防突基礎知識通防科

1、防突基礎知識通防科防突基礎知識通防科防突基礎知識通防科主要內容一、礦井瓦斯動力現象分類二、突出的一般規(guī)律 三、防治煤及瓦斯突出的措施 四、防治突出措施效果檢驗五、安全防護措施 2021/4/132礦井瓦斯動力現象分類一2021/4/133一、礦井瓦斯動力現象分類（一）礦井瓦斯動力現象是礦井中有瓦斯參及、且有動力效應顯現的現象。按其特征可分為煤的傾出、煤的壓出、煤及瓦斯突出和巖石及瓦斯突出四類。1、煤的傾出煤的傾出是由于未及時支護或支護質量不好，在煤的重力作用下，破損的煤向采掘空間跨落，并伴有瓦斯涌出量增大。傾出的基本特征是：1、傾出的煤就地按自然安息角堆積，無分選現象。2、傾出的孔洞呈口大腔小

2、，其頂部一般呈現自然拱形狀的舌行或梨形；空洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂方向發(fā)展。2021/4/134一、礦井瓦斯動力現象分類3、無明顯動力現象。4、傾出常發(fā)生在煤質松軟的急傾斜煤層中。5、傾出時瓦斯涌出量的增大，取決于煤層瓦斯含量，一般無逆流現象，在正常通風條件下經0.51小時便能降至正常濃度。（二）煤的壓出在地壓的作用下，工作面前方被破壞煤體發(fā)生脫落和拋出，并伴有瓦斯涌出量增大的現象稱為煤的壓出。壓出的基本特征是：1、壓出有兩種形式，即煤的整體位移和煤有一定距離的拋出，但位移和拋出的距離都較小。2021/4/135一、礦井瓦斯動力現象分類2、壓出后，在煤層及頂板之間的裂隙中，常留有細煤粉，整體位移

3、的煤體上有大量的裂隙。3、壓出的煤呈塊狀，無分選現象；堆積角小于自然安息角。4、對于煤整體位移的壓出，其動力效應較小，支柱常常被嵌入移動的煤體中，有時可將采煤機和輸送機推移一定距離，底板鼓起時可將礦車和鉆機抬起。而煤被拋出時可將工作面的支架打倒、折斷。5、壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。2021/4/136一、礦井瓦斯動力現象分類（三）煤及瓦斯突出在地應力和瓦斯（含CO2）的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤體內突然噴出到采掘空間的動力現象稱為煤及瓦斯突出，它具有強大的動力效應，其基本特征是：1、突出的煤向外噴出的距離較遠，具有分選現象。2、噴出的煤的堆積角小于煤的自然安息角。3、噴出煤的破

4、碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無粒感的煤粉。4、有明顯的動力效應，破壞支架、軌道和礦車，破壞安裝在巷道內的設施。2021/4/137一、礦井瓦斯動力現象分類5、有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯含量，有時會使風流逆轉。6、突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形。（四）巖石及瓦斯突出在較高的地應力作用下，由爆破引起的巖體瞬間被破壞并向巷道空間噴出，同時伴有瓦斯（CO2）大量涌出的現象稱為巖石及瓦斯突出，其基本特征是：1、在砂巖中爆破時，在炸藥直接作用范圍內，發(fā)生巖石破壞、噴出等現象。它及正常爆破崩落巖石的區(qū)別在于突出的巖石量比正常爆破時多，拋出的距離遠。2021/4

5、/138一、礦井瓦斯動力現象分類2、有突出危險的砂巖巖質松軟，呈片狀、碎屑狀，并具有較大的空隙率和瓦斯含量。3、突出的巖石中，含有大量的砂礫和粉塵。4、巷道瓦斯涌出量增大，并有明顯的動力效應。5、在巖體中形成孔洞。突出還可以按其強度進行分類。突出強度是指每次突出時，從煤（巖）體內噴出的煤（巖）量和瓦斯量。由于觀測手段上的困難，絕大多數礦井難以獲得準確的瓦斯噴出量資料，目前都是以每次突出所噴出的煤（巖）量作為劃分強度的主要依據，據此可分為：2021/4/139一、礦井瓦斯動力現象分類（1）、小型突出：強度小于10T。（2）、中型突出：強度為1099T。（3）、次大型突出：強度為100499T。（

