煤与瓦斯突出防治技术培训课件--水矿集团公司通风管理部-中国煤矿安全生产网
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    煤与瓦斯突出防治技术培训课件--水矿集团公司通风管理部

    煤与瓦斯突出防治技术培训课件--水矿集团公司通风管理部
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    煤与瓦斯突出防治技术

    水矿集团公司通风管理部

    煤与瓦斯突出防治技术

    一、 煤与瓦斯突出概况

    二、 综合防突体系

    三、 区域综合防突措施

    四、 局部综合防突措施

    主 要 内 容

    一、煤与瓦斯突出概况

    概述

    矿井瓦斯动力现象分类

    煤与瓦斯突出的一般规律

    煤与瓦斯突出机理

    二、综合防突体系

    防突技术的发展历程

    煤与瓦斯突出防治规定

    主 要 内 容

    三、 区域综合防突措施

    1、 区域综合防突措施基本程序和要求

    2、 区域突出危险性预测

    3、 区域防突措施

    4、 区域措施效果检验

    5、 区域验证

    主 要 内 容

    四、 局部综合防突措施

    1、 局部综合防突措施基本程序和要求

    2、 工作面突出危险性预测

    3、 工作面防突措施

    4、 工作面措施效果检验

    5、 安全防护措施

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    煤与瓦斯突出—极其复杂的矿井动力现象

    定义

    在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。

    煤与瓦斯突出概况

    危害

    摧毁井巷设施

    破坏通风系统

    瓦斯逆流人员窒息

    煤流埋人

    瓦斯爆炸

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国外情况

    1834年3月22日,法国鲁阿雷煤田《伊萨克矿》平巷掘进时发生世界上第一次煤与瓦斯突出

    到目前为止,世界19个主要产煤国家发生突出次数在4万次左右

    世界第一大突出—1969年7月13日前苏联顿巴斯《加加林矿》石门揭煤(1.03m)突出煤(岩)14000t,瓦斯25万m3

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国外情况

    1879年4月17日,比利时《阿拉波二号井》发生一次强度420t,瓦斯50万m3的突出

    瓦斯逆流从提升井冲至地面,距井口23m的绞车房附近的火炉引燃了瓦斯,火焰高达50m,井口建筑烧成一片废墟

    2h后,火焰快要熄灭时,井下又连续发生7次瓦斯爆炸

    井下209人,死亡121人,地面3人烧死,11人烧伤

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国外情况

    60年代末~70年代初,法国、比利时已停止开采突出煤层

    日本、美国、英国等,也先后停止或关闭了突出矿井

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    第一次煤与瓦斯突出—1950年11月20日,吉林省辽源矿务局《富国二矿》

    建国至今,先后在约45个矿务局,140个国有重点煤矿180个井口发生过突出,2008年全国共有突出矿井约750个。历年来共计突出约20000次)。

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国最大的一次突出(世界第二)—1975年8月8日,天府矿务局《三汇一矿》+280m水平,平峒揭开K1煤层时,突出煤岩12780t,瓦斯140万m3

    炮响3~4s后发生突出,峒口一阵狂风,将小碎石卷起,吹到50m以外

    大量瓦斯携带煤粉涌出,呈黑浓烟状,持续40min才逐渐下降

    距突出点700多m远的三道风门被毁

    风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远

    1t多重的一块巨石被冲走120多m

    另一块重达3t的巨石冲出60余m,拐两个90°的急弯进入变电所

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国最大的一次突出

    突出煤矸堆积情况

    距突出点110m,煤矸基本封顶

    堆积高度缓慢下降,整个堆积长度1170m,直到峒口

    南茅口大巷,堆积60m(20m封顶);北茅口大巷,堆积250m(约100m封顶)

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国最大的一次突出

    突出孔洞情况,

    下部如图,上部高度不详

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国煤与瓦斯突出特点

    突出矿井分布广,部分地区较严重

    18个省(区)的一些矿井

    四川、重庆、贵州、湖南、江西、辽宁、河南等省较严重

    湖南的突出矿井数和突出总次数,均占全国总数的1/3以上,特大型突出次数占一半以上

    突出分布在不同类型的煤层

    单一突出煤层的矿井占突出矿井总数的1/3

    相当一部份矿井的所有可采煤层均属突出煤层,无保护煤层可采

    全国有近一半的突出矿井,需采用本煤层防突措施

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国煤与瓦斯突出特点

    始突深度不一

    50~60m——500~600m

    始突深度浅,特大型突出的深度浅,在南方煤田中是一明显特点

    煤与瓦斯突出概况

    概述

    国内情况

    我国煤与瓦斯突出特点

    中小型突出占绝大多数,大强度突出次数也不少

    50t以下的小型突出占73.77%

    50~100t的中型突出占13.45%

    100~500t的次大型突出占11.15%

    500~1000t的大型突出占0.91%

    >1000t的特大型突出占0.7%

    大型和特大型突出比例虽小,但次数仍有100多次,多数发生在石门揭煤时

    有个别矿井发生过岩石与二氧化碳突出及岩石与甲烷突出

    矿井瓦斯动力现象分类

    煤与瓦斯突出分类及特征

    煤与瓦斯突出喷出(简称突出)

    孔洞为口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形等

    抛出距离较远,且有分选现象

    堆积角<自然安息角

    煤的破碎程度高,含有大量粉煤和极细的粉尘

    有大量瓦斯涌出,吨煤瓦斯涌出量远远大于煤层原始瓦斯含量,往往出现瓦斯逆流现象,其距离可达数十米乃至千米以上,瓦斯波及范围可达几个采区乃至全井

    有明显的动力效应,破坏井巷设施,推翻矿车,搬运巨石等

    矿井瓦斯动力现象分类

    煤的突然压出伴随瓦斯涌出(简称压出)

    煤的整体位移或抛出距离不远

    没有孔洞或呈口大腔小的锲行孔洞

    压出的煤呈块状,无分选现象

    巷道瓦斯涌出量增大

    动力效应一般不严重

    预兆:工作面掉渣,支架来压,煤体内出现劈裂声、闷雷声等

    矿井瓦斯动力现象分类

    矿井瓦斯动力现象分类

    煤的突然倾出伴随瓦斯涌出(简称倾出)

    孔洞口大腔小

    主要是碎煤,无分类现象

    多数情况下,煤量不大于100t

    煤抛出的距离一般较小

    堆积角近于自然安息角

    瓦斯涌出量明显增加,但吨煤瓦斯涌出量少于煤层原始瓦斯含量

    无明显动力效应

    预兆:煤硬度变低,工作面掉渣,支架来压等

    煤与瓦斯突出概况

    矿井瓦斯动力现象按突出煤量分类

    小型突出:强度<50t

    中型突出:强度50~99t

    次大型突出:强度100~499t

    大型突出:强度500~999t

    特大型突出:强度≥1000t

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (1)煤层突出危险性随采深增加而增大

    在浅部开采为高瓦斯甚至为低瓦斯的矿井,开采到深部后,由于煤层赋存条件的变化,煤层瓦斯压力增大,可能转变为突出矿井;一些在浅部开采突出危害较轻的突出矿井,开采到深部后,可能转变为严重突出矿井。矿井或煤层一般有一个始突深度,当大于该深度时,就有发生突出的危险。

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (2)煤层突出危险性随煤厚增加而加大

    以南桐矿务局三号井为例:

    5号煤厚0.7~0.8m,平均突出强度38吨/次,最大突出强度138吨/次;

    6号煤厚1~1.5m,平均突出强度43吨/次,最大突出强度450吨/次;

    4号层,煤厚2.5~3.2m,平均突出强度88吨/次,最大突出强度5000吨/次,该局所有特大型突出都发生在该煤层。

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (3)绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面

