煤與瓦斯突出危險性預測部分

1、煤與瓦斯突出危險性預測部分第1頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五一、突出預測的意義與分類 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)，突出危險性預測是防治煤與瓦斯突出綜合措施的第一步。 1、意義 預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測第2頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五4.3 煤與瓦斯突出預測 礦區(qū)內(nèi)突出分布的規(guī)律方向性突出的分布與構

2、造線方向密切相關，瓦斯突出條帶常沿構造帶分布。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)構造級別的大小和序次的前后對突出分布具有明顯的對應控制作用。第3頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 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兆在不同地區(qū)的礦井中相差很大以中、小型為常見構造應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

3、低而強度高概括起來，可分為有聲預兆和無聲預兆第4頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 突出的預兆地壓顯現(xiàn)預兆瓦斯涌出預兆煤炮聲、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。煤體結構預兆第5頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五瓦斯突出防治技術發(fā)展(1)安全防護階段(2)防突措施階段 五十年代 防突

4、技術研究以安全防護措施為主。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施。第6頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五4.3煤與瓦斯突出預測 (3)突出預測階段(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)域預測的單項指標、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標法。79年在石門揭煤工作面提出了鉆屑解吸法。 1988

5、年以后，以防治煤與瓦斯突出規(guī)定的頒布為標志。該階段將突出危險性預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測、防突技術措施、措施效果檢驗和安全防護措施的綜合防突技術。第7頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五4.3.1 “四位一體”綜合防突措施防突措施安全防護措施措施效果檢驗突出預測 規(guī)程209條：井巷揭穿突出煤層和在突出煤層中進行采掘作業(yè)時，必須采取震動爆破、遠距離爆破、避難硐室、反向風門、壓風自救系統(tǒng)、自救器等安全防護措施。預抽煤層瓦斯、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)。方法有單項指標法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標法。工作面

6、預測區(qū)域預測局部防突措施區(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值指標法和鉆屑指標法等。震動放炮、超前鉆孔、松動爆破等 “四位一體”綜合防突措施第8頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 2、分類： 突出危險性預測包括：區(qū)域性預測和工作面預測。區(qū)域預測（長期預測），其任務是確定礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險性。區(qū)域預測應在地質(zhì)勘探、新井建設、新水平和新采區(qū)開拓或準備時進行。工作面預測（日常預測或點預報），包括石門和豎、斜井揭煤工作面、煤巷掘進工作面和采煤工作面的突出危險性預測。其任務是預測工作面附近煤體的突出危險性，即該工作面繼續(xù)向前推進時

7、有無突出的危險。 區(qū)域預三個層次：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測第9頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五單項指標法工作面預測突出預測區(qū)域預測地質(zhì)雷達方法綜合指標法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法其它方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標法復合指標法煤體溫度法鉆屑瓦斯解吸指標法聲發(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法瑞利波方法瓦斯地質(zhì)方法煤體電磁輻射方法按預測任務的不同分類第10頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五按作業(yè)地點的不同分類突出礦井和突出煤層

8、的鑒定突出預測平巷掘進工作面預測石門揭煤工作面預測突出煤層內(nèi)區(qū)域預測煤巷掘進工作面預測下山掘進工作面預測上山掘進工作面預測回采工作面預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第11頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五單項指標法 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。指標臨界值相關規(guī)定預測指標 規(guī)定第26條規(guī)定：新建礦井應根據(jù)地勘提供的突出危險性基礎資料，并參照鄰近礦井的突出情況和預測煤層突出危險性指標，與部授權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計任務書中，報上級批準

9、后，作為礦井設計依據(jù)。 只有全部指標達到或超過上述臨界值時，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第12頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五13根據(jù)煤的性質(zhì)預測(1) 根據(jù)煤的破壞類型 蘇聯(lián)科學院地質(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。第13頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第14頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第

10、15頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五16(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)。第16頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五瓦斯放散初速度p測定 煤的瓦斯放散初速度p也是預測煤與瓦斯突出危險性的指標之一，該指標反應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、孔隙結構和孔隙表面性質(zhì)等有關。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

