【正文】 回采工作面順層鉆孔采用雙向布置。根據成莊礦的實際情況本設計采用順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。要求鉆孔控制回采巷道外側的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側輪廓線外至少各15m。.⑴區(qū)段煤層瓦斯預抽區(qū)段煤層瓦斯預抽分為穿層鉆孔或順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施。因此，9號層和15號層不適合作為3號層的保護層。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號煤層的基礎上逐層增加的趨勢。成莊礦井主采3號煤層下部為9號煤層， m左右。，含煤10層，自上而下編號為111116號，%。成狀礦井田內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。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。在被保護層進行采掘工作時，還應當根據采掘瓦斯動態(tài)及時修改。每個被保護層的瓦斯地質圖應當標出煤(巖)柱的影響范圍，在這個范圍內進行采掘工作前，首先采取預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施。第四十七條開采保護層區(qū)域防突措施應當符合下列要求：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)內不得留有煤(巖)柱。有條件的礦井，也可以將軟巖層作為保護層開采；⑵當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?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。保護效果檢驗、保護范圍考察結果報煤礦企業(yè)技術負責人批準。如果被保護層的最大膨脹變形量大于千分之三，則檢驗和考察結果可適用于其他區(qū)域的同一保護層和被保護層；否則，應當對每個預計的被保護區(qū)域進行區(qū)域措施效果檢驗。區(qū)域防突措施應當優(yōu)先采用開采保護層。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，在大的向斜構造內還發(fā)育有小背向斜，形成復合背向斜構造，而煤層瓦斯賦存異常地段一般就位于復合背斜部位和背向斜轉換部位。預測3號煤層相對瓦斯涌出量為35m3/t,； m3/t； m3/t。三、 m3/t， m3。（注：14號測壓鉆孔由于受到抽放的影響，瓦斯含量偏小，應剔除）。在預測區(qū)域當煤層瓦斯含量達到8m3/t以上時可以確定該區(qū)域為突出危險區(qū)。從以上資料可以得出：經開拓前預測成莊礦二、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。《防治煤與瓦斯規(guī)定》規(guī)定突出煤層在進行新水平、新采區(qū)開拓前，當預測區(qū)域的煤層缺少或沒有井下實測瓦斯參數(shù)時，可主要依據地質勘探資料、上水平及鄰近層的實測和生產資料等進行開拓前區(qū)域預測。表41根據煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進行區(qū)域預測的臨界值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/(m3如果沒有或者缺少煤層瓦斯壓力資料，也可根據煤層瓦斯含量W進行預測。見圖31。根據煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質分析的區(qū)域預測方法應當按照下列要求進行：⑴煤層瓦斯風化帶為無突出危險區(qū)域；⑵根據已開采區(qū)域確切掌握的煤層賦存特征、地質構造條件、突出分布的規(guī)律和對預測區(qū)域煤層地質構造的探測、預測結果，采用瓦斯地質分析的方法劃分出突出危險區(qū)域。經開拓后區(qū)域預測或者經區(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，必須采用工作面預測方法進行區(qū)域驗證。經開拓后區(qū)域預測為突出危險區(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。 ⑵開拓后區(qū)域預測應當主要依據預測區(qū)域煤層瓦斯的井下實測資料，并結合地質勘探資料、上水平及鄰近區(qū)域的實測和生產資料等進行。經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。⑴突出煤層在進行新水平、新采區(qū)開拓前，當預測區(qū)域的煤層缺少或沒有井下實測瓦斯參數(shù)時，可主要依據地質勘探資料、上水平及鄰近層的實測和生產資料等進行開拓前區(qū)域預測。