓦斯和壓力，來消除煤與瓦斯突出的危險性。 抽放瓦斯鉆孔參數(shù)。 (1) 鉆孔直徑：一般選用75l00mm，有條件時可用大直徑鉆孔抽放瓦斯。 (2) 鉆孔長度：沿層鉆孔的長度一般為工作面長度的70一90%。 (3)鉆孔間距、數(shù)量、有效抽放時間：根據(jù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)()、需要抽放瓦斯量(Qx)、鉆孔極限抽出瓦斯量Qj，計算確定鉆孔有效抽放

29、時間(tx)、鉆孔數(shù)量和鉆孔間距。 (4) 一般應(yīng)用13.3326.66kPa的負(fù)壓。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,4.2.9 深孔卸壓爆破 防突原理： 深孔卸壓爆破措施主要是在采掘工作面前方應(yīng)力集中帶 和常壓帶的鉆孔段裝較多的炸藥進(jìn)行爆破，通過爆破作用來 松動煤體，增加了煤層透氣性，有利于瓦斯迅速解吸，并通 過裂隙流向巷道空間。也通過增加煤層透氣性，從而提高瓦 斯抽放流量。 主要存在問題： 爆炸作用破壞煤層頂板； 裝藥工藝復(fù)雜； 一旦有雷管拒爆時，處理瞎炮困難很大。,4.2 掘進(jìn)防突技術(shù)措施,震動放炮（石門揭煤） 這是一種安全防護(hù)措施 起源：這種方法最早在1890年應(yīng)用于法國的別西爾礦，192

30、0年以后在歐洲獲得廣泛應(yīng)用。但隨著開采水平向深部發(fā)展，地應(yīng)力和瓦斯壓力增大，在煤質(zhì)松軟的突出煤層，震動放炮誘發(fā)了大強(qiáng)度突出，不但清理和護(hù)頂工作困難，而且瓦斯逆流對通風(fēng)系統(tǒng)及礦井設(shè)施造成極大破壞。所以目前僅有少數(shù)礦井將該措施應(yīng)用在煤質(zhì)較硬、頂板較好且以地應(yīng)力為主的突出危險煤層。否則，不采用此措施（石門揭煤除外）。,4.3 石門揭煤防突技術(shù)措施,震動放炮的優(yōu)越性： 震動放炮若誘導(dǎo)突出，則在工作面前方煤體中形成了較大的卸壓帶，這對于采掘工作是有利的。 如果放炮未能誘導(dǎo)突出，則強(qiáng)大的震動力可以使煤體破裂，有助于消除圍巖應(yīng)力不均衡狀態(tài)，使應(yīng)力和瓦斯得以排放，這對于防突是有利的。 措施簡單，易于推廣。 目

31、前在石門揭煤時，不論選擇什么措施，一般都采取震動放炮作為 最后揭開煤層的手段。但為了降低突出強(qiáng)度或控制不發(fā)生突出，在石門揭 煤前一般都采取卸壓措施。盡管如此，若措施不力，往往仍能造成大強(qiáng)度 的煤與瓦斯突出。,4.3 石門揭煤防突技術(shù)措施,4.4 回采工作面防突措施,4.4.1 地面鉆孔抽放瓦斯 焦作從1979年開始試驗。歷時7年期間，對兩個 試驗區(qū)的10個鉆孔進(jìn)行了注水、水力切割、水配砂壓 裂、水配氣壓裂、泡沫壓裂等多項試驗，至1986年5 月底，共抽排瓦斯148.7萬m3。1982年7月份工作面開 始送巷，使該工作面提前14個月送完（由雙巷改為單 巷，少掘煤巷696m），在掘進(jìn)期間，鉆孔控制

