【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)行突出危險性區(qū)域預(yù)測工作，在未進(jìn)行區(qū)域預(yù)測以前，所有采掘區(qū)域都必須按突出危險區(qū)進(jìn)行技術(shù)管理。 根據(jù)預(yù)測結(jié)果，可以把突出煤層分別劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。在不同區(qū)域，其管理原則和方式如下： （ 1）突出危險區(qū) 在突出危險區(qū)內(nèi)進(jìn)行采掘作業(yè)時，必須執(zhí)行“四位一體”綜合防突措施，進(jìn)行正規(guī)的日常預(yù)測循環(huán)作業(yè)，每個預(yù)測循環(huán)都要進(jìn)行突出預(yù)測和效果檢驗(yàn)（在嚴(yán)重突出危險區(qū)可以不進(jìn)行預(yù) 測，直接采取防突措施，但必須進(jìn)行效果檢驗(yàn)），只有當(dāng)預(yù)測或措施效果檢驗(yàn)結(jié)果不超標(biāo)時，方可在執(zhí)行安全防護(hù)措施的前提下進(jìn)行采掘作業(yè)。 當(dāng)上循環(huán)采取了防突措施進(jìn)尺到位后，應(yīng)進(jìn)行工作面突出危險性預(yù)測，預(yù)測無突出危險時也應(yīng)采取防突措施，只有連續(xù) 2 次預(yù)測無突出危險時該工作面方可視為無突出危險工作面。每個預(yù)測循環(huán)應(yīng)留有不小于 2m的預(yù)測孔超前距；效果檢驗(yàn)結(jié)果不超標(biāo)時掘 13 進(jìn)工作面的允許進(jìn)尺量應(yīng)同時保證留有 5m的措施孔超前距和不小于 2m的檢驗(yàn)孔超前 14 圖九順河煤礦“ 四位一體”綜合防突措施工藝流程圖 預(yù)抽煤層瓦斯預(yù)抽效果評價是否有效無 效有無無 效有 效有無有 效采掘作業(yè)安全防護(hù)措施是否有效效果檢驗(yàn)局部防突措施是否有危險工作面預(yù)測區(qū)域防突措施是否有危險驗(yàn)證性工作面預(yù)測采掘30～ 100 米安全防護(hù)措施無突出危險區(qū) 突出威脅區(qū) 突出危險區(qū)區(qū)域預(yù)測合理采掘部署突出煤層經(jīng)常性檢驗(yàn) 15 距，采煤工作面應(yīng)同時保證留有不小 于 3m的措施孔超前距和不小于 2m的檢驗(yàn)孔超前距。所有超前距均以鉆孔在巷道采掘方向的投影孔深為準(zhǔn)。 （ 2）突出威脅區(qū) 在突出威脅區(qū)內(nèi)采掘作業(yè)時， 根據(jù) 區(qū)域突出危險程度，每推進(jìn) 30～ 100m，應(yīng)用工作面預(yù)測方法連續(xù)進(jìn)行不少于兩次的區(qū)域預(yù)測驗(yàn)證，并且預(yù)測工作從巷道開始掘進(jìn)和工作面始采即進(jìn)行，其中任何一次驗(yàn)證有突出危險時，該區(qū)域應(yīng)改劃為突出危險區(qū)。同時，在威脅區(qū)采掘作業(yè)過程中，每個班都應(yīng)密切觀察煤層軟分層厚度、煤層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、炮后瓦斯涌出量等異常情況，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)立即停止采掘作業(yè)，通知有關(guān)人員 ， 進(jìn)行突出危 險性預(yù)測。 （ 3）無突出危險區(qū) 在無突出危險區(qū)內(nèi)作業(yè)時，可以不采取防突措施，但必須采取安全防護(hù)措施。 礦井瓦斯突出治理應(yīng)全面規(guī)劃、總體布局、統(tǒng)籌安排、系統(tǒng)控制，依法（《規(guī)程》、《細(xì)則》等規(guī)章制度）治理。