【正文】 測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí) ， 測(cè)量室長(zhǎng)度為 。 測(cè)壓鉆孔在每米煤孔采一個(gè)煤樣測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù) f， 把每個(gè)鉆孔中堅(jiān)固性系數(shù)最小的煤樣混合后測(cè)定 Δ p， 則此值及最小堅(jiān)固性系數(shù) f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅(jiān)固性系數(shù)參數(shù)值 。 第 42條區(qū)域預(yù)測(cè)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 。 停止階段 激發(fā)階段 準(zhǔn)備階段 發(fā)展階段 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出機(jī)理 61 ? “ 四位一體 ” 綜合防突體系 “ 四位一體 ” 防突產(chǎn)生背景 “ 四位一體 ” 綜合防突的必要性 ① 、 技術(shù)發(fā)展的必然； ② 、 認(rèn)識(shí)上的不確知性； ③ 、 技術(shù)上的不完善性； ④ 、 保證不發(fā)生傷亡事故 。 煤結(jié)構(gòu)和 力學(xué)性質(zhì)條件 瓦斯條件 地應(yīng)力條件 ① 高壓游離瓦斯產(chǎn)生的瓦斯膨脹能； ② 高壓瓦斯分子全面縮煤的骨架 ， 促使煤體中產(chǎn)生彈性潛能 ③ 吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的強(qiáng)度 。 在統(tǒng)計(jì)的我國(guó) 5029次有明確突出預(yù)兆記載的突出事例中 ， 有 4493次突出發(fā)生前有突出預(yù)兆 ，占 %， 無(wú)突出預(yù)兆僅有 536次 ， 占 %。 需要指出的是石門揭煤工作面突出次數(shù)少 ， 并不代表石門揭煤突出危險(xiǎn)小 ， 危害輕 ， 而是礦井石門揭煤次數(shù)少 。 我國(guó)的突出礦井目前普遍存在噸煤成本高 ， 采掘速度慢 ， 采掘關(guān)系緊張 ， 經(jīng)濟(jì)效益差等問(wèn)題 。 至 1988年突出總次數(shù)約 14300次 。 噴出的煤從幾噸到上萬(wàn)噸 ， 瓦斯量從數(shù)米 3到百萬(wàn)米 3。 照明 、 機(jī)械設(shè)備 、 電器設(shè)備的管理不善 、 操作不當(dāng) ， 如礦燈失爆 、 電鉆失爆 、 帶電作業(yè) 、電纜明頭 、 開(kāi)關(guān)失爆等產(chǎn)生的電火花 。 如果巷道頂板附近或冒落孔內(nèi)積存著瓦斯 ， 或者巷道中有沉落的煤塵 ， 在沖擊波的作用下 ， 它們就能均勻分布， 形成新的爆炸混合物 ， 使爆炸過(guò)程得以繼續(xù)下去 。 18 2 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù) ?預(yù)測(cè)方法 預(yù)測(cè)方法 礦山統(tǒng)計(jì)法 分源預(yù)測(cè)法 礦山統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)對(duì)本井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計(jì)分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度變化的規(guī)律 ， 來(lái)推算新井或延深水平的瓦斯涌出量 。 采空區(qū)管理方式 1 礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 5 礦井瓦斯涌出 15 ? 礦井瓦斯等級(jí)劃分 礦井瓦斯等級(jí)劃分 高瓦斯礦井 低瓦斯礦井 礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于 10m3/t， 且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 小 于 40 m3/min。 地下水交換活躍地區(qū) ， 水能從煤層中帶走大量瓦斯， 從而使煤層瓦斯含量明顯減少 。 煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的 。 CO2 CH4 N2 在給定溫度下 ， 吸附量與瓦斯壓力呈雙曲線變化 。 瓦斯含量越高 ， 礦井瓦斯涌出量就越大 。 生產(chǎn)礦井每年必須進(jìn)行礦井瓦斯等級(jí)鑒定 ， 同時(shí)進(jìn)行二氧化碳涌出量的測(cè)定 ， 作為核定和調(diào)整風(fēng)量的依據(jù) 。 ⑥ 在實(shí)施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面 ， 還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響 。 氣體壓力驟然增大， 形成強(qiáng)大的沖擊波 ， 推倒支架 、 損壞設(shè)備 、 使巷道或工作面的頂板坍塌及造成現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡將使礦井遭受嚴(yán)重破壞 。 初始溫度越高 ， 爆炸界限越大 。 到 2023年 ， 全世界約發(fā)生 突出 , 其中比較嚴(yán)重的國(guó)家有我國(guó) 、獨(dú)聯(lián)體 、 法國(guó) 、 波蘭 、 日本 、 匈牙利、 比利時(shí) 、 澳大利亞 、 德國(guó) 、 加拿大、 英國(guó)等 19個(gè)國(guó)家 ,其中我國(guó) 、 獨(dú)聯(lián)體、 法國(guó) 、 波蘭 、 日本突出次數(shù)在 1000次以上的嚴(yán)重突出國(guó)家 。 煤與瓦斯壓出一般有煤的整體位移和煤有一定距離的拋出兩種類型 。 煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆有層理紊亂 、 煤體干燥 、 煤體松軟 、 色澤變暗而無(wú)光澤 、 煤層產(chǎn)狀急劇變化、 煤層波狀隆起以及層理逆轉(zhuǎn)等 。該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層，突出次數(shù)占全局突出次數(shù)的 60%以上。 采掘形成的應(yīng)力集中帶 ， 如采掘工作面鄰近煤柱 、 采止線 、 兩條巷道貫通之前的應(yīng)力集中帶 ， 相向采掘的兩工作面互相接近的采煤工作面集中應(yīng)力帶內(nèi)煤層突出危險(xiǎn)性增大 。 突出激發(fā)后， 煤的暴露面處于高地應(yīng)力和高瓦斯壓力區(qū) ， 使煤體能產(chǎn)生自發(fā)連續(xù)的破碎 ， 這是突出的發(fā)展條件 。 煤礦發(fā)生瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象造成生產(chǎn)安全事故 ， 經(jīng)事故調(diào)查認(rèn)定為突出事故的 ， 該煤層即為突出煤層 ， 該礦井即為突出礦井 。 第 57條 石門揭煤工作面采用第 71條 、 煤巷掘進(jìn)工作面采用第 74條 、 回采工作面采用第 78條所列的工作面預(yù)測(cè)方法對(duì)無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證時(shí) ， 應(yīng)當(dāng)按照下列要求進(jìn)行： （ 1） 在工作面進(jìn)入該區(qū)域時(shí) ， 立即連續(xù)進(jìn)行至少兩次區(qū)域驗(yàn)證； （ 2） 工作面每推進(jìn) 10～ 50m至少進(jìn)行兩次區(qū)域驗(yàn)證； （ 3） 在構(gòu)造破壞帶連續(xù)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證； （ 4） 在煤巷掘進(jìn)工作面還應(yīng)當(dāng)至少打 1個(gè)超前距不小于 10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施， 探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造和觀察突出預(yù)兆 。 無(wú)突出危險(xiǎn)工作面 ＜ ＜ ＜ 6 ＜ 200 突出危險(xiǎn)工作面 ≥ ≥ ≥6 ≥200 ml/() L/m Kg/m 突出危險(xiǎn)性 K1 最大鉆屑量 △h2 (Pa) 80 ? 煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè) 2 復(fù)合指標(biāo)法 ① 在煤巷掘進(jìn)工作面打 2個(gè)或3個(gè)直徑 42mm、 深 8～ 10m的鉆孔 。 效果檢驗(yàn)方法的實(shí)質(zhì) 效果檢驗(yàn)的必要性 效果檢驗(yàn)的目的 保證防突措施的有效性和措施執(zhí)行的效果 。 ② 鉆孔應(yīng)盡可能布置在軟分層中 。 但若為采掘工作面在該區(qū)域進(jìn)行的首次區(qū)域驗(yàn)證時(shí) ， 采掘前還應(yīng)保留足夠的突出預(yù)測(cè)超前距 。 