11、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。第17頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第18頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 WT-1型瓦斯擴散初速度測試系統(tǒng)第19頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五（1）在井下采新鮮暴露面的煤樣，并按煤層破壞結構分層采樣，每一煤樣重500克。煤樣粉碎混合后，將粒度符合標準（粒度為0.20.25毫米）的煤樣仔細均勻混合后，稱出煤樣，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

12、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。裝上煤樣瓶后先用手扶正，再旋緊緊固螺栓。第20頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五煤層編號采樣地點瓦斯放散初速度p(mmHg)M5標高+5煤層主斜井運輸大巷24.424.224.2標高+5煤層9-5石門23.924.1標高+5煤層主斜井運輸大巷24.2第21頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五22(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行測定，結果表明突出危險的、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

13、和滾筒破碎法進行過測定。第22頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第23頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第24頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第25頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第26頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第27頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第28頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第29頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五第30頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五31(4) 根據(jù)煤

14、的突出危險性綜合指標 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 K1P10f 2 K2P25f 2 首先確定K1，當Kl1時，則無突出危險；當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)。第31頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五32 (5) 根據(jù)煤的突出危險綜合指標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數(shù))。 當e21時，有突出危險，當e21時，無突出危險。第32頁，共92頁，2022年，5月20日，2點

15、45分，星期五33(6) 根據(jù)煤的突出危險綜合指標 蘇聯(lián)東方研究所對突出和非突出煤的電阻率和煤的吸附瓦斯變形量進行了研究。測定表明上述兩參數(shù)皆與P相關。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a100，無突出危險；a100時，有突出危險。第33頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五34(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，皆未發(fā)生突出。第34頁，共92頁，202

16、2年，5月20日，2點45分，星期五35(8) 根據(jù)煤的微觀結構特征 日本認為突出煤層中有“分枝性危裂”。保加利亞認為突出煤層裂隙多(裂隙比長7.510.2mm/mm2，非突出煤層裂隙少。第35頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五36(9) 根據(jù)煤的水分煤層的水文地質(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，當煤中水分(天然及人工潤濕)大于46時，就沒有突出危險性。第36頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五371.5.2 根據(jù)瓦斯因素預測突出(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

17、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)煤田當煤的瓦斯含量小于或等于9m3/t時，煤層不易突出。第37頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五38(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，提出劃分突出煤層與非突出煤層的指標q： qq mq k式中：qm打鉆結束后立即測定的每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q1.2-2時，突

18、出危險區(qū)； 當q1.2-2時，為非突出危險區(qū)。第38頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五39(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測煤層煤與瓦斯突出危險性，即Kt值指標。第39頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五40(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；日本認為煤層瓦斯成分中重碳氫化合物含量增高是突出危險性指標。第40頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五41 根據(jù)地壓因素預測突出(1) 根據(jù)煤層和圍巖的應力狀態(tài) 馬凱耶夫煤礦安全科研所用水力破裂法測定了突出危險煤層的應力狀態(tài)。這種測

19、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。第41頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五42(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力的大小。蘇、法、西德、日本等國都提出過用這一方法來預測突出。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計算倍率。倍率越大越易突出。各國采用的指標不

20、完全相同，法、西德認為倍率為8時有突出危險，日本來用每米鉆孔鉆粉量6L/m為突出危險指標。(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致突出的發(fā)生。第42頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五43 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 第43頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五44(3) 煤層溫度 測量煤鉆屑溫度、

21、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。 第44頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五45(4) 巷道瓦斯涌出變異系數(shù)KV式中，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)。第45頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五46 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m

22、3/t。 V30值達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。第46頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五(4) 煤的解吸瓦斯初速度P0-60 P0-6015mmhg 有突出危險。(5) 解吸指標Kt值 無突出危險：Kt；突出威脅：Kt；突出危險：Kt0.75。 第47頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 鉆屑瓦斯解吸指標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

23、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理論基礎煤與瓦斯突出預測第48頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五煤與瓦斯突出預測2810m124m鉆屑指標法鉆孔布置圖鉆孔布置第49頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 (1)h2測定方法： (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