    在统计的9845次突出中,煤巷掘进工作面突出7482次,占76%,石门揭煤工作面突出567次,占5.76%,回采工作面突出1556次,占15.8%。

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (4)突出大多数发生在地质构造带

    在3082次有地质构造情况详细记录的突出中,2525次突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造,占81.9%;557次突出无地质构造,仅占18.1%。

    突出多发生在地质构造带

    封闭向斜轴附近

    轴部地带—上部压应力—下部张应力,受深部地层的阻力,岩层进一步挤压—小型层面滑动并出现压性逆断层

    南桐矿区80%的突出发生在八面山向斜、王家坝向斜、鸦雀岩向斜、甘家坪向斜

    突出多发生在地质构造带

    帚状构造收敛端

    收敛端常常是地应力集中的地点

    天府三汇一矿处在华莹山帚状构造的收敛端,突出频繁发生

    突出多发生在地质构造带

    煤层扭转区

    南桐矿务局原东林矿的79次突出中,有93%集中在南翼黑漆岩扭转带,在突出事例中可清楚看到构造应力的水平挤压作用

    鱼田堡煤矿东翼的9次突出均分布在压扭性的扭转轴轴部附近

    突出多发生在地质构造带

    煤层产状变化区

    煤层走向,倾斜发生变化

    南桐一井5号煤层80%的突出(73次)发生在该区域

    洪山殿蛇形山井4采区,煤层走向倾角变化,是严重突出区,该区突出70次(占总数44%),该区1442机巷平均1次/11米

    突出多发生在地质构造带

    煤包及煤厚变化带

    煤层厚度急剧变化带是构造应力集中的地带

    红卫煤矿的190次突出(占总数85%)发生在煤包地带,全部特大型突出集中在煤包最厚区段

    突出多发生在地质构造带

    煤包及煤厚变化带

    红卫煤矿的126采区在走向不到70m的薄煤带掘进时,发生7次突出

    突出多发生在地质构造带

    分岔煤处

    红卫煤矿揭开分岔煤时经常发生突出(最大2000t)

    突出多发生在地质构造带

    压性、压扭性小断层带

    受水平方向强烈挤压而形成,保持了高的应力集中,同时对瓦斯存储也有利

    六枝煤矿东二采区,14次突出(占7号层总数的61%)均与压性压扭性小断层有关

    突出多发生在地质构造带

    压性、压扭性小断层带

    南桐一井5号层一个回采面沿走向32m,连续突出7次与压扭性小断层有关

    突出多发生在地质构造带

    岩浆岩浸入带

    岩浆岩浸入引起煤层局部变质—力学性质变化—应力分布不均

    白票矿区,25%以上的突出(265次)发生在岩浆岩浸入带

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (5)大多数突出前有诱导作业方式

    8480次突出事例统计表明,有8253次有放炮、支护、落煤、打钻等作业方式诱导了突出,占97.3%,其中放炮作业突出5481次,占64.6%,风镐落煤突出676次,占8%,手镐落煤突出1102次,占13%。

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (6)突出前大多有预兆

    在我国统计的5029次有明确突出预兆记载的突出事例中,有4493次突出发生前有突出预兆,占89.3%,无突出预兆仅有536次,占10.7%。

    煤与瓦斯突出预兆

    有声预兆:煤炮声、机枪声、闷雷声、劈裂声、支柱折断声等

    无声预兆

    煤层结构变化,层理紊乱,煤变软、光泽变暗,煤层由薄变厚,倾角由小变大

    工作面煤体和支架压力增大,煤壁外鼓、掉渣等

    瓦斯增大或忽大忽小,煤壁温度降低

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (7)煤体破坏程度越高,突出危险性越大

    突出煤层多发生在为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤中,此类煤的共同特点是坚固性系数f值小、煤层瓦斯放散初速度ΔP大、煤层透气性系数小、层理紊乱、多为遭受到地质构造揉皱的构造煤。

    煤与瓦斯突出概况

    煤与瓦斯突出的一般规律

    (8)石门突出危险性最大

    在统计的9845次突出中,尽管石门突出次数少,但突出强度大,平均突出强度为316.5吨/次,是平巷平均突出强度(50吨/次)的6倍以上。

    煤与瓦斯突出机理

    瓦斯主导说

    “瓦斯包”说、“煤粉带”说、“煤空隙结构不均匀”说、“裂隙堵塞”说、“闭合空隙瓦斯释放”说、“瓦斯膨胀”说、“瓦斯解吸”说、“地质破坏带”说、“突出波”说、“火山瓦斯”说、“卸压瓦斯”说等

    地压主导说

    “岩石变形潜能”说、“应力集中”说、“剪应力”说、“振动波”说、“冲击移动”说、“顶板位移不均匀”说;“应力叠加”说、“塑性变形”说、“拉应力”说、“放炮突出”说等

    煤与瓦斯突出机理

    综合假说

    “国内外多数研究人员认为,煤与瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果

    在实践中、多数人认为综合假说能比较客观地解释一些突出动力现象,在防突工作中,其效果基本令人满意

    突出机理,迄今为止尚未得到根本解决

    煤与瓦斯突出机理

    应力在煤与瓦斯突出发生的初期阶段,扮演着极其重要的角色

    采掘工作面都有应力集中现象,但并不一定都会发生煤与瓦斯突出, 它仅是发生煤与瓦斯突出的一个必要的先决条件。

    在发生煤与瓦斯突出的初始阶段,必须满足以下两个基条件:

    集中应力峰值点(A)必须该靠近采掘工作面;

    必须具有形成突然卸压的诱发条件。

    煤与瓦斯突出机理

    瓦斯是发生煤与瓦斯突出过程中的又一个不可缺少的因素. 它的作用是利用瓦斯压力梯度破碎煤体和由煤中快速的解吸瓦斯所形成的强大的瓦斯气流, 将被破碎的煤搬运出突出工作面.

    瓦斯成为搬运破碎煤的主要动力与载体,其搬运距离取决于所形成的瓦斯气流的强弱。

    煤与瓦斯突出机理

    煤的物理性质(煤结构)是指煤对瓦斯的吸附能力与解吸速度, 而力学性质是指煤的强度。

    当煤的力学强度较弱时,煤层受力后容易破坏。当煤层含有瓦斯时,强度都会有降低的趋势。

    高瓦斯含量的煤层除能利用瓦斯压力梯度破碎煤层外,还能快速地解吸出来瓦斯,在短时间内能形成强大的瓦斯气流,为搬运破碎的煤提供了丰富的动力。

    煤与瓦斯突出机理

    综上所述:

    煤与瓦斯突出的内在因素是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质。而外在因素是形成集中应力和产生突然卸载的条件.为了防治煤与瓦斯突出,必需改善其内在因素,减少地应力和瓦斯,消除形成集中应力和突然卸载的条件。

    二、综合防突体系

    综合防突体系

    防突技术的发展历程

    从一百多年来发展历程来看,分三个阶段:

    以震动性放炮为主——被动诱导

    以单一消突措施为主——开采保护层、预抽煤层瓦斯、超前排放钻孔、松动爆破、金属骨架等

    四位一体的综合防突措施

    原《防治煤与瓦斯突出细则》 新《防治煤与瓦斯突出规定》

    煤与瓦斯突出防治规定

    2008年全国63起较大瓦斯事故中,煤与瓦斯突出事故25起,死亡120人,分别占39.9%和41.4%

    2008年17起重特大瓦斯事故中,煤与瓦斯突出事故10起,死亡172人,分别占58.8%和51.5%,在重特大瓦斯事故中所占比重最高。

    煤与瓦斯突出防治规定

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    一、高度重视《防突规定》,增强贯彻落实的紧迫感责任感