工作面“四位一體”綜合防突措施 4 煤與瓦斯突出 “四位一體”綜合防體系 64 “四位一體”綜合防突實(shí)施 局部綜合防突措施 區(qū)域綜合防突措施 建井期間進(jìn)行突出煤層、突出礦井鑒定 非突出礦井 生產(chǎn)礦井突出煤層、突出礦井鑒定 有突出煤層 無(wú)突出煤層：按非突出礦井管理 危險(xiǎn)區(qū) 新建礦井突出危險(xiǎn)性評(píng)估 有突出危險(xiǎn)：按突出礦井設(shè)計(jì) 無(wú)突出危險(xiǎn)：按非突出礦井設(shè)計(jì) 突出礦井 突出煤層開(kāi)拓前區(qū)域預(yù)測(cè)： 用于指導(dǎo)新水平、新采區(qū)設(shè)計(jì)及開(kāi)拓工程揭煤 區(qū)域措施效果檢驗(yàn) 危險(xiǎn)區(qū) 無(wú)危險(xiǎn)區(qū) 每采掘10～50m進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證 有危險(xiǎn) 無(wú)危險(xiǎn) 工作面預(yù)測(cè) 突出危險(xiǎn)工作面 無(wú)突出危險(xiǎn)工作面 工作面措施效果檢驗(yàn) 執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè) 工作面防突措施 突出危險(xiǎn)工作面 無(wú)突出危險(xiǎn)工作面 執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè) 區(qū)域防突措施 無(wú)危險(xiǎn)區(qū) 開(kāi)拓后區(qū)域預(yù)測(cè) 65 ? 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類 按預(yù)測(cè)任務(wù)的不同分類 單項(xiàng)指標(biāo)法 工作面預(yù)測(cè) 突出預(yù)測(cè) 區(qū)域預(yù)測(cè) 地質(zhì)雷達(dá)方法 綜合指標(biāo)法 瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法 其它方法 巷道瓦斯涌出特征法 R值指標(biāo)法 復(fù)合指標(biāo)法 煤體溫度法 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法 聲發(fā)射方法 其它經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法 坑透法 動(dòng)力區(qū)劃法 三維地震法 綜合指標(biāo)法 瑞利波方法 瓦斯地質(zhì)方法 煤體電磁輻射方法 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè) 66 ? 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類 按作業(yè)地點(diǎn)的不同分類 突出礦井和突出煤層的鑒定 突出預(yù)測(cè) 平巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè) 石門揭煤工作面預(yù)測(cè) 突出煤層內(nèi)區(qū)域預(yù)測(cè) 煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè) 下山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè) 上山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè) 回采工作面預(yù)測(cè) 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè) 67 ? 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類 按預(yù)測(cè)工藝的不同分類 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè) 非接觸式 突出預(yù)測(cè) 接觸式 地質(zhì)雷達(dá)方法 巷道瓦斯涌出特征法 R值指標(biāo)法 復(fù)合指標(biāo)法 煤體溫度法 聲發(fā)射方法 煤體電磁輻射方法 鉆屑指標(biāo)法 68 ? 礦井和煤層突出危險(xiǎn)性鑒定 突出礦井、突出煤層鑒定相關(guān)規(guī)定 《 防治煤與瓦斯突出規(guī)定 》 （ 以下簡(jiǎn)稱規(guī)定 ） 第 12條規(guī)定： 突出煤層和突出礦井的鑒定由煤礦企業(yè)委托具有突出危險(xiǎn)性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行 。 