⑼突出前常有預兆發(fā)生。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，煤的結構遭到破壞，層理紊亂，無明顯節(jié)理，光澤暗淡，易粉碎。煤層傾角愈大，突出的危險性愈大。⑷突出多發(fā)生在集中應力區(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上下方煤層處，回采工作面的集中應力區(qū)內掘進時，等等。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。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。它所產生的高速瓦斯流（含煤粉或巖粉）能夠摧毀巷道設施，破壞通風系統(tǒng)，甚至造成風流逆轉；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；猛烈的動力效應可能導致冒頂和火災事故的發(fā)生。 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，從煤、巖層內以極快的速度向采掘空間內噴出煤（巖）和瓦斯（CHCO2）的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。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~。 突出過程中，~64s一般只有幾秒。同時，由于煤的噴出，在媒體中形成某種特殊形狀的孔洞。但是，當出現(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力梯度和瓦斯壓力等。如此反復進行，直到煤被破碎為粉煤并形成粉煤瓦斯流。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。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的煤體破碎和拋出。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。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。此時如停止工作，減少外力對煤體的影響，或加固煤體等，則可使得突出危險程度減少或免于突出發(fā)生。當其釋放的能量不足，或者煤較硬時，煤體只發(fā)生局部破壞，而不能破碎到突出的那種粉煤狀態(tài)，突出就暫時不會發(fā)生，但煤體進入不穩(wěn)定平衡（或稱隨遇平衡）狀態(tài)。這時，可先聽到煤體或巖體中的破裂聲，觀察到煤層發(fā)生壓縮變形，孔隙和裂隙中瓦斯壓力急劇升高(可高達10 MPa)。煤與瓦斯突出的全過程煤與瓦斯突出的全過程，一般可劃分為三個階段，即發(fā)動、發(fā)展和停止階段。同時，根據斷裂力學的觀點，煤層中薄弱地點（如裂隙交匯處、裂隙端部等）最易引起應力集中，所以煤體的破壞將從這里開始，而后再沿整個軟煤分層發(fā)展。因此，在地應力和瓦斯壓力為一定值時，軟煤分層易被破壞，突出往往只沿軟煤分層發(fā)展。⑶煤結構和力學性質條件：煤結構和力學性質與發(fā)生突出的關系很大，因為煤體和煤的強度性質（抵抗破壞的能力）、瓦斯解吸和放散能力、透氣性能等，都對突出的發(fā)動與發(fā)展起著重要作用。因此，突出過程的繼續(xù)發(fā)展或終止，在某種程度上將決定于突出通道是否暢通，即碎煤被瓦斯搬走的程度。因此，無論游離瓦斯，還是吸附瓦斯，都參與突出的發(fā)展。在這個方向上，壓力不是作用于煤層全斷面上，而只作用在部分斷面上。⑵瓦斯條件以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在于煤裂隙中的瓦斯，對于煤體有三方面的作用?？梢哉J為，發(fā)生突出的必要條件是：煤層和圍巖具有較高的地應力和瓦斯壓力，并且在近工作而地帶煤層的應力狀態(tài)發(fā)生突然變化，從而使得潛能有可能突然釋放。從上述分析可以看出，具有較高的地應力是發(fā)生煤與瓦斯突出的第一個必要條件。因此，圍巖中增高的地應力，決定了煤層的低透氣性，使巷道前方的煤體不易徘放瓦斯，而造成較高的瓦斯壓力梯度。2）地應力對瓦斯壓力場起控制作用，圍巖中高的地應力決定了煤層的高瓦斯壓力而促進了瓦斯壓力梯度在破壞煤體中的作用。因此，在研究突出發(fā)生條件時，必須首先研究地應力、瓦斯與煤結構條件。突出發(fā)生的條件煤與瓦斯突出是在地應力、包含在煤中的瓦斯及煤結構力學性質綜合作用下產生的動力現(xiàn)象。另外還有能量說、應力分布不均勻說、分層分離說和破壞力說。⑶化學本質說：“爆炸的煤”說、重煤說、地球化學說、硝基化合物說。⑵地應力為主導作用的假說認為突出主要是高地應力作用結果。瓦斯包說、多聚甲烷說認為CH4在煤中形成不穩(wěn)定的多聚甲烷或結晶水合物，當煤層揭開后，促使它們急劇分解，從而放出大量瓦斯并夾帶大量煤炭而噴出。