礦井瓦斯綜合治理

1、礦井瓦斯綜合治理第1頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六1主要內(nèi)容 1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 3 礦井瓦斯爆炸 4 煤與瓦斯突出 5煤礦瓦斯抽放 2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)第2頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六21礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.1 礦井瓦斯概論礦井瓦斯概念井下有害氣體的總稱 廣 義 專指甲烷 狹義第3頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六31礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.2 礦井瓦斯來(lái)源礦井瓦斯來(lái)源 煤、巖層和地下水釋放出來(lái)的天然氣。 化學(xué)及生物化學(xué)作用產(chǎn)生的。如坑木腐爛、煤氧化的氣

2、態(tài)產(chǎn)物。 煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的。如井下作、比人員呼吸、火藥爆破、充電等。第4頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六41礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.3 礦井瓦斯性質(zhì)瓦斯性質(zhì)甲烷重?zé)N氫氣甲烷二氧化碳氮?dú)庖谎趸剂蚧瘹涠趸蚨趸扇夹允蚁⑿杂卸拘约淄闅錃獗ㄐ缘?頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六51礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.4 煤礦常見有害氣體最高允許濃度第6頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六61礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.5 煤礦常見氣體危害第7頁(yè)，共13

3、8頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六71礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.1 瓦斯的來(lái)源與性質(zhì)1.1.5 煤礦常見氣體危害第8頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六81礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 2 煤層瓦斯生成及分帶1.2.1 瓦斯成因瓦 斯 成 因 在植物沉積成煤初期的泥炭化過(guò)程中，有機(jī)物在隔絕外部氧氣進(jìn)入和溫度不超過(guò)65的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。 泥炭時(shí)期埋深不大，生成的瓦斯通過(guò)滲濾和擴(kuò)散排放到大氣中，因此，生物化學(xué)作用產(chǎn)生的瓦斯一般不會(huì)保留在煤層內(nèi)。生物化學(xué)成氣時(shí)期 煤化變質(zhì)作用時(shí)期 隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤.有

4、機(jī)物在高溫、高壓作用下，處于變質(zhì)造氣時(shí)期，揮發(fā)分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。 第9頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六91.2.2 煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 2 煤層瓦斯生成及分帶第10頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六101礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 3 煤層瓦斯賦存1.3.1 瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)1 瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態(tài)吸著狀態(tài) 以自由氣體分子存在于煤體或圍巖的較大裂隙、孔隙和空洞之中。 在與顆粒固體在分子之間引力作用下，被吸著在煤體孔隙的內(nèi)表面上。圖例 瓦斯在煤層內(nèi)存在狀態(tài)

5、1 - 游離瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸著瓦斯 瓦斯分子進(jìn)入煤體顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與煤體固體分子相結(jié)合。第11頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六111.4.1 煤的吸附能力主要影響因素1 瓦斯壓力 煤的吸附能力主要影響因素 5 煤中水分4 變質(zhì)程度溫度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。 CO2 CH4 N2 在給定溫度下，吸附量與瓦斯壓力呈雙曲線變化。艾琴格爾經(jīng)驗(yàn)公式：式中：Xw濕煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd干煤的瓦斯吸附量，m3/t；Mad煤中水分含量，%。變質(zhì)程度和孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積及化學(xué)成份有關(guān)，呈馬鞍型變化。3 溫度2 氣體性質(zhì)1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1.

6、4 煤的吸附性質(zhì)第12頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六121.4.2 煤層瓦斯含量主要決定因素煤的變質(zhì)程度煤層瓦斯含量主要決定因素水文地質(zhì)條件地質(zhì)構(gòu)造煤層賦存條件煤層圍巖性質(zhì) 煤層有露頭瓦斯易于排放，無(wú)露頭瓦斯易于保存；對(duì)同一煤層，瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量隨深度加大而增大；在其它條件相同，同一開采深度上，煤層傾角越小，煤層所含瓦斯越多。圍巖致密完整、不透氣時(shí)，煤層瓦斯易于保存；反之，煤層瓦斯易于逸散。 煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量越大。當(dāng)其它條件相同，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。 地下水交換活躍地區(qū)，水能從煤層中帶走大量瓦斯，從而使煤層瓦斯含量明顯減少

7、。 開放性構(gòu)造是煤層有利于瓦斯的放散，因此開放性構(gòu)造發(fā)育煤層，瓦斯含量就小；封閉性構(gòu)造，阻斷瓦斯放散通道，相應(yīng)煤層瓦斯含量大。1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 4 煤的吸附性質(zhì)第13頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六131礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 5 礦井瓦斯涌出1.5. 1 礦井瓦斯涌出方式礦井瓦斯涌出方式特殊涌出一般涌出煤與瓦斯突出瓦斯噴出 由采落煤炭和煤層、巖層的新鮮暴露面，通過(guò)孔隙、裂隙，緩慢、長(zhǎng)時(shí)間的涌出。 采掘時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，瓦斯由煤體、圍巖內(nèi)突然、大量的涌出，有時(shí)還伴有煤粉、煤塊和巖石等。 瓦斯（CO2）噴出 從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（CO2）異常

8、涌出的現(xiàn)象。在20m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量1.0m3/min，且持續(xù)時(shí)間在8h以上時(shí)，該采掘區(qū)即定為瓦斯（CO）噴出危險(xiǎn)區(qū)域。第14頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六141.5.2 礦井瓦斯涌出量主要影響因素煤層瓦斯含量礦井瓦斯涌出量主要影響因素采煤方法 開采順序 厚煤層分層開采時(shí)，首分層瓦斯涌出量最大，最后一個(gè)分層瓦斯涌出量最小。 開采規(guī)模越大，礦井的絕對(duì)瓦斯涌出量也就越大；但就礦井的相對(duì)瓦斯涌出量來(lái)說(shuō)，情況比較復(fù)雜。 是決定因素。瓦斯含量越高，礦井瓦斯涌出量就越大。 陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。 采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因?yàn)閬G煤中所含瓦斯的絕

9、大部分仍要涌入巷道。 頂板管理方法 生產(chǎn)工序 通風(fēng)壓力大氣壓力變化 負(fù)壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越大；正壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越小。 地面大氣壓的變化對(duì)對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出有較大的影響。 落煤時(shí)瓦斯涌出量大于其它工序。開采規(guī)模 一般采空區(qū)存有大量瓦斯，未封閉或封閉不嚴(yán)，采空區(qū)瓦斯大量涌出，礦井瓦斯涌出量增大。采空區(qū)管理方式1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 5 礦井瓦斯涌出第15頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六151.5.3 礦井瓦斯等級(jí)劃分礦井瓦斯等級(jí)劃分高瓦斯礦井低瓦斯礦井 礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于10m3/t，且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于40 m3/min。 礦井相對(duì)瓦斯涌出量