24、，單位pa。MD-2型鉆屑瓦斯解吸儀煤與瓦斯突出預測第50頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 (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。煤與瓦斯突出預測第51頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五(3)瓦斯解析特征K1系數(shù)測定 鉆進時每鉆2米，收集其排粉量，稱重或測量體積。當鉆孔深度超過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，待取樣后2分鐘開始啟動解析儀，并每隔一分鐘讀一次水

25、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。煤與瓦斯突出預測第52頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 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。煤與瓦斯突出預測第53頁，共92頁，2022年，5月20日

26、，2點45分，星期五 理論基礎煤與瓦斯突出預測第54頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五鉆孔瓦斯涌出初速度q法測定 在工作面打42mm的鉆孔，當打到測定位置后，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。ZLD-1型多孔流量計TN-1型膠囊封孔器煤與瓦斯突出預測第55頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五123543.5m0.5m鉆孔瓦斯涌出初速度鉆孔布置圖1

27、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測第56頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 煤與瓦斯突出預測第57頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 煤與瓦斯突出預測第58頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五鉆孔涌出初速度法（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方向，直徑42mm，深3.5m的預測鉆。（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(%)5151520203030q

28、m(l/min)5.04.54.04.5煤與瓦斯突出預測第59頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五 應用效果19691980年間在前蘇聯(lián)頓巴斯127個礦井的3930個掘進工作面和2070個回采工作面應用，工作面共推進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。平煤集團突出礦井主要采用該指標進行突出危險性預測,目前該方法是國內(nèi)外突出礦井的主要預測方法。煤與瓦斯突出預測第60頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五

29、 R值指標由蘇聯(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力狀態(tài)、物理力學性質(zhì)、瓦斯含量、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。理論基礎煤與瓦斯突出預測第61頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五R指標法 突出危險性判別技術方法 在煤巷掘進工作面打2個或3個直徑42mm、深810m的預測鉆孔。鉆孔應布置布置在軟分層中。鉆孔的終孔應位于巷道輪廓線外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預測工作面的突出危險性

30、。無突出危險R230R16有突出危險R230R16突出危險程度 指標工作面預測方法煤與瓦斯突出預測第62頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法防突規(guī)定：第三十三條 突出礦井應當對突出煤層進行區(qū)域突出危險性預測（以下簡稱區(qū)域預測）。經(jīng)區(qū)域預測后，突出煤層劃分為突出危險區(qū)和無突出危險區(qū)。未進行區(qū)域預測的區(qū)域視為突出危險區(qū)。區(qū)域預測分為新水平、新采區(qū)開拓前的區(qū)域預測（以下簡稱開拓前區(qū)域預測）和新采區(qū)開拓完成后的區(qū)域預測（以下簡稱開拓后區(qū)域預測）。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第63頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預

31、測指標和方法（一）區(qū)域預測一般要求突出礦井應對突出煤層進行區(qū)域突出危險性預測；（二）區(qū)域預測結果分類1、突出危險區(qū)；2、無突出危險區(qū)；3、末預測區(qū)為突出危險區(qū)。（三）區(qū)域預測時間和范圍劃分水平、采區(qū)開拓前的預測；水平、采區(qū)開拓后的預測。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第64頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法防突規(guī)定：突出危險性評估地質(zhì)勘探期間及建井前進行的“區(qū)域預測”突出煤層鑒定建井時進行的“區(qū)域預測”區(qū)域預測突出煤層4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第65頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法開拓前區(qū)

32、域預測：新水平、新采區(qū)開拓前，當預測區(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)資料等進行開拓前區(qū)域預測。開拓前區(qū)域預測結果僅用于指導新水平、新采區(qū)的設計和新水平、新采區(qū)開拓工程的揭煤作業(yè)。（一）開拓前預測依據(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）預測的作用1、指導新水平、采區(qū)設計； 2、指導新水平、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測第66頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法開拓后區(qū)域預測：開拓后區(qū)域預測應當主要依據(jù)預測區(qū)域煤層瓦斯