關于突出機理，迄今尚未得到根本解決，目前關于煤與瓦斯突出機理的理論大部分是根據現(xiàn)場統(tǒng)計資料及試驗室研究提出的假說。因此成莊煤礦屬于勉強抽采。測定范圍內成莊礦3～ m3/(min表36煤層可抽放性分類表Table 36coal seam drainage of classification分類 指標煤層百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（d1）煤層透氣性系數(shù)（m2/()容易抽采10勉強抽采~10~難以抽采﹤百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)是評價煤層瓦斯預抽難易程度的兩個重要指標。根據煤層可抽采瓦斯的難易程度可以劃分為容易抽采、勉強抽采和難以抽采三種類型，見下表26。測試過程需注意的問題：1）在施工預抽孔和壓力測試孔的過程中一定要確保所有鉆孔平行同向且在同一個平面內；2）鉆孔成孔封閉時，要嚴把封孔質量關，力保所有測試孔不漏氣；3）預抽孔聯(lián)網抽采后，要保證24h不間斷地抽采。若抽采一天以后測試孔瓦斯流量仍然大于前一天的10%，則確定抽采n天時，其抽采影響半徑為抽采孔距該測試鉆孔的距離。因本煤層較難測得瓦斯壓力，因此，采用瓦斯流量法，其原理是：在自然排放情況下，鉆孔瓦斯流量隨時間一般呈指數(shù)形式衰減。鉆孔在預抽煤層瓦斯時，在煤層瓦斯壓力和孔底負壓共同作用下，鉆孔周圍媒體的瓦斯不斷進入鉆孔被抽走，形成以鉆孔中線線為軸的類似圓形的抽放影響圈，抽放影響圈得半徑稱之為抽放影響半徑；隨著抽放時間的延長，抽放影響半徑會逐漸加大，直到煤層瓦斯壓力與孔底負壓之差不足以克服深部煤體瓦斯運移到鉆孔的阻力時為止。三、 m3/t， m3。（注：14號測壓鉆孔由于受到抽放的影響，瓦斯含量偏小，應剔除）。X=(V0+V1+V2)/G0 式中 Vo煤樣瓦斯解吸量，ml；V1煤樣損失瓦斯量，ml；V2煤樣殘存瓦斯量，ml；G0煤樣可燃質重量，g；X煤樣可燃質瓦斯含量，ml/。把不同時間的煤樣累計解吸量Qt換算為不同時間的瓦斯解吸速度qt，對全部測點[(t0+t)，qi]按照進行回歸計算，如圖2所示，求出k和q0，再由計算取樣過程中的漏失瓦斯量。煤層原始瓦斯含量測定方法鉆屑解吸法測定煤層瓦斯含量的原理是：井下采集新鮮原始煤樣，實測煤樣瓦斯解吸量，根據煤樣瓦斯解吸規(guī)律推算取樣過程煤樣的損失瓦斯量，然后在實驗室測定煤樣的殘存瓦斯量，最后根據煤樣的取樣損失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、殘存瓦斯量和煤樣重量計算煤層瓦斯含量。裝上煤樣瓶后先用手扶正，再旋緊緊固螺栓。2）旋下儀器的煤樣瓶下部的緊固螺栓，將煤樣裝入。⑵試樣制備1）在井下采新鮮暴露面的煤樣250g，地面打鉆取樣時取新鮮煤芯250g。煤的瓦斯放散初速度ΔP，是指在1個大氣壓下吸附后用mmHg表示的45～60秒的瓦斯放散量P2與0～10秒內放散量P1的差值。該儀器就是測定上述煤質自身的第二個因素。強度越大越不容易破壞，對突出發(fā)展的阻力就越大，突出的危險性就越?。幌喾?，煤的強度越小越易破壞，其阻力就越小，破碎所需的能量就越小，突出危險性也就越大。在煤與瓦斯突出的發(fā)展過程中，瓦斯的運動和破壞力，在很大程度上取決于含瓦斯煤體在破壞時瓦斯的解吸與放散能力?！鱌測定煤的瓦斯放散初速度△P是預測煤與瓦斯突出危險性的指標之一，該指標反應了含瓦斯煤體放散瓦斯快慢的程度。3號煤層厚度較大，但分布規(guī)律不明顯，3號煤層為本井田第一層主要可采煤層。煤的力學強度越強，抵抗外力破壞的能力就越大，就難以發(fā)生瓦斯突出現(xiàn)象。落錘法測定煤體的堅固系數(shù)，是以“脆性材料破碎遵循面積力能說”為基礎，即認為“破碎所消耗的功（A）與破碎物料所增加的表面積（ΔS）的n次方成正比”，試驗表明，n一般為1。因此，在煤與瓦斯突出危險性分析、預測中，煤的堅固系數(shù)是一個重要的測試指標。在現(xiàn)代的煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象分析中，煤的堅固性系數(shù)是煤與瓦斯突出現(xiàn)象所涉及到的重要參數(shù)之一。由于煤本身致密堅硬，加之煤層結構簡單，宏觀煤巖類型為均一狀結構，塊狀構造，再加上井田內構造簡單，煤層受擠壓、剪切力小，所以，3號煤層成塊率高。封閉系統(tǒng)突出煤表34煤的破壞類型分類表Table 34coal breakage type classification破壞類型光澤構造與構造特征節(jié)理性質節(jié)理面性質斷口性質強度Ⅰ類(非破壞煤)亮與半亮層狀構造，塊狀構造，條帶清晰明顯一組或二三組節(jié)理，節(jié)理系統(tǒng)發(fā)達，有次序有充填物(方解石)次生面少，節(jié)理、劈理面平整參差階狀，貝狀，波浪狀堅硬，用手難以掰開Ⅱ類(破壞煤)亮與半亮1．尚未失去層狀，較有次序2．條帶明顯，有時扭曲，有錯動3．不規(guī)則塊狀，多棱角4．有擠壓特征次生節(jié)理面多，且不規(guī)則，與原生節(jié)理