6、4）、大型突出：強度為500999T。（5）、特大型突出：強度等于或大于1000T。2021/4/1310二、突出的一般規(guī)律我國一些突出較嚴重礦區(qū)的資料表明，突出一般具有以下規(guī)律：（一）突出發(fā)生在一定采掘深度以下。隨著深度增加，突出的危險性也在增加，表現為突出次數增多、突出強度增大、突出危險區(qū)域擴大及突出煤層數增加。國內多數突出礦井的始突深度為垂深200300米。（二）突出及地質構造有密切關系。例如，在向斜的軸部地區(qū)、向斜構造中局部隆起地區(qū)、向斜軸部及斷層或褶曲交會地區(qū)、火成巖侵入變質煤及非變質煤交混地區(qū)、煤層扭轉地區(qū)、煤層傾角驟陡、煤層走向拐彎、斷層地帶等都是突出點密集地區(qū)，也是大型突出最易

7、發(fā)生的地區(qū)。2021/4/1311二、突出的一般規(guī)律（三）在采掘工作形成的應力集中區(qū)，如鄰近層的煤柱上下，相向采掘接近區(qū)，巷道開口或貫通前，在采煤工作面的集中應力帶內掘進上山等，其突出危險性劇增。（四）突出的氣體主要是甲烷，個別情況為二氧化碳。突出危險煤層開采時的相對瓦斯涌出量都在10m3/t以上。同一煤層，其瓦斯壓力越高，突出危險性越大。不同煤層，其瓦斯壓力及突出危險性之間無直接關系。發(fā)生突出的煤層，其瓦斯壓力一般在0.71.0Mpa以上。（五）發(fā)生突出的煤層大都具有軟分層，并且突出的危險性隨煤層及其軟分層厚度的增加而增加。2021/4/1312二、突出的一般規(guī)律（六）突出煤層一般具有透氣性

8、低、瓦斯放散速度高、濕度小等特點。透氣性好的煤層在工作面前方煤體中不易集聚高壓瓦斯，所以突出的危險小，但透氣系數到底要低到什么程度才有突出的可能，目前還沒有可靠的指標。（七）大多數突出發(fā)生在落煤工序，尤其在爆破時。突出的危險性及落煤時對煤體的震動強度有關。據統計資料顯示，全國總共發(fā)生的9845次突出中，放炮占55.6%，風鎬和手稿落煤占18.1%。（八）從巷道類型來看，全國總共發(fā)生的9845次突出中，平巷占47.3%。石門揭煤時的突出次數雖然不多，但其強度最大。2021/4/1313二、突出的一般規(guī)律（九）突出前常有預兆出現，主要表現在三方面：1、地壓顯現方面：支架來壓，響煤炮，掉渣，片幫，煤

9、壁外鼓，打鉆時跨孔、頂鉆、噴煤、電機過負荷等。2、煤層結構、構造方面：煤層層理紊亂，煤變軟變暗，煤層受擠壓產生褶皺、厚度增大，傾角變陡，頂（底）板出現小斷層、波狀隆起，煤體干燥等。3、瓦斯及其它方面：瓦斯涌出量增大，但有時會出現忽大忽小現象，煤壁發(fā)涼，煤塵增大等。上述預兆并非在每次突出前同時出現，而是只出現一種或幾種。2021/4/1314二、突出的一般規(guī)律（九）突出前常有預兆出現，主要表現在三方面：1、地壓顯現方面：支架來壓，響煤炮，掉渣，片幫，煤壁外鼓，打鉆時跨孔、頂鉆、噴煤、電機過負荷等。2、煤層結構、構造方面：煤層層理紊亂，煤變軟變暗，煤層受擠壓產生褶皺、厚度增大，傾角變陡，頂（底）板

10、出現小斷層、波狀隆起，煤體干燥等。3、瓦斯及其它方面：瓦斯涌出量增大，但有時會出現忽大忽小現象，煤壁發(fā)涼，煤塵增大等。上述預兆并非在每次突出前同時出現，而是只出現一種或幾種。2021/4/1315突出危險性預測二2021/4/1316一、煤層突出危險性預測的分類和突出危險性劃分煤層的突出危險性預測，就是利用煤層的結構、煤的力學性質、瓦斯、地應力等的某些特征及其變化，或突出前的預兆等，事先確定煤層的突出危險程度。（一）煤層突出危險性預測的分類煤層突出危險性預測分為區(qū)域突出危險性預測（簡稱區(qū)域預測）和局部突出危險性預測（簡稱局部預測）。（二）突出危險性劃分突出煤層經區(qū)域預測后可劃分為突出危險區(qū)和無