按照防治規(guī)劃和年、季、月計(jì)劃，落實(shí)人、財(cái)、物的保障措施，落實(shí)責(zé)任、分工負(fù)責(zé)、嚴(yán)密組織，嚴(yán)格考核，保證防治戰(zhàn)略的有效實(shí)施。 、區(qū)域防突措施 區(qū)域突出危險性預(yù)測 突出危險性區(qū)域預(yù)測的任務(wù)是確定井田、煤層和煤層區(qū)域的危險性，是在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)和新水平開拓時進(jìn)行的。 區(qū)域性 突出危險預(yù)測方法 區(qū)域性預(yù)測方法主要有單項(xiàng)指標(biāo)法、綜合指標(biāo)法和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法。單項(xiàng)指標(biāo)法主要用于預(yù)測煤層的突出危險性，綜合指標(biāo)法和瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法主要用于突出煤層的區(qū)域性預(yù)測。可以采用綜合指標(biāo)法和瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法對新采區(qū)的突出危險性進(jìn)行預(yù)測。 （一） 綜合指標(biāo)法 綜合指標(biāo)法是利用綜合指標(biāo) D、 K 來預(yù)測煤層的突出危險性，其預(yù)測方法為： （ 1）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）； （ 2）在打測壓孔的過程中，每米煤孔采取一個煤樣，測定煤的堅(jiān)固性系數(shù) 16 （ f）； （ 3）將兩個測壓鉆孔所測得的堅(jiān)固性系數(shù) 最小值加以平均作為該煤層軟分層的平均堅(jiān)固性系數(shù)； （ 4）將堅(jiān)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)（△ P）； （ 5） 按下列公式計(jì)算綜合指標(biāo) D、 K： D=（ － 3）（ P－ ） K=△ P/f 式中 D—— 煤層突出危險性綜合指標(biāo)； K—— 煤層突出危險性綜合指標(biāo)； P—— 煤層瓦斯壓力，取兩個測壓鉆孔實(shí)測瓦斯壓力的最大值， MPa； △ P—— 軟分層煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)； f—— 軟分層煤的堅(jiān)固性系數(shù)。 綜合指標(biāo) D、 K 的突出臨界指標(biāo)應(yīng)根據(jù)本礦區(qū)實(shí)測數(shù)據(jù)確定，在沒 有實(shí)測數(shù)據(jù)時，可參照《細(xì)則》所推薦的臨界值（見表 六 ），確定煤層的區(qū)域突出危險性。 （二） 瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法 瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)已開采區(qū)域突出地點(diǎn)分布與地質(zhì)構(gòu)造（包括褶曲、斷層、煤層賦存條件變化、火成巖侵入等）的關(guān)系，結(jié)合未采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造條件來大致預(yù)測突出可能發(fā)生的范圍。不同的礦區(qū)控制突出的地質(zhì)構(gòu)造因素是不同的，有的礦區(qū)的突出主要受斷層控制，而另一些礦區(qū)的突出主要受褶曲或煤層的厚度變化控制。因此，各礦區(qū)可根據(jù)已采區(qū)域主要控制突出的地質(zhì)構(gòu)造因素，來預(yù)測未采區(qū)域的突出危險性。 