10、大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min。 煤與瓦斯突出礦井 發(fā)生 煤（巖）與瓦斯突出礦井、鑒定有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井。 根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為： 低瓦斯礦井中，相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個(gè)別區(qū)域（采區(qū)或工作面）為高瓦斯區(qū)，該區(qū)按高瓦斯礦井管理。1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 5 礦井瓦斯涌出第16頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六161.5.4 礦井瓦斯等級(jí)鑒定1礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 5 礦井瓦斯涌出礦井瓦斯等級(jí)鑒定測(cè)點(diǎn)選擇鑒定時(shí)間和基本條件 在七月或八月上、中、下旬中各取一天（間隔10天），分三

11、個(gè)班（或四個(gè)班）進(jìn)行測(cè)定工作。被鑒定的礦井、煤層、水平或采區(qū)的回采產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到該地區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量的60。 通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐、各水平、各煤層和各采區(qū)的回風(fēng)道測(cè)風(fēng)站內(nèi)。如無(wú)測(cè)風(fēng)站，可選取斷面規(guī)整并無(wú)雜物堆積的段平直巷道做測(cè)點(diǎn)。測(cè)定內(nèi)容 測(cè)定內(nèi)容為風(fēng)量和風(fēng)流中甲烷、二氧化碳濃度。 生產(chǎn)礦井每年必須進(jìn)行礦井瓦斯等級(jí)鑒定，同時(shí)進(jìn)行二氧化碳涌出量的測(cè)定，作為核定和調(diào)整風(fēng)量的依據(jù)。 新井沒(méi)計(jì)前，地勘部門根據(jù)各煤層的瓦斯含量資料，預(yù)測(cè)礦井瓦斯等級(jí)，作為計(jì)算風(fēng)量的依據(jù)。第17頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六171礦井瓦斯基礎(chǔ)理論 1. 6 礦井瓦斯的危害1.6.1 礦井瓦斯的危害礦井瓦斯的危害污

12、染環(huán)境瓦斯窒息煤與瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃燒 當(dāng)CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困難；當(dāng)CH4升至57%，O2降到9%以下，人短時(shí)間窒息死亡。 當(dāng)巷道或采場(chǎng)空氣中的瓦斯?jié)舛仍?15%范圍內(nèi)時(shí)，一旦存在點(diǎn)火源，將會(huì)引起瓦斯爆炸事故。 當(dāng)巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊陀?%或超過(guò)15%時(shí)，一旦存在點(diǎn)火源，會(huì)釀成瓦斯燃燒事故。 當(dāng)煤層瓦斯壓力較高、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地應(yīng)力較大、煤體破壞嚴(yán)重時(shí)，在該地區(qū)采掘作業(yè)時(shí)易發(fā)生煤與瓦斯突出。 CH4是僅次于氟利昂的溫室氣體，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的2530倍，時(shí)效長(zhǎng)達(dá)100150年之久。 第18頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六182瓦斯涌出

13、量預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)方法礦山統(tǒng)計(jì)法 分源預(yù)測(cè)法 礦山統(tǒng)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)對(duì)本井或鄰近礦井實(shí)際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計(jì)分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，來(lái)推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。 井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。 應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。第19頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六19 2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法 （1） 基本公式 開采實(shí)踐表明，在一定深度范

14、圍內(nèi)，礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度呈如下線性關(guān)系： 2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法第20頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六20 2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法（2） 瓦斯測(cè)定資料統(tǒng)計(jì)分析式中：q為采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci為月內(nèi)每次測(cè)得的回風(fēng)量(m3/min)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?%)；n為統(tǒng)計(jì)月份的測(cè)定次數(shù)； A為統(tǒng)計(jì)月平均日產(chǎn)量，t/d ；Hc為全礦井加權(quán)平均開采深度(m)；Hi、Ai為鑒定月份第i采區(qū)的采深(m)和產(chǎn)量(t)。2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法第21頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六21 2.1 礦

15、山統(tǒng)計(jì)法 （3） 使用條件及要點(diǎn) 生產(chǎn)礦井的延深水平、生產(chǎn)水平的新采區(qū)、與生產(chǎn)礦井鄰近的新礦井，在應(yīng)用中必須保證預(yù)測(cè)區(qū)的開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類似。 工作面從開切眼形成到第一次放頂期間，由于瓦斯涌出尚未達(dá)正常狀態(tài)，在該段時(shí)間內(nèi)的測(cè)定數(shù)據(jù)不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用； 某些礦井相對(duì)瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關(guān)系，即a值不是常數(shù)，此時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)實(shí)際資料確定a值隨開采深度的變化規(guī)律。 在采煤不正常的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，以及地質(zhì)變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測(cè)得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計(jì)分析中應(yīng)用。 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法時(shí)的外推范圍一般沿垂深不超過(guò)100200m，沿煤層傾斜方向不超

16、過(guò)600m。 在實(shí)施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響。2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.1 礦山統(tǒng)計(jì)法第22頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六222瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.2 分源預(yù)測(cè)法 2.2 分源預(yù)測(cè)法2.2.1 礦井瓦斯涌出的源 井下涌出瓦斯的地點(diǎn)即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。 應(yīng)用分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計(jì)算回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。第23頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六2

17、3 2.2 分源預(yù)測(cè)法2.2.2 計(jì)算方法 （1） 開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量 薄及中厚煤層不分層開采時(shí)按下式計(jì)算： 厚煤層分層開采時(shí)按下式計(jì)算： （2） 鄰近層瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.2 分源預(yù)測(cè)法第24頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六24 2.2 分源預(yù)測(cè)法2.2.2 計(jì)算方法 （3） 掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量 （4） 掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出量 （5）回采工作面瓦斯涌出量 （6） 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.2 分源預(yù)測(cè)法第25頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六25 2.2 分源預(yù)測(cè)法2.2.2 計(jì)算方法 （7） 生