    二、全面学习《防突规定》,认真落实各项措施、规定和标准

    三、深入理解《防突规定》,提升防治煤与瓦斯突出的工作水平

    四、认真贯彻《防突规定》,做好防治煤与瓦斯突出的各项工作

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    深入理解《防突规定》防治煤与瓦斯突出的工作理念

    一是把瓦斯作为资源与煤炭共采、先采气后采煤的理念。强化抽采利用,化害为利、变废为宝,

    二是 区域防治,源头治本的理念。区域防突措施先行,确保措施到位,源头防治突出,把握防突工作的主动权。

    三是“不掘突出头、不采突出面”的理念。强调对突出煤层采取区域综合防突措施,经效果检验达到规定标准后方进行采掘作业,不与突出煤层“拼刺刀”。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    深入理解《防突规定》关于区域防突措施的新要求

    一是充分认识《防突规定》对区域防突措施规定的严格性。总则规定有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当在区域综合防突措施先到位再进行采掘活动,并设一章专门规定了区域“四位一体”防突措施。《防突规定》更加强调防突工作要首先把区域防突措施做到位,把防突工作的主要防线设在区域防突上。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    深入理解《防突规定》关于区域防突措施的新要求

    二是充分认识落实区域防突措施是防突工作重中之重。近几年,一些煤矿强化区域治理,使瓦斯突出得到了有效控制。而一些矿井发生重大煤与瓦斯突出事故,都是存在未采取区域防突措施,或区域措施不到位问题。 经验教训充分证明,落实区域性措施才能有效的防止突出事故。贯彻《防突规定》重点要从强化“四位一体”区域综合防突措施入手,突破工作难点,提升防突工作水平。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    深入理解《防突规定》关于区域防突与局部防突的关系

    一是要全面实施“两个四位一体”的综合防突措施。 “两个四位一体”的8项措施都要到位。

    二是必须首先实施区域防突措施。突出矿井必须先实施区域“四位一体”防突措施,区域验证消突后,方可安排采掘活动。不能用局部防突措施代替区域防突措施,在未区域消突的煤层进行采掘。

    三是还要重视实施好局部防突措施。在区域验证 消突的煤层进行采掘过程中,仍要采取局部“四位一体”防突措施,以确保安全。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    防突工作始终坚持:

    多措并举  可保必保

    应抽尽抽  效果达标

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    1、多措并举:就是采用多种技术措施加强区域防突。 要优先开采保护层; 要采用多种措施并有效结合起来抽放瓦斯,提高措施效果;要采用多种技术和工艺抽采瓦斯,提升技术水平;要采用先进的抽采装备抽采瓦斯,提高工作效率。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    2、可保必保:就是把开采保护层这一防突的最有效措施用好用足。

    一是 要尽力开采保护层,多煤层可采的必须开采保护层,可选择不可采煤层作为保护层开采。

    二是 要尽力提高保护层效果,积极采用沿空留巷无煤柱开采保护层技术。

    三是 要尽力卸放突出层的瓦斯,通过保护层最大限度地卸放突出层的瓦斯量和瓦斯压力,把保护层的作用发挥到最大。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    3、应抽尽抽:就是尽最大可能的提高煤层瓦斯的抽出率。

    一是 尽可能多预抽煤层瓦斯,充分利用空间、时间,充分采用各种方法,努力实现最好的预抽采效果。

    二是 尽可能多降低煤层的瓦斯含量和压力,并尽量减少采掘工作面开采时的瓦斯涌出量。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    4、效果达标:就是保护层开采和瓦斯抽采要达到《防突规定》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》的规定。一是 保护层开采后被保护层的膨胀变形要达到0.3%。二是 将瓦斯含量降到始突深度含量以下或将瓦斯压力降到始突深度的压力以下;或 8立方米/吨以下,0.74兆帕以下。

    深入学习《防治煤与瓦斯突出规定》

    抽、掘、采平衡:矿井实施防突措施,实现抽采达标的环节与掘进、回采等生产环节关系平衡。第一,要把抽采达标、区域消突、局部消突作为生产的首要环节,超前计划,强化措施,确保投入和采取措施的时间、空间。第二,要按照先抽后采的要求合理生产布局,只在消除突出危险的区域、工作面布置采掘工作面和安排采掘活动,并按照“抽、掘、采”平衡的要求适度组织生产,不超能力、超强度组织生产。

    煤与瓦斯突出防治规定

    总则

    一般规定

    防突措施

    区域性防突措施 工作面防突措施

    基本原理: 释放煤层瓦斯 卸除地应力

    煤与瓦斯突出防治规定

    现行煤矿安全规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内容与本规定不一致的,依照本规定执行。

    煤与瓦斯突出防治规定

    本规定所称突出煤层,是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。

    本规定所称突出矿井,是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。

    煤与瓦斯突出防治规定

    区域综合防突措施包括下列内容:

    (一)区域突出危险性预测;

    (二)区域防突措施;

    (三)区域措施效果检验;

    (四)区域验证。

    局部综合防突措施包括下列内容:

    (一)工作面突出危险性预测;

    (二)工作面防突措施;

    (三)工作面措施效果检验;

    (四)安全防护措施。

    煤与瓦斯突出防治规定

    防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的,严禁进行采掘活动。

    区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。

    煤与瓦斯突出防治规定

    新建矿井在可行性研究阶段,应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。

    评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。

    煤与瓦斯突出防治规定

    经评估认为有突出危险的新建矿井,建井期间应当对开采煤层及其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。

    煤与瓦斯突出防治规定

    矿井有下列情况之一的,应当立即进行突出煤层鉴定;鉴定未完成前,应当按照突出煤层管理:

    (一)煤层有瓦斯动力现象的;

    (二)相邻矿井开采的同一煤层发生突出的;

    (三)煤层瓦斯压力达到或者超过0.74MPa的。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有突出危险性鉴定资质的单位进行。鉴定单位应当在接受委托之日起120天内完成鉴定工作。鉴定单位对鉴定结果负责。

    煤矿企业应当将鉴定结果报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构备案。

    煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故,经事故调查认定为突出事故的,该煤层即为突出煤层,该矿井即为突出矿井。

    不同类型煤结构示意图 1-原生煤结构;2-微裂隙煤;3-微劈理煤;4-碎裂构造煤;5-麋棱构造煤

    煤与瓦斯突出防治规定

    有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区,必须编制防突专项设计。设计应当包括开拓方式、煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤方法、通风系统、防突设施(设备)、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。

    突出矿井新水平、新采区移交生产前,必须经当地人民政府煤矿安全监管部门按管理权限组织防突专项验收;未通过验收的不得移交生产。

    突出矿井必须建立满足防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系统。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出矿井应当做好防突工程的计划和实施,将防突的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘部署、工程接替等统一安排,使矿井的开拓区、抽采区、保护层开采区和突出煤层(或被保护层)开采区按比例协调配置,确保在突出煤层采掘前实施区域防突措施。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出矿井的巷道布置应当符合下列要求和原则:

    (一)运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山和下山(盘区大巷)等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中;

    (二)减少井巷揭穿突出煤层的次数;

    (三)井巷揭穿突出煤层的地点应当合理避开地质构造破坏带;

    (四)突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出煤层的采掘作业应当符合以下规定:

    (一)严禁采用水力采煤法、倒台阶采煤法及其他非正规采煤法;

    (二)急倾斜煤层适合采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法;

    (三)急倾斜煤层掘进上山时,采用双上山或伪倾斜上山等掘进方式,并加强支护;

    (四)掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前,被贯通的煤层巷道必须超过贯通位置,其超前距不得小于5m,并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间,被贯通巷道内不得安排作业,并保持正常通风,且在放炮时不得有人;

    (五)采煤工作面尽可能采用刨煤机或浅截深采煤机采煤;

    (六)煤、半煤岩炮掘和炮采工作面,使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药(二氧化碳突出煤层除外)。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出煤层的任何区域的任何工作面进行揭煤和采掘作业前,必须采取安全防护措施。

