【正文】 中與突然釋放，就能有效地控制突出的發(fā)生。采掘工作面的煤（巖）體，由于破壞了其原始受力狀態(tài)，在靠近工作面方向的煤體，由于解除了壓力，煤（巖）體向采掘空間發(fā)生位移（彈性回復(fù)后的膨脹變形和塑性流變），促使靠近采掘工作面的煤（巖）體中的應(yīng)力降低（小于垂直應(yīng)力值）形成了卸壓區(qū)。第一種條件是否能出現(xiàn)，取決于煤（巖）的力學(xué)性質(zhì)，煤層堅硬或煤層變薄都能滿足條件。而外在因素是形成集中應(yīng)力和造成突然卸載的條件。（3）突出煤層厚度特別厚度是軟分層厚度愈大，突出的危險性愈大。如爆破易誘導(dǎo)突出；采掘工作面控頂距愈大或時間愈長，愈易發(fā)生瓦斯突出。這是由于地下水流動，可帶走部分瓦斯，溶解某些礦物，給瓦期流動創(chuàng)造了條件。而區(qū)域防突措施則能夠?qū)⒏蠓秶拿簩哟蠓冉档突蛳怀鑫ｋU，使采掘作業(yè)和實(shí)施局部防突措施的作業(yè)人員能夠運(yùn)離嚴(yán)重突出煤層，保障作業(yè)人員安全。二、區(qū)域預(yù)測方法《規(guī)定》第四十二條要求：區(qū)域預(yù)測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法進(jìn)行，也可以采用其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法。第二節(jié) 區(qū)域防突措施區(qū)域防突措施是指在突出煤層進(jìn)行采掘前，對突出煤層較大范圍、較長時間采取的防突技術(shù)措施。一、開采保護(hù)層所謂保護(hù)層，是指在煤層群開采中，首先開采沒有突出危險性或突出危險性較小的煤層，這個煤層稱為保護(hù)層，受其保護(hù)影響后被開采的突出危險煤層稱為被保護(hù)層。其參數(shù)順序可表示如下：開采保護(hù)層——巖層移動——被保護(hù)層卸壓（地應(yīng)力降低、煤層膨脹變形）——透氣性增加、瓦斯解吸——煤（巖）層瓦期排放能力增高——瓦斯排放量、鉆孔瓦斯流量增大——瓦斯壓力降低——瓦斯含量減少——煤體機(jī)械強(qiáng)度提高——應(yīng)力進(jìn)一步降低。卸壓角的大小，以實(shí)測資料確定，無實(shí)測資料參考表33進(jìn)行確定。綜合作用的結(jié)果，達(dá)到消除和削弱突出危險的目的。（6）全覆蓋：鉆孔覆蓋率達(dá)到100%。（6）順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，如圖312所示。采用兩種或多種方式并不單純是簡單的重復(fù)預(yù)抽，而是每種方式都有自己的優(yōu)點(diǎn)。效果檢驗(yàn)主要包括對殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏康葏?shù)進(jìn)行測定。區(qū)域驗(yàn)證的意義在于：區(qū)域預(yù)測和區(qū)域措施效果檢驗(yàn)都只是用少數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來預(yù)測整個區(qū)域的突出危險性，經(jīng)區(qū)域預(yù)測或者經(jīng)區(qū)域措施效果檢驗(yàn)后為無突出危險區(qū)的煤層，在工作面揭煤和采掘過程中也不能完全避免突出危險，這就要求增加區(qū)域驗(yàn)證這一環(huán)節(jié)，來保證工作面的揭煤和采掘過程中的安全。第五章 防突預(yù)測預(yù)報儀器儀表隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，防突預(yù)測預(yù)報儀器儀表不斷向高智能化發(fā)展，新設(shè)備的操作也越來越人性化，越來越強(qiáng)調(diào)安全的同時，儀器、設(shè)備的研制也著重突出了本質(zhì)安全的特點(diǎn)。（2）多功能。按照《規(guī)定》要求：防突工作要堅持區(qū)域措施先行，局部措施補(bǔ)充的原則。（二）含量測定裝置的操作程序：實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的說明書，掌握各種設(shè)備的使用方法及注意事項(xiàng)并且實(shí)驗(yàn)室操作人員要進(jìn)行培訓(xùn)。