11、突出危險區(qū)域。2021/4/1317一、煤層突出危險性預測的分類和突出危險性劃分突出危險區(qū)：采掘工作面必須采取“四位一體”的綜合防治突出措施，作業(yè)前，進行工作面突出危險性預測，預測為有突出危險時按突出危險工作面進行管理，預測為無突出危險工作面時按無突出危險工作面進行管理。無突出危險區(qū)：采掘工作面正常推進，不進行驗證性預測，不采取防治突出措施，但仍必須采取安全防護措施。2021/4/1318二、區(qū)域突出危險性預測區(qū)域預測方法有單項指標法、地質統計法、綜合指標法，主要將單項指標法。（一）預測煤層突出危險性的單項指標：1、噸煤瓦斯含量：如所預測區(qū)域煤層中的噸煤瓦斯含量小于8m3/t,則該區(qū)域煤層無突

12、出危險，大于或等于8m3/t則有突出危險。2、煤層瓦斯壓力p。如所預測區(qū)域煤層瓦斯壓力p小于0.74MPa，則該區(qū)域無突出危險，p大于或等于0.74MPa，則有突出危險。2021/4/1319二、區(qū)域突出危險性預測3、其它指標：煤的破壞類型。分為五種破壞類型，即、，、類煤層無突出危險，、類煤層有突出危險。瓦斯放散初速度P。如煤層的瓦斯放散初速度P小于10，則煤層無突出危險，P大于或等于10，則煤層有突出危險。煤的堅固性系數f。如煤的堅固性系數f大于0.5，則煤層無突出危險，如煤的堅固性系數f小于或等于0.5，則煤層有突出危險。2021/4/1320三、工作面突出危險性預測工作面突出危險性預測包

13、括石門揭煤工作面、煤巷掘進工作面和回采工作面突出危險性預測。（一）石門揭煤工作面突出危險性預測石門揭煤工作面突出危險性預測方法有綜合指標法、鉆屑指標法和其它經驗驗證證實有效的方法。我們主要采用鉆屑指標法。鉆屑指標法：在工作面打4個鉆孔，分別布置在巷道的頂部、中心、左、右拱基線處，采用鉆屑瓦斯解吸指標法進行突出危險性預測。鉆孔開孔直徑75，見煤后改為42，在煤層中至少施工5m。根據實測的指標和鉆孔施工過程中有無其它異常情況綜合分析突出危險性。2021/4/1321三、工作面突出危險性預測鉆屑量Smax /（kg.m-1）鉆孔瓦斯涌出初速 度 qmax /（L.min-1）危險性65有突出危險65

14、無突出危險工作面預測復合指標（Smax、qmax）臨界值2021/4/1322三、工作面突出危險性預測若檢驗無突出危險，則在采取安全防護措施的基礎上繼續(xù)進行巖巷掘進直到距煤二層底板法向距離1.5m處。若有突出危險，必須繼續(xù)抽放，直至消除突出危險。（二）煤巷掘進工作面突出危險性預測鉆屑指標法：在工作面打9個直徑42mm，孔深810m的鉆孔，鉆孔每打1米，測定鉆屑量1次，暫停鉆進后2min內測定鉆孔瓦斯涌出初速度q，測定鉆孔瓦斯涌出初速度時，測量室的長度為1m。當實測的任一指標Smax6kg.m-1或q5L.min-1時，預測為有突出危險工作面，采取施工排放鉆孔措施。若實測指標均小于臨界值時，排除

15、突出危險，留2m的預測鉆孔超前距，允許掘進施工，依次不斷反復循序漸進。預測后填寫防突預測檢驗報告單，經審批下發(fā)后，方可掘進。2021/4/1323三、工作面突出危險性預測（三）回采工作面突出危險性預測采煤工作面突出危險性預測可使用煤巷掘進工作面突出預測方法，沿采煤工作面每隔1015m布置一個預測鉆孔，孔深根據工作面條件選定，但不得小于5m。預測方法及煤巷掘進工作面預測方法相同。當預測為無突出危險工作面時，每預測循環(huán)應留2m的預測超前距。2021/4/1324防治煤及瓦斯突出的措施三2021/4/1325一、區(qū)域性措施防突措施一般分為兩類：一類是區(qū)域性措施，其目的在于使大面積煤層失去突出危險性。