    突出矿井的入井人员必须随身携带隔离式自救器。

    煤与瓦斯突出防治规定

    煤(岩)与瓦斯突出矿井严禁使用架线式电机车。

    煤(岩)与瓦斯突出矿井井下进行电焊、气焊和喷灯焊接时,必须停止突出煤层的掘进、回采、钻孔、支护以及其他所有扰动突出煤层的作业。

    煤与瓦斯突出防治规定

    有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置满足防突工作需要的专业防突队伍。

    突出矿井应当编制突出事故应急预案。

    煤与瓦斯突出防治规定

    防突技术资料的管理工作应当符合下列要求:

    (一)每次发生突出后,矿井防突机构指定专人进行现场调查,认真填写突出记录卡片,提交专题调查报告,分析突出发生的原因,总结经验教训,提出对策措施;

    (二)每年第一季度将上年度发生煤与瓦斯突出矿井的基本情况调查表(见附录A)、煤与瓦斯突出记录卡片(见附录B)、矿井煤与瓦斯突出汇总表(见附录C)连同总结资料报省级煤矿安全监管部门、驻地煤矿安全监察机构;

    (三)所有有关防突工作的资料均存档;

    (四)煤矿企业每年对全年的防突技术资料进行系统分析总结,提出整改措施。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训,经考试合格后方准上岗作业。

    各类人员的培训达到下列要求:

    (一)突出矿井的井下工作人员的培训包括防突基本知识和规章制度等内容;

    (二)突出矿井的区(队)长、班组长和有关职能部门的工作人员的培训包括突出的危害及发生的规律、区域和局部综合防突措施、防突的规章制度等内容;

    煤与瓦斯突出防治规定

    (三)突出矿井的防突员,属于特种作业人员,每年必须接受一次煤矿三级及以上安全培训机构组织的防突知识、操作技能的专项培训。专项培训包括防突的理论知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及有关防突的规章制度等内容;

    (四)有突出矿井的煤矿企业和突出矿井的主要负责人、技术负责人应当接受煤矿二级及以上安全培训机构组织的防突专项培训。专项培训包括防突的理论知识和实践知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及防突的规章制度等内容。

    煤与瓦斯突出防治规定

    突出矿井的通风系统应当符合下列要求:

    (一)井巷揭穿突出煤层前,具有独立的、可靠的通风系统;

    (二)突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都有独立的回风系统。采区回风巷是专用回风巷;

    (三)在突出煤层中,严禁任何两个采掘工作面之间串联通风;

    (四)煤(岩)与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷安设高低浓度甲烷传感器;

    (五)突出煤层采掘工作面回风侧不得设置调节风量的设施。易自燃煤层的回采工作面确需设置调节设施的,须经煤矿企业技术负责人批准;

    (六)严禁在井下安设辅助通风机;

    (七)突出煤层掘进工作面的通风方式采用压入式。

    区域综合防突措施基本程序和要求

    突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测(以下简称区域预测)。经区域预测后,突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。

    未进行区域预测的区域视为突出危险区。

    区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测(以下简称开拓前区域预测)和新采区开拓完成后的区域预测(以下简称开拓后区域预测)。

    区域综合防突措施基本程序和要求

    经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间,以及突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业,必须采取区域综合防突措施并达到要求指标。

    经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。

    区域综合防突措施基本程序和要求

    经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时,必须采用工作面预测方法进行区域验证。

    经开拓后区域预测为突出危险区的煤层,必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。经效果检验仍为突出危险区的,必须继续进行或者补充实施区域防突措施。

    所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。

    区域综合防突措施基本程序和要求

    突出矿井首次开采某个保护层时,应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三,则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层;否则,应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。此外,若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时,应当再次进行效果检验和保护范围考察。

    区域防突措施应当优先采用开采保护层。

    保护效果检验、保护范围考察结果报煤矿企业技术负责人批准。

    保护层区域防突措施效果检验示意图

    区域综合防突措施基本程序和要求

    突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的,必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行区域措施效果检验。

    预抽煤层瓦斯区域措施效果检验结果应当经矿技术负责人批准。

    区域突出危险性预测

    区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行,也可以采用其他经试验证实有效的方法。

    根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。

    区域预测新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行,并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。

    区域突出危险性预测

    根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行:

    (一)煤层瓦斯风化带为无突出危险区域;

    (二)根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果,采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时,则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离,并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区;否则,在同一地质单元内,突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m(埋深)及以下的范围为突出危险区(如图1);

    煤层瓦斯赋存的垂直分带性

    煤层瓦斯主要成分:CH4、CO2、N2。

    形成原因:当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时,由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透,使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。

    煤层瓦斯沿深度的带状分布

    煤层瓦斯组分按赋存深度自上而下分为四个瓦斯带:氮气-- 二氧化碳带、氮气带、氮气-- 甲烷带和甲烷带。 前三带统称瓦斯风化带。甲烷带上部边界的特征是:瓦斯压力:0.1-0.15MPa;

    煤层瓦斯含量:1-5m3/tr,相对瓦斯涌出量:2-3m3/t.

    图1 根据瓦斯地质分析划分

    突出危险区域示意图

    (三)在上述(一)、(二)项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域,应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料,也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表2预测。

    区域防突措施

    区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前,对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。

    区域防突措施

    开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。

    预抽煤层瓦斯可采用的方式有:地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。

    预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取,或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。

    上、下保护层 示意图

    地面井预抽煤层瓦斯区域防突措施

    预抽区段煤层瓦斯区域防突措施——用穿层钻孔

    预抽区段煤层瓦斯区域防突措施——用顺层钻孔

    穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

    预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施——用顺层钻孔

    预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施——用穿层钻孔

    穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施

    顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

    开采保护层

    选择保护层必须遵守下列规定:

    (一)在突出矿井开采煤层群时,如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层,除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外,首先开采保护层。有条件的矿井,也可以将软岩层作为保护层开采;

    (二)当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时,综合比较分析,择优开采保护效果最好的煤层;

    (三)当矿井中所有煤层都有突出危险时,选择突出危险程度较小的煤层作保护层先行开采,但采掘前必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验;

    (四)优先选择上保护层。在选择开采下保护层时,不得破坏被保护层的开采条件。

    开采保护层

    开采保护层区域防突措施应当符合下列要求:

    (一)开采保护层时,同时抽采被保护层的瓦斯;

    (二)开采近距离保护层时,采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层;

    (三)正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面,其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍,并不得小于100m;

    保护层采煤工作面超前于被保护层 掘进工作面示意图

    开采保护层

    开采保护层时,采空区内不得留有煤(岩)柱。特殊情况需留煤(岩)柱时,经煤矿企业技术负责人批准,并作好记录,将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图应当标出煤(岩)柱的影响范围,在这个范围内进行采掘工作前,首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。

    当保护层留有不规则煤柱时,按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线,并根据保护层与被保护层之间的层间距变化,确定煤柱影响范围。在被保护层进行采掘工作时,还应当根据采掘瓦斯动态及时修改。

    保护层不规则煤柱的影响区划分方法

    开采保护层

    保护层和被保护层开采设计依据的保护层有效保护范围等有关参数应当根据试验考察确定,并报煤矿企业技术负责人批准后执行。

    首次开采保护层时,可参照附录D确定沿倾斜的保护范围、沿走向(始采线、终采线)的保护范围、保护层与被保护层之间的最大保护垂距、开采下保护层时不破坏上部被保护层的最小层间距离等参数。

    有效保护垂距、保护层沿煤层走向的卸压角

    保护层沿煤层倾向的卸压角

    预抽煤层瓦斯

    采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当符合下列要求:

    (一)穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至少10m;其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离,以下同;

    预抽煤层瓦斯

    (二)穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层。该范围与本条第(一)项中回采巷道外侧的要求相同;

