煤與瓦斯突出危險性預(yù)測部分

1、4.3 煤與瓦斯突出預(yù)測1一、突出預(yù)測的意義與分類 突出危險區(qū)呈帶狀分布，面積一般不到突出煤層的10%。長度在100m以內(nèi)，突出危險性預(yù)測是防治煤與瓦斯突出綜合措施的第一步。 1、意義 預(yù)測的目的是確定突出危險區(qū)域和地點，為采取合理的防突措施提供科學(xué)依據(jù)。 減少防突工程量和時間，提高采掘速度。 為在突出危險帶內(nèi)采取有效措施提供保證與條件，主動及早采取措施，保證安全生產(chǎn)和計劃的完成。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測24.3 煤與瓦斯突出預(yù)測礦區(qū)內(nèi)突出分布的規(guī)律方向性突出的分布與構(gòu)造線方向密切相關(guān)，瓦斯突出條帶常沿構(gòu)造帶分布。集中性相似性遞增性分級性突出分布有不均勻性，主要有幾個礦井突出，突出礦井只

2、有幾個突出工作面。在相似的瓦斯地質(zhì)條件區(qū)域，具有相似的突出分布特點。煤與瓦斯突出規(guī)模和次數(shù)隨開采深度的增加而增加。地質(zhì)構(gòu)造級別的大小和序次的前后對突出分布具有明顯的對應(yīng)控制作用。3始突深度基本特征突出強度地質(zhì)因素氣體成分工程因素突出空洞強度頻度突出預(yù)兆在不同地區(qū)的礦井中相差很大以中、小型為常見構(gòu)造應(yīng)力集中的部位突出的危險性大突出氣體主要成分是甲烷突出大多發(fā)生在落煤時多呈口小肚大的梨形一類是頻率高而強度低，另一類是頻率低而強度高概括起來，可分為有聲預(yù)兆和無聲預(yù)兆4突出的預(yù)兆地壓顯現(xiàn)預(yù)兆瓦斯涌出預(yù)兆煤炮聲、支架斷裂、巖煤開裂掉碴、底臌、巖煤自行剝落、煤壁顫動、鉆孔變形、垮孔、頂鉆、夾鉆桿、鉆機過負(fù)

3、荷等瓦斯涌出異常、忽大忽小，煤塵增大、氣溫異常、氣味異常，打鉆噴瓦斯，噴煤粉、哨聲、蜂鳴聲等層理紊亂、強度降低、松軟或不均質(zhì)、暗淡無光澤、厚度增大、軟分層厚度增大、傾角變陡、擠壓褶曲、波狀隆起、煤體干燥、煤體斷裂等。煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆5瓦斯突出防治技術(shù)發(fā)展(1)安全防護(hù)階段(2)防突措施階段 五十年代 防突技術(shù)研究以安全防護(hù)措施為主。目的是保證一旦煤與瓦斯突出發(fā)生時，避免造成人身傷亡事故。主要防突措施有震動放炮和遠(yuǎn)距離放炮。 從6070年代末開采解放層的大規(guī)模工業(yè)試驗和應(yīng)用，并取得了較好的防突效果。局部防突措施方面，試驗研究提出了超前鉆孔、松動爆破、煤層注水、水力沖孔、水力沖刷、金屬骨架等多種防突措

4、施。64.3煤與瓦斯突出預(yù)測(3)突出預(yù)測階段(4)防突措施階段 70年代末到80年代，七十年代開始,撫順分院以與北票局、紅衛(wèi)煤礦合作,試驗提出區(qū)域預(yù)測的單項指標(biāo)、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法。79年在石門揭煤工作面提出了鉆屑解吸法。 1988年以后，以防治煤與瓦斯突出規(guī)定的頒布為標(biāo)志。該階段將突出危險性預(yù)測和措施效果檢驗納入到防突工作中來,全面實施包括突出危險性預(yù)測、防突技術(shù)措施、措施效果檢驗和安全防護(hù)措施的綜合防突技術(shù)。74.3.1 “四位一體”綜合防突措施防突措施安全防護(hù)措施措施效果檢驗突出預(yù)測 規(guī)程209條：井巷揭穿突出煤層和在突出煤層中進(jìn)行采掘作業(yè)時，必須采取震動爆破、遠(yuǎn)距離爆破、避難

5、硐室、反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、自救器等安全防護(hù)措施。預(yù)抽煤層瓦斯、開采解放層和煤層注水可劃分出突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。方法有單項指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法。工作面預(yù)測區(qū)域預(yù)測局部防突措施區(qū)域防突措施劃分為突出危險和無突出危險工作面。方法有鉆孔瓦斯涌出初速度法、R值指標(biāo)法和鉆屑指標(biāo)法等。震動放炮、超前鉆孔、松動爆破等 “四位一體”綜合防突措施8 2、分類： 突出危險性預(yù)測包括：區(qū)域性預(yù)測和工作面預(yù)測。區(qū)域預(yù)測（長期預(yù)測），其任務(wù)是確定礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險性。區(qū)域預(yù)測應(yīng)在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、新水平和新采區(qū)開拓或準(zhǔn)備時進(jìn)行。工作面預(yù)測（日常預(yù)測或點預(yù)報），包括石門和豎