16、另一類是局部措施，其目的在于使工作面前方小范圍失去突出危險性。（一）開采保護層保護層是指在煤及瓦斯突出礦井中，預先開采的、能夠使其相鄰的突出危險煤層（稱為被保護層）受到采動影響而減少或消除突出危險的煤層。根據保護層位置不同，可分為上保護層和下保護層。當保護層位于突出危險煤層上部時稱為上保護層，反之稱為下保護層。2021/4/1326一、區(qū)域性措施（二）預抽煤層瓦斯預抽煤層瓦斯就是在突出危險煤層中進行采掘工作前，大面積的預先抽放瓦斯以降低或消除其突出危險性。這是由于突出煤層中的瓦斯被抽后，可減小瓦斯壓力和瓦斯含量，煤體排放瓦斯后所引起的煤體強度提高均有利于降低突出危險性。預抽煤層瓦斯鉆孔，可采用

17、沿煤層或穿層布置方式。兩種方式都應在預抽煤層的范圍內均勻布孔。（三）煤層注水煤體注水濕潤后，脆性減小，塑性增大，從而減小了煤體突然破碎的可能性。煤被水濕潤后，煤的瓦斯放散速度（特別是初速度）減慢，也有利于防止突出。為了提高水對煤的濕潤效果，除延長注水時間外，可在水中添加適量表面活性劑。2021/4/1327二、局部措施（一）石門揭穿突出危險煤層的防突措施石門揭穿突出煤層是指從石門工作面距突出危險煤層5m（垂距）處開始，直至穿過煤層進入頂（底）板2m（垂距）的全部作業(yè)過程。石門揭穿突出煤層，預測有突出危險時，必須采用抽放瓦斯、水力沖孔、水力沖刷、排放鉆孔、金屬骨架或其它經試驗有效的預防措施，并經

18、措施效果檢驗，確認無突出危險時，報集團公司總工程師批準，采用遠距離放炮揭穿煤層。否則，應采用震動放炮揭穿煤層。排放鉆孔：當石門掘進到距突出危險煤層58m處時，停止掘進。在石門工作面頂部及兩側向煤層打直徑為75mm的扇形鉆孔一排，共1015個，孔深要求穿過煤層全厚。然后將鉆機后退35米，再同樣打第二排鉆孔，這樣在石門斷面附近的煤層內形成走向長1020m，810m排放瓦斯區(qū)，其排放范圍為石門斷面積的15倍左右。地質條件復雜，突出危險性大時，須打第三排鉆孔。2021/4/1328二、局部措施（一）石門揭穿突出危險煤層的防突措施石門揭穿突出煤層是指從石門工作面距突出危險煤層5m（垂距）處開始，直至穿過

19、煤層進入頂（底）板2m（垂距）的全部作業(yè)過程。石門揭穿突出煤層，預測有突出危險時，必須采用抽放瓦斯、水力沖孔、排放鉆孔、金屬骨架或其它經試驗有效的預防措施，并經措施效果檢驗，確認無突出危險時，報集團公司總工程師批準，采用遠距離放炮揭穿煤層。否則，應采用震動放炮揭穿煤層。排放鉆孔：當石門掘進到距突出危險煤層58m處時，停止掘進。在石門工作面頂部及兩側向煤層打直徑為75mm的扇形鉆孔一排，共1015個，孔深要求穿過煤層全厚。然后將鉆機后退35m，再同樣打第二排鉆孔，這樣在石門斷面附近的煤層內形成走向長1020m，810m排放瓦斯區(qū)，其排放范圍為石門斷面積的15倍左右。地質條件復雜，突出危險性大時，

20、須打第三排鉆孔。2021/4/1329二、局部措施（二）煤巷掘進工作面防治突出措施1、超前鉆孔：在工作面布置12個直徑75mm，孔深不小于45m的超前鉆孔，掘進施工以最短鉆孔終孔點投影位置為準，留5m的鉆孔超前距。2、松動爆破：松動爆破是在工作面前方煤體中打若干個較深的炮眼，裝少量炸藥，通過爆破松動煤體，使其產生裂隙，增大透氣性，促使煤體瓦斯的排放，從而使爆破影響范圍內的瓦斯壓力下降，工作面前方部分卸壓和應力重新分布，應力集中帶前移，加大了卸壓帶的長度。2021/4/1330二、局部措施深孔松動爆破方法：在工作面布置46個深孔爆破孔，孔徑為42mm，鉆孔深度必須達到10m以上，深孔爆破應控制到

