防治煤与瓦斯突出技术方案Word格式.docx
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煤层突出危险性综合指标D
煤层突出危险性综合指标K
0.25
15
3、钻屑指标法
预测工作面危险性采用钻屑指标法，详见下表：
钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的临界值
钻屑解吸指标临界值
△h（pa）
K1（mL/g.min1/2）
干煤200
0.5
湿煤160
0.4
四、区域综合防突措施
区域防突首先采用开采保护层（4号煤层）、底板穿层抽放和采、掘工作面顺层抽放、区域石门揭煤预抽及煤层注水等防突措施。
（一）开采解放层
1、开采保护层是目前最有效、最经济的防突措施，根据保护层与被保层之间的关系，分为上保护层和下保护层。
选择保护层必须遵守下列规定：
1）我矿设计为开采煤层群，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。
2）在煤层群中，我矿4号煤层距地表近，上面无煤层，综合比较分析，择优开采4号煤层保护效果最好的煤层；
2、开采保护层区域防突措施应当符合下列要求：
1）开采保护层时，同时抽采被保护层的瓦斯；
2）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；
3）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。
3、保护层的确定
根据我矿煤矿可采煤层赋存情况、选择保护层的原则、勘探结果。
4#煤层位于所有煤层之上，且4#煤层平均厚度为1.46m，煤层突出危险性相对较小，且作为保护层开采厚度比较适宜。
4#煤层距离5#煤层5m,距离9#煤层18m，距离13#煤层47.5m，4#煤层作为保护层开采，可以保证5#、9#煤层有很好的保护效果，又能防止下临近煤层大量的卸压瓦斯涌入保护层工作面采空区，确保保护层工作面的顺利推进。
同时由于4#煤层未做突出鉴定，暂时选择4#煤层为首采层，从上至下开采。
由于4#煤层未作突出鉴定，该煤层按突出煤层进行管理，在作为保护层开采之前，必须先对4#煤层进行消突，消突的主要措施采用预抽煤层，利用底板抽放穿层预抽4煤层掘进条带区域以及工作面瓦斯，抽采达标消除突出危险性才能作为保护层开采。
4、保护层作用有效范围的确定
1）保护层与被保护层之间的最大保护垂距
在一定的地质条件和开采条件下，保护层作用效果随层间距加大而减小，达到一定临界距离以后，保护作用基本消失。
保护层与被保护层的最大保护垂距见下表：
保护层与被保护层的最大保护垂距
最大有效垂距（m）
煤层类别
上保护层
下保护层
急倾斜煤层
<
60
80
近水平和倾斜煤层
50
100
2）沿走向的保护范围
（1）正在开采的保护层采煤工作面，必须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两倍，并不得小于100m。
（2）对停采的保护层采煤工作面，停采时间超过3个月，且卸压比较充分，该采煤工作面的始采线，停采线和所留煤柱对被保护煤层的保护范围可按卸压角56～60°
划定，并按实际情况进行修改，沿走向的保护范围见下图：
沿走向的保护范围
3）沿倾斜的保护范围
被保护煤层沿倾斜的保护范围可按卸压角划定，卸压角的大小应采用矿井的实测数据，无实测数据按下表选择。
在煤层未保护范围内进行采掘作业时，必须采取防突措施。
沿走向的保护范围见下图：
保护范围卸压角
煤层倾角a°
卸压角°
δ1
△1
Δ2
Δ3
Δ4
86
75
77
83
20
73
87
30
69
90
70
40
72
78
沿倾斜的保护范围
4）注意事项
1、首次开采保护层时，必须进行保护层保护效果及范围的实际考察，并不断积累、补充完善资料，以便尽快得出确定该矿保护层有效作用范围的参数。
2、若有簿煤带其开采厚度小于0.5m时，必须检验保护层的保护效果。
如果保护层的实际保护效果不好时，还必须采取防治突出的补充措施。
我矿选择4煤层作为保护层，由于4煤层未作突出鉴定，该煤层按突出煤层进行管理，在作为保护层开采之前，必须先对4煤层进行消突，消突的主要措施采用预抽煤层，利用底板抽放穿层预抽4煤层掘进条带区域以及工作面瓦斯，抽采达标消除突出危险性才能作为保护层开采。
（二）本煤层预抽煤层瓦斯防突措施
为降低煤层开采时的瓦斯涌出量，在1401工作面运输巷、回风巷沿煤层实施钻顺层钻孔预抽煤层瓦斯。
钻场布置：
在巷道两侧每隔2-3m左右施工一个钻场，钻场的规格为长×
宽×
高=4×
3×
1.8m，采用工字钢支护。
钻孔布置：
在每一个钻场内，沿煤层倾斜方向每隔2-3m布置1个顺层抽放钻孔，钻孔布置示意图见下图：
本煤层顺层抽放示意图
（三）利用底板抽放巷穿层预抽采煤工作面、掘进条带区域，能使采掘工程之前得到解突，穿层预抽见图：
穿层预抽示意图
五、掘进顺层抽放
在利用底板抽放巷穿层预抽煤层后，未达到抽采指标、消突效果必须采用本煤层抽放。
该方法利用掘进回采巷道的同时，给出一定时间对煤体进行预抽可在一定程度上解决掘进及回采中的瓦斯问。
其布置方式如下图：
掘进工作面顺层抽放示意图
六、石门揭煤工作面抽放
穿层钻孔预抽石门（含斜巷等）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、斜巷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；
直径42mm，石门、斜巷预抽瓦斯布置下图：
石门揭煤（底板）抽放钻孔布置图
七、区域防突措施效果检验
执行煤层区域措施后，对煤层的突出危险性，需进行区域措施效果检验，确定措施有效、无效，以采取对应措施。
1、开采层区域防突措施保护效果检验
开采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证实有效的指标和方法。
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。
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
瓦斯压力P（MPa）
瓦斯含量W（m3/t）
区域类别
P﹤0.74
W﹤8
无突出危险区
其他情况
突出危险区
2、预抽煤层瓦斯区域防突措施保护效果检验
对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，均应首先分析、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。
预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，可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；
也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验。
1）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。
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。
2）采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验
也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，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，如果所有实测的指标值均小于下表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。
钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤突出危险性的参考临界值
煤样
Δh2指标临界值（Pa）
K1指标临界值（mL/g•
）
干煤样
200
湿煤样
160
同时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。
3、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：
1）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；
2）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；
3）对穿层钻孔预抽石门（含斜井等）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；
4）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；
5）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。
八、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。
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。
在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用如下方法：
1）钻屑指标法；
2）复合指标法；
3）R值指标法；
4）其他经试验证实有效的方法。
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：
1）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；
2）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；
3）在构造破坏带连续进行区域验证；
4）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。
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。
九、局部综合防突措施
（一）工作面突出危险性预测
在采掘工作面作业中，对煤层中有下列情况之一者，应视为突出危险工作面，但需进行工作面突出危险性预测，以取得可靠的突出危险性指标数据，采取针对性的防治措施，
1、石门揭煤工作面突出危险性预测
1）采用综合指标法预测石门揭煤工作面突出危险性
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，钻孔布置见下图：
突出煤层测压钻孔布置示意图
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。
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，在确定前可暂按下表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。
石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标D、K参考临界值
工作面突出危险性综合指标D
工作面突出危险性综合指标K
无烟煤
其它煤种
2）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
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，在确定前可暂按下表中所列的指标临界值预测突出危险。
钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性
钻屑瓦斯解吸指标的临界值
△h2（Pa）
K1（mL/g·
min1/2）
如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；
否则，为突出危险工作面。
目前我矿采用重庆煤科分院WTC型突出测定仪，测定的瓦斯解吸指标K1值。
该矿可采用目前较为方便可行的钻屑指标法，使用WTC型突出测定仪，作钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性，见下图石门揭煤工作面预测钻孔布置示意图。
1—石门中间预测孔，2、3—石门两侧预测孔
石门揭煤工作面预测钻孔布置示意图
具体钻屑瓦斯解吸指标的测定方法：
钻屑瓦斯解吸指标K1的测定：
使用WTC型突出测定仪，每钻进2m.，取一次钻屑作特征测定，取样时，把秒表、筛子准备好（Ф1mm的筛子在下，Ф3mm的筛子在上），钻孔钻到预定深度时，用组合筛子在孔口接钻屑，同时启动秒表，一面取样，一面筛分，当钻屑量不少于100g时，停止取样，并继续进行筛分，最后把已筛分好的Ф1－3mm的煤样装入到WTC仪器的煤样罐内，盖好煤样罐，准备测试。
当秒表走到t0（1－2min）时，启动仪器采样键进行测定，经5min后当仪器显示t0时，用键盘输入t0，按监控键，仪器显示L0，输入L0，按监控键，仪器进行计算并显示Fi，此值即为K1值。
2、煤巷掘进工作面的突出危险性预测：
煤巷掘进工作面的突出危险性可采用下列方法预测：
1）钻屑瓦斯解析指标法；
我矿可采用目前较为方便可行的钻屑指标法，使用WTC型突出测定仪，预测煤巷掘进工作面突出危险性时，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。
见下图。
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值或Δh2值。
各煤层采用钻屑瓦斯解析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，在确定前可暂按下表的临界值确定工作面的突出危险性。
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
钻屑瓦斯解吸指标Δh2
最大钻屑量S
K1
危险性
PA
L/m
（mL/g·
≥200
≥5.4
≥0.5
突出危险工作面
＜200
＜5.4
＜0.5
无突出危险工作面
如果实测得到的S或Δh2值、K1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；
2）可采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性，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，采用流量计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。
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6-3-11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；
复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值
钻孔瓦斯涌出初速度q
Kg/m
L/min
≥6
＜6
3、采煤工作面的突出危险性预测
对采煤工作面的突出危险性预测，可参照上述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
（二）工作面防突措施
我矿实施区域性防突出措施，选择煤层预抽瓦斯，但对于在未作突出鉴定前以及采掘工作面未受保护区域，除采取区域防突措施外，还应采取局部防突出措施。
煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施设计要求实施时，必须打钻孔查明煤层赋存条件，然后采用直径为42～75mm的钻孔排放瓦斯。
若突出煤层煤巷掘进工作面前方遇到落差超过煤层厚度的断层，应按石门揭煤的措施执行。
1、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、煤体固化等措施。
我矿可选用预抽瓦斯、排放钻孔措施。
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，得出符合该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、排放钻孔均为5m，金属骨架措施为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。
1）在石门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。
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。
见下图（实际情况根据实际考察情况确定）。
排放孔布置：
1～42号孔P-测压孔
抽放孔布置：
1、3、5、7、15、17、19、21、29、31、33、35、36、38、40、42
石门（底板）揭煤排（抽）放钻孔布置图
1）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。
2）石门揭煤工作面金属骨架措施是在石门上部和两侧周边外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
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