【正文】 壞煤體的不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，即能激發(fā)突出。在突出的發(fā)展階段，依靠釋放的彈性能和游離瓦斯的膨脹能使煤體破碎，并由瓦斯流把碎煤拋出，此時可觀察到煤體的膨脹變形，并由瓦斯流把碎煤拋出以及瓦斯壓力的降低。隨著碎煤被拋出，在突出的孔間壁始終保持著一個較大的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，從而使煤的破碎過程由突出發(fā)動中心向周圍發(fā)展。因此，煤與瓦斯突出得以發(fā)展的充要條件是：有足夠的瓦斯流把碎煤拋出，保持孔通暢通，以便使孔洞壁形成足夠大的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，使煤的破碎不斷向突出發(fā)動中心周圍擴展。煤體的裂隙及弱面不但是應(yīng)力集中的地點，也是易造成大的瓦斯壓力梯度的地點。因此，突出最易沿著裂隙及弱而發(fā)展，并把裂隙及弱面兩側(cè)的煤體破碎和拋出。由于地應(yīng)力、瓦斯壓力、煤結(jié)構(gòu)和媒質(zhì)的不均勻性，以及通道阻力的變化，突出的發(fā)展速度也是不均勻的。煤與瓦斯突出過程，尤其是噴孔過程，均可顯示脈沖式的特征。隨著煤的破碎和拋出，瓦斯壓力降低，吸附瓦斯解吸，而大量解吸瓦斯的膨脹加劇了這一過程，又促使煤進一步破碎。如此反復(fù)進行，直到煤被破碎為粉煤并形成粉煤瓦斯流。這種粉煤瓦斯流具有很大的能量，可以把煤拋出數(shù)十以至數(shù)百米，能逆風(fēng)流運動或沿揭露的巷道運動，以致推翻礦車、鉆機、搬運巖石等，造成一定的動力效應(yīng)。但是，當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時，突出即告停止：⑴激發(fā)突出的能量業(yè)已耗盡；⑵繼續(xù)放出的能量不足以粉碎煤；⑶突出孔道受阻礙，不能繼續(xù)在突出孔洞壁建立大的地應(yīng)力梯度和瓦斯壓力等。突出停止后，碎煤及粉煤沉降，其中的瓦斯繼續(xù)解吸并涌向巷道。同時，由于煤的噴出，在媒體中形成某種特殊形狀的孔洞。7L洞壁與洞口問的瓦斯壓力梯度，雖然不能把煤拋出，但可以使孔洞周圍參與突出的煤體繼續(xù)破碎，加劇瓦斯放散，這就是突出以后相當(dāng)長一段時間內(nèi)還存在瓦斯大量涌出的原因。 突出過程中，~64s一般只有幾秒。瓦斯壓力延續(xù)時間一般只有2~7s。因此，煤與瓦斯突出的全過程，一般只延續(xù)幾十秒，少數(shù)達1~。突出后，突出孔洞周圍的煤體由于受到殘余彈性潛能及瓦斯膨脹能的作用，繼續(xù)破壞并發(fā)生變形，使孔洞壓縮、體積變小，甚至堆滿碎煤．直到孔洞壁建立了新的應(yīng)力平衡為止。 煤層突出的危險性煤礦在地下采掘過程中，在極短的時間內(nèi)，從煤、巖層內(nèi)以極快的速度向采掘空間內(nèi)噴出煤（巖）和瓦斯（CHCO2）的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。它是另一類型的瓦斯特殊涌出，也是煤礦地下開采過程中的一種動力現(xiàn)象。它所產(chǎn)生的高速瓦斯流（含煤粉或巖粉）能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，甚至造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；噴出的瓦斯由幾百到幾萬m3，能使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸；噴出的煤、巖又幾千噸到萬噸以上，夠造成煤流埋人；猛烈的動力效應(yīng)可能導(dǎo)致冒頂和火災(zāi)事故的發(fā)生。⑴大量突出資料的統(tǒng)計分析表明，突出具有一定的規(guī)律性。了解這些規(guī)律，對于指定防治突出的措施，有一定的參考價值。⑵突出發(fā)生在一定的采掘深度以后。每個煤層開始發(fā)生突出的深度差別很大，最淺的僅50m，有的達到640m。⑶突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造附近，如斷層、褶曲、扭轉(zhuǎn)和火成巖侵入附近。⑷突出多發(fā)生在集中應(yīng)力區(qū)，如巷道的上隅角，相向掘進的工作面附近時，煤層留有煤柱的相對應(yīng)上下方煤層處，回采工作面的集中應(yīng)力區(qū)內(nèi)掘進時，等等。⑸突出次數(shù)和強度，隨煤層特別是軟分層厚度的增加而增加。煤層傾角愈大，突出的危險性愈大。⑹突出與煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量之間沒有固定的關(guān)系。