    预抽煤层瓦斯

    (三)顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整个开采块段的煤层;

    预抽煤层瓦斯

    (四)穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。钻孔的最小控制范围是:石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持煤孔最小超前距15m;

    穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施控制范围

    预抽煤层瓦斯

    (五)顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m,巷道两侧的控制范围与本条第(一)项中回采巷道外侧的要求相同;

    预抽煤层瓦斯

    (六)当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时,工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m;

    (七)厚煤层分层开采时,预抽钻孔应当控制开采的分层及其上部至少20m、下部至少10m(均为法向距离,且仅限于煤层部分)。

    预抽煤层瓦斯

    预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置,钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。

    预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m,顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。

    应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时,应当采取改进封孔的措施,以提高封孔质量。

    区域措施效果检验

    开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)证实有效的指标和方法,也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。

    当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时,应当根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第(三)项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区,保护效果为无效。

    区域措施效果检验

    采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)证实有效的指标和方法进行措施效果检验。其中,在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,必须依据实际的直接测定值,其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。

    对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。

    检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。

    区域措施效果检验

    对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,应当根据经试验考察(应符合本规定第四十二条要求的程序)确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判:可采用残余瓦斯压力指标进行检验,如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料,也可根据残余瓦斯含量进行检验,并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效;也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验,如果所有实测的指标值均小于表4的临界值则为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效。

    区域措施效果检验

    但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。

    当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时,若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。

    区域措施效果检验

    对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要求的,不予检验。

    区域措施效果检验

    采用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量等参数进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时,应当符合下列要求:

    (一)对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度(两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围)未超过120m,以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m,则沿回采工作面推进方向每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时,则在回采工作面推进方向每间隔30~50m,至少沿工作面方向布置2个检验测试点。

    当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时,按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验;

    区域措施效果检验

    (二)对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;

    穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施检验测试点布置

    区域措施效果检验

    (三)对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,至少布置4个检验测试点,分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧,并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围;

    区域措施效果检验

    (四)对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔20~30m至少布置1个检验测试点,且每个检验区域不得少于3个检验测试点;

    (五) 各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离,且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。

    区域措施效果检验

    采用间接计算的残余瓦斯含量进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时,应当符合下列要求:

    (一)当预抽区域内钻孔的间距和预抽时间差别较大时,根据孔间距和预抽时间划分评价单元分别计算检验指标;

    (二)若预抽钻孔控制边缘外侧为未采动煤体,在计算检验指标时根据不同煤层的透气性及钻孔在不同预抽时间的影响范围等情况,在钻孔控制范围边缘外适当扩大评价计算区域的煤层范围。但检验结果仅适用于预抽钻孔控制范围。

    钻孔控制范围与间接计算残余瓦斯含量时适当扩大的 评价计算范围示意图

    区域验证

    在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证,应当采用本规定第七十一条所列的石门揭煤工作面突出危险性预测方法进行。

    在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用本规定第七十四条、第七十八条所列的工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证时,应当按照下列要求进行:

    (一)在工作面进入该区域时,立即连续进行至少两次区域验证;

    (二)工作面每推进10~50m(在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值)至少进行两次区域验证;

    (三)在构造破坏带连续进行区域验证;

    (四)在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施,探测地质构造和观察突出预兆。

    区域验证

    当区域验证为无突出危险时,应当采取安全防护措施后进行采掘作业。但若为采掘工作面在该区域进行的首次区域验证时,采掘前还应保留足够的突出预测超前距。

    只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆,则该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施。

    一、测定方法

    DGC瓦斯含量直接测定装置是在我国原有地质勘探期间瓦斯含量测定技术的基础上,通过国家“十五”科技攻关,开发出的国内独有专利技术。

    一、测定方法

    主要步骤

    (1)向煤层施工钻孔取芯;

    (2)及时放入煤样筒中密封测量煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量Q1,并以此来计算瓦斯损失量Q0;

    (3)煤样筒带到实验室继续测量煤芯的瓦斯解吸量Q2;

    (4)将部分煤样装入密封粉碎系统粉碎,测量其在常压下的瓦斯解吸量并以此计算粉碎瓦斯解吸量Q3;

    (5)可解吸瓦斯含量Qm ,即Qm =Q0+ Q1+Q2+Q3。

    (6)测定煤芯的常压吸附量Qa,煤层瓦斯含量Q=Qm+Qa。

    一、测定方法

    关键技术:

    (1)针对不同煤层及取芯条件的取芯装置,保证煤芯的完整性、保质性和快速性。

    (2)根据煤芯的完整程度及破碎情况,将煤芯分为5类(完整棒状、不完整棒状、块状、块粉混合状、粉状),选用不同的计算模型,以煤芯在煤样筒中的瓦斯解吸速度和解吸量为基础数据,计算从钻孔取芯到装入煤样筒的瓦斯损失量Q0。

    二、测定装置

    测定装置主要包括:井下取芯装置、井下解吸装置、地面解吸装置、煤样粉碎装置、气体成分测定装置、数据处理软件及辅助装置。

    二、测定装置

    (1)井下取芯装置

    井下取芯装置包括单层取芯、双层取芯装置。

    二、测定装置

    (2)井下解吸装置

    二、测定装置

    (3)地面解吸装置

    二、测定装置

    (4)煤样粉碎装置

    二、测定装置

    (5)气体成分测定装置

    气体成分测定装置包括:气相色谱仪、色谱分析载气、标气(O2、N2、CH4、CO2)、计算机与打印机等。

    二、测定装置

    (6)数据处理软件

    二、测定装置

    (7)辅助装置

    辅助装置包括电子天平、水分测定仪等。

    局部综合防突措施

    局部综合防突措施的启动条件:

    区域验证有突出危险的工作面;

    经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。

    没有条件实施区域措施的局部地带

    局部综合防突措施基本程序和要求

    工作面突出危险性预测(以下简称工作面预测)是预测工作面煤体的突出危险性,包括石门和立井、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。工作面预测应当在工作面推进过程中进行。

    采掘工作面经工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。

    未进行工作面预测的采掘工作面,应当视为突出危险工作面。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    突出危险工作面必须采取工作面防突措施,并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后,即判定为无突出危险工作面;当措施无效时,仍为突出危险工作面,必须采取补充防突措施,并再次进行措施效果检验,直到措施有效。

    无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。

    煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。

    工作面应保留的最小防突措施超前距为:煤巷掘进工作面5m,回采工作面3m;在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距,但煤巷掘进工作面不小于7m,回采工作面不小于5m。

    每次工作面防突措施施工完成后,应当绘制工作面防突措施竣工图。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    石门和立井、斜井揭穿突出煤层前,必须准确控制煤层层位,掌握煤层的赋存位置、形态。

    在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10m之前,应当至少打两个穿透煤层全厚且进入顶(底)板不小于0.5m的前探取芯钻孔,并详细记录岩芯资料。当需要测定瓦斯压力时,前探钻孔可用作测定钻孔;若二者不能共用时,则测定钻孔应布置在该区域各钻孔见煤点间距最大的位置。

    在地质构造复杂、岩石破碎的区域,揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离20m之前必须布置一定数量的前探钻孔,以保证能确切掌握煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况。

    也可用物探等手段探测煤层的层位、赋存形态和底(顶)板岩石致密性等情况。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    石门和立井、斜井工作面从距突出煤层底(顶)板的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶(底)板2m(最小法向距离)的过程均属于揭煤作业。揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计,报煤矿企业技术负责人批准。

    揭煤作业应当具有相应技术能力的专业队伍施工,并按照下列作业程序进行:

    (一)探明揭煤工作面和煤层的相对位置;

    (二)在与煤层保持适当距离的位置进行工作面预测(或区域验证);

    (三)工作面预测(或区域验证)有突出危险时,采取工作面防突措施;

