【正文】 壓力 ， ?。矀€(gè)測壓鉆孔實(shí)測瓦斯壓力的最大值 ， MPa； Δp——軟分層煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)； f——軟分層煤的平均堅(jiān)固性系數(shù) 。 用綜合指標(biāo) D和 K預(yù)測煤層區(qū)域突出危險(xiǎn)性的臨界值 煤層突出危險(xiǎn)性 綜合指標(biāo) D 煤層突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo) K 無煙煤 其它煤種 20 15 如果測壓孔所取得的煤樣粒度達(dá)不到測定 f值所要求的粒度 （ 20～30mm） ， 可采取粒度為 1~3mm的煤樣進(jìn)行測定 （ f1~3） ， 并按下式換算成 f值： 當(dāng) f1~3＞ ： f＝ f1~3－ 當(dāng) f1~3≤： f＝ f1~3 D值的來源 設(shè) d—地層的平均容重 ， 2500kg/m3； H—煤層的埋藏深度 ， m。 于是 ， 上覆巖層的重力為 dH（ kg/m2） 。 設(shè) 巷道周圍的應(yīng)力集中系數(shù)為 3， 得到煤層所受應(yīng)力為 3dH/10000=（ kg/cm2） 。 由 于 煤 的 單 軸 抗 壓 強(qiáng) 度 近 似 為 100f（ kg/cm2） ， 則可用比值 。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 ， ＞ 3 且瓦斯壓力 p＞ （ ） 時(shí) ，煤層具有突出危險(xiǎn)性 ， 于是得到綜合指標(biāo) D的計(jì)算公式 。 3) 瓦斯地質(zhì)預(yù)測法 采用瓦斯地質(zhì)預(yù)測法進(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測 ， 其實(shí)質(zhì)是查明已開采區(qū)突出點(diǎn)分布與地質(zhì)條件的內(nèi)在聯(lián)系 ， 進(jìn)行瓦斯區(qū)劃和地質(zhì)區(qū)劃 ， 確定控制突出分布的主導(dǎo)地質(zhì)因素 ， 劃分不同級別的瓦斯地質(zhì)單元 ， 根據(jù)已知規(guī)律預(yù)測未采掘區(qū)域突出的可能性和危險(xiǎn)程度 。 (1) 研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造規(guī)律 ， 進(jìn)行應(yīng)力場分析 (2) 分析各種構(gòu)造形跡與突出的關(guān)系 (3) 研究煤層厚度變化 ， 分析煤厚變化的原因 (4) 查明煤體結(jié)構(gòu)特征及其分布規(guī)律 (5) 測定 、 分析煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量 (6) 研究水文地質(zhì)情況 (7) 分析頂 、 底板巖層對突出的影響 (8) 編制煤與瓦斯突出預(yù)測圖 4)用瓦斯地質(zhì)方法進(jìn)行突出預(yù)測實(shí)例 地質(zhì)構(gòu)造是影響煤與瓦斯突出的重要因素 。 前蘇聯(lián)學(xué)者為了研究褶皺構(gòu)造對突出的影響程度 ， 提出了褶皺變形系數(shù)的概念 。 (1) 剖面變形系數(shù) 剖面變形系數(shù)是在地質(zhì)剖面圖上測算的 ， 其表達(dá)式為： K=(LL0)/ L0 式中 K——剖面變形系數(shù)； L——剖面上某一層面兩端點(diǎn)間的實(shí)際長度 ， m； L0——該層面兩端點(diǎn)間的水平投影長度 ， m。 變形系數(shù) K量測方法示意圖 (2) 平面變形系數(shù) 前蘇聯(lián)學(xué)者扎比蓋洛在研究頓巴斯煤層突出的地質(zhì)條件時(shí)，提出了反映褶皺構(gòu)造復(fù)雜性的指標(biāo) KTC， 即平面變形系數(shù)。這一指標(biāo)是利用煤層構(gòu)造平面圖確定的。 KTC值的計(jì)算由下面的關(guān)系式確定： 式中 KTC——褶皺構(gòu)造復(fù)雜性指標(biāo) ， 即平面變形系數(shù)； h——相鄰等高線的標(biāo)高差 ， m； L平均 ——計(jì)算單元內(nèi)等高線間的平均距離 ， m； ω——靠近單元中心的等高線轉(zhuǎn)變的角度 ， 弧度； S——計(jì)算單元的面積， m2。 式中各參數(shù)的取值是在煤層局部構(gòu)造圖上進(jìn)行的 。 以鉆孔所揭露的煤層板標(biāo)高點(diǎn)為基礎(chǔ) ， 進(jìn)行多項(xiàng)式趨勢面分析 （ 通常采用二維一次 、 二次或三次趨勢面 ） ， 可繪制趨勢面圖和偏差等值線圖 。 所謂局部構(gòu)造平面圖就是偏差等值線圖 。 ）平均 SLhK TC /(??KTC值計(jì)算方法示意圖 (3) 關(guān)于變形系數(shù)的討論 ? 