煤与瓦斯突出防治讲座提纲.docx

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煤与瓦斯突出防治讲座提纲

防治煤与瓦斯突出讲座提纲

一、国内外突出与防治概况

1.突出现象及危害

井下采掘过程中，常常一瞬间（几分钟甚至几秒钟）发生煤与岩石从煤体中大量抛出，并喷有大量的瓦斯，这一现象叫做煤与瓦斯突出，简称突出。

突出分压出、倾出、突出三种形式。

突出是煤矿井下生产过程中发生的一种极其复杂的动力现象，是继瓦斯爆炸之后最严重的瓦斯灾害，其危害性主要体现在：

①破坏巷道、设备、系统

②冲击伤人、煤流埋人，瓦斯造成人员窒息

③引起瓦斯、煤尘爆炸

④误延生产

其实，突出的最大危害在于它的突发性，延期性和防治难度上。

世界上最大一次突出发生于1969年7月31日。

原苏联顿巴斯矿区加加林矿井，距地表垂深710m的主石门揭穿只有1.03m的马祖乐卡煤层时发生突出，突出煤量14000t，瓦斯25万m3。

中国最大的一次突出发生于1975年8月8日。

在天府煤矿三汇坝一井的+280m水平主平硐，放震动炮揭开6号煤层时发生突出，这次突出煤量12780t，瓦斯140万m3。

1t岩石被抛出120m，3t岩石被抛出50m之远。

2.国内外突出概况

1834年3月22日，法国鲁阿雷煤田伊萨克矿井发生世界上有记载以来的第一次突出。

至今已有20多个国家发生100000余次突出。

从历史上看，突出较为严重的国家有德国、前苏联、法国、波兰、日本和中国。

我国的煤与瓦斯突出灾害也十分严重。

有记载以来最早一次突出发生在1950年4月2日的辽源矿务局富国矿西二坑。

目前已有300多个矿井发生近27000余次突出，占世界突出总量的1/3，年突出次数600起以上。

较为严重的矿区有北票、天府、南桐、松藻、水城、白沙、涟邵、萍乡、焦作等。

淮南的第一次突出发生于1959年，在原谢二矿6-127mC13平巷，因风镐作业引起倾出。

矿区至今已发生突出近130次，其中1000吨以上的突出3起，最大的一次为1988年原潘二矿W2B组运输石门，在揭B4煤时发生的，突出煤量1433t，瓦斯2.2万m3。

2002年11月25日，新庄孜矿5213Ⅰ顺槽掘进（放炮时）遇断层发生了一起突出，突出煤量1144t，瓦斯6.0万m3。

从全国范围来看，淮南矿区突出程度属中等，但矿区突出严重趋势加快，防突任务和难度增大。

目前除谢桥矿、张集矿、孔李公司李嘴井外，其余九个矿井均发生过突出。

主采煤层大都为突出煤层，如潘一开采的13-1、11-2、8槽为突出煤层，新庄孜C13、B11b、B6、B4和谢一C13、B11b、B9、B4均属突出煤层。

3．防突工作现状

鉴于突出灾害的严重性，世界各国都投入了大量人、财、物用于防治煤与瓦斯突出工作。

1）突出机理研究。

严格地说，迄至今为止我们还没有弄清煤与瓦斯突出的发生机理，即突出发生的条件、影响突出各因素的主要作用及相互之间关系等。

突出机理理论决定防突总体水平，影响突出预测预报可靠性和实用性。

目前防突理论依据尚建立在各类假说之上，如“瓦斯、地应力、煤体结构”的综合假说理论，球壳失稳假说理论等，这方面主要由研究部门在实验室作模拟开展工作，至今尚沿无实质性进展。