工作面前方煤巖體中的積聚發(fā)動(dòng)突出的彈性潛能和瓦斯膨脹能是突出發(fā)生的基礎(chǔ)條件 。 參數(shù) 單位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 連結(jié)力， K MPa 內(nèi)摩擦角， 度 滲透孔隙體積， V cm3／ g 煤的堅(jiān)固性系數(shù)， f ～ ～ ～ ～ 瓦斯放散初速度， P ~ ~8 1~ ~ ~ 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出機(jī)理 56 ? 煤與瓦斯突出一般規(guī)律 煤層突出危險(xiǎn)區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布 突出危險(xiǎn)區(qū)呈帶狀分布。 巷道類型 平巷 上山 下山 采面 石門 平均突出強(qiáng)度 (t/次 ) 突出次數(shù)（次） 4652 2455 375 1556 567 統(tǒng)計(jì)次數(shù) 9845 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出機(jī)理 51 ? 煤與瓦斯突出一般規(guī)律 煤層突出危險(xiǎn)性隨煤厚增加而加大 對(duì)同一礦區(qū)、同一礦井來(lái)說(shuō)，突出煤層厚度越大，突出危險(xiǎn)性也越大，特別是軟分層的厚度的增加，突出的次數(shù)增多，突出度增大。 在統(tǒng)計(jì)的 5029次事例中 ， 有 1415次突出前有響煤炮預(yù)兆 ， 是各種預(yù)兆中發(fā)生最為頻繁的。 煤與瓦斯突出的基本特征 44 ? 煤與瓦斯突出的基本特征 4 煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出概述 ① 壓出有兩種形式 ， 即煤的整體位移和煤有一定距離的拋出 ， 但位移和拋出的距離都較?。? ② 壓出后 ， 在煤層與頂板之間的裂隙中 ， 常留有細(xì)煤粉 ， 整體位移的煤體上有大量的裂隙； ③ 壓出的煤呈塊狀 ， 無(wú)分選現(xiàn)象； ④ 巷道瓦斯 (CO2)涌出量增大； ⑤ 壓出可能無(wú)孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞 。 1834年法國(guó)伊薩克煤礦就發(fā)生了世界上第一例煤與瓦斯突出 ，發(fā)生在急傾斜厚煤層平巷掘進(jìn)工作面 。 壓力越大 ， 所需引火溫度越低 。 這樣高的溫度， 不僅會(huì)燒傷人員 、 燒壞設(shè)備 ， 還可能點(diǎn)燃支架和煤塵 ， 引起井下火災(zāi)和煤塵爆炸事故 ， 擴(kuò)大災(zāi)情 。 ④ 在采煤不正常的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量 ， 以及地質(zhì)變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量 ， 均不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用 。 如無(wú)測(cè)風(fēng)站 ， 可選取斷面規(guī)整并無(wú)雜物堆積的－段平直巷道做測(cè)點(diǎn) 。 開(kāi)采規(guī)模越大 ， 礦井的絕對(duì)瓦斯涌出量也就越大；但就礦井的相對(duì)瓦斯涌出量來(lái)說(shuō) ， 情況比較復(fù)雜 。 圖例 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 瓦斯分子進(jìn)入煤體顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與煤體固體分子相結(jié)合。 4 1 礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì) ? 礦井瓦斯性質(zhì) 瓦斯性質(zhì) 甲烷 重?zé)N 氫氣 甲烷 二氧化碳 氮?dú)? 一氧化碳 硫化氫 二氧化硫 二氧化氮 可燃性 室息性 有毒性 甲烷 氫氣 爆炸性 5 1 礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì) ? 煤礦常見(jiàn)有害氣體最高允許濃度 最高允許濃度（％）一氧化碳 CO 二氧 化 氮 NO2二氧化硫 SO2硫 化 氫 H2S 氨 氣 NH3有害氣體總稱 符號(hào)礦井有害氣體最高允許濃度6 1 礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì) ? 煤礦常見(jiàn)氣體危害 氧濃度( 體積％ )17 靜止時(shí)無(wú)影響，工作時(shí)能引起喘息和呼吸困難15呼 吸