改用煤層底板等高線圖計(jì)算煤層的平面變形系數(shù) 。 ? 改用等高線的彎曲度 （ L1／ L2） 代替 ω來反映褶皺面在平面上的彎曲程度 ， 將平面變形系數(shù)的計(jì)算修改為如下公式： 1 2 3/( )pK h L L L?式中 Kp——平面變形系數(shù) h——相鄰等高線的標(biāo)高差 ， m； L1——靠近計(jì)算單元中心的等高線在單元內(nèi)的實(shí)際長度 ， m； L2——靠近計(jì)算單元中心的等高線在單元內(nèi)的割線長度 ， m； L3——計(jì)算單元中心處兩條等高線間的平距 ， m。 Kp值計(jì)算方法示意圖 魚田堡煤礦是一煤與瓦斯突出礦井 。 井田范圍內(nèi)褶皺構(gòu)造較發(fā)育 ， 東翼發(fā)育有鴉雀巖扭轉(zhuǎn)帶 ， 西翼發(fā)育有魚塘角扭折帶 ， 井田內(nèi)中型斷裂構(gòu)造影響較大者主要是位于井田中部的 F1構(gòu)造帶 。 6號煤層突出嚴(yán)重 ， 已發(fā)生的 167次突出都集中在井田內(nèi)三個(gè)構(gòu)造破壞帶 ， 而在三個(gè)破壞帶之間的相對穩(wěn)定地帶 ， 已采范圍除極個(gè)別點(diǎn)外尚未發(fā)生突出 。 采用 “ 滑動(dòng)窗口法 ” 計(jì)算了每一個(gè)網(wǎng)格 （ 200m 200m） 交點(diǎn)上的 Kp值 ， 勾繪了 6號煤層 Kp等值線 。 從 Kp等值線和突出點(diǎn)分布情況來看 ， 6號煤層突出危險(xiǎn)性隨 Kp值增高而增大 。 除井田中部以斷裂為主的 F1構(gòu)造帶需單獨(dú)分析外 ， 幾乎所有突出點(diǎn)都落在 Kp值大于 ， 等值線所圈定的范圍可預(yù)測為突出危險(xiǎn)區(qū)域 （ 圖 ） 。 結(jié)果表明 ， 變形系數(shù) Kp可作為突出危險(xiǎn)分帶以及深部突出危險(xiǎn)性預(yù)測的主要定量指標(biāo) 。 6號煤層底板等高線及 Kp等值線 6 煤與瓦斯突出的防治措施 防突措施的制定原則 目前對突出的認(rèn)識是：地應(yīng)力和煤層瓦斯壓力是突出的主要?jiǎng)恿Γ幻簩邮鞘芰w ， 是破碎和拋出的對象；開采工藝條件是突出的外部誘導(dǎo)因素 。 基于上述認(rèn)識 ， 防突措施的制定可歸納為以下幾個(gè)原則： ⑴ 部分卸除煤層和采掘工作面前方煤體的應(yīng)力 ， 將應(yīng)力集中區(qū)推移至煤體深部 。 ⑵ 部分排除煤層或采掘工作面前方煤體中的瓦斯 ， 降低瓦斯壓力 ，減小工作面前方的瓦斯壓力梯度 。 建立在 上述 卸壓和排放瓦斯原則上的防突措施 （ 減小發(fā)生突出的能源 ）有： 開采保護(hù)層 、 預(yù)抽瓦斯 、 超前鉆孔 、 水力沖孔 、 松動(dòng)爆破 等 。 ⑶ 增大工作面附近煤體的承載能力和穩(wěn)定性 。 此類措施有： 超前支架 、 金屬骨架 、 注漿加固煤體 等 。 實(shí)踐表明 ， 增大煤體穩(wěn)定性的 方法 防治小型突出 ， 特別是傾出類型的突出是有效的 ， 但對大型突出起不到防止突出的目的 。 ⑷ 改變煤體的力學(xué)性質(zhì) ， 使其不易發(fā)生突出 。 如 煤層注水 后 ， 煤體濕潤 ， 塑性增大 ， 使突出不易發(fā)生 。 ⑸ 改變采掘工藝條件 ， 使采掘工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動(dòng)力學(xué)狀態(tài)平緩變化 。 如 淺截深機(jī)組采煤 、 間歇作業(yè) 等 ， 屬于此類 。 防突措施分類 1) 區(qū)域性防突措施 作用是使煤層一定區(qū)域 （ 如一個(gè)采區(qū) ） 消除突出危險(xiǎn)性 。 該類措施有 開采保護(hù)層 、 預(yù)抽煤層瓦斯 和 煤層注水 等 。 優(yōu)點(diǎn)：在采掘工作開始前預(yù)先采取防突措施 ， 與采掘作業(yè)互不干擾 ，且防突效果優(yōu)于局部防突措施 。 應(yīng)優(yōu)先選用區(qū)域性防突措施 。 2) 局部防突措施 作用 是 使工作面前方小范圍煤體喪失突出危險(xiǎn)性 。 該類措施有 超前鉆孔 、 水力沖孔 、 松動(dòng)爆破 、 金屬骨架 等 。 缺點(diǎn) ： 措施施工與采掘工藝相互干擾 ， 且防突效果受地質(zhì)條件和開采條件變化的影響較大 。 僅在沒有條件采用區(qū)域防突措施時(shí) ， 才采用局部防突措施 。 防治突出措施 區(qū)域防突措施 局部防突措施 開 采 保 護(hù) 層 煤 層 瓦 斯 抽 放 煤 層 注 水 擴(kuò) 孔 卸 煤 鉆 金 屬 骨 架 高 壓 注 水 水 利 沖 孔 ∣ 沖 刷 超 前 鉆 孔 松 動(dòng) 爆 破 ∣ 卸 壓 爆 破 超 前 支 護(hù) 掩 護(hù) 擋 板 卸 壓 槽 ∣ 縫 高 壓 注 水 ∣ 疏 松 壓 出 淺 孔 松 動(dòng) 爆 破 區(qū)域 石門 煤巷 采面 防突措施分類系統(tǒng)圖