33、的井下實測資料，并結合地質(zhì)勘探資料、上水平及鄰近區(qū)域的實測和生產(chǎn)資料等進行。開拓后區(qū)域預測結果用于指導工作面的設計和采掘生產(chǎn)作業(yè)。 （一）開拓后區(qū)域預測依據(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）預測的作用 1、指導工作面設計； 2、指導采掘生產(chǎn)作業(yè)防突工作。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第67頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法（一）區(qū)域預測實施的條件和權限 1、已確切掌握煤層突出規(guī)律、并有可靠預測資料的由礦井技術負責人組織實施。 2、對突出規(guī)律尚不明顯，預測資料不可靠的由煤礦企業(yè)提出申請，由有突出危險性鑒

34、定資質(zhì)的單位進行。 3、以上工作由煤礦企業(yè)負責人負責組織。（二）區(qū)域預測結果的確認 區(qū)域預測結果由煤礦企業(yè)技術負責人確定。（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，其效果必須達到措施設計要求的指標。4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第68頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法防突規(guī)定：第四十二條 區(qū)域預測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質(zhì)分析的方法進行，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

35、行區(qū)域預測的臨界值應當由具有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進行試驗考察。在試驗前和應用前應當由煤礦企業(yè)技術負責人批準。區(qū)域預測新方法的研究試驗應當由具有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進行，并在試驗前由煤礦企業(yè)技術負責人批準。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第69頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法一、區(qū)域預測方法 1、煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質(zhì)分析； 2、其他經(jīng)驗證有效的方法。 二、預測臨界值考察（含預測新方法研究試驗）應由具有突出危險性鑒定資質(zhì)的單位進行。 三、臨界值考察方案和結果批準權限為煤礦企業(yè)技術負責人。 4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第70頁，共92

36、頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質(zhì)分析的區(qū)域預測方法的要求 ： 1、瓦斯風化帶為無突出區(qū)；2、突出地質(zhì)特征、突出規(guī)律明顯，采用瓦斯地質(zhì)方法預測時：根據(jù)上部突出點結合下部構造關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的最遠距離線；4一推測下部區(qū)域斷層兩側的突出危險區(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測

37、第71頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五二、區(qū)域性突出預測指標和方法根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結合瓦斯地質(zhì)分析的區(qū)域預測方法的要求 ：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)域應采用煤層瓦斯壓力（優(yōu)先）或煤層瓦斯含量進行預測（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測第72頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.1 煤與瓦斯突出危險性預測原理 煤與瓦斯突出機理 不同的突出假說認為：突出是瓦斯、應力和煤結

38、構力學綜合作用的結果，是各因素不斷變化的過程。 （1）地應力條件 （2）瓦斯條件 （3）煤結構和力學性質(zhì)條件煤與瓦斯突出危險性預測（效果檢驗）作用 評價采掘工作面前方突出主導因素的狀態(tài)，指導防突措施的執(zhí)行，評價防突效果。三、工作面煤與瓦斯突出危險性預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第73頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.2 突出危險性預測方法分類 瓦斯涌出初速度q 鉆屑量S 靜態(tài)（不連續(xù)）預測： R值綜合指標 鉆屑綜合指標 鉆屑解吸指標h2 動態(tài)瓦斯涌出特征 聲發(fā)射 動態(tài)（連續(xù)）預測： 電磁輻射指標 V30指標 環(huán)境監(jiān)測法三、工作面煤與瓦斯突出危險性預測4.3 煤與瓦

39、斯突出危險性預測第74頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.2 突出危險性預測方法分類鉆孔預測指標的機理鉆屑量指標S反映地應力的大小，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）、煤層的應力狀態(tài)及其破壞圈的大小，含量越高、應力梯度越大，q值越大。鉆屑瓦斯解吸指標h2或K1值煤的瓦斯放散能力和瓦斯壓力大小。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測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第75頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.2 突出危險性

40、預測方法分類鉆屑瓦斯解吸指標h2或K1值的意義鉆屑瓦斯解吸指標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解吸量，ml/g。三、工作面煤與瓦斯突出危險性預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第76頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測