6、、斜井揭煤工作面、煤巷掘進(jìn)工作面和采煤工作面的突出危險性預(yù)測。其任務(wù)是預(yù)測工作面附近煤體的突出危險性，即該工作面繼續(xù)向前推進(jìn)時有無突出的危險。 區(qū)域預(yù)三個層次：確定礦井有無突出危險 確定煤層有無突出危險，程度如何？ 確定突出煤層水平、翼、區(qū)段和采區(qū)突出危險。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測9單項指標(biāo)法工作面預(yù)測突出預(yù)測區(qū)域預(yù)測地質(zhì)雷達(dá)方法綜合指標(biāo)法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計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)試驗證實有效的方法 坑透法動力區(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按預(yù)測任務(wù)的不同分類10按作業(yè)地點的不同分類突出礦井

7、和突出煤層的鑒定突出預(yù)測平巷掘進(jìn)工作面預(yù)測石門揭煤工作面預(yù)測突出煤層內(nèi)區(qū)域預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測下山掘進(jìn)工作面預(yù)測上山掘進(jìn)工作面預(yù)測回采工作面預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測11單項指標(biāo)法 規(guī)定第26條：煤堅固性系數(shù)f瓦斯放散初速度p 瓦斯壓力p煤的破壞類型：類非破壞煤，類破壞煤，類強烈破壞煤，類粉碎煤和類全粉煤。指標(biāo)臨界值相關(guān)規(guī)定預(yù)測指標(biāo) 規(guī)定第26條規(guī)定：新建礦井應(yīng)根據(jù)地勘提供的突出危險性基礎(chǔ)資料，并參照鄰近礦井的突出情況和預(yù)測煤層突出危險性指標(biāo)，與部授權(quán)的煤炭科研單位共同確定礦井突出危險性，方可將礦井突出危險性列入設(shè)計任務(wù)書中，報上級批準(zhǔn)后，作為礦井設(shè)計依據(jù)。 只有全部指標(biāo)達(dá)到或超過上

8、述臨界值時，方可將煤層劃為突出危險煤層。0.740.510突出危險煤層瓦斯壓力P(MPa )煤的堅固性系數(shù)f瓦斯放散初速度P煤的破壞類型煤層突出危險性12根據(jù)煤的性質(zhì)預(yù)測(1) 根據(jù)煤的破壞類型 蘇聯(lián)科學(xué)院地質(zhì)所在1958年基于對煤的原生和次生節(jié)理性質(zhì)的變化、微裂隙間距、斷口、光澤等特性把煤分成五種破壞類型，認(rèn)為煤層中含有第、破壞類型的分層是發(fā)生突出的必要條件。131415(2) 根據(jù)煤的瓦斯放散初速度 該法在五十年代的初期由依爾、愛琴格爾等人提出。接著在蘇、法、比、日等國得到了較為普遍的應(yīng)用。該法的實質(zhì)是通過煤樣的放散瓦斯的初速度(P表示)來表征煤的破壞程度和孔隙性質(zhì)。16瓦斯放散初速度p測

9、定 煤的瓦斯放散初速度p也是預(yù)測煤與瓦斯突出危險性的指標(biāo)之一，該指標(biāo)反應(yīng)了含瓦斯煤體放散瓦斯快慢的程度。p的大小與煤的瓦斯含量大小、孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙表面性質(zhì)等有關(guān)。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。煤的瓦斯放散初速度p，是指在1個大氣壓下吸附后用mmHg表示的4560秒的瓦斯放散量p2與010秒內(nèi)放散量p1的差值。1718 WT-1型瓦斯擴(kuò)散初速度測試系統(tǒng)19（1）在井下采新鮮暴露面的煤樣，并按煤層破壞結(jié)構(gòu)分層采樣，每一煤樣重500克。煤樣粉碎混合后，將粒度符合標(biāo)準(zhǔn)（粒度為0.20.25毫米）的煤樣仔細(xì)均勻混合后，稱出煤樣，