18、產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量 （8） 礦井瓦斯涌出量 2瓦斯涌出量預(yù)測(cè)技術(shù)2.2 分源預(yù)測(cè)法第26頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六263 礦井瓦斯爆炸3.1 瓦斯爆炸過(guò)程 3.1.1 瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 化學(xué)反應(yīng)式為：如果井下空氣O2不足，反應(yīng)的最終式為： 3.瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過(guò)程 爆炸性的混合氣體與高溫火源同時(shí)存在，就將發(fā)生瓦斯的初燃（初爆），初燃產(chǎn)生以一定速度移動(dòng)的焰面，焰面后的爆炸產(chǎn)物具有很高的溫度，由于熱量集中而使爆源氣體產(chǎn)生高溫和高壓并急劇膨脹而形成沖擊波。如果巷道頂板附近或冒落孔內(nèi)積存著瓦斯，或者巷道中有沉落的煤塵，在沖擊波的作用下，它們就能均勻分布，形成新的

19、爆炸混合物，使爆炸過(guò)程得以繼續(xù)下去。 爆炸時(shí)由于爆源附近氣體高速向外沖擊，在爆源附近形成氣體稀薄的低壓區(qū)，于是產(chǎn)生反向沖擊波，使已邁破壞的區(qū)域再一次受到破壞。如果反向沖擊波的空氣中含有足夠的CH4和02，而火源又未消失，就可以發(fā)生第二次爆炸。第27頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六273 礦井瓦斯爆炸3.2 瓦斯爆炸發(fā)生條件瓦斯爆炸的基本條件引爆火源瓦斯?jié)舛?16%瓦斯。650750的引爆火源。氧含量空氣中氧含量不低于12%。第28頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六283 礦井瓦斯爆炸3.3 瓦斯爆炸的界限瓦斯爆炸的界限第29頁(yè)，共138頁(yè)，20

20、22年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六293 礦井瓦斯爆炸3.4 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害爆炸產(chǎn)生高壓爆炸產(chǎn)生高溫 當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5時(shí)，爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬間溫度可達(dá)1850-2650。這樣高的溫度，不僅會(huì)燒傷人員、燒壞設(shè)備，還可能點(diǎn)燃支架和煤塵，引起井下火災(zāi)和煤塵爆炸事故，擴(kuò)大災(zāi)情。 瓦斯爆炸后的氣體壓力是爆炸前壓力的710倍。氣體壓力驟然增大，形成強(qiáng)大的沖擊波，推倒支架、損壞設(shè)備、使巷道或工作面的頂板坍塌及造成現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡將使礦井遭受嚴(yán)重破壞。 爆炸產(chǎn)生大量有害氣體 瓦斯爆炸后，不僅氧氣減少，且產(chǎn)生大量有害氣體。爆炸后氧氣610、一氧化碳。而當(dāng)空氣中氧化碳濃度達(dá)到0.4時(shí)，人就會(huì)中毒死亡；

21、當(dāng)氧氣濃度減少到10l2%時(shí)，人就會(huì)失去知覺(jué)窒息而死。在瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的70以上。第30頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六303 礦井瓦斯爆炸3.5 瓦斯爆炸發(fā)生原因瓦斯積聚管理不善、人員失職引爆火源瓦斯爆炸的引起原因明火電火花放炮火花撞擊、摩擦火花局扇出現(xiàn)循環(huán)風(fēng) 局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)采掘面風(fēng)量不足瓦斯異常涌出 風(fēng)流短路 通風(fēng)系統(tǒng)不合理 采空區(qū)或盲巷存在 第31頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六313 礦井瓦斯爆炸3.6引起瓦斯積聚的主要因素局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)引起瓦斯積聚的常見主要因素局扇

22、出現(xiàn)循環(huán)風(fēng) 采掘面風(fēng)量不足風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng) 未按要求配風(fēng)、巷道堵塞、單臺(tái)局扇供多頭、風(fēng)筒出口距掘進(jìn)面太遠(yuǎn)等 施工人員不愛護(hù)，通風(fēng)人員不及時(shí)維修，造成掘進(jìn)面風(fēng)量不足而導(dǎo)致瓦斯積聚 包括檢修計(jì)劃停風(fēng)、機(jī)電故障停風(fēng)、采掘面停工停風(fēng)、風(fēng)機(jī)管理混亂停風(fēng)等 打開風(fēng)門不關(guān)閉、巷道貫通后不及時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)等造成風(fēng)流短路而導(dǎo)致瓦斯積聚 局扇位置不合規(guī)程要求、全風(fēng)壓供給 風(fēng)量小于局扇的吸入分量等出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)風(fēng)流短路 通風(fēng)系統(tǒng)不合理 自然通風(fēng)、不合規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)、無(wú)回風(fēng)道的獨(dú)眼井、通風(fēng)設(shè)施不全等采空區(qū)或盲巷存在 瓦斯異常涌出 采空區(qū)或盲巷無(wú)風(fēng)流通過(guò)，發(fā)生瓦斯突然涌出 裁決通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯富集帶，瓦斯涌出異常，發(fā)生

23、瓦斯噴出、煤與瓦斯突出等第32頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六323 礦井瓦斯爆炸3.7 引起瓦斯爆炸的火源電火花引起瓦斯爆炸的火源明火 撞擊、摩擦火花放炮火花 主要是炮泥填裝不滿、最小抵抗線不夠、放明炮、放糊炮、接線不良、炸藥不符合要求等引起火花。 煤炭自然發(fā)火及火區(qū)、井下焊接、吸煙等。 照明、機(jī)械設(shè)備、電器設(shè)備的管理不善、操作不當(dāng)，如礦燈失爆、電鉆失爆、帶電作業(yè)、電纜明頭、開關(guān)失爆等產(chǎn)生的電火花。 機(jī)械設(shè)備之間的撞擊、截齒與堅(jiān)硬巖石摩擦、堅(jiān)硬頂板冒落撞擊、金屬表面之間摩擦等等產(chǎn)生的火花。第33頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六333 礦井瓦

24、斯爆炸3.8 瓦斯爆炸的主要影響因素可燃?xì)怏w的混入瓦斯爆炸的主要影響因素混合氣體的初始溫度惰性氣體的混入 惰性氣體混入，減少氧濃度，爆炸界限縮小。 N2每增加1，下限上升0.017%，上限下降 0.54；CO2每增加1%，下限上升0.0033，上限下降0.26。粉塵放出可燃?xì)怏w，爆炸下限降低。5g/m3，3爆炸，8g/m3，2.5爆炸。 增大爆炸氣體總濃度，降低爆炸下限，擴(kuò)大爆炸界限。 壓力越大，所需引火溫度越低。當(dāng)瓦斯壓縮到原來(lái)體積1/120時(shí)，自身熱量就能使其自動(dòng)爆炸。 初始溫度越高，爆炸界限越大。20時(shí)瓦斯爆炸界限6.0-13.4；700時(shí)為3.2518.75n瓦斯?jié)舛扰c引火火源混合氣體