41、方法3.3.1石門揭煤工作面預測（效檢）方法綜合指標預測法 在石門揭煤工作面通過巖層測定煤層瓦斯壓力、含量等基礎參數(shù)，進行突出危險性預測，具體指標為： D=(0.0075H/f 3)(P0.74) （1） K= P/f （2） 測定的綜合指標D、K都小于臨界值，或者指標K小于臨界值且式（1）中兩括號內(nèi)的計算值都為負值時，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D綜合指標K無煙煤其他煤種0.252015三、工作面煤與瓦斯突出危險性預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第77頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測方

42、法3.3.1石門揭煤工作面預測（效檢）方法鉆屑瓦斯解吸指標預測法 石門揭煤工作面至少布置3個鉆孔，每個鉆孔每鉆進1m采集13mm直徑的鉆屑進行解吸。 測試瓦斯解吸指標時應在3分鐘之內(nèi)取樣、裝入儀器進行解吸。 瓦斯解吸指標臨界值見下表：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測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第78頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測方法3.3.2 煤巷掘進工作面預測（效檢）方法鉆屑指標預測法 測試指標：鉆屑量S解吸指標 h2或K1值三、工作面煤與瓦斯突出危險性

43、預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第79頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測方法3.3.2 煤巷掘進工作面預測（效檢）方法鉆屑指標預測法 要求：近水平、緩傾斜煤層工作面應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。鉆孔應盡可能布置在軟分層中。鉆孔每鉆進1m測定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進2m至少測定一次鉆屑瓦斯解吸指標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測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第80頁，共92頁，202

44、2年，5月20日，2點45分，星期五鉆屑指標法采用鉆屑指標法預測煤巷掘進工作面突出危險性時，應按照下列步驟進行：在每巷掘進工作面打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。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K1或h2（瓦斯指標）預測工作面的突出危險性。采用鉆屑指標法預測工作面突出危險性時，各項指標的突出危險臨界值應根據(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Smax值、K1值或h2值等于或大于臨界值時，該工作面預

45、測為突出危險工作面。只有當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，該工作面才能預測為無突出危險工作面。采用鉆屑指標法預測突出危險性，當預測為無突出危險時，每預測循環(huán)應留有2m的預測超前距。4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第81頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五利用鉆屑瓦斯解吸指標法預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的預測鉆孔，在其鉆進煤層時，用1mm3mm的篩子篩分鉆屑，用瓦斯解吸儀測定其瓦斯解吸指標（h2或K1）。h2：是指啟動解

46、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。鉆屑瓦斯解吸指標的突出臨界值，應根據(jù)實測數(shù)據(jù)確定。當指標超過臨界值時該石門工作面預測為突出危險工作面；反之。為無突出危險性工作面。4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第82頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測方法3.3.2 煤巷掘進工作面預測（效檢）方法復合指標預測法 測試指標：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測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第83頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五3.3 規(guī)定中主要預測方法3.3.2 煤巷掘

47、進工作面預測（效檢）方法復合指標預測法 要求：近水平、緩傾斜煤層工作面應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。鉆孔應盡可能布置在軟分層中。鉆孔每鉆進1m測定該1m段的全部鉆屑量S，在暫停鉆進后2min內(nèi)測定鉆孔瓦斯涌出初速度q。臨界值： q=5L/m.min S=6kg/m(L/m)三、工作面煤與瓦斯突出危險性預測4.3 煤與瓦斯突出危險性預測第84頁，共92頁，2022年，5月20日，2點45分，星期五鉆孔瓦斯涌出初速度法用鉆孔瓦斯涌出初速度法預測煤巷掘進工作面突出危險性的方法如下：在掘進工作面的軟分層中，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。當實測地q值等于或大于臨界值qm煤巷掘進工作面應預測為突出危險工作面；實測值小于臨界值qm時，該工作面應預測為無突出危險工作面。用鉆孔瓦斯涌出初速度法預測巷道掘進工作面突出危險性時，如預測為無突出危險工作面，每預測循環(huán)應留有2m預測