10、每份重3.5克；潮濕煤樣要自然晾干，除掉煤的外在水分。（2）旋下儀器的煤樣瓶下部的緊固螺栓，將煤樣裝入。為防止脫氣和充氣時的煤塵飛入儀器內(nèi)部，必須在煤樣上放一個小棉團(tuán)。裝上煤樣瓶后先用手扶正，再旋緊緊固螺栓。20煤層編號采樣地點瓦斯放散初速度p(mmHg)M5標(biāo)高+5煤層主斜井運輸大巷24.424.224.2標(biāo)高+5煤層9-5石門23.924.1標(biāo)高+5煤層主斜井運輸大巷24.221(3) 根據(jù)煤的強度性質(zhì) 蘇聯(lián)斯科琴斯基礦業(yè)研究所對不同破壞類型煤的強度進(jìn)行測定，結(jié)果表明突出危險的、V類煤的強度較I、類低數(shù)倍。 在捷克斯洛伐克的三個礦井用落錘法、針入度法和滾筒破碎法進(jìn)行過測定。22232425

11、2627282930(4) 根據(jù)煤的突出危險性綜合指標(biāo) 蘇聯(lián)東方研究所提出下列兩個綜合考慮煤層瓦斯放散初速度P和硬度系數(shù)f的綜合指標(biāo) K1P10f 2 K2P25f 2 首先確定K1，當(dāng)Kl1時，則無突出危險；當(dāng)K11時，則計算K2，如K21時，則屬突出成脅區(qū)；如K2l時，則為突出危險區(qū)。31 (5) 根據(jù)煤的突出危險綜合指標(biāo)e 對葉戈申煤田，曾用下式劃分區(qū)域的突出危險程度： e1.8(Pf) 十0.7C式中：C煤的篩分指數(shù)(即煤篩分后0.5mm粒度的煤所占的百分?jǐn)?shù))。 當(dāng)e21時，有突出危險，當(dāng)e21時，無突出危險。32(6) 根據(jù)煤的突出危險綜合指標(biāo) 蘇聯(lián)東方研究所對突出和非突出煤的電阻率

12、和煤的吸附瓦斯變形量進(jìn)行了研究。測定表明上述兩參數(shù)皆與P相關(guān)。而且可用一直線很好地區(qū)分開突出危險和非突出危險煤，該直線的方程為： a 當(dāng)a100，無突出危險；a100時，有突出危險。33(7) 據(jù)據(jù)煤的揮發(fā)分含量和電阻率 維恩尼闊林統(tǒng)計分析了1650個煤層，1250次突出，提出當(dāng)煙煤揮發(fā)分V35時，無煙煤的電阻率的對數(shù)lgp3.3時，突出的概率小。頓巴斯有23對深井(深500-800米)符合上述兩項指標(biāo)，皆未發(fā)生突出。34(8) 根據(jù)煤的微觀結(jié)構(gòu)特征 日本認(rèn)為突出煤層中有“分枝性危裂”。保加利亞認(rèn)為突出煤層裂隙多(裂隙比長7.510.2mm/mm2，非突出煤層裂隙少。35(9) 根據(jù)煤的水分煤

13、層的水文地質(zhì)條件在很大程度上也決定煤層突出危險性，對于頓巴斯的條件，當(dāng)煤中水分(天然及人工潤濕)大于46時，就沒有突出危險性。361.5.2 根據(jù)瓦斯因素預(yù)測突出(1) 按煤層瓦斯壓力和煤的瓦斯含量 煤層中的瓦斯壓力是決定煤中瓦斯含量大小的基本因素。盡管很早就有人提出，煤與瓦斯突出僅需要很小的瓦斯壓力(約1.6-2個大氣壓)，但各國一般沿用 0.1MPa為煤層可能突出的危險性標(biāo)志。 根據(jù)對世界百余個煤田的統(tǒng)計，突出煤層中煤的瓦斯含量大于10m3/t ；法國塞維內(nèi)煤田當(dāng)煤的瓦斯含量小于或等于9m3/t時，煤層不易突出。37(2) 按鉆孔瓦斯涌出特征 蘇聯(lián)東方研究所根據(jù)鉆孔瓦斯涌出速度隨時間變化，

14、提出劃分突出煤層與非突出煤層的指標(biāo)q： qq mq k式中：qm打鉆結(jié)束后立即測定的每1米鉆孔的瓦斯涌出量，m3/min；qk完鉆24小時后，每一米鉆孔的瓦斯涌出量，m3/min。當(dāng)q1.2-2時，突出危險區(qū)； 當(dāng)q1.2-2時，為非突出危險區(qū)。38(3) 按煤的瓦斯解吸規(guī)律亨瑞契、加納斯提出根據(jù)煤的解吸瓦斯速度來預(yù)測煤層煤與瓦斯突出危險性，即Kt值指標(biāo)。39(4) 瓦斯成分 蘇聯(lián)曾以煤層瓦斯成份氦作為無突出危險的指標(biāo)；日本認(rèn)為煤層瓦斯成分中重碳?xì)浠衔锖吭龈呤峭怀鑫ｋU性指標(biāo)。401.5.3 根據(jù)地壓因素預(yù)測突出(1) 根據(jù)煤層和圍巖的應(yīng)力狀態(tài) 馬凱耶夫煤礦安全科研所用水力破裂法測定了突出危