    (四)实施工作面措施效果检验;

    (五)掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置,采用工作面预测或措施效果检验的方法进行最后验证;

    (六)采取安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层;

    (七)在岩石巷道与煤层连接处加强支护。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    石门和立井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测必须在距突出煤层最小法向距离5 m(地质构造复杂、岩石破碎的区域,应适当加大法向距离)前进行。

    在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时,可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置,再采用工作面预测的方法进行最后验证。若经验证仍为无突出危险工作面时,则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层;否则,必须采取或补充工作面防突措施。

    当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时,必须采取或补充工作面防突措施,直到经措施效果检验为无突出危险工作面。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    石门和立井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离5m开始,必须采用物探或钻探手段边探边掘,保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开突出煤层前要求的最小距离。

    采用远距离爆破揭开突出煤层时,要求石门、斜井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是:急倾斜煤层2m,其他煤层1.5m。要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是:急倾斜煤层1.5m,其他煤层2m。如果岩石松软、破碎,还应适当增加法向距离

    局部综合防突措施基本程序和要求

    在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后,若未能一次揭穿至煤层顶(底)板,则仍应当按照远距离爆破的要求执行,直至完成揭煤作业全过程。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    当石门或立井、斜井揭穿厚度小于0.3m的突出煤层时,可直接用远距离爆破方式揭穿煤层。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    突出煤层的每个煤巷掘进工作面和采煤工作面都应当编制工作面专项防突设计,报矿技术负责人批准。实施过程中当煤层赋存条件变化较大或巷道设计发生变化时,还应当作出补充或修改设计。

    局部综合防突措施基本程序和要求

    在实施局部综合防突措施的煤巷掘进工作面和回采工作面,若预测指标为无突出危险,则只有当上一循环的预测指标也是无突出危险时,方可确定为无突出危险工作面,并在采取安全防护措施、保留足够的预测超前距的条件下进行采掘作业;否则,仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检验。

    工作面突出危险性预测

    对于各类工作面,除本规定载明应该或可以采用的工作面预测方法外,其他新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行;在试验前,应当由煤矿企业技术负责人批准。

    应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏感指标和临界值,并作为判定工作面突出危险性的主要依据。试验应由具有突出危险性鉴定资质的单位进行,在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。

    工作面突出危险性预测

    在主要采用敏感指标进行工作面预测的同时,可以根据实际条件测定一些辅助指标(如瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量动态变化、声发射、电磁辐射、钻屑温度、煤体温度等),采用物探、钻探等手段探测前方地质构造,观察分析工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象,实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。

    工作面突出危险性预测

    工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面:

    (一)煤层的构造破坏带,包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等;

    (二)煤层赋存条件急剧变化;

    (三)采掘应力叠加;

    (四)工作面出现喷孔、顶钻等动力现象;

    (五)工作面出现明显的突出预兆。

    在突出煤层,当出现上述第(四)、(五)情况时,应判定为突出危险工作面;当有上述第(一)、(二)、(三)情况时,除已经实施了工作面防突措施的以外,应视为突出危险工作面并实施相关措施。

    工作面突出危险性预测

    石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。

    立井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测按照石门揭煤工作面的各项要求和方法执行。

    工作面突出危险性预测

    采用综合指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时,应当由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔测定煤层瓦斯压力P。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破碎时,应当测定各煤层的综合瓦斯压力。

    测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数f,把每个钻孔中坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的瓦斯放散初速度Δp,则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数f值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。

    工作面突出危险性预测

    综合指标D、K的计算公式为

    D=(0.0075H/f-3)× (P-0.74) (1)

    K= △P/f (2)

    式中D—工作面突出危险性的D综合指标;

    K—工作面突出危险性的K综合指标;

    H—煤层埋藏深度,m;

    P—煤层瓦斯压力,取各个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值,MPa;

    △p—软分层煤的瓦斯放散初速度;

    f—软分层煤的坚固性系数。

    各煤层石门揭煤工作面突出预测综合指标D、K的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表3所列的临界值进行预测。

    当测定的综合指标D、K都小于临界值,或者指标K小于临界值且式(1)中两括号内的计算值都为负值时,若未发现其他异常情况,该工作面即为无突出危险工作面;否则,判定为突出危险工作面。

    工作面突出危险性预测

    采用钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时,由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔,在钻孔钻进到煤层时每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1~3mm的煤钻屑,测定其瓦斯解吸指标K1或△h2值。测定时,应考虑不同钻进工艺条件下的排渣速度。

    各煤层石门揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表4中所列的指标临界值预测突出危险性。

    表4 钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面

    突出危险性的参考临界值

    工作面突出危险性预测

    可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性:

    (一)钻屑指标法;

    (二)复合指标法;

    (三)R值指标法;

    (四)其他经试验证实有效的方法。

    工作面突出危险性预测

    采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时,在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8~10m的钻孔,测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。

    钻孔应尽可能布置在软分层中,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2~4m处。

    钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S,每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2值。

    各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表5的临界值确定工作面的突出危险性。

    表5 钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的

    参考临界值

    工作面突出危险性预测

    采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时,在近水平、缓倾斜煤层工作面应当向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8~10m的钻孔,测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。

    钻孔应当尽量布置在软分层中,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处,终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2~4m处。

    钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S,并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时,测量室的长度为1.0m。

    钻孔瓦斯涌出初速度测定示意图

    各煤层采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表6的临界值进行预测。

    如果实测得到的指标q、S的所有测定值均小于临界值,并且未发现其他异常情况,则该工作面预测为无突出危险工作面;否则,为突出危险工作面。

    工作面突出危险性预测

    采用R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时,在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm、孔深8~10m的钻孔,测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。

    钻孔应当尽可能布置在软分层中,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2~4m处。

    钻孔每钻进1m收集并测定该1m段的全部钻屑量S,并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时,测量室的长度为1.0m。

    工作面突出危险性预测

    根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和最大钻孔瓦斯涌出初速度qmax按式(3)计算各孔的R值:

    R= (Smax-1.8) (qmax-4) (3)

    式中 Smax—每个钻孔沿孔长的最大钻屑量,L/m;

    qmax—每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度,L/min。

    判定各煤层煤巷掘进工作面突出危险性的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按以下指标进行预测:

    当所有钻孔的R值有R﹤6且未发现其他异常情况时,该工作面可预测为无突出危险工作面;否则,判定为突出危险工作面。

    工作面突出危险性预测

    突出危险性预测敏感指标及临界值的确定方法:现场考察方法

    1、考察期间未发生突出,也未超过《规定》推荐临界值时,可选用各实测指标中变化最显著的指标为敏感指标,以实测指标最大值为临界值;

    2、在考察中有突出发生的情况下,敏感指标及临界值按以下三个计算率确定:

    工作面突出危险性预测

    预测突出率η1 — 一般要求在30 — 40%;

    预测突出准确率η2 — 一般要求在60 — 80%;

    预测不突出准确率η3 — 要求100%;

    工作面突出危险性预测

    ★ V30与突出危险性关系

    ● V30指标指工作面炮后30min吨煤瓦斯涌出量。由4部分组成:炮后煤壁表面、巷道顶底煤壁表面新增瓦斯量Vq30、Vdq30和落煤的游历瓦斯量Vp30 、解吸瓦斯量Vx30 ,一般Vdq30和Vp30变化不大。 V30指标包含了瓦斯涌出和瓦斯解吸两个方面,和突出的影响因素有关;

    ●理论上讲,V30指标一般随着循环放炮的次序由小变大或变化不大,但也有不符合这一规律的情况,当规律异常变化时,表明前方可能存在突出危险。当由小变到很大或由小变到很大然后又大幅变小时,往往前方有异常。