⑺突出煤層的特點是強度低，而且軟硬相間，透氣系數(shù)小，瓦斯的放散速度高，煤的結(jié)構(gòu)遭到破壞，層理紊亂，無明顯節(jié)理，光澤暗淡，易粉碎。⑻大多數(shù)突出發(fā)生在放炮和落煤工序。⑼突出前常有預(yù)兆發(fā)生。4區(qū)域綜合防突措施區(qū)域預(yù)測分為新水平、新采區(qū)開拓前的區(qū)域預(yù)測和新采區(qū)開拓完成后的區(qū)域預(yù)測。⑴突出煤層在進行新水平、新采區(qū)開拓前，當(dāng)預(yù)測區(qū)域的煤層缺少或沒有井下實測瓦斯參數(shù)時，可主要依據(jù)地質(zhì)勘探資料、上水平及鄰近層的實測和生產(chǎn)資料等進行開拓前區(qū)域預(yù)測。開拓前區(qū)域預(yù)測結(jié)果僅用于指導(dǎo)新水平、新采區(qū)的設(shè)計和新水平、新采區(qū)開拓工程的揭煤作業(yè)。經(jīng)評估為有突出危險區(qū)的新水平、新采區(qū)開拓過程中的所有揭煤工作，必須采取區(qū)域綜合防突措施并達到要求指標(biāo)。經(jīng)開拓前區(qū)域預(yù)測為無突出危險區(qū)德煤層進行新水平、新采區(qū)開拓、準(zhǔn)備過程中的所有揭煤作業(yè)應(yīng)當(dāng)采取局部綜合防突措施。 ⑵開拓后區(qū)域預(yù)測應(yīng)當(dāng)主要依據(jù)預(yù)測區(qū)域煤層瓦斯的井下實測資料，并結(jié)合地質(zhì)勘探資料、上水平及鄰近區(qū)域的實測和生產(chǎn)資料等進行。開拓后區(qū)域預(yù)測結(jié)果用于指導(dǎo)工作面的設(shè)計和采掘生產(chǎn)作業(yè)。經(jīng)開拓后區(qū)域預(yù)測為突出危險區(qū)的煤層，必須采取區(qū)域防突措施并進行區(qū)域措施效果檢驗。經(jīng)效果檢驗仍為突出危險區(qū)的，必須繼續(xù)進行或者補充實施區(qū)域防突措施。經(jīng)開拓后區(qū)域預(yù)測或者經(jīng)區(qū)域措施效果檢驗后為無突出危險區(qū)的煤層進行揭煤和采掘作業(yè)時，必須采用工作面預(yù)測方法進行區(qū)域驗證。區(qū)域預(yù)測一般根據(jù)井下直接煤層瓦斯參數(shù)（煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力）測定結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析方法進行區(qū)域預(yù)測，也可采用其他經(jīng)試驗證實有效的方法。根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的區(qū)域預(yù)測方法應(yīng)當(dāng)按照下列要求進行：⑴煤層瓦斯風(fēng)化帶為無突出危險區(qū)域；⑵根據(jù)已開采區(qū)域確切掌握的煤層賦存特征、地質(zhì)構(gòu)造條件、突出分布的規(guī)律和對預(yù)測區(qū)域煤層地質(zhì)構(gòu)造的探測、預(yù)測結(jié)果，采用瓦斯地質(zhì)分析的方法劃分出突出危險區(qū)域。當(dāng)突出點及具有明顯突出預(yù)兆的位置分布與構(gòu)造帶有直接關(guān)系時，則根據(jù)上部區(qū)域突出點及具有明顯突出預(yù)兆的位置分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系確定構(gòu)造線兩側(cè)突出危險區(qū)邊緣到構(gòu)造線的最遠(yuǎn)距離，并結(jié)合下部區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造分布劃分出下部區(qū)域構(gòu)造線兩側(cè)的突出危險區(qū)；否則，在同一地質(zhì)單元內(nèi)，突出點及具有明顯突出預(yù)兆的位置以上20m（埋深）及以下的范圍為突出危險區(qū)。見圖31。圖41 根據(jù)瓦斯地質(zhì)分析劃分突出危險區(qū)域示意圖Figure 41based on gas geologic analysis divides the outburst dangerous area diagram⑶在上述、項劃分出的無突出危險區(qū)和突出危險區(qū)以外的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤層瓦斯壓力P進行預(yù)測。如果沒有或者缺少煤層瓦斯壓力資料，也可根據(jù)煤層瓦斯含量W進行預(yù)測。預(yù)測所依據(jù)的臨界值根據(jù)實驗考察確定，在臨界值確定前暫按下表預(yù)測。