15、險煤層的應(yīng)力狀態(tài)。這種測定方法是基于水力破裂煤層后，裂隙中水承受的壓力近似地等于垂直于裂隙面的應(yīng)力分量。(2) 根據(jù)煤層頂?shù)装蹇繑n速度 蘇聯(lián)、保加利亞、日本等國家都認(rèn)為，突出前頂?shù)装蹇繑n速度減緩及至停滯，常以工作面采煤時和無作業(yè)對頂?shù)装蹇繑n速度的比值K來表示突出危險性。蘇聯(lián)規(guī)定K30時有突出危險性，K36時無突出危險性。41(3) 根據(jù)鉆孔鉆屑量 打鉆時煤鉆屑排出之多少，在一定程度上反映煤體應(yīng)力的大小。蘇、法、西德、日本等國都提出過用這一方法來預(yù)測突出。該法的要點是記錄每打l米鉆孔的排粉量，以鉆孔的理論容積為基準(zhǔn)計算倍率。倍率越大越易突出。各國采用的指標(biāo)不完全相同，法、西德認(rèn)為倍率為8時有突出

16、危險，日本來用每米鉆孔鉆粉量6L/m為突出危險指標(biāo)。(4)根據(jù)煤層震動音響 蘇聯(lián)自1952年起開始了這方面的研究工作，研制了接收音響信號的地音儀器，并在現(xiàn)場進(jìn)行了長期試驗。多年的現(xiàn)場試驗表明，突出前噪聲水平升高，促并非每一次升高皆導(dǎo)致突出的發(fā)生。421.5.4 蘇聯(lián) 鉆孔瓦斯涌出初速度q 突出危險：a=1.12、b=0.162；非突出危險煤層： a=1.33、b=0.238。突出危險煤層。(2) R值指標(biāo) 43(3) 煤層溫度 測量煤鉆屑溫度、測量工作面新暴露煤壁溫度。 T1為L深度處煤體溫度；TP為鉆頭切割溫升；TT鉆粉輸送溫升；Td為瓦斯解吸溫升。 44(4) 巷道瓦斯涌出變異系數(shù)KV式中

17、，KV為變異系數(shù)； Qi為第i個循環(huán)時巷道涌出的瓦斯量，m3; 為全部循環(huán)內(nèi)平均每個循環(huán)涌出的瓦斯量，m3； n為全部循環(huán)數(shù)。451.5.4 西德 煤層可解吸瓦斯含量 可解吸瓦斯含量小于或等于9m3/t為極限值。不到此值，則可省去其他所有措施。(2) 巷道瓦斯涌出V30特征值 炮后30分鐘內(nèi)的巷道瓦斯涌出量與放炮落煤量的比值，單位m3/t。 V30值達(dá)到煤層可解吸瓦斯含量的40，就有突出危險。(3) 鉆屑量在鉆孔直徑50mm時：8 l/m。在鉆孔直徑95mm時：50 l/m。在鉆孔直徑140mm時：90 l/m。有噴孔、劈裂聲、粗鉆屑增多等為突出危險征兆。46(4) 煤的解吸瓦斯初速度P0-6

18、0 P0-6015mmhg 有突出危險。(5) 解吸指標(biāo)Kt值 無突出危險：Kt=0.035-0.0645；突出威脅：Kt=0.7-0.74；突出危險：Kt0.75。 47鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2或K1值表示瓦斯含量的大小和解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及釋放速度。鉆屑瓦斯解吸規(guī)律可用巴雷爾公式表示，Q1=K1T0.5 ， h2和K1值均表示煤樣在一段時間內(nèi)的瓦斯解吸量， K1值是解吸第1分鐘的解吸量， h2是第4和第5分鐘內(nèi)的解吸量.K1 =0.016 h2理論基礎(chǔ)1.鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法煤與瓦斯突出預(yù)測48煤與瓦斯突出預(yù)測2810m124m鉆屑指標(biāo)法鉆孔布置圖鉆孔布置49(1)h2測定方法：

19、 (1)把10g篩分好的1-3mm的煤樣裝入解析儀的煤樣瓶中。 (2)把秒表計時3min轉(zhuǎn)通連接閥，使煤樣瓶與測量系統(tǒng)接通與大氣隔絕，5min時解析儀的時數(shù)即為h2，單位pa。MD-2型鉆屑瓦斯解吸儀煤與瓦斯突出預(yù)測50(2)鉆屑量S測定方法： 用42mm的煤電鉆在工作面煤體中打鉆，每鉆進(jìn)1m收集全部鉆屑，用彈簧稱稱重測定鉆屑量S。煤與瓦斯突出預(yù)測51(3)瓦斯解析特征K1系數(shù)測定 鉆進(jìn)時每鉆2米，收集其排粉量，稱重或測量體積。當(dāng)鉆孔深度超過2米時，每隔2米，取鉆粉測量其瓦斯解析特征。取樣時記錄取樣的鉆孔編號、孔深、及取樣時間，試樣經(jīng)篩分，取粒徑13毫米的煤樣610克，放入CHJ解析儀中，待取