25、的壓力 瓦斯?jié)舛?8時(shí)，引火溫度最低，即濃度為，78時(shí)，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉塵的混入第34頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六343 礦井瓦斯爆炸3.9 防治瓦斯爆炸措施防治瓦斯超限和積聚措施杜絕火源防治瓦斯爆炸措施管理措施嚴(yán)禁明火按要求配備防爆設(shè)備使用安全炸藥及時(shí)封閉盲巷 防治巷道瓦斯積聚防治工作面回風(fēng)瓦斯超限防治工作面上隅角瓦斯超限加強(qiáng)通風(fēng)管理 加強(qiáng)機(jī)電防爆管理 加強(qiáng)瓦斯檢查管理 加強(qiáng)監(jiān)察系統(tǒng)管理 提高人員素質(zhì) 防止撞擊、摩擦火花局部瓦斯排放措施 第35頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六353 礦井瓦斯爆炸3.10 防治瓦斯爆炸范圍擴(kuò)大措施

26、撒步巖粉措施防治瓦斯爆炸范圍擴(kuò)大措施 當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵同時(shí)揚(yáng)起形成巖粉一煤塵混合粉塵云；瓦斯爆炸火焰進(jìn)入混合塵云區(qū)時(shí)，巖粉吸收爆炸火焰熱量使系統(tǒng)冷卻降溫，同時(shí)巖粉粒子可把煤塵粒子隔開起到屏蔽熱輻射、熱傳導(dǎo)等，可以有效地阻止瓦斯爆炸的發(fā)展傳播，最終將其撲滅。 規(guī)程規(guī)定，在所有運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷中必須撒布巖粉。巖粉可燃物的含有率不得超過(guò)5；游離二氧化硅含有率不得超過(guò)10；不含砷，五氧化二磷含量不超過(guò)0.01；巖粉的粒度必須全部小于0.5mm，其中70以上小于0.075mm。隔爆措施被動(dòng)水袋棚被動(dòng)巖粉棚被動(dòng)水棚自動(dòng)隔爆棚 原理：當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，超前于爆炸火焰的沖擊波將隔爆棚上裝有巖粉

27、、水等抑爆劑的容器被擊碎或掀翻，使抑爆劑飛散開，在巷道中形成一高濃度的巖粉云區(qū)或水霧區(qū)，當(dāng)滯后于爆風(fēng)傳播的爆炸火焰到達(dá)這一區(qū)域時(shí)被抑爆劑撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。第36頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六364 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述4.1.1煤與瓦斯突出基本概念煤與瓦斯突出基本概念 具體表現(xiàn)為在幾秒至幾十秒極短的時(shí)間內(nèi)，大量的煤和瓦斯由煤體向采場(chǎng)、巷道等采掘空間噴出。噴出的煤從幾噸到上萬(wàn)噸，瓦斯量從數(shù)米3到百萬(wàn)米3。突出時(shí)常伴有較大的動(dòng)力效應(yīng)，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風(fēng)設(shè)施，使風(fēng)流反向等。突出后，常在煤體中形成楔形、梨形、舌形突出孔洞，堆積的煤常有明

28、顯的分選現(xiàn)象，表面含有大量的粒度極細(xì)的煤粉。物理概念具體表現(xiàn) 煤與瓦斯突出是煤開采過(guò)程中嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，是井工開采煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤、巖和瓦斯，個(gè)別有二氧化碳參與的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。第37頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六374.1.2 國(guó)外煤與瓦斯突出概況國(guó)外煤與瓦斯突出概況 1879年4月17日 比利時(shí)阿格拉波二號(hào)井上山掘進(jìn)時(shí)發(fā)生了世界上第一例大強(qiáng)度突出，突出煤量420噸，噴出瓦斯量50萬(wàn)米3以上，噴出的瓦斯流從提升井沖出地面，距井口23米處的絞車房附近火爐引燃瓦斯，火焰高達(dá)50米，井口建筑被燒成一片廢墟，突出后連續(xù)發(fā)生了7次瓦斯爆炸，燒死3人，燒傷11人

29、，整個(gè)事故造成124人傷生，是世界上首例特大煤與瓦斯突出事故。 1969年7月13日加加林礦710m水平主石門揭穿l3煤層時(shí)，煤層厚度僅1.3米突出煤量1.42萬(wàn)噸，噴出瓦斯25萬(wàn)米3。是世界上最大的一次煤與瓦斯突出。 1834年法國(guó)伊薩克煤礦就發(fā)生了世界上第一例煤與瓦斯突出，發(fā)生在急傾斜厚煤層平巷掘進(jìn)工作面。據(jù)記載，在支架工架棚子時(shí)，發(fā)現(xiàn)工作面煤體外移，三人立即逃跑,1人被煤流埋沒(méi)死亡, 1人被瓦斯窒息, 1人逃生。 到2000年，全世界約發(fā)生2.36萬(wàn)次突出, 其中比較嚴(yán)重的國(guó)家有我國(guó)、獨(dú)聯(lián)體、法國(guó)、波蘭、日本、匈牙利、比利時(shí)、澳大利亞、德國(guó)、加拿大、英國(guó)等19個(gè)國(guó)家,其中我國(guó)、獨(dú)聯(lián)體、法

30、國(guó)、波蘭、日本突出次數(shù)在1000次以上的嚴(yán)重突出國(guó)家。4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第38頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六384.1.3 我國(guó)煤與瓦斯突出概況我國(guó)煤與瓦斯突出概況 1971年六枝礦務(wù)局大用礦突出煤量2000余噸，死亡99人，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，造成人員窒息，遇害人員多在距離突出地點(diǎn)700800米。 1975年8月8日 天府礦務(wù)局三匯壩一井+280米水平(垂深500米)主平硐揭K1煤層時(shí)，突出煤(巖)量12700噸，噴出瓦斯量140萬(wàn)米3。這是我國(guó)所發(fā)生的最大的一次煤與瓦斯突出事例，也是世界上第二大突出事例。 最早有記載的突出事例是1950年5月1日 遼源