    其它预测指标简介

    ★电磁辐射

    煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中一些原子的外层电子获得高的动能而逃逸出来,随着破坏的发展,外逸的电子不断增多,裂隙面不断获得静电荷分布,达到一定值时便发生电磁辐射现象。电磁辐射强度可用于预测突出。

    ★声发射

    煤岩受力发生变形、位移和微破坏过程中,会发射出应力波,利用对该应力波的测定可以预测突出。

    ★煤体温度

    工作面突出危险性预测

    对采煤工作面的突出危险性预测,可参照本规定第七十四条所列的煤巷掘进工作面预测方法进行。但应沿采煤工作面每隔10~15m布置一个预测钻孔,深度5~10m,除此之外的各项操作等均与煤巷掘进工作面突出危险性预测相同。

    判定采煤工作面突出危险性的各指标临界值应根据试验考察确定,在确定前可参照煤巷掘进工作面突出危险性预测的临界值。

    工作面防突措施

    工作面防突措施是针对经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突措施。其有效作用范围一般仅限于当前工作面周围的较小区域。

    工作面防突措施

    石门和立井、斜井揭穿突出煤层的专项防突设计至少应当包括下列主要内容:

    (一)石门和立井、斜井揭煤区域煤层、瓦斯、地质构造及巷道布置的基本情况;

    (二)建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施;

    (三)控制突出煤层层位、准确确定安全岩柱厚度的措施,测定煤层瓦斯压力的钻孔等工程布置、实施方案;

    (四)揭煤工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法、指标,预测及检验钻孔布置等;

    (五)工作面防突措施;

    (六)安全防护措施及组织管理措施;

    (七)加强过煤层段巷道的支护及其他措施。

    工作面防突措施

    石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。

    立井揭煤工作面可以选用前款规定中除水力冲孔以外的各项措施。

    金属骨架、煤体固化措施,应当在采用了其他防突措施并检验有效后方可在揭开煤层前实施。斜井揭煤工作面的防突措施应当参考石门揭煤工作面防突措施进行。

    对所实施的防突措施都必须进行实际考察,得出符合本矿井实际条件的有关参数。

    根据工作面岩层情况,实施工作面防突措施时要求揭煤工作面与突出煤层间的最小法向距离为:预抽瓦斯、排放钻孔及水力冲孔均为5m,金属骨架、煤体固化措施为2m。当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时,还应适当加大距离。

    工作面防突措施

    在石门和立井揭煤工作面采用预抽瓦斯、排放钻孔防突措施时,钻孔直径一般为75~120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是:石门的两侧和上部轮廓线外至少5m,下部至少3m。立井揭煤工作面钻孔控制范围是:近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m;急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m,下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距应根据实际考察情况确定。

    揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。当不能一次打穿煤层全厚时,可分段施工,但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m,且进入煤层掘进时,必须至少留有5m的超前距离(掘进到煤层顶或底板时不在此限)。

    预抽瓦斯和排放钻孔在揭穿煤层之前应当保持自然排放或抽采状态。

    工作面防突措施

    水力冲孔措施一般适用于打钻时具有自喷(喷煤、喷瓦斯)现象的煤层。石门揭煤工作面采用水力冲孔防突措施时,钻孔应至少控制自揭煤巷道至轮廓线外3~5m的煤层,冲孔顺序为先冲对角孔后冲边上孔,最后冲中间孔。水压视煤层的软硬程度而定。石门全断面冲出的总煤量(t)数值不得小于煤层厚度(m)乘以20。若有钻孔冲出的煤量较少时,应在该孔周围补孔。

    工作面防突措施

    石门和立井揭煤工作面金属骨架措施一般在石门上部和两侧或立井周边外0.5~1.0m范围内布置骨架孔。骨架钻孔应穿过煤层并进入煤层顶(底)板至少0.5m,当钻孔不能一次施工至煤层顶板时,则进入煤层的深度不应小于15m。钻孔间距一般不大于0.3m,对于松软煤层要架两排金属骨架,钻孔间距应小于0.2m。骨架材料可选用8kg/m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管,其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入碹内。插入骨架材料后,应向孔内灌注水泥砂浆等不燃性固化材料。

    揭开煤层后,严禁拆除金属骨架。

    工作面防突措施

    石门和立井揭煤工作面煤体固化措施适用于松软煤层,用以增加工作面周围煤体的强度。向煤体注入固化材料的钻孔应施工至煤层顶板0.5m以上,一般钻孔间距不大于0.5m,钻孔位于巷道轮廓线外0.5~2.0m的范围内,根据需要也可在巷道轮廓线外布置多排环状钻孔。当钻孔不能一次施工至煤层顶板时,则进入煤层的深度不应小于10m。

    各钻孔应当在孔口封堵牢固后方可向孔内注入固化材料。可以根据注入压力升高的情况或注入量决定是否停止注入。

    工作面防突措施

    固化操作时,所有人员不得正对孔口。

    在巷道四周环状固化钻孔外侧的煤体中,预抽或排放瓦斯钻孔自固化作业到完成揭煤前应保持抽采或自然排放状态,否则,应打一定数量的排放瓦斯钻孔。从固化完成到揭煤结束的时间超过5天时,必须重新进行工作面突出危险性预测或措施效果检验。

    工作面防突措施

    煤巷掘进和采煤工作面的专项防突设计应当至少包括下列内容:

    (一)煤层、瓦斯、地质构造及邻近区域巷道布置的基本情况;

    (二)建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施;

    (三)工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法、指标以及预测、效果检验钻孔布置等;

    (四)防突措施的选取及施工设计;

    (五)安全防护措施;

    (六)组织管理措施。

    矿井各煤层采用的煤巷掘进工作面和采煤工作面各种局部防突措施的效果和参数等都要经实际考察确定。

    工作面防突措施

    有突出危险的煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔(包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔)防突措施。如果采用松动爆破、水力冲孔、水力疏松或其他工作面防突措施时,必须经试验考察确认防突效果有效后方可使用。前探支架措施应当配合其他措施一起使用。

    下山掘进时,不得选用水力冲孔、水力疏松措施。倾角8°以上的上山掘进工作面不得选用松动爆破、水力冲孔、水力疏松措施。

    工作面防突措施

    煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时,应当符合下列要求:

    (一)巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围:近水平、缓倾斜煤层5m,倾斜、急倾斜煤层上帮7m、下帮3m。当煤层厚度大于巷道高度时,在垂直煤层方向上的巷道上部煤层控制范围不小于7m,巷道下部煤层控制范围不小于3m;

    (二)钻孔在控制范围内应当均匀布置,在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定;

    工作面防突措施

    煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时,应当符合下列要求:

    (三)钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定,一般为75~120mm,地质条件变化剧烈地带也可采用直径42~75mm的钻孔。若钻孔直径超过120mm时,必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施;

    (四)煤层赋存状态发生变化时,及时探明情况,再重新确定超前钻孔的参数;

    (五)钻孔施工前,加强工作面支护,打好迎面支架,背好工作面煤壁。

    工作面防突措施

    煤巷掘进工作面采用松动爆破防突措施时,应当符合下列要求:

    (一)松动爆破钻孔的孔径一般为42mm,孔深不得小于8m。松动爆破应至少控制到巷道轮廓线外3m的范围。孔数根据松动爆破的有效影响半径确定。松动爆破的有效影响半径通过实测确定;

    (二)松动爆破孔的装药长度为孔长减去5.5~6m;

    (三)松动爆破按远距离爆破的要求执行。

    工作面防突措施

    煤巷掘进工作面水力冲孔措施应当符合下列要求:

    (一)在厚度不超过4m的突出煤层,按扇形布置至少5个孔,在地质构造破坏带或煤层较厚时,适当增加孔数。孔底间距控制在3m左右,孔深通常为20~25m,冲孔钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。冲孔孔道沿软分层前进;