20、樣后2分鐘開始啟動解析儀，并每隔一分鐘讀一次水柱高度，共讀10次，經(jīng)校正得出解析量值，并用下列公式，使用最小二乘法得出解析特征K1值。煤與瓦斯突出預(yù)測52式中Q每克煤粉在時間T內(nèi)測出的解吸瓦斯總量，ml/gWL測定前煤樣已解析出的瓦斯總量，ml/g；K1解析特征系數(shù)，其值相當(dāng)于煤樣自煤壁暴露后，第一分鐘內(nèi)的瓦斯解析總量；T自煤體脫落后算起，煤粉的暴露時間，min；t1取樣到啟動解析儀的時間，min；一般采用2分或者3分；t2做試驗時的時間，min；t3煤粉自煤體脫落至鉆孔口的時間，其中L是取樣時鉆孔的長度，t3=0.1L。煤與瓦斯突出預(yù)測532.鉆孔瓦斯涌出初速度q法煤層鉆孔瓦斯涌出速度測定表

21、明，在大多數(shù)情況下開始測量后0.5-2min函數(shù)q=f（t）達(dá)到最大值；本方法由前蘇聯(lián)馬凱耶夫煤礦安全研究所提出，在突出帶和非突出帶q和煤層力學(xué)性質(zhì)不同：該指標(biāo)綜合反映了煤層的破壞程度、瓦斯壓力和瓦斯含量、煤體的應(yīng)力狀態(tài)及透性，可以綜合評價煤層的突出危險性理論基礎(chǔ)煤與瓦斯突出預(yù)測54鉆孔瓦斯涌出初速度q法測定 在工作面打42mm的鉆孔，當(dāng)打到測定位置后，將鉆屑排凈，用打氣筒向膠囊封孔器充氣管中充氣，此時膠囊封孔器膠囊充氣膨脹而封閉鉆孔（預(yù)留0.5m測量氣室），同時打開連接在膠囊封孔器測量管末端的多級流量計旋塞，讀取水柱計兩端水柱凹面處刻度，水柱差值即為q值。封孔測量全過程在成孔2min內(nèi)完成。

22、ZLD-1型多孔流量計TN-1型膠囊封孔器煤與瓦斯突出預(yù)測55123543.5m0.5m鉆孔瓦斯涌出初速度鉆孔布置圖1煤層巷道；2鉆孔；3封孔器；4瓦斯排出管；5測量室鉆孔布置煤與瓦斯突出預(yù)測56煤與瓦斯突出預(yù)測57煤與瓦斯突出預(yù)測58鉆孔涌出初速度法（1）工作面的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個平行于巷道掘進(jìn)方向，直徑42mm，深3.5m的預(yù)測鉆。（2）用專用封孔器封孔，留0.5m長測量室。（3）在成孔2min內(nèi)測定完鉆孔瓦斯涌出初速度。判斷突出危險性的鉆孔瓦斯涌出初速度臨界值qm煤的揮發(fā)份Vdaf(%)5151520203030qm(l/min)5.04.54.04.5煤與瓦斯突出預(yù)測59

23、應(yīng)用效果19691980年間在前蘇聯(lián)頓巴斯127個礦井的3930個掘進(jìn)工作面和2070個回采工作面應(yīng)用，工作面共推進(jìn)1143Km，其中非突出危險1104.6Km(占96.7%)，突出危險帶38.4Km(占3.3)。工作面共穿過691個突出危險帶，其中有677個(占89)是用該方法發(fā)現(xiàn)的，只漏掉了14個危險帶。平煤集團(tuán)突出礦井主要采用該指標(biāo)進(jìn)行突出危險性預(yù)測,目前該方法是國內(nèi)外突出礦井的主要預(yù)測方法。煤與瓦斯突出預(yù)測60R值指標(biāo)由蘇聯(lián)東方煤礦安全研究所1969年提出；鉆屑量S主要考慮了煤層的強度性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)，瓦斯涌出初速度則主要考慮了瓦斯因素；該方法同時考慮了工作面的應(yīng)力狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)、瓦

24、斯含量、透氣性和煤層的放散能力，即考慮了決定突出危險性的主要因素，是一個綜合指標(biāo)。理論基礎(chǔ)3.R值指標(biāo)法煤與瓦斯突出預(yù)測61R指標(biāo)法 突出危險性判別技術(shù)方法 在煤巷掘進(jìn)工作面打2個或3個直徑42mm、深810m的預(yù)測鉆孔。鉆孔應(yīng)布置布置在軟分層中。鉆孔的終孔應(yīng)位于巷道輪廓線外24m處。 鉆孔每打1m,測定一次鉆屑量, 測定鉆孔最大瓦斯涌出初速度qmax預(yù)測工作面的突出危險性。無突出危險R230R16有突出危險R230R16突出危險程度 指標(biāo)工作面預(yù)測方法煤與瓦斯突出預(yù)測62二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法防突規(guī)定：第三十三條 突出礦井應(yīng)當(dāng)對突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險性預(yù)測（以下簡稱區(qū)域預(yù)測）。經(jīng)區(qū)域