31、礦務(wù)局富國(guó)二井在垂深280米煤巷掘進(jìn)時(shí)發(fā)生的。 1960年5月14日松藻礦務(wù)局松藻二井突出煤量l000t，堵塞巷道250多米，全井充滿瓦斯，瓦斯和煤塵逆風(fēng)流900多米沖出平硐口，造成死亡125人、輕傷16人的特大傷亡事故。4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第39頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六394.1.3 我國(guó)煤與瓦斯突出概況我國(guó)煤與瓦斯突出概況 我國(guó)目前有突出礦井250多個(gè)，其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦130個(gè)，地方煤礦 70個(gè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦50余個(gè)。至1988年突出總次數(shù)約14300次。 2004年10月20日大平煤礦巖石掘進(jìn)工作面13m處突出，突出煤量1000t，突出瓦斯

32、量約25萬(wàn)m3，波及11、13、15、21四個(gè)采區(qū)，死亡148人，32人受傷。 1998年12月24日紅菱礦石門揭煤時(shí)發(fā)生特大型煤與瓦斯突出，突出煤量2000噸，瓦斯逆流2000多米，死亡28人，其中包括礦總工程師、生產(chǎn)副礦長(zhǎng)、掘進(jìn)副礦長(zhǎng)、通風(fēng)副總、掘進(jìn)副總及局通風(fēng)處處長(zhǎng)，放炮施工人員外，也多為區(qū)隊(duì)長(zhǎng)和礦救護(hù)隊(duì)人員。 2002年4月7日4時(shí)蘆嶺煤礦在石門尚有巖柱11.2m，突出煤10500t,填堵滿巷道總長(zhǎng)度796m，涌出瓦斯93.82萬(wàn)m3，瓦斯逆流3120m，死亡14人 。4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第40頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六404.1.4

33、突出分類及特征突出參與突出物種類發(fā)生成因和特征巖石與瓦斯突出煤與二氧化碳突出鹽與二氧化碳突出煤、巖、二氧化碳和瓦斯突出 巖石與二氧化碳突出煤與瓦斯突出 煤與瓦斯突出 突出煤與瓦斯壓出 壓出 煤與瓦斯傾出 傾出 4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第41頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六414.1.4 突出分類及特征突出發(fā)生地點(diǎn)回采工作面突出上山突出石門突出平巷突出下山突出突出強(qiáng)度中型突出 次大型突出 特大型突出 小型突出 大型突出 4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第42頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六424.1.5 煤與瓦斯突出的基本特

34、征4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述 突出的煤向外拋出距離較遠(yuǎn)，具有分選現(xiàn)象； 拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角； 拋出的煤破碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無(wú)粒感的煤粉； 有明顯的動(dòng)力效應(yīng)，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施； 有大量的瓦斯(CO2)涌出，瓦斯(CO2)涌出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)突出煤的瓦斯(CO2)含量，有時(shí)會(huì)使風(fēng)流逆轉(zhuǎn)； 突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。發(fā)動(dòng)突出的主要作用力是地應(yīng)力和瓦斯壓力的共同作用下發(fā)生的，通常以地應(yīng)力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實(shí)現(xiàn)突出的基本能源是煤內(nèi)積蓄的高壓彈性潛能和瓦斯?jié)撃堋?突出是三種中危害最大的。煤與

35、瓦斯突出的基本特征第43頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六434.1.5 煤與瓦斯突出的基本特征4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述 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； 壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中，常留有細(xì)煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙； 壓出的煤呈塊狀，無(wú)分選現(xiàn)象； 巷道瓦斯(CO2)涌出量增大； 壓出可能無(wú)孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。 發(fā)動(dòng)與實(shí)現(xiàn)壓出的主要作用力是地應(yīng)力，尤其是構(gòu)造應(yīng)力和開采的集中應(yīng)力引起的，瓦斯壓力與煤的自重應(yīng)力是次要因素，壓出的基本能源是煤巖所積蓄的彈性潛能。 煤與瓦斯壓出一般有煤的整體位移

36、和煤有一定距離的拋出兩種類型。煤與瓦斯壓出的基本特征第44頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六444.1.5 煤與瓦斯突出的基本特征4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述 傾出的煤就地按自然安息角堆積，并無(wú)分選現(xiàn)象； 傾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂方向(厚煤層)發(fā)展； 無(wú)明顯動(dòng)力效應(yīng)； 傾出常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜厚煤層中； 巷道瓦斯(CO2)涌出量明顯增大。發(fā)動(dòng)傾出的主要因素是失穩(wěn)的煤重力，煤的物理力學(xué)性質(zhì)起輔助作用。即結(jié)構(gòu)松軟、同時(shí)含有瓦斯致使煤體內(nèi)聚力降低，在較高的地應(yīng)力和自重應(yīng)力作用下，突然破壞、失去平衡，為其位能的釋放創(chuàng)造了條件。煤的傾出能可能引

37、起和轉(zhuǎn)化為煤與瓦斯突出。 傾出一般多發(fā)生急傾斜煤層和厚煤層開采過(guò)程中。煤與瓦斯傾出的基本特征第45頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六454.1.6 煤與瓦斯突出的危害煤與瓦斯突出的危害破壞正常的采掘生產(chǎn)循環(huán)，嚴(yán)重制約突出礦井勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。 我國(guó)的突出礦井目前普遍存在噸煤成本高，采掘速度慢，采掘關(guān)系緊張，經(jīng)濟(jì)效益差等問(wèn)題。 一是突出物埋人，破壞設(shè)施，噴出的瓦斯窒息施工人員，引起瓦斯爆炸。4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第46頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六464.1.7 煤與瓦斯突出預(yù)兆其它預(yù)兆煤與瓦斯突出預(yù)兆 風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、瓦斯異常、瓦斯