表41根據(jù)煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進行區(qū)域預(yù)測的臨界值Table41 under the pressure of gas in coal seam gas content or regional prediction of critical value瓦斯壓力 P/MPa瓦斯含量 W/(m3t1)區(qū)域類別＜ ＜8無突出危險區(qū) 除上述情況以外的其他情況突出危險區(qū)開拓后區(qū)域預(yù)測時，還應(yīng)當(dāng)符合下列要求：⑴預(yù)測所主要依據(jù)的煤層瓦斯壓力、瓦斯含量等參數(shù)應(yīng)為井下實測數(shù)據(jù)；⑵測定煤層瓦斯壓力、瓦斯含量等參數(shù)的測試點在不同地質(zhì)單元內(nèi)根據(jù)其范圍、地質(zhì)復(fù)雜程度等實際情況和條件分別布置；同一地質(zhì)單元內(nèi)沿煤層走向布置測試點不少于2個，沿傾向不少于3個，并有測試點位于埋深最大的開拓工程部位?！斗乐蚊号c瓦斯規(guī)定》規(guī)定突出煤層在進行新水平、新采區(qū)開拓前，當(dāng)預(yù)測區(qū)域的煤層缺少或沒有井下實測瓦斯參數(shù)時，可主要依據(jù)地質(zhì)勘探資料、上水平及鄰近層的實測和生產(chǎn)資料等進行開拓前區(qū)域預(yù)測。根據(jù)成莊礦地質(zhì)報告，二盤區(qū)、三盤區(qū)、四盤區(qū)位于地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育區(qū)。從以上資料可以得出：經(jīng)開拓前預(yù)測成莊礦二、四盤區(qū)的煤層為突出危險區(qū)，必須采取區(qū)域防突措施并達到要求指標(biāo)。根據(jù)成莊礦的巷道施工情況開拓后區(qū)域預(yù)測主要是依據(jù)煤層瓦斯含量這一參數(shù)進行預(yù)測。在預(yù)測區(qū)域當(dāng)煤層瓦斯含量達到8m3/t以上時可以確定該區(qū)域為突出危險區(qū)。成莊礦煤層瓦斯含量計算結(jié)果表如下：表42煤層瓦斯含量計算結(jié)果表Table 42coal seam gas content calculation results table區(qū)域測壓地點鉆孔號絕對瓦斯壓力（MPa）原煤瓦斯含量（m3/t）測點埋深（m）四盤區(qū)4102巷14214巷24213巷34213巷44213巷54102巷64102巷74102巷84104巷94104巷104104巷114220巷124104巷134216副巷14二盤區(qū)2102巷152102巷162104巷17五盤區(qū)5206巷185102巷195102巷205102巷215102巷225102巷233風(fēng)井進風(fēng)繞道24從上表可以看出： m3/t， m3/t。（注：14號測壓鉆孔由于受到抽放的影響，瓦斯含量偏小，應(yīng)剔除）。 m3/t， m3/t。三、 m3/t， m3。成莊礦井田西南部瓦斯含量相對較大，而且瓦斯運移潛勢較大，瓦斯含量增加1 m3/t時,。預(yù)測3號煤層相對瓦斯涌出量為35m3/t,； m3/t； m3/t。因此在井田四盤區(qū)井巷工程施工時，尤其應(yīng)注意瓦斯超限和瓦斯動力現(xiàn)象的發(fā)生。四盤區(qū)北翼和二盤區(qū)南翼煤層瓦斯賦存整體受一向斜控制，在大的向斜構(gòu)造內(nèi)還發(fā)育有小背向斜，形成復(fù)合背向斜構(gòu)造，而煤層瓦斯賦存異常地段一般就位于復(fù)合背斜部位和背向斜轉(zhuǎn)換部位。⑴開采保護層的相關(guān)規(guī)定《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》對開采保護層做了下列相關(guān)要求開采保護層分為上保護層和下保護層兩種方式。區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用開采保護層。突出礦井首次開采某個保護層時，應(yīng)當(dāng)對被保護層進行區(qū)域措施效果檢驗及保護范圍的實際考察。如果被保護層的最大膨脹變形量大于千分之三，則檢驗和考察結(jié)果可適用于其他區(qū)域的同一保護層和被保護層；否則，應(yīng)當(dāng)對每個預(yù)計的被保護區(qū)域進行區(qū)域措施效果檢驗。此外，若保護層與被保護層的層間距離、巖性及保護層開采厚度等發(fā)生了較大變化時，應(yīng)當(dāng)再次進行效果檢驗和保護范圍考察。保護效果檢驗、保護范圍考察結(jié)果報煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。選擇保護層必須遵守下列規(guī)定：⑴在突出礦井開采煤層群時，除因突出煤層距離太近而威脅保護層工作面安全或可能破壞突出煤層開采條件的情況外，首先開采保護層。