25、預(yù)測后，突出煤層劃分為突出危險區(qū)和無突出危險區(qū)。未進(jìn)行區(qū)域預(yù)測的區(qū)域視為突出危險區(qū)。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（以下簡稱開拓前區(qū)域預(yù)測）和新采區(qū)開拓完成后的區(qū)域預(yù)測（以下簡稱開拓后區(qū)域預(yù)測）。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測63二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法（一）區(qū)域預(yù)測一般要求突出礦井應(yīng)對突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險性預(yù)測；（二）區(qū)域預(yù)測結(jié)果分類1、突出危險區(qū)；2、無突出危險區(qū)；3、末預(yù)測區(qū)為突出危險區(qū)。（三）區(qū)域預(yù)測時間和范圍劃分水平、采區(qū)開拓前的預(yù)測；水平、采區(qū)開拓后的預(yù)測。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測64二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法防突規(guī)定：突出危險性評估地質(zhì)勘探期間及建

26、井前進(jìn)行的“區(qū)域預(yù)測”突出煤層鑒定建井時進(jìn)行的“區(qū)域預(yù)測”區(qū)域預(yù)測突出煤層4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測65二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法開拓前區(qū)域預(yù)測：新水平、新采區(qū)開拓前，當(dāng)預(yù)測區(qū)域的煤層缺少或者沒有井下實測瓦斯參數(shù)時，可以主要依據(jù)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(jìn)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)。（一）開拓前預(yù)測依據(jù) 1、實測煤層瓦斯參數(shù)； 2、地質(zhì)資料、上下水平及鄰近煤層的實際資料。 （二）預(yù)測的作用1、指導(dǎo)新水平、采區(qū)設(shè)計； 2、指導(dǎo)新水平、新采區(qū)開拓時揭煤防突工作。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測66

27、二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法開拓后區(qū)域預(yù)測：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(jìn)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)。 （一）開拓后區(qū)域預(yù)測依據(jù)實測煤層瓦斯參數(shù)、地質(zhì)勘探資料、上下水平及鄰近區(qū)域煤層的生產(chǎn)實際資料。（二）預(yù)測的作用 1、指導(dǎo)工作面設(shè)計； 2、指導(dǎo)采掘生產(chǎn)作業(yè)防突工作。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測67二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法（一）區(qū)域預(yù)測實施的條件和權(quán)限 1、已確切掌握煤層突出規(guī)律、并有可靠預(yù)測資料的由礦井技術(shù)負(fù)責(zé)人組織實施。 2、對突出規(guī)律尚不明顯，預(yù)測資料不可靠的由煤礦企

28、業(yè)提出申請，由有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行。 3、以上工作由煤礦企業(yè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)組織。（二）區(qū)域預(yù)測結(jié)果的確認(rèn) 區(qū)域預(yù)測結(jié)果由煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人確定。（三）采取區(qū)域綜合防突措施的情形 1、經(jīng)評估有突出的新建礦井建井期間石門揭煤； 2、突出煤層經(jīng)開拓前預(yù)測為突出危險區(qū)的新水平、新采區(qū)開拓過程所有石門揭煤。以上情形經(jīng)采取防突措施后，其效果必須達(dá)到措施設(shè)計要求的指標(biāo)。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測68二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法防突規(guī)定：第四十二條 區(qū)域預(yù)測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法進(jìn)行，也可以采用其他經(jīng)試驗證實有效的方法。根據(jù)煤層瓦斯壓力或者瓦斯含量進(jìn)行區(qū)域預(yù)測的臨界值應(yīng)當(dāng)由具有突

29、出危險性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行試驗考察。在試驗前和應(yīng)用前應(yīng)當(dāng)由煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。區(qū)域預(yù)測新方法的研究試驗應(yīng)當(dāng)由具有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行，并在試驗前由煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測69二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法一、區(qū)域預(yù)測方法 1、煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析； 2、其他經(jīng)驗證有效的方法。 二、預(yù)測臨界值考察（含預(yù)測新方法研究試驗）應(yīng)由具有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行。 三、臨界值考察方案和結(jié)果批準(zhǔn)權(quán)限為煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測70二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的區(qū)域預(yù)測方法的要求 ： 1、瓦斯風(fēng)化帶