2）预测预报技术。

尽管我们还未完全掌握突出机理，但影响突出的三大宏观因素：

应力、瓦斯、煤体结构对突出的作用则是毋须质疑的。

预测预报的主要意义集中在两个方面①通过预测预报，解放大部分非突出区。

②降低防突费用，提高防突工作的针对性。

目前防突预测预报技术研究工作十分活跃，主要在方法上、工艺上、装备上通过实验研究，理论研究、现场试验开展工作。

大都数广为采用的预测预报方法仍是以影响突出之三大要素为理论依据，这方面的研究方向：

非接触（瑞利波、弹性波、地质雷波、电磁波幅射、AE声发射等）预测预报方法、突出敏感指标及临界值确定。

实事求是地讲，预测预报技术至今也没有大的突破。

3）防突技术应用研究。

影响突出的三大宏观主导因素是明确的，同时实践中我们已掌握了突出发生的总体规律，就目前的消突技术而言大都是有效而实用的。

如保护层开采、预抽瓦斯、加固煤体（金属骨架、固化局部煤体等）。

防突技术的开展主要是探索针对性、高效性的消突措施，这方面的工作一般以现场试验为主，由研究部门和现场共同合作进行。

4）综合防突保障体系。

矿井防突既是技术问题，也有管理问题，最为重要的是有效防突运作机制的建立和运作问题。

前苏联国家实施的是“五位一体”综合防突体系，即从巷道布置设计、预测预报、防突措施、效果检验、安全防护五方面考虑。

波兰施用的是“三位一体”综合防突体系，我国主要依据前苏联的成果，结合中国实际情况，采用“四位一体”综合防突措施。

以“四位一体”为主体，制定了《防治煤与瓦斯突出细则》。

它从组织保障、技术保障、制度保障提出了一系列之规定和要求，是目前现场防突工作的总纲，而不仅是单纯的“四位一体”综合技术措施。

5）突出的可控程度。

客观地讲，控制煤与瓦斯突出比杜绝瓦斯爆炸具有更大的难度。

主要基于：

1理论上机理不清，预测预报技术远不比瓦斯爆炸成熟。

瓦斯爆

炸理论上完全明了，瓦斯检测技术也已十分完善，准确和透明。

2矿井防突机构、日常防突运作机制不如瓦斯管理健全、有效。

通风、抽排、放炮、监测等部门经过几十年来的摸索已能高效协同运作，有效配合。

3重视程度、认识深度、防突意识、全员素质有待提高。

应该指出的是，就目前防突技术手段，人类已掌握大量突出发生

规律，积累了许多成熟经验。

只要做到“四位一体”现场的全面落实，控制突出是完全有保证的。

矿井做好防突工作主要任务是建立高效的矿井防突运作机制，它是以下述主要内容为保障的。

a.组织保障（机构设置、人员配备）

b.制度保障（技术原则、管理制度、部门责任制、措施落实保障制度等）

c.人员素质

领导重视程度、认识程度

全员防突意识培训

防突人员技能、业务水平

二、矿井预测预报主要方法

广义上的突出预测预报应包括：

1）突出矿井、突出煤层的鉴定

2）突出煤层区域预测

3）工作面突出预报

4）突出预兆予警

1．突出矿井、突出煤层鉴定方法、程序

矿井在采掘过程中只要发生过一次突出，则矿井定为突出矿井，发生突出的煤层定为突出煤层。

突出矿井鉴定依据：

1实际发生突出

2经过认定的实属动力现象

突出煤层鉴定依据：

1实际发生突出

2经过认定的实属动力现象

3可用煤的破坏类型（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）、瓦斯放散初速度指标（△P）、

煤的坚固性系数（f）、煤层瓦斯压力（Ｐ）四项指标全部达到或超过临界值时为突出煤层划定依据。

鉴定基本程序：

1现场认定

2集团公司按鉴定内容要求提出报告

3经授权煤炭科研单位鉴定

4报省局批准后执行。

2．区域性预测方法

1突出煤层经区域预测划分：

突出危险区；突出威胁区；无突出危

险区。

三个区域具体防突要求：

无突出危险区执行安全防护措施；突出威胁区执行30～100m区域预测的“四位一体”；突出危险区执行循环预测的“四位一体”。

2预测具体方法

a.瓦斯地质统计法：

根据已开采区域确切掌握的煤层赋存、地质

构造、突出分布规律，按一定原则定性地对突出煤层进行危险性划分，这类方法现已广泛应用于现场。

b.综合指标法D、K法：

它主要从地应力、瓦斯压力、煤层硬度和结构方面评价测定地点的突出危险性，用以反应同一构造单元内的区域突出危险性大小趋势。

D=（0.0075H/f-3）（P-0.74）

K=△P/f

这一方法主要缺点：