重復(fù)操作另一個樣品。確定取芯鉆孔傾角、方位、鉆頭直徑、開孔高度、取芯管及鉆機(jī)型號并做好相關(guān)記錄。圖5—1 井下解吸儀首先將井下解吸儀底塞打開灌水至適當(dāng)刻度（根據(jù)煤層瓦斯含量大小確定），放入密封墊圈后擰緊底塞。在井下解吸過程中要仔細(xì)做好開始解吸時間。當(dāng)實(shí)測解吸瓦斯體積達(dá)到單根測量管最大量程85%時，打開轉(zhuǎn)換手柄用第二根測量管測量。如果兩份二次煤樣測試結(jié)果有較大的差別，應(yīng)該再取第三份二次煤樣。將粉碎機(jī)定時器定時為3～5min，運(yùn)行時觀測解吸瓦斯量體積Q31或Q32，當(dāng)實(shí)測解吸瓦斯體積達(dá)到單根測量管最大量程的85%時，打開轉(zhuǎn)換開關(guān)用第二根測量管測量。連接容積測量裝置（其操作與地面解吸系統(tǒng)中測量管操作相同），檢查氣路部分的氣密性，保證氣路系統(tǒng)和缸體、蓋三者之間不漏氣。煤樣解吸測量完成后，將去皮后的大煤樣盆從電子天平上取下，打開煤樣筒小心地將煤樣倒入大煤樣盆，避免煤樣撒出；除去明顯的外來矸石等雜質(zhì)后放在電子天平上進(jìn)行稱重，同時觀察核對煤樣粒度大小并記錄煤樣總重量G和煤樣粒度描述（棒狀、大塊、大小塊、碎塊和粉狀）。解吸管密封性檢測：當(dāng)解吸管處于密封狀態(tài)時注意觀察液面情況，是否有漏氣存在，若存在要及時排除方可進(jìn)行瓦斯解吸。打開出氣閥門前準(zhǔn)確讀數(shù)井下解析儀液面（凹液面）刻度并作記錄作為初始刻度，打開閥門瞬間待氣體涌出后迅速讀取液面刻度作為0min刻度并打開秒表計時，然后每一分鐘讀取液面刻度一次，直至30min結(jié)束；當(dāng)解吸瓦斯體積達(dá)到井下解析儀最大量程85%時，關(guān)閉解析儀閥門重新灌水后繼續(xù)解吸；30min內(nèi)解吸瓦斯量用以推算瓦斯損失量Q1；解吸30min后解析儀讀數(shù)與初始刻度讀數(shù)之差即為井下瓦斯解吸量Q21。b、井下解吸系統(tǒng)井下解吸系統(tǒng)包括井下解析儀（圖5—1）煤樣筒(取芯)、礦用大氣壓力表、溫度計、秒表、機(jī)械表、連接乳膠管、記錄表、筆及相應(yīng)工具；下井前要仔細(xì)準(zhǔn)備并反復(fù)檢查上述攜帶物品，保證無遺漏且完好；需密封裝置要檢查氣密性。取芯方式分為巷幫取樣方式和迎頭走向取樣方式。粉碎和取氣：先把煤樣放入攪拌罐中，再放入磨盤，用專用工具緊好，穩(wěn)定好罐體；粉碎前先打開粉碎罐的冷卻水泵，使罐體處于冷卻狀態(tài)，開始粉碎；把粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速緩慢調(diào)到最高，粉碎20分鐘。主要用于直接、快速地測定和計算出煤層可解吸瓦斯含量（Qm），裝置分為井下取芯與井下解析系統(tǒng)、地面瓦斯解吸系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、煤樣粉碎系統(tǒng)、水分測定系統(tǒng)、氣體成分測定系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)幾個部分。在礦井生產(chǎn)越來越強(qiáng)調(diào)安全性的同時，儀器、設(shè)備的研制也著重突出了本質(zhì)安全的特點(diǎn)，從本質(zhì)上根除或大大降低了事故發(fā)生的可能性?？偨Y(jié)這些儀器有以下特點(diǎn)：（1）高智能。具體區(qū)域驗(yàn)證方法見局部綜合防突措施工作面突出危險性預(yù)測。必須繪制區(qū)域防突措施竣工圖，鉆孔驗(yàn)收及效果檢驗(yàn)必須經(jīng)礦總工程師審批同意后，方可組織生產(chǎn)。若檢驗(yàn)結(jié)果仍為突出危險區(qū)，保護(hù)效果為無效。因此，在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用排在前面的方式。（4）預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯，用井下穿層鉆孔或順層鉆孔，分別如圖3圖310所示。（4）高負(fù)壓：孔口負(fù)壓要過到13Kpa?！