30、為無突出區(qū)；2、突出地質(zhì)特征、突出規(guī)律明顯，采用瓦斯地質(zhì)方法預(yù)測時：根據(jù)上部突出點結(jié)合下部構(gòu)造關(guān)系確定下部突出危險區(qū)；同一地質(zhì)單元內(nèi)，突出點或明顯突出征兆位置垂高以上20m及以下全部區(qū)域。見右圖。l一斷層；2一突出點；3一上部區(qū)域突出點在斷層兩側(cè)的最遠(yuǎn)距離線；4一推測下部區(qū)域斷層兩側(cè)的突出危險區(qū)邊界線；5一推測的下部區(qū)域突出危險區(qū)上邊界線；6一突出危險區(qū)(陰影部分) 圖3-2-1 根據(jù)瓦斯地質(zhì)分析劃分突出危險區(qū)域示意圖 4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測71二、區(qū)域性突出預(yù)測指標(biāo)和方法根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的區(qū)域預(yù)測方法的要求 ：3、在上述方法劃分的無突出區(qū)、突出危險區(qū)以外的區(qū)域應(yīng)采用煤

31、層瓦斯壓力（優(yōu)先）或煤層瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測（臨界值見表2）；瓦斯壓力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）區(qū)域類別P0.74W8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)4、以上三種情況以外的區(qū)域為突出危險區(qū)。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測723.1 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測原理 煤與瓦斯突出機理 不同的突出假說認(rèn)為：突出是瓦斯、應(yīng)力和煤結(jié)構(gòu)力學(xué)綜合作用的結(jié)果，是各因素不斷變化的過程。 （1）地應(yīng)力條件 （2）瓦斯條件 （3）煤結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)條件煤與瓦斯突出危險性預(yù)測（效果檢驗）作用 評價采掘工作面前方突出主導(dǎo)因素的狀態(tài)，指導(dǎo)防突措施的執(zhí)行，評價防突效果。三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤

32、與瓦斯突出危險性預(yù)測733.2 突出危險性預(yù)測方法分類 瓦斯涌出初速度q 鉆屑量S 靜態(tài)（不連續(xù)）預(yù)測： R值綜合指標(biāo) 鉆屑綜合指標(biāo) 鉆屑解吸指標(biāo)h2 動態(tài)瓦斯涌出特征 聲發(fā)射 動態(tài)（連續(xù)）預(yù)測： 電磁輻射指標(biāo) V30指標(biāo) 環(huán)境監(jiān)測法三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測743.2 突出危險性預(yù)測方法分類鉆孔預(yù)測指標(biāo)的機理鉆屑量指標(biāo)S反映地應(yīng)力的大小，理論計算每米鉆孔（直徑42mm）的自然出碴量。瓦斯涌出初速度q反映鉆孔周圍煤體中的瓦斯壓力（含量）、煤層的應(yīng)力狀態(tài)及其破壞圈的大小，含量越高、應(yīng)力梯度越大，q值越大。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2或K1值煤的瓦斯放散能力和瓦斯壓力大

33、小。瓦斯突出危險性愈大的煤層，瓦斯壓力愈大，煤的強度愈低，煤屑瓦斯解吸量也愈大。三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測753.2 突出危險性預(yù)測方法分類鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2或K1值的意義鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2是固定粒度（13mm）和一定重量的煤樣，在暴露3min后前2min內(nèi)向單位空間解吸引起的瓦斯壓力變化值，表征煤樣解吸瓦斯量；瓦斯解吸指標(biāo)K1值是單位重量的煤樣暴露第1min內(nèi)的瓦斯解吸量。 K1=（Q+W）/t1/2 t煤樣暴露的總時間，min； t=0.1L+t1+t2 L鉆孔長度；t1暴露時間；t2測量時間； Q煤樣的總解吸量，ml/g； W煤樣暴露在大氣中的瓦斯

34、解吸量，ml/g。三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測763.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.1石門揭煤工作面預(yù)測（效檢）方法綜合指標(biāo)預(yù)測法 在石門揭煤工作面通過巖層測定煤層瓦斯壓力、含量等基礎(chǔ)參數(shù)，進(jìn)行突出危險性預(yù)測，具體指標(biāo)為： D=(0.0075H/f 3)(P0.74) （1） K= P/f （2） 測定的綜合指標(biāo)D、K都小于臨界值，或者指標(biāo)K小于臨界值且式（1）中兩括號內(nèi)的計算值都為負(fù)值時，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，該工作面即為無突出危險工作面；否則，判定為突出危險工作面。綜合指標(biāo)D綜合指標(biāo)K無煙煤其他煤種0.252015三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤

35、與瓦斯突出危險性預(yù)測773.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.1石門揭煤工作面預(yù)測（效檢）方法鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)預(yù)測法 石門揭煤工作面至少布置3個鉆孔，每個鉆孔每鉆進(jìn)1m采集13mm直徑的鉆屑進(jìn)行解吸。 測試瓦斯解吸指標(biāo)時應(yīng)在3分鐘之內(nèi)取樣、裝入儀器進(jìn)行解吸。 瓦斯解吸指標(biāo)臨界值見下表：煤樣h2臨界值（Pa）K1臨界值mL/g.min1/2干煤樣2000.5濕煤樣1600.4三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測783.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.2 煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測（效檢）方法鉆屑指標(biāo)預(yù)測法 測試指標(biāo)：鉆屑量S解吸指標(biāo) h2或K1值三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3