测点较少，受限于石门揭煤中；用深度来间接反映地应力，只能应用于相同地质条件下的单一构造单元。

甚至不如瓦斯压力更为直观，其它指标测定有误差时掩盖了压力值的影响。

c.瓦斯地质区化：

对特定的矿井，以较大的地质构造控制分布为背景，研究构造煤及软分层的分布规律来定性或定量划分煤层突出危险性分布。

以焦作工学院为代表，瓦斯地质区化理论已相当成熟，其成果已达到现场实用阶段，这一方法目前已在淮南矿区攻关研究。

3．工作面预测方法

对采掘过程工作面迎头进行动态循环预测其危险性即工作面预测方法，又叫日常点预测或循环预测预报。

它的直接成果即预测有无突出危险，用以决定是否施用具体防治突出措施。

目前国内广泛采用的方法仍是传统《细则》规定的钻孔指标法。

它们都是建立在煤体应力、结构、瓦斯三要素基础上，属接触式的定量预测方法。

1）D、K指标

2）钻屑指标钻屑量（S）

钻屑解吸特征值（K1、△h2、C）

3）钻孔初速度指标（qm）

淮南主要采用D、K指标，S、K1指标。

实事求是地讲，这些指标敏感性、准确性都不够理想。

我们既有“经预测危险而未发生突出的情况”，也有“经预报无突出危险而实际发生突出的事例”。

预测预报的准确性制约着防突工作的整体进步。

非接触式工作面预测方法研究应用异常火热,它是一个比较有前景的方法，当前各国都在组织攻关，其成熟应用尚待时日。

如弹性（瑞利波）、电磁辐射、地质雷达、AE声发射等。

值得一提的是：

突出与构造的相关性已成定论，大构造控制着矿区（矿井、煤层）突出危险性分布，小构造往往是突出发生地点明显的地质标志。

这些理论、经验和规律总结的结论引导防突预测预报方法的开展方向，实际上弹性波、地质雷达等均是针对探测前方小构造的，而三维地震技术从防突角度而言，它就是一个区域预测手段。

3．突出预兆予警

一般而言，突出发生前都有方方面面的预兆信息，有些是可观察的，一些是难以捕捉的，还有我们至今所不知的。

掌握突出前的预兆对现场防突工作至关重要。

从经验上，突出前有瓦斯变化，迎头变冷感觉，应力释放动力现象等。

这些内容往往作为安全防护部分，要求井下人员必须具备的防突知识。

实际上突出预兆予警技术应作为突出预报工作的一个研究方向。

三、具体防突措施

从范围上讲，防突措施可分为区域性防治突出措施和局部防治突出措施。

其机理都是依据影响突出的三大因素，即释放地应力、瓦斯和增强煤体自身机械性能。

不同措施其偏重点不同，目前较为成熟和广泛实用有以下几种。

（一）区域性防突措施

1）开采保护层。

保护层开采防突机理是：

通过保护层开采形成煤层顶底板上下一定范围的矿压形变，达到被保护的突出煤层应力充分释放，同时利于抽放本煤层瓦斯，并进一步增强煤体强度。

从措施影响范围和卸压效果，保护层开采措施是最为经济、可靠和有效的消突措施，广泛应用世界各国，其技术已十分成熟。

然而这一技术应用前提必须有保护层开采的基本条件，影响保护层开采的主要问题：

①保护层与突出煤层层间距。

过远效果不佳，太近时存在保护层开采自身防突问题以及可能破坏被保护层的开采条件；

②保护层开采厚度。

薄煤层开采技术一直是影响保护层开采的一个重要自然条件；

③开采范围内煤层地质构造。

对于工作面无法通过的构造，而采

用留设煤柱的方法不仅影响保护范围，对防突也是十分有害的；

④打破矿井开采正常顺序，可能短时间内继续恶化采掘关系，甚至达到难以调整地步。

⑤保护层开采过程自身瓦斯治理问题。

保护层开采后，附近煤层卸压释放大量瓦斯涌向保护层开采工作面，自身瓦斯治理问题十分棘手。

淮南矿区保护层开采历史悠久，但一直徘徊不前。

近年来无论是从矿区瓦斯治理战略，还是保护开采力度都是其它矿区所无法比拟的。

从潘一、潘三远距离缓倾斜保护层开采的试验成功，老区急倾斜保护层开采的应用，倾斜煤层多重开采保护层良好的效果，已逐渐完善了矿区保护层开采技术体系。

同时淮南保护层开采技术具有自身的特点，配合底板巷、穿层钻孔抽放而有效解决了自身开采的瓦斯治理问题。

2）密集钻孔预抽

通过布置密集穿层钻孔、顺层钻孔预抽突出煤层的瓦斯达到煤体卸压而起到防突功用。

其中顺层钻孔预抽已广泛应用于突出煤层危险工作面区域消突。

该方法存在主要问题。

1钻孔工程量大，保护效果不如保护层方法显现；

2顺层长钻孔施工相当困难，从施工、装备、封孔工艺上仍有一

难度，制约这一技术发展；

3卸压时间较长。

配合深孔预裂爆破以缩短抽放时间，提高

抽放效果技术正在组织攻关。

3）煤层注水措