38、濃度忽大忽小、打鉆噴孔及出現(xiàn)哨叫聲、蜂鳴聲等。 統(tǒng)計(jì)表明，許多大強(qiáng)度突出前，常常有瓦斯忽大忽小預(yù)兆。煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆聲響預(yù)兆礦壓顯現(xiàn)預(yù)兆 瓦斯預(yù)兆如支架來(lái)壓、煤壁開裂、掉碴、片幫、工作面煤墻外臌、巷道底臌、鉆孔頂夾鉆、鉆孔嚴(yán)重變形垮孔及炮眼裝不進(jìn)炸藥等。 煤體發(fā)生的悶雷聲、爆竹聲、機(jī)槍聲、嗡甕聲。這些由煤體內(nèi)部發(fā)出的聲響統(tǒng)稱為響煤炮。在統(tǒng)計(jì)的5029次事例中，有1415次突出前有響煤炮預(yù)兆，是各種預(yù)兆中發(fā)生最為頻繁的。 在一些突出事例發(fā)生前，有出現(xiàn)工作面溫度降低、煤墻發(fā)涼、特除氣味等預(yù)兆。 煤體結(jié)構(gòu)預(yù)兆有層理紊亂、煤體干燥、煤體松軟、色澤變暗而無(wú)光澤、煤層產(chǎn)狀急劇變化、煤層波狀隆起以及層理逆轉(zhuǎn)等。

39、尤其是煤層軟分層變厚。 統(tǒng)計(jì)的2261次的突出事例中，有軟分層變厚平均突出強(qiáng)度最大，達(dá)194.86噸4 煤與瓦斯突出4.1煤與瓦斯突出概述第47頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六474.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.1 煤層突出危險(xiǎn)性隨采深增加而增大對(duì)同一礦區(qū)、同一礦井、同一煤層來(lái)說(shuō)，隨著開采深度的增加，煤層突出危險(xiǎn)性增大，具體表現(xiàn)為突出次數(shù)增多、突出強(qiáng)度增大。在淺部開采為高瓦斯礦井，甚至為低瓦斯礦井，開采到深部后，由于煤層賦存條件的變化，煤層瓦斯壓力增大，而轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅V井；一些在淺部開采突出危害較輕的突出礦井，開采到深部后，轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重突出礦井。 一般一個(gè)礦井

40、或一個(gè)煤層有一個(gè)開始發(fā)生突出的深度，當(dāng)小于該深度時(shí)不會(huì)發(fā)生突出，當(dāng)開采大于該深度時(shí)，就有發(fā)生突出的危險(xiǎn)，在煤與瓦斯突出領(lǐng)域，該深度稱為始突深度。始突深度一般取決于發(fā)生突出的最小瓦斯壓力和井田構(gòu)造狀況，一般是瓦斯風(fēng)化帶的深度深一倍以上。 4 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第48頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六484.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.2 絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進(jìn)工作面 在統(tǒng)計(jì)的9845次突出中，煤巷掘進(jìn)工作面突出7482次，占到76%，石門揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。 需要指出的是石門揭煤工作

41、面突出次數(shù)少，并不代表石門揭煤突出危險(xiǎn)小，危害輕，而是礦井石門揭煤次數(shù)少。在防突技術(shù)落后的6070年代，幾乎每次石門揭煤都要發(fā)生煤與瓦斯突出，而且一旦發(fā)生突出，往往發(fā)生特大型煤與瓦斯突出。我國(guó)的特大型突出幾乎都是在石門揭煤工作面發(fā)生的。 回采面突出次數(shù)少，而且回采面突出多數(shù)為危害相對(duì)較小的壓出型煤與瓦斯突出，但采面人員集中，短兵相接，容易造成特大人身傷亡事故，不可忽視。巷道類型平巷上山下山采面石門平均突出強(qiáng)度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）465224553751556567統(tǒng)計(jì)次數(shù)98454 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第49頁(yè)，共138頁(yè)，2022年

42、，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六494.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.3 石門突出危險(xiǎn)性最大 在統(tǒng)計(jì)的9845突出中，盡管石門突出次數(shù)少，但突出強(qiáng)度大，平均突出強(qiáng)度為316.5t，是平巷平均突出強(qiáng)度50t的6倍以上，瓦斯噴出量超過(guò)數(shù)萬(wàn)立方米，波及范圍廣，易造成非常嚴(yán)重的重大事故。而且從石門工作面距煤層2m起至穿過(guò)煤層全厚而進(jìn)入頂板或底板2m止，整個(gè)揭穿過(guò)程都有危險(xiǎn)，也曾發(fā)生過(guò)僅2m厚煤層在石門揭穿過(guò)程中突出兩次的實(shí)例。在各種突出中，采面突出強(qiáng)度最小 ，平均突出強(qiáng)度為47.8t。 巷道類型平巷上山下山采面石門平均突出強(qiáng)度(t/次)50.049.986.947.8316.5突出次數(shù)（次）

43、465224553751556567統(tǒng)計(jì)次數(shù)98454 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第50頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六504.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.4 煤層突出危險(xiǎn)性隨煤厚增加而加大 對(duì)同一礦區(qū)、同一礦井來(lái)說(shuō)，突出煤層厚度越大，突出危險(xiǎn)性也越大，特別是軟分層的厚度的增加，突出的次數(shù)增多，突出度增大。南桐礦務(wù)局三號(hào)煤煤層厚度0.30.5m，平均突出強(qiáng)度2噸，最大突出強(qiáng)度5噸；五號(hào)煤煤厚0.70.8m，平均突出強(qiáng)度38噸，最大突出強(qiáng)度38噸；六號(hào)煤厚1.01.5m，平均突出強(qiáng)度43噸，最大突出強(qiáng)度450噸；而煤層厚度較大的4號(hào)層，煤厚為2.53

44、.2m，平均突出強(qiáng)度88噸，最大突出強(qiáng)度5000噸。該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層，突出次數(shù)占全局突出次數(shù)的60%以上。類別三號(hào)煤層四號(hào)煤層五號(hào)煤層六號(hào)煤層煤層厚度（m）0.30.52.63.20.70.81.01.5突出次數(shù)（次）93258697平均突出強(qiáng)度（t/次）2883843突出最大強(qiáng)度（t/次）550007664504 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第51頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六514.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.5 突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶 在有嚴(yán)重突出危險(xiǎn)的礦務(wù)局的3082次有明確有無(wú)地質(zhì)構(gòu)造記錄的突出中，有2525次突出突出

45、地點(diǎn)有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質(zhì)構(gòu)造，無(wú)地質(zhì)構(gòu)造的突出有557次，僅占18.1%。需要指出的是，對(duì)剛剛開始突出的突出礦井、突出煤層，突出幾乎都和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，而對(duì)突出已有幾十年歷史的嚴(yán)重突出礦井、突出煤層，當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)無(wú)地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，也可能發(fā)生煤與瓦斯突出。構(gòu)造類型斷層褶曲煤厚變化軟分層變厚煤傾角變化火成巖侵入無(wú)構(gòu)造其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)48.474.864.7194.9116.847.353.048.0突出次數(shù)（次）882342574710035655726425254 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第52頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六