有條件的礦井，也可以將軟巖層作為保護層開采；⑵當(dāng)煤層群中有幾個煤層都可作為保護層時，綜合比較分析，擇優(yōu)開采保護效果最好的煤層；⑶當(dāng)?shù)V井中所有煤層都有突出危險時，選擇突出危險程度較小的煤層作保護層先行開采，但采掘前必須按本規(guī)定的要求采取預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施并進行效果檢驗；⑷優(yōu)先選擇上保護層。在選擇開采下保護層時，不得破壞被保護層的開采條件。第四十七條開采保護層區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)符合下列要求：⑴開采保護層時，同時抽采被保護層的瓦斯；⑵開采近距離保護層時，采取措施防止被保護層初期卸壓瓦斯突然涌入保護層采掘工作面或誤穿突出煤層；⑶正在開采的保護層工作面超前于被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的3倍，并不得小于100m；⑷開采保護層時，采空區(qū)內(nèi)不得留有煤(巖)柱。特殊情況需留煤(巖)柱時，經(jīng)煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并作好記錄，將煤(巖)柱的位置和尺寸準(zhǔn)確地標(biāo)在采掘工程平面圖上。每個被保護層的瓦斯地質(zhì)圖應(yīng)當(dāng)標(biāo)出煤(巖)柱的影響范圍，在這個范圍內(nèi)進行采掘工作前，首先采取預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施。當(dāng)保護層留有不規(guī)則煤柱時，按照其最外緣的輪廊劃出平直輪廓線，并根據(jù)保護層與被保護層之間的層間距變化，確定煤柱影響范圍。在被保護層進行采掘工作時，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)采掘瓦斯動態(tài)及時修改。保護層和被保護層開采設(shè)計依據(jù)的保護層有效保護范圍等有關(guān)參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)試驗考察確定，并報煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后執(zhí)行。⑵保護層的選擇開采保護層是各國采用的防止突出的主要區(qū)域行措施。所謂保護層，一般是指在突出礦井的每層群中首先進行開采的非突出煤層，開采保護層后，對有突出危險的煤層產(chǎn)生保護作用，使之消除或減少突出危險性，達到防止煤與瓦斯突出的目的。成狀礦井田內(nèi)主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，～，含煤11層，含煤系數(shù)10%，其中本次計算資源儲量和蘊藏量的煤層有3層。，含煤1～3層，%其中有2層薄煤層不可采，唯3號煤層為可采煤層，%。，含煤10層，自上而下編號為111116號，%。其中15號煤為主要可采煤層，%。成莊礦井主采3號煤層下部為9號煤層， m左右。9號煤層下部為15號煤層， m左右。從瓦斯含量角度看，15號煤層埋深大于3號煤層，其瓦斯含量有在3號煤層的基礎(chǔ)上逐層增加的趨勢。從地應(yīng)力的角度看，其采礦過程中的地應(yīng)力顯現(xiàn)比較明顯，突出危險性比較大。因此，9號層和15號層不適合作為3號層的保護層。另外，3號煤開采后，由于地應(yīng)力釋放會使9號和15號煤層透氣性增加，起到同時保護9號煤和15號煤層的作用。.⑴區(qū)段煤層瓦斯預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯預(yù)抽分為穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施。穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制區(qū)段內(nèi)的整個開采塊段、兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。以上所述的鉆孔控制范圍均為沿層面的距離。根據(jù)成莊礦的實際情況本設(shè)計采用順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。圖42區(qū)段煤層瓦斯抽放鉆孔布置圖Figure 42section of coal seam gas drainage borehole layout⑵回采工作面煤層瓦斯抽放順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整個開采塊段的煤層。回采工作面順層鉆孔采用雙向