    (二)冲孔前,掘进工作面必须架设迎面支架,并用木板和立柱背紧背牢,对冲孔地点的巷道支架必须检查和加固。冲孔后或暂停冲孔时,退出钻杆,并将导管内的煤冲洗出来,以防止煤、水、瓦斯突然喷出伤人。

    局部防突措施----水力冲孔

    工作面防突措施

    煤巷掘进工作面水力疏松措施应当符合下列要求:

    (一)沿工作面间隔一定距离打浅孔,钻孔与工作面推进方向一致,然后利用封孔器封孔,向钻孔内注入高压水。注水参数应根据煤层性质合理选择。如未实测确定,可参考如下参数:钻孔间距4.0m,孔径42~50mm,孔长6.0~10m,封孔2~4m,注水压力13~15MPa,注水时以煤壁已出水或注水压力下降30%后方可停止注水;

    (二)水力疏松后的允许推进度,一般不宜超过封孔深度,其孔间距不超过注水有效半径的两倍;

    (三)单孔注水时间不低于9min。若提前漏水,则在邻近钻孔2.0m左右处补打注水钻孔。

    工作面防突措施

    前探支架可用于松软煤层的平巷工作面。一般是向工作面前方打钻孔,孔内插入钢管或钢轨,其长度可按两次掘进循环的长度再加0.5m,每掘进一次打一排钻孔,形成两排钻孔交替前进,钻孔间距为0.2~0.3m。

    工作面防突措施

    采煤工作面可采用的工作面防突措施有超前排放钻孔、预抽瓦斯、松动爆破、注水湿润煤体或其他经试验证实有效的防突措施。

    工作面防突措施

    采煤工作面采用超前排放钻孔和预抽瓦斯作为工作面防突措施时,钻孔直径一般为75~120mm,钻孔在控制范围内应当均匀布置,在煤层的软分层中可适当增加钻孔数;超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。

    工作面防突措施

    采煤工作面的松动爆破防突措施适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。松动爆破孔间距根据实际情况确定,一般2~3m,孔深不小于5m,炮泥封孔长度不得小于1m。应当适当控制装药量,以免孔口煤壁垮塌。

    松动爆破时,应当按远距离爆破的要求执行。

    工作面防突措施

    采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施可用于煤质较硬的突出煤层。注水孔间距根据实际情况确定,孔深不小于4m,向煤体注水压力不得低于8MPa。当发现水由煤壁或相邻注水钻孔中流出时,即可停止注水。

    工作面防突措施效果检验

    在实施钻孔法防突措施效果检验时,分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置,并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离。在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。

    工作面防突措施效果检验必须包括以下两部分内容:

    (一)检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标准等,并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等(包括喷孔、卡钻等),作为措施效果检验报告的内容之一,用于综合分析、判断;

    (二)各检验指标的测定情况及主要数据。

    工作面防突措施效果检验

    对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时,应当选择本规定第七十一条所列的钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法,但所有用钻孔方式检验的方法中检验孔数均不得少于5个,分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。

    如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下,且未发现其他异常情况,则措施有效;反之,判定为措施无效。

    工作面防突措施效果检验

    煤巷掘进工作面执行防突措施后,应当选择本规定第七十四条所列的方法进行措施效果检验。

    检验孔应当不少于3个,深度应当小于或等于防突措施钻孔。

    如果煤巷掘进工作面措施效果检验指标均小于指标临界值,且未发现其他异常情况,则措施有效;否则,判定为措施无效。

    当检验结果措施有效时,若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度(简称投影孔深)相等,则可在留足防突措施超前距(见本规定第六十条)并采取安全防护措施的条件下掘进。当检验孔的投影孔深小于防突措施钻孔时,则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有至少2m检验孔投影孔深超前距的条件下,采取安全防护措施后实施掘进作业。

    工作面防突措施效果检验

    对采煤工作面防突措施效果的检验应当参照采煤工作面突出危险性预测的方法和指标实施。但应当沿采煤工作面每隔10~15m布置一个检验钻孔,深度应当小于或等于防突措施钻孔。

    如果采煤工作面检验指标均小于指标临界值,且未发现其他异常情况,则措施有效;否则,判定为措施无效。

    当检验结果措施有效时,若检验孔与防突措施钻孔深度相等,则可在留足防突措施超前距(见本规定第六十条)并采取安全防护措施的条件下回采。当检验孔的深度小于防突措施钻孔时,则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有2m检验孔超前距的条件下,采取安全防护措施后实施回采作业。

    安全防护措施

    有突出煤层的采区必须设置采区避难所。避难所的位置应当根据实际情况确定。

    避难所应当符合下列要求:

    (一)避难所设置向外开启的隔离门,隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m,深度满足扩散通风的要求,长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定,但至少能满足15人避难,且每人使用面积不得少于0.5m2。避难所内支护保持良好,并设有与矿(井)调度室直通的电话;

    (二)避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施,每人供风量不得少于0.3m3/min。如果用压缩空气供风时,设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴;

    (三)避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。

    安全防护措施

    在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧,必须设置至少2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于4m。

    反向风门距工作面的距离和反向风门的组数,应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定,但反向风门距工作面回风巷不得小于10m,与工作面的最近距离一般不得小于70m,如小于70m时应设置至少三道反向风门。

    安全防护措施

    反向风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑,嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定,但不得小于0.2m;墙垛厚度不得小于0.8m。在煤巷构筑反向风门时,风门墙体四周必须掏槽,掏槽深度见硬帮硬底后再进入实体煤不小于0.5m。通过反向风门墙垛的风筒、水沟、刮板输送机道等,必须设有逆向隔断装置。

    人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢。工作面放炮和无人时,反向风门必须关闭。

    安全防护措施

    为降低放炮诱发突出的强度,可根据情况在炮掘工作面安设挡栏。挡栏可以用金属、矸石或木垛等构成。金属挡栏一般是由槽钢排列成的方格框架,框架中槽钢的间隔为0.4m,槽钢彼此用卡环固定,使用时在迎工作面的框架上再铺上金属网,然后用木支柱将框架撑成45°的斜面。一组挡拦通常由两架组成,间距为6~8m。可根据预计的突出强度在设计中确定挡栏距工作面的距离。

    安全防护措施

    井巷揭穿突出煤层和突出煤层的炮掘、炮采工作面必须采取远距离爆破安全防护措施。

    石门揭煤采用远距离爆破时,必须制定包括放炮地点、避灾路线及停电、撤人和警戒范围等的专项措施。

    在矿井尚未构成全风压通风的建井初期,在石门揭穿有突出危险煤层的全部作业过程中,与此石门有关的其他工作面必须停止工作。在实施揭穿突出煤层的远距离爆破时,井下全部人员必须撤至地面,井下必须全部断电,立井口附近地面20m范围内或斜井口前方50m、两侧20m范围内严禁有任何火源。

    安全防护措施

    煤巷掘进工作面采用远距离爆破时,放炮地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难所内,放炮地点距工作面的距离由矿技术负责人根据曾经发生的最大突出强度等具体情况确定,但不得小于300m;采煤工作面放炮地点到工作面的距离由矿技术负责人根据具体情况确定,但不得小于100m。

    远距离爆破时,回风系统必须停电、撤人。放炮后进入工作面检查的时间由矿技术负责人根据情况确定,但不得少于30min

    安全防护措施

    突出煤层的采掘工作面应设置工作面避难所或压风自救系统。应根据具体情况设置其中之一或混合设置,但掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。

    工作面避难所应当设在采掘工作面附近和爆破工操纵放炮的地点。根据具体条件确定避难所的数量及其距采掘工作面的距离。工作面避难所应当能够满足工作面最多作业人数时的避难要求,其他要求与采区避难所相同。

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    赵志法

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    文档信息
  • 文档上传人:admin
  • 文档格式:PPT
  • 上传日期:2014年10月25日
  • 文档星级:★★★★★
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