表 六 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 煤層突出危險性綜合指標(biāo) D 煤層突出危險性綜合指標(biāo) K 無煙煤 其他煤種 20 15 采用瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行區(qū)域預(yù)測時，應(yīng)根據(jù)已采區(qū)域確切掌握的煤層賦存 17 和地質(zhì)構(gòu)造條件與突出分布的規(guī)律，劃分出突出危險區(qū)域與突出威脅區(qū)域。劃分突出危險區(qū)一般應(yīng)符合下列要求： （ 1） 在上水平發(fā)生過 1 次突出的區(qū)域，下水平的垂直對應(yīng)區(qū)域應(yīng)預(yù)測為突出危險區(qū)； （ 2） 根據(jù)上水平突出點(diǎn)分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，確定突出點(diǎn)距地質(zhì)構(gòu)造線兩側(cè)的最遠(yuǎn)距離線，并結(jié)合地質(zhì)部門提供的下水平或下部采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造分布，按照上水平構(gòu)造線兩側(cè)的最遠(yuǎn)距離線推測下水平或下部采區(qū)的突出危險區(qū)域。 煤與瓦斯突出與地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯壓力和瓦斯含量、煤層埋深、煤層軟分層分布與變化等有密切的關(guān)系，且這些因素的分布具有一定的規(guī)律性。本煤礦可通過地質(zhì)勘探資料、采掘工程實(shí)際揭露的煤層賦存和構(gòu)造分布資料、實(shí)際測定的相關(guān)資料、鄰近礦井的資料等，利用統(tǒng)計(jì)、瓦斯地質(zhì)分析以及測定相關(guān)參數(shù)的方法進(jìn)行區(qū)域預(yù)測， 提前了解新采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造分布情況，同時利用鉆探等手段，探測巷道前方的地質(zhì)構(gòu)造情況，為突出危險區(qū)域性預(yù)測提供可靠依據(jù)，為此，礦井應(yīng)注意收集有關(guān)資料。 （ 1） 地質(zhì)構(gòu)造 本煤礦井田范圍內(nèi)為單斜構(gòu)造，節(jié)理裂隙不發(fā)育，但是結(jié)合相鄰礦井的開采實(shí)際情況分析。因此礦山進(jìn)行深部煤層開采時，應(yīng)加強(qiáng)管理和防范。在采掘過程中要根據(jù)揭露的地質(zhì)情況 ，詳實(shí)收集構(gòu)造帶位置、屬性（正斷層、逆斷層、褶曲）、規(guī)模（斷距、走向變化范圍、傾角、長度等）、展布方向等資料，建立檔案，繪制地質(zhì)構(gòu)造圖。 （ 2）突出標(biāo)志性指標(biāo) 突出標(biāo)志性指標(biāo)主要包括突出點(diǎn)、預(yù)測指標(biāo)分布、煤層厚度及軟分層指標(biāo)、結(jié)構(gòu)指標(biāo)、煤柱影響范圍、突出危險帶分布規(guī)律等資料。 其中，煤層厚度及其變化，軟分層厚度增大往往是突出的標(biāo)志；煤層結(jié)構(gòu) 是指煤層整體受破壞的程度， Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ 類破壞煤具有突出危險傾向性；上部水平及鄰近區(qū)域有突出點(diǎn)，其對應(yīng)下部水平開采范圍也具有突出危險；突出煤層在煤柱影響區(qū)內(nèi)具有突出危險。 突出危險區(qū)域性預(yù)測結(jié)果技術(shù)管理 煤層突出危險區(qū)域性預(yù)測可將突出煤層劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)、無 18 突出危險區(qū)。區(qū)域性突出危險劃分結(jié)果應(yīng)按技術(shù)管理程序報相關(guān)部門審批后才能實(shí)施。 