46、524.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.6 大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導(dǎo) 在對(duì)我國(guó)8480次有明確作業(yè)方式記錄的突出事例統(tǒng)計(jì)表明，有8253次有放炮、支護(hù)、落煤、打鉆等作業(yè)方式誘導(dǎo)了突出，占97.3%,其中放炮作業(yè)突出5481次，占64.6%。值得注意的是風(fēng)鎬落煤突出676次，占8%；手鎬落煤突出1102次，占13%。盡管風(fēng)鎬落煤和手鎬落煤突出強(qiáng)度一般不大，僅1020噸，但施工人員在現(xiàn)場(chǎng)，一旦發(fā)生突出，勢(shì)必造成人身傷亡事故。作業(yè)方式震動(dòng)放炮放炮挖柱窩采煤機(jī)割煤掘進(jìn)機(jī)割煤支護(hù)打鉆手鎬落煤風(fēng)鎬作業(yè)無(wú)作業(yè)其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)46492.538.031.452.835.835.64

47、0.225.782.661.1突出次數(shù)（次）548138583812738358812723584804 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第53頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六534.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.7 突出前大多有突出預(yù)兆 多數(shù)煤與瓦斯突出事例發(fā)生前，都會(huì)出現(xiàn)各種不同的有聲或無(wú)聲預(yù)兆。在統(tǒng)計(jì)的我國(guó)5029次有明確突出預(yù)兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預(yù)兆，占89.3%，無(wú)突出預(yù)兆僅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤與瓦斯突出，對(duì)防止突出造成人身傷亡事故，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 突出預(yù)兆響煤炮瓦斯異常瓦斯忽大忽小片幫

48、掉碴煤結(jié)構(gòu)變化噴頂夾鉆兩種以上預(yù)兆無(wú)預(yù)兆其它統(tǒng)計(jì)次數(shù)平均突出強(qiáng)度(t/次)55.457. 669.545.054.2128.178.494.856.2突出次數(shù)（次）141547110174081918246253630350294 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第54頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六544.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.8 煤體破壞程度越高突出危險(xiǎn)性越大 突出煤層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是是破壞程度高，多為、類煤，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f一般小于0.5，煤層瓦斯放散初速度P大，煤層透氣性系數(shù)小，層理紊亂，多為遭受到地質(zhì)構(gòu)造揉皺的構(gòu)造煤。 隨著煤結(jié)構(gòu)破壞程度的增大

49、，煤的空隙體積增大,煤的強(qiáng)度減小，煤的瓦斯解吸和放散初速度增大。煤強(qiáng)度的減小,連結(jié)力和內(nèi)摩擦角減小，使得煤在地壓和瓦斯壓力作用下更易于破碎，減少了破碎煤所需要的功。解吸速度的提高，使煤的瓦斯能量釋放速度加快。以上這些因素都為煤和瓦斯突出創(chuàng)造了有利條件。參數(shù)單位 連結(jié)力，KMPa2.481.731.050.73內(nèi)摩擦角，度38.837.534.633.3滲透孔隙體積，Vcm3g0.012060.013050.021550.031360.0825煤的堅(jiān)固性系數(shù)，f0.692.20.251.330.130.520.10.330.1瓦斯放散初速度，P0.52.80.58119.33.821.713.7

50、22.14 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第55頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六554.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.9 煤層突出危險(xiǎn)區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布 突出危險(xiǎn)區(qū)呈帶狀分布。究其原因，目前的觀點(diǎn)是突出危險(xiǎn)區(qū)受到地質(zhì)構(gòu)造控制，而地質(zhì)構(gòu)造具有帶狀分布的特征，如斷層、向斜軸部、火成巖侵入地區(qū)、煤層扭轉(zhuǎn)地區(qū)、煤層產(chǎn)狀急劇變化、壓性及壓扭性斷層地帶、煤層構(gòu)造分岔、頂?shù)装咫A梯狀凸起地區(qū)，特別是軟分層變厚地區(qū)和各種地質(zhì)構(gòu)造交匯處都是突出點(diǎn)密集地區(qū)，發(fā)生大型甚至特大型突出地區(qū)。 采掘形成的應(yīng)力集中帶，如采掘工作面鄰近煤柱、采止線、兩條巷道貫通之前的應(yīng)力集中帶，相向采

51、掘的兩工作面互相接近的采煤工作面集中應(yīng)力帶內(nèi)煤層突出危險(xiǎn)性增大。這些地區(qū)往往也有帶狀分布的特點(diǎn)，在這些地帶不僅突出頻繁，而且極易發(fā)生大強(qiáng)度煤與瓦斯突出。 因此，在突出煤層開采過(guò)程中，地質(zhì)部門應(yīng)隨時(shí)掌握工作面附近地質(zhì)構(gòu)造變化情況，能夠針對(duì)性地指導(dǎo)防突工作的進(jìn)行。4 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第56頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六564.2.1 煤與瓦斯突出一般規(guī)律4.2.1.10 突出危險(xiǎn)性隨著有硬而厚的圍巖存在而增大 主要是硅質(zhì)灰?guī)r和砂巖等堅(jiān)硬巖層的存在，有時(shí)造成巷道或工作面支架大面積不接頂，給彈性潛能的積聚創(chuàng)造條件，同時(shí)增大工作面前方應(yīng)力梯度。4 煤與瓦斯突

52、出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第57頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六574.2.2 煤與瓦斯突出發(fā)生條件煤與瓦斯突出發(fā)生必要條件地應(yīng)力狀態(tài)的突然變化 圍巖或煤層的彈性潛能釋放作功，使煤體產(chǎn)生突然破壞和位移。 地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)瓦斯壓力場(chǎng)起控制作用。 地應(yīng)力狀態(tài)對(duì)煤層的透氣性起到一定的控制作用。煤結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)條件瓦斯條件 地應(yīng)力條件 高壓游離瓦斯產(chǎn)生的瓦斯膨脹能； 高壓瓦斯分子全面縮煤的骨架，促使煤體中產(chǎn)生彈性潛能 吸附在微孔表面的瓦斯分子降低煤的強(qiáng)度。 工作面前方形成的瓦斯壓力梯度，造成作用于壓力降低方向的力。 強(qiáng)度條件：煤愈硬，所需的破碎功愈大。 瓦斯解析和放散能力。 煤層透氣