36、 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測793.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.2 煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測（效檢）方法鉆屑指標(biāo)預(yù)測法 要求：近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深810m的鉆孔。鉆孔應(yīng)盡可能布置在軟分層中。鉆孔每鉆進(jìn)1m測定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進(jìn)2m至少測定一次鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1或h2值。臨界值： h2=200Pa K1=0.5 mL/g.min1/2 S=6kg/m(L/m)三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測80鉆屑指標(biāo)法采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性時，應(yīng)按照下列步驟進(jìn)行：在每巷掘進(jìn)工作

37、面打2個（傾斜和急傾斜煤層）或3個（緩傾斜煤層）直徑為42mm、孔深8m10m的鉆孔。鉆孔每打1m測定鉆屑量一次，每隔2m測定一次鉆屑解吸指標(biāo)。根據(jù)每個鉆孔沿孔長每米的最大鉆屑量Sm(鉆孔每米排粉量）和鉆屑解吸指標(biāo)K1或h2（瓦斯指標(biāo)）預(yù)測工作面的突出危險性。采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測工作面突出危險性時，各項指標(biāo)的突出危險臨界值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場測定資料確定。如無實測資料時，可參照下表數(shù)據(jù)確定工作面的突出危險性。實測得到的任一指標(biāo)Smax值、K1值或h2值等于或大于臨界值時，該工作面預(yù)測為突出危險工作面。只有當(dāng)Smax值、K1值或h2值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其它異常情況時，該工作面才能預(yù)測為無突出危險工作面

38、。采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測突出危險性，當(dāng)預(yù)測為無突出危險時，每預(yù)測循環(huán)應(yīng)留有2m的預(yù)測超前距。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測81利用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測石門揭煤工作面突出危險性的方法如下：在石門工作面距煤層最小垂距為3m10m時，利用探明煤層賦存條件和瓦斯情況的鉆孔或至少打兩個直徑為50mm75mm的預(yù)測鉆孔，在其鉆進(jìn)煤層時，用1mm3mm的篩子篩分鉆屑，用瓦斯解吸儀測定其瓦斯解吸指標(biāo)（h2或K1）。h2：是指啟動解吸儀2min的解吸儀讀數(shù)。K1：煤樣從煤體脫離暴露在大氣中第一分鐘期間每克煤樣瓦斯解吸量。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的突出臨界值，應(yīng)根據(jù)實測數(shù)據(jù)確定。當(dāng)指標(biāo)超過臨界值時該石門工作面預(yù)測為突出危險

39、工作面；反之。為無突出危險性工作面。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測823.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.2 煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測（效檢）方法復(fù)合指標(biāo)預(yù)測法 測試指標(biāo)：鉆屑量S瓦斯涌出 初速度q三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測833.3 規(guī)定中主要預(yù)測方法3.3.2 煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測（效檢）方法復(fù)合指標(biāo)預(yù)測法 要求：近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深810m的鉆孔。鉆孔應(yīng)盡可能布置在軟分層中。鉆孔每鉆進(jìn)1m測定該1m段的全部鉆屑量S，在暫停鉆進(jìn)后2min內(nèi)測定鉆孔瓦斯涌出初速度q。臨界值： q=5L/m

40、.min S=6kg/m(L/m)三、工作面煤與瓦斯突出危險性預(yù)測4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測84鉆孔瓦斯涌出初速度法用鉆孔瓦斯涌出初速度法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性的方法如下：在掘進(jìn)工作面的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個平行于巷道掘進(jìn)方向直徑為42mm、深3.5m的鉆孔。用專用的封孔器封孔，封孔后測量室長度為0.5m。鉆孔瓦斯涌出初速度的測定必須在打完鉆孔后2min內(nèi)完成。判斷突出危險性的鉆孔瓦斯涌出初速度地臨界值qm應(yīng)根據(jù)實測資料分析確定；如無實測資料時，可參照下表中地臨界值qm。當(dāng)實測地q值等于或大于臨界值qm煤巷掘進(jìn)工作面應(yīng)預(yù)測為突出危險工作面；實測值小于臨界值qm時，該工作面應(yīng)預(yù)測為無突出危險工作面。用鉆孔瓦斯涌出初速度法預(yù)測巷道掘進(jìn)工作面突出危險性時，如預(yù)測為無突出危險工作面，每預(yù)測循環(huán)應(yīng)留有2m預(yù)測超前距。4.3 煤與瓦斯突出危險性預(yù)測