斗劳灰?guī)定》第四十一條要求：突出危險區(qū)的煤層不具備開采保護(hù)層條件的，必須采用預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施并進(jìn)行區(qū)域措施效果檢驗(yàn)。如圖33所示。國內(nèi)外的考察資料證明：保護(hù)層開采后，被保護(hù)層的應(yīng)力變形狀態(tài)、煤結(jié)構(gòu)和瓦斯動力參數(shù)發(fā)生顯著變化，從發(fā)生變化的時間順序看，卸壓作用是最先出現(xiàn)的，有些卸壓過程甚至在保護(hù)層工作面前方10—20m處開始。據(jù)統(tǒng)計，我國突出礦井中具有保護(hù)層開采條件的僅占三分之一。判定煤層突出危險性的煤層瓦斯參數(shù)主要有煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量指標(biāo)，瓦斯壓力和瓦斯含量指標(biāo)的臨界值都應(yīng)該經(jīng)過實(shí)際考察確定，在考察確定前暫參考表51的指標(biāo)進(jìn)行確定。經(jīng)區(qū)域預(yù)測劃分出的突出危險區(qū)，必須采取區(qū)域防突措施，一直到經(jīng)效果檢驗(yàn)有效并采取區(qū)域驗(yàn)證，在執(zhí)行局部綜合防突措施后方可組織生產(chǎn)；而經(jīng)過區(qū)域預(yù)測劃分出的無突出危險區(qū)，則可以直接采取區(qū)域驗(yàn)證，在執(zhí)行局部綜合防突措施后方可組織生產(chǎn)。但隨著礦井深度的增加、瓦斯含量的增大，很多煤礦的突出災(zāi)害越來越嚴(yán)重，以至于在工作面打鉆孔這樣的對煤體輕微的擾動往往就能誘發(fā)突出。（11）煤層含水量愈大，突出危險性愈小。同一礦井的不同煤層突出危險性不同，同一煤層的不同采區(qū)突出危險性不同。（2）突出大都發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶。瓦斯解吸速度低，瓦斯含量小，煤的強(qiáng)度高的煤層顯然是不利于突出的。采掘工作面都有應(yīng)力集中現(xiàn)象，但并不一定都會發(fā)生突出，它僅是發(fā)生突出的一個必要的先決條件，通過分析研究，發(fā)生突出必須滿足以下兩個基本條件：（1）集中應(yīng)力峰值點(diǎn)必須靠近該采掘工作面。采掘附加應(yīng)力是進(jìn)行采掘工作時，破壞了采掘工作點(diǎn)的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，促使應(yīng)力重新分布，使工作面附近形成了卸壓區(qū)、增壓區(qū)（應(yīng)力集中區(qū)）和正常壓力區(qū)。（4）綜合假說。所謂突出的機(jī)理主要是指突出的本質(zhì)原因和過程，國內(nèi)外許多專家采用突出實(shí)例的統(tǒng)計分析、實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場觀測等方法，對突出機(jī)理進(jìn)行了廣泛深入的研究，提出了很多假說。二、按突出的強(qiáng)度分類突出強(qiáng)度是指每次突出的煤巖量和涌出的瓦斯量，主要以突出煤巖量作為劃分突出強(qiáng)度的依據(jù)。（5）巷道瓦斯涌出量明顯增加。（5）壓出時動力現(xiàn)象明顯，如打到或折斷支架、推走采掘工作面的設(shè)備。（4）突出時伴隨有大量瓦斯急劇的涌出，使采區(qū)或總回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛容^長時間超限，甚至?xí)霈F(xiàn)瓦斯逆流現(xiàn)象，逆流距離視突出強(qiáng)度和礦井通風(fēng)能力的大小可達(dá)數(shù)十米乃至千米以上，瓦斯的波及范圍可達(dá)幾個采區(qū)乃至全井。煤礦井下動力現(xiàn)象的種類繁多，對所有的動力現(xiàn)象進(jìn)行籠統(tǒng)的分類是困難的，必須對這些動力現(xiàn)象按其性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的分類，將具有相同屬性的現(xiàn)象放在一起進(jìn)行研究，這將有利于揭示各種動力現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。