32、范圍 內(nèi)基本上消除了動力現(xiàn)象，效果是應(yīng)該肯定的。 該方法的最大不足是成本較高。,4.4 回采工作面防突措施,4.4.2 井下預(yù)抽 平行鉆孔預(yù)抽 利用工作面進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷或開切眼向煤層打平行于工作面傾向的鉆 孔預(yù)抽煤層瓦斯。 抽放瓦斯鉆孔參數(shù)： (1) 鉆孔直徑：一般選用75l00mm，有條件時可用大直徑鉆孔抽放瓦斯。 (2) 鉆孔長度：沿層鉆孔的長度一般為工作面長度的7090%。 (3)鉆孔間距、數(shù)量、有效抽放時間：根據(jù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)()、需 要抽放瓦斯量(Qx)、鉆孔極限抽出瓦斯量Qj，計算確定鉆孔有效抽放時間 (tx)、鉆孔數(shù)量和鉆孔間距。 (4) 一般應(yīng)用13.3326.66kPa

33、的負(fù)壓。,4.4 回采工作面防突措施, 交叉鉆孔預(yù)抽 交叉鉆孔是除沿煤層打垂直于走向的平行孔外，還打與平行鉆孔呈 1520夾角斜向鉆孔，形成互相連通的鉆孔網(wǎng)，進(jìn)行預(yù)抽煤層瓦斯。 試驗證明，在不增加鉆孔工程量的條件下，交叉鉆孔較單一平行鉆孔 的抽放量提高2.53倍：再利用回采面卸壓帶可提高抽放量0.461.02倍。,4.4 回采工作面防突措施, 網(wǎng)格鉆孔預(yù)抽,4.4 回采工作面防突措施,4.4.3 分源抽 高位鉆場抽放 上隅角埋管抽放（采空區(qū)抽放）,4.4 回采工作面防突措施,采用震動放炮揭穿石門時，必須遵守下列規(guī)定： 1、工作面必須有獨(dú)立可靠的回風(fēng)系統(tǒng)，必須保證回風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流暢 通，并嚴(yán)禁人員

34、通行和作業(yè)。 2、放震動炮由礦總工程師統(tǒng)一指揮，并由救護(hù)隊在指定地點(diǎn)值班， 炮后至少經(jīng)30min，由礦山救護(hù)隊人員進(jìn)入工作面檢查。根據(jù)檢查結(jié)果， 確定采取的恢復(fù)送電、通風(fēng)及排除瓦斯等具體措施； 3、為降低震動放炮時誘發(fā)突出的強(qiáng)度，應(yīng)采取擋欄設(shè)施； 4、揭開煤層后，在石門附近30m范圍內(nèi)掘進(jìn)煤巷時，必須加強(qiáng)支 護(hù)，嚴(yán)格采取防突措施。 5、震動放炮要求一次全斷面揭穿或揭開煤層。對緩傾斜煤層，應(yīng)一次 全斷面揭開巖柱。如果震動放炮未能按要求揭穿煤層，在掘進(jìn)剩余部分時 （包括掘進(jìn)煤層和進(jìn)入底（頂）板2m范圍內(nèi)），必須按照震動放炮的安全 要求，進(jìn)行放炮作業(yè)。煤層特厚或傾角過小不能一次揭開全厚時，在掘進(jìn) 剩

35、余部分時，必須采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等防突措施。,4.5 安全防護(hù)體系,突出危險區(qū)必須設(shè)置反向風(fēng)門 反向風(fēng)門平時開，放炮時必須關(guān)閉。 反向風(fēng)門必須安設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)，一組反向風(fēng)門必須兩道，間距4m，風(fēng)門距工作面距離及組數(shù)應(yīng)根據(jù)突出強(qiáng)度確定。 墻垛用混凝土或磚砌筑，并嵌入周邊巖石中0.2m以上，墻垛厚0.8m,門框厚度100mm，門厚50mm。 門垛上設(shè)鐵風(fēng)筒，并有防逆流隔斷裝置。 突出嚴(yán)重區(qū)應(yīng)采用液壓反向風(fēng)門（鋼結(jié)構(gòu)）。,4.5 安全防護(hù)體系,爆破撤人距離 突出工作面爆破作業(yè)必須采用遠(yuǎn)距離放炮，放炮地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)反向風(fēng)門之外或避難所內(nèi)。 放炮地點(diǎn)距工作面的距離根據(jù)實際情況由局總工程師確定。 放炮地點(diǎn)應(yīng)配備壓風(fēng)自救系統(tǒng)或自救器。 放炮時回風(fēng)系統(tǒng)