在有可靠預(yù)測資料后，由礦總工程師確定煤層在不同區(qū)域煤層的突出危險程度，并經(jīng)上級行業(yè)管理部門審批后，在確認(rèn)無突出的危險區(qū)內(nèi)，可不采取防治突出的措施 ，直接生產(chǎn) ， 但必須采取安全防護(hù)措施。 在突出威脅區(qū)內(nèi) 的每個回采工作面，可以通過測定瓦斯壓力和含量、掘進(jìn)中的突出性預(yù)測指標(biāo)和瓦斯涌出變化情況、動力現(xiàn)象、軟分層分布、地質(zhì)構(gòu)造分布特征等，再次進(jìn)行一次相對小范圍的區(qū)域預(yù)測， 根據(jù)煤層突出危險程度，采掘工作面每推進(jìn) 30～ 100m，應(yīng)采用工作面預(yù)測方法連續(xù)進(jìn)行不少于兩次區(qū)域性預(yù)測驗(yàn)證，其中任何一次驗(yàn)證有突出危險時，該區(qū)域應(yīng)改化為突出危險區(qū)。只有連續(xù)兩次驗(yàn)證都無突出危險時，該區(qū)域仍定為突出威脅區(qū)。 在突出危險工作面進(jìn)行采掘作業(yè)前，必須采取防突措施，并經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后，方可采取安全防 護(hù)措施進(jìn)行采掘作業(yè)。每執(zhí)行一次措施、措施效果檢驗(yàn)、采掘作業(yè)循環(huán)后，須再進(jìn)行工作面預(yù)測，如預(yù)測無突出危險，還須再執(zhí)行防突措施，只有連續(xù)兩次預(yù)測為無突出危險時，該工作面可視為無突出危險工作面。 針對 大溝煤礦 62 煤層的區(qū)域預(yù)測指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行專門研究后確定。 區(qū)域性防突措施的選擇 目前普遍采用的區(qū)域性防突措施是開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯，其中開采保護(hù)層是最有效的一種防突措施。在突出礦井，單一突出煤層和無保護(hù)層可采的條件下，一般采用預(yù)抽瓦斯作為區(qū)域性防突措施。 根據(jù) 大溝煤礦 開拓部署方案，目前開采單一煤層（ 62 號煤層），在目前條件下，開采保護(hù)層尚不能作為區(qū)域性防突措施，但今后應(yīng)積極探索開采保護(hù)層措施。 大溝煤礦 目前 已初步建立了礦井瓦斯抽放系統(tǒng)，但是瓦斯抽放設(shè)備極不完善，而且由于缺乏實(shí)測煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、瓦斯抽放半徑等一系列瓦斯抽放參數(shù)，因此，只能借鑒鄰近桂花煤礦坑道采樣測試參數(shù)，若遇地質(zhì)構(gòu)造突變，容易發(fā)生抽放措施達(dá)不到防突目的，建議在 由具有國家許可資質(zhì)的單位合作開展瓦斯參數(shù)測定、礦井瓦斯抽放與利用可行性論證的基礎(chǔ)上，設(shè) 19 計(jì)并建立與礦井安全生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的地面瓦斯抽采系統(tǒng)。 在采掘工作面采用大面積預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域性防突措施。 在區(qū)域預(yù)測為有危險的回采工作面回采前，布置抽放鉆孔進(jìn)行大面積預(yù)抽，從而消除或降低突出危險性， 預(yù)抽煤層瓦斯消除突出危險原理見圖 10。 掘進(jìn)工作面預(yù)抽防突方案 掘進(jìn)工作面的防突主要有兩種方案：預(yù)抽瓦斯與排放瓦斯。預(yù)抽瓦斯又可分為掘進(jìn)條帶預(yù)抽瓦斯和邊掘邊抽，根據(jù)掘進(jìn)地點(diǎn)的不同，掘進(jìn)工作面防突可分為平巷掘進(jìn)面的防突和上山（下山）掘進(jìn)面的防突。