例如，2009年11月3日，陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司寺家莊煤業(yè)有限責(zé)任公司15201工作面進(jìn)風(fēng)正巷橫貫掘進(jìn)工作面，14：00爆破后，8點(diǎn)班當(dāng)班人員進(jìn)行支護(hù)，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)方式，支護(hù)2根錨桿、1根錨索后，8點(diǎn)班人員下班。一、無聲預(yù)兆（1）煤層層理紊亂、傾角變大、煤質(zhì)變軟、變疏、光澤暗淡，煤有濕變干、溫度降低。煤礦在生產(chǎn)作業(yè)過程中，在地應(yīng)力和瓦斯壓力的作用下，大量的煤和瓦斯突然拋向采掘空間，且伴隨著強(qiáng)烈的動力和聲響的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。二、建立礦井瓦斯地質(zhì)預(yù)測預(yù)報制度加強(qiáng)礦井瓦斯地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作，使礦井瓦斯地質(zhì)預(yù)測預(yù)報能更有效地指導(dǎo)礦井的瓦斯治理、防治煤與瓦斯突出和地質(zhì)防治水工作，最大限度的減小地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響和防止重大事故的發(fā)生，因此，應(yīng)建立礦井瓦斯地質(zhì)預(yù)測預(yù)報制度。第五節(jié) 瓦斯地質(zhì)圖與地質(zhì)預(yù)測預(yù)報瓦斯地質(zhì)圖是綜合反映瓦斯賦存分布規(guī)律及其地質(zhì)條件、瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯突出點(diǎn)分布及瓦斯突出預(yù)測參數(shù)等瓦斯、地質(zhì)諸因素的基礎(chǔ)圖件。另一種形式是多煤層不同層位的不協(xié)調(diào)，突出發(fā)生在褶皺強(qiáng)烈的煤層。，主要是以構(gòu)造形態(tài)和構(gòu)造組合特征為基礎(chǔ)，還綜合考慮了構(gòu)造應(yīng)力引起的煤厚變化和煤體結(jié)構(gòu)破壞等3項(xiàng)影響瓦斯突出分帶的地質(zhì)因素。（2）從地質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)來看，下列部位突出的危險性較大：構(gòu)造體系的復(fù)合部位、弧形構(gòu)造的頂部位、褶皺構(gòu)造的扭折部位、多種構(gòu)造體系交匯部位、壓扭性斷裂所夾的斷塊、旋轉(zhuǎn)構(gòu)造的收斂端等。煤的結(jié)構(gòu)與突出的關(guān)系主要表現(xiàn)在原生結(jié)構(gòu)被破壞的構(gòu)造結(jié)構(gòu)上：煤的結(jié)構(gòu)破壞越嚴(yán)重．煤的機(jī)械強(qiáng)度也就越小，而且破壞后的煤增加了破裂面，煤內(nèi)瓦斯的放散速度亦大為提高，因而，突出危險煤層的全部或大部分是由裂隙極多、鏡面發(fā)育、層理紊亂、破碎嚴(yán)重的煤所組成，這就是所謂的“構(gòu)造煤”。（3）煤體彈性波傳播速度隨煤體破壞程度的增高而減慢。（2）表現(xiàn)出明顯的構(gòu)造結(jié)構(gòu)特征。原生結(jié)構(gòu)已破壞，構(gòu)造鏡面發(fā)育。構(gòu)造煤是發(fā)生突出的必要條件之一。，在發(fā)生突出的地點(diǎn)及附近的煤層都具有層理紊亂、煤質(zhì)松軟的特點(diǎn)，人們習(xí)慣上把這種煤叫做軟分層煤，或稱軟煤。（4）突出地點(diǎn)至今還存在著當(dāng)初變形的應(yīng)力場，或者說現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力在起作用?，F(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力是指現(xiàn)在仍處于變動的構(gòu)造應(yīng)力場正在聚集的構(gòu)造應(yīng)力，它推動著第四紀(jì)的構(gòu)造變動。