53、性能。 不均質(zhì)性條件。4 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第58頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六584.2.3 煤與瓦斯突出發(fā)生條件煤與瓦斯突出發(fā)生充要條件形成瓦斯流誘發(fā)因素能量積聚 放炮落煤、石門揭開煤層、工作面進(jìn)入地質(zhì)造帶、打鉆、架棚、冒頂?shù)仁构ぷ髅娓浇鼞?yīng)力狀態(tài)突然改變，導(dǎo)致煤體的突然破壞，這是突出得以發(fā)生的激發(fā)條件。 工作面前方煤巖體中的積聚發(fā)動(dòng)突出的彈性潛能和瓦斯膨脹能是突出發(fā)生的基礎(chǔ)條件。煤體連續(xù)破碎 突出的煤體和以破碎的煤能快速涌出瓦斯，足以形成能拋出已破碎煤的瓦斯流，這也是突出得以發(fā)展的必要條件。 突出激發(fā)后，煤的暴露面處于高地應(yīng)力和高瓦斯壓力區(qū)，使煤

54、體能產(chǎn)生自發(fā)連續(xù)的破碎，這是突出的發(fā)展條件。4 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第59頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六594.2.4 煤與瓦斯突出發(fā)展過(guò)程 發(fā)展階段的特點(diǎn)是煤體依靠釋放的彈性能和游離瓦斯的膨脹能使發(fā)生連續(xù)破碎，形成破碎波，已破碎的煤巖體在高速瓦斯流的攜帶下向巷道拋出。 能量積聚過(guò)程，即 工作面前方應(yīng)力集中，形成高的應(yīng)力梯度；應(yīng)力增大使煤體透氣性降低，煤體內(nèi)瓦斯壓力梯度提高。 準(zhǔn)備階段使工作面處于突出危險(xiǎn)狀態(tài), 這樣的工作面會(huì)顯現(xiàn)各種的有聲或無(wú)聲的突出預(yù)兆。 當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，突出即告停止： 激發(fā)突出的能量業(yè)已耗盡； 突出過(guò)程中, 繼續(xù)放出的能量不

55、足以粉碎煤； 突出孔道受阻礙，不能繼續(xù)在突出空洞周圍建立較大的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力等。煤與瓦斯突出發(fā)展過(guò)程即突出的發(fā)動(dòng)階段。由于外力作用使工作面附近煤巖體應(yīng)力狀態(tài)突然改變，巖石和煤中積聚的彈性潛能、瓦斯膨脹能迅速釋放，使煤巖體發(fā)生突然的位移、破壞, 激發(fā)突出。停止階段激發(fā)階段準(zhǔn)備階段發(fā)展階段4 煤與瓦斯突出4.2煤與瓦斯突出機(jī)理第60頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六604.3.1 “四位一體”綜合防突體系 1、“四位一體”防突產(chǎn)生背景 2、“四位一體”綜合防突的必要性、技術(shù)發(fā)展的必然；、認(rèn)識(shí)上的不確知性；、技術(shù)上的不完善性；、保證不發(fā)生傷亡事故。4 煤與瓦斯突出4.3

56、“四位一體”綜合防體系第61頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六614.3.2 兩個(gè) “四位一體”綜合防突措施 區(qū)域防突措施區(qū)域驗(yàn)證區(qū)域措施效果檢驗(yàn)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 石門揭煤工作面采用規(guī)定第七十一條、在煤巷掘進(jìn)工作面第七十四條、回采工作面第七十八條規(guī)定的預(yù)測(cè)方法對(duì)無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證。預(yù)抽煤層瓦斯、開采解放層和煤層注水可劃分出突出危險(xiǎn)區(qū)和無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)。區(qū)域“四位一體”綜合防突措施4 煤與瓦斯突出4.3 “四位一體”綜合防體系開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏?。預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)以預(yù)抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦

57、斯含量 。第62頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六624.3.2 兩個(gè) “四位一體”綜合防突措施局部防突措施安全防護(hù)措施工作面措施效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 震動(dòng)放炮、超前鉆孔、松動(dòng)爆破等 震動(dòng)爆破、遠(yuǎn)距離爆破、避難硐室、反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、自救器等安全防護(hù)措施。劃分為突出危險(xiǎn)和無(wú)突出危險(xiǎn)工作面。工作面“四位一體”綜合防突措施4 煤與瓦斯突出4.3 “四位一體”綜合防體系第63頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六634.3.3 “四位一體”綜合防突實(shí)施局部綜合防突措施區(qū)域綜合防突措施建井期間進(jìn)行突出煤層、突出礦井鑒定非突出礦井生產(chǎn)礦井突出煤層

58、、突出礦井鑒定有突出煤層無(wú)突出煤層：按非突出礦井管理危險(xiǎn)區(qū)新建礦井突出危險(xiǎn)性評(píng)估有突出危險(xiǎn)：按突出礦井設(shè)計(jì)無(wú)突出危險(xiǎn)：按非突出礦井設(shè)計(jì)突出礦井突出煤層開拓前區(qū)域預(yù)測(cè)：用于指導(dǎo)新水平、新采區(qū)設(shè)計(jì)及開拓工程揭煤區(qū)域措施效果檢驗(yàn)危險(xiǎn)區(qū)無(wú)危險(xiǎn)區(qū)每采掘1050m進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證有危險(xiǎn)無(wú)危險(xiǎn)工作面預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)工作面無(wú)突出危險(xiǎn)工作面工作面措施效果檢驗(yàn)執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè)工作面防突措施突出危險(xiǎn)工作面無(wú)突出危險(xiǎn)工作面執(zhí)行安全防護(hù)措施后采掘作業(yè)區(qū)域防突措施無(wú)危險(xiǎn)區(qū)開拓后區(qū)域預(yù)測(cè)第64頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六644.4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按預(yù)測(cè)任務(wù)的不同分類單項(xiàng)指標(biāo)法工

59、作面預(yù)測(cè)突出預(yù)測(cè)區(qū)域預(yù)測(cè)地質(zhì)雷達(dá)方法綜合指標(biāo)法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法其它方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標(biāo)法復(fù)合指標(biāo)法煤體溫度法鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法聲發(fā)射方法其它經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法 坑透法動(dòng)力區(qū)劃法三維地震法綜合指標(biāo)法瑞利波方法瓦斯地質(zhì)方法煤體電磁輻射方法4 煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)第65頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六654.4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按作業(yè)