下面按平巷掘進(jìn)面的防突和上山（下山）掘進(jìn)面的防突兩個方面分別敘述。 （一） 平巷掘進(jìn)面防突 平巷掘 進(jìn)工作面條帶預(yù)抽瓦斯防突 平巷掘進(jìn)工作面條帶預(yù)抽瓦斯防突主要是在平巷掘進(jìn)前 首先開拓煤層頂、底板的巖石巷道， 在巖石巷道內(nèi)向即將施工的煤平巷施工條帶鉆孔抽放瓦斯來減弱或消除掘進(jìn)條帶的突出危險性。 在巖石巷道掘進(jìn)過程中，必須邊探邊掘，及時掌握施工動態(tài)和圍巖變化情況， 保證巖石巷道與煤層間法向距離不小于 5m， 防止誤穿突出煤層。在巖巷掘進(jìn)過程中及時在巷幫布置平行水平預(yù)抽鉆孔， 鉆孔 孔徑應(yīng)不小于 φ 75mm， 采用 3 3m 間距布置，即鉆孔終孔點(diǎn)間距為 3m（當(dāng)預(yù)留預(yù)抽煤層瓦斯 施工抽放鉆孔 煤體應(yīng)力降低 消除（或降低）煤與瓦斯突出危險性 釋放煤巖彈性能 減少突出的激發(fā)作用 煤體強(qiáng)度增高 釋放瓦斯?jié)撃? 發(fā)展突出的瓦 斯作用減少 煤體抵抗破壞能力增加 瓦斯壓力梯度降低 圖 10 預(yù)抽煤層瓦斯消除突出危險原理圖 20 的抽放時間長時，間距可適當(dāng)加大，抽放時間短時，縮短鉆孔間距）。 鉆孔設(shè) 計(jì)首先設(shè)計(jì)第三排鉆孔，第三排鉆孔施工點(diǎn)與巷道底板邊角的連線與煤層底板之間的交點(diǎn)作為基點(diǎn)，然后向平巷下幫布置一個點(diǎn)，向上幫布置兩個點(diǎn)。 封孔方式采用聚氨酯或水泥砂漿封孔，深度應(yīng)不小于 6m，以保證抽放效果。 鉆孔終孔位置需穿過煤平巷輪廓線外 10m，如圖 11 所示。 平巷掘進(jìn)工作面順層預(yù)抽瓦斯防突 平巷掘進(jìn)工作面順層預(yù)抽主要是控制掘進(jìn)工作面兩幫瓦斯向掘進(jìn)工作面涌出。在工作面兩旁布置鉆場，其中上幫鉆場長 5~8m，下幫鉆場長 3~5m，鉆場間距應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)能力確定，一般為 50~100m，鉆孔深度 以大于鉆場間距 10m 為宜， 初步設(shè)計(jì)孔徑應(yīng)不 圖 11 平巷掘進(jìn)工作面預(yù)抽條帶瓦斯鉆孔布置示意圖 掘進(jìn)頭鉆孔煤層巖石運(yùn)輸巷煤平巷煤平巷巖石運(yùn)輸巷 21 小于 φ 75mm，終孔間距取 ，鉆孔呈平行于巷道走向布置。施工過程中，如果突出危險性較大，預(yù)抽時間超出設(shè)計(jì)時間，對煤巷掘進(jìn)施工造成較大影響時，應(yīng)該適當(dāng)增加鉆孔密度。封孔方式采用聚氨酯或水泥砂漿封孔，深度應(yīng)不小于6m，以保證抽放效果。鉆孔布置圖見圖 12 所示。 預(yù)抽瓦斯防突的有效性評價指標(biāo) 按照《規(guī)程》第一百九十條的規(guī)定，預(yù)抽瓦斯后必須對預(yù)抽防突效果進(jìn)行檢驗(yàn)，其有效性指標(biāo)根據(jù)礦井實(shí)測資料確定，無實(shí)測資料時，可參照以下指標(biāo)之一確定： ① 殘余瓦斯含量。預(yù)抽后的煤層殘余瓦斯含量小于該煤層始突深度處的原始瓦斯含量； ② 瓦斯預(yù)抽率。瓦斯預(yù)抽率應(yīng)大于 30％ ，用該指標(biāo)時，采掘過程中必須用工作面預(yù)測方法進(jìn)行經(jīng)常性復(fù)驗(yàn)。 瓦斯預(yù)抽率計(jì)算公式： 100??儲抽涌噴 ＋＋ Q Q? % 式中： Q 噴 —— 打鉆中各鉆孔噴出的瓦斯總量， m3； Q 涌 —— 打鉆后、連接抽放管路前各鉆孔涌出的瓦斯總量， m3； Q 抽 —— 抽放的瓦斯總量， m3； Q 儲 —— 鉆孔控制范圍內(nèi)的煤層瓦斯儲量， m3； 圖 12 平巷順層預(yù)抽鉆孔布置示意圖 上幫下幫煤平巷工作面鉆場 22 Q 噴 、 Q 涌 可根據(jù)施工鉆孔和連接抽放管路前巷道風(fēng)