顯然采動引起的應(yīng)力集中常隨煤體震動而出現(xiàn)突出的可能性。通常每百米厚的巖層約使每平方厘米面積增加25kg重力。在地質(zhì)條件不變的情況下，煤層埋藏單位深度上瓦斯壓力的增加量，叫做瓦斯壓力梯度，單位為MPa/m。為了預(yù)測深部煤層瓦斯涌出量、確定石門揭煤的突出危險性，在我國許多突出和高瓦斯礦井中開展了較為廣泛的煤層瓦斯壓力測定工作。高壓瓦斯的存在是突出的能量來源和基礎(chǔ)條件，瓦斯含量高、壓力大的煤層容易引起突出。（4）煤層走向、傾角發(fā)生變化的部位，其突出危險性大。非突出煤系往往地下水活躍，或在主采煤層附近有裂隙溶洞發(fā)育的強(qiáng)含水層存在。因此，在研究巖漿巖對煤層瓦斯的影晌時，要結(jié)合地質(zhì)條件作具體分析。因此，地下水的活動有利于瓦斯逸散。不同類型的斷層，形成了不同塊段的構(gòu)造邊界條件，對瓦斯的保存、排放有不同的影響。五、地質(zhì)構(gòu)造的影響對于煤層頂?shù)装鍘r石透氣性小的煤田或礦井，煤層中的瓦斯含量很大程度上取決于地質(zhì)構(gòu)造。瓦斯有分帶現(xiàn)象，在瓦斯風(fēng)化帶以下，所有煤層的瓦斯含量、涌出量及瓦斯壓力都隨深度有規(guī)律的增加。在其他條件相似情況下，蓋層、煤系和基底在地表大面積暴露者，或煤系地層受大面積沖蝕作用者，瓦斯含量小，因?yàn)榇罅客咚挂蜒氐乇硗ǖ酪萆?。具體影響是：（1）煤系地層厚度、煤系的含煤性等關(guān)系到瓦斯的原始賦存特征。瓦斯的形成和保存、運(yùn)移與富集同地質(zhì)條件有密切關(guān)系，并且受到地質(zhì)條件的制約。因此，研究一個煤田或礦區(qū)的瓦斯分布規(guī)律，必須首先確定瓦斯風(fēng)化帶的深度。前三帶合稱瓦斯風(fēng)化帶，瓦斯風(fēng)化帶以下全為甲烷帶?？傊?，煤層中原始瓦斯的大部分已經(jīng)逸出，目前在煤層中保留下來的瓦斯只是當(dāng)初的一小部分，而且煤層中瓦斯含量分布的不均衡等，都是由于瓦斯在長期的地質(zhì)歷史過程中運(yùn)移的結(jié)果。產(chǎn)生運(yùn)移的基本原因是瓦斯分子濃度的差異和瓦斯壓力的差異。第二節(jié) 瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)一、煤層瓦斯的運(yùn)移煤層內(nèi)游離瓦斯沿不同方向運(yùn)動和轉(zhuǎn)移叫瓦斯運(yùn)移。（3）考察和分析煤與瓦斯突出發(fā)生的關(guān)系。本章著重介紹瓦斯地質(zhì)研究的內(nèi)容及意義、影響瓦斯賦存的地質(zhì)條件、控制煤與瓦斯突出的地質(zhì)因素以及瓦斯地質(zhì)圖的作用和地質(zhì)預(yù)測預(yù)報。為礦井安全生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)。因此，瓦斯運(yùn)移是一種經(jīng)常而普遍的現(xiàn)象。瓦斯主要是沿煤層或巖層的空隙和裂隙運(yùn)移，這是瓦斯運(yùn)移的基本方式（途徑）；其次是沿煤層或巖層的微空隙緩慢滲濾；也有一部分瓦斯溶解在水中，沿構(gòu)造裂隙或含水層和地下水一起流動。（2）氮?dú)鈳?。巖漿浸入和地下水活動都可使分帶復(fù)雜化，以致劃不清。（2）～。這一階段在以溫度和壓力為主的物理化學(xué)作用下，泥炭褐煤、煙煤轉(zhuǎn)變?yōu)闊o煙煤。（3）煤系蓋層和煤系基底情況。（2）一般厚度變化大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層瓦斯含量高。透氣性低的煤層，由于瓦斯在煤層中運(yùn)移、放散很困難，所以有利于瓦斯保存，因而瓦斯含量大、壓力高；反之則不利于瓦斯保存，因而瓦斯含量小、壓力低。斷層的影響地質(zhì)構(gòu)造中的斷層破壞了煤層的連續(xù)完整性，使煤層瓦斯排放條件發(fā)生了變化。礦井或礦區(qū)規(guī)模的大型向斜埋藏深度大，瓦斯含量高；而背斜相對埋藏淺，瓦斯含量低。因此，水氣運(yùn)移和分布特征，可以作為認(rèn)識礦床水文地質(zhì)條件和瓦斯地質(zhì)條件的共同規(guī)律而應(yīng)用。一、突出煤系和突出煤層的基