21、巷道輪廓線內。深孔爆破孔的裝藥長度為孔長減去5.56m，如鉆孔深度為8m，則裝藥長度為22.5m，如鉆孔深度為10m，則裝藥長度為44.5m。每裝1米炸藥，必須裝入1發(fā)雷管，裝藥必須裝到孔底，裝藥后，應裝入不小于0.4m的水炮泥，水炮泥外側還應充填長度不小于2m的封口炮泥。在裝藥和充填炮泥時，應防止折斷電雷管的腳線；深孔爆破時必須執(zhí)行撤人、停電、設警戒、遠距離放炮、反向風門等安全措施。深孔松動爆破后掘進時，必須留有不小于5m的超前距。2021/4/1331二、局部措施3、排放鉆孔：排放鉆孔數量根據巷道實際斷面大小確定，一般不少于20個,排放鉆孔深度為810m，孔徑42mm。排放鉆孔施工完后進行

22、效果檢驗，指標不超限時，下發(fā)防突預測檢驗報告單，留有3m的效果檢驗孔超前距，允許掘進，允許掘進距離以審批下發(fā)后的報告單為準；如果檢驗指標仍然超過臨界值，繼續(xù)加密排放鉆孔數量，直到檢驗指標不超過臨界值為止。（三）回采工作面防治突出措施有突出危險的回采工作面，可采用松動爆破，注水濕潤煤體，超前鉆孔，預抽瓦斯等預防突出措施，并應盡量采用刨煤機或淺截深滾筒式采煤機。2021/4/1332防治煤及瓦斯突出的措施及區(qū)域驗證四2021/4/1333防治煤及瓦斯突出的措施及區(qū)域驗證防治突出措施效果檢驗可分為區(qū)域防突措施效果檢驗和局部防突措施效果檢驗。一、區(qū)域防突措施效果檢驗一般采用噸煤瓦斯含量和煤層瓦斯壓力兩

23、個指標來檢驗區(qū)域措施的防突效果。如實測的噸煤瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯壓力p小于0.74MPa，則該區(qū)域煤層無突出危險；反之，噸煤瓦斯含量大于或等于8m3/t或煤層瓦斯壓力p大于或等于0.74Mpa，則該區(qū)域有突出危險。二、局部防突措施效果檢驗及區(qū)域驗證的方法及局部突出危險性預測的方法一致。2021/4/1334安全防護措施五2021/4/1335安全防護措施一、遠距離放炮有突出危險的采掘工作面采用放炮作業(yè)時，都必須采用遠距離放炮。遠距離放炮地點應設在進風側反向風門外或避難硐室內。放炮員放炮的地點應配備壓風自救袋或自救器。遠距離放炮時，回風系統的采掘工作面，以及有人作業(yè)的地點，都必須停電撤人

24、，并在有關地點的進風側風門外設置警戒，放炮后30min方可進入工作面檢查。2021/4/1336安全防護措施二、避難硐室和壓風自救袋1、避難硐室避難所在采掘工作面附近或放炮員放炮地點，避難所的數量及距采掘工作面的距離，根據具體條件確定。避難所必須設有向外開啟的嚴密的隔離門，室內凈高不得低于2m，長度和寬度應根據同時避難的最多人數確定，每人占用面積不得小于0.5。所內支護必須保持良好，并設有電話。避難所內必須設有供給空氣的設施，每人供風量不得少于0.3m3/min。在用壓縮空氣供風時，應有減壓裝置和帶有閥門的呼吸嘴。避難所內應根據避難最多人數，配備足夠數量的自救器。2021/4/1337安全防護措施2、井下壓風自救袋壓風自救袋安設在井下壓縮空氣管路上。壓縮空氣經減壓裝置進入帶有閘門的管嘴，管嘴上應設有面罩，用時罩住人體，閘門打開即可工人呼吸。壓風自救袋設置在距采掘工作面2540m的巷道內、放炮員放炮地點、撤離人員及警戒人員所在的位置以及回風巷道內有人工作處。每組安裝58個自救袋，壓縮空氣供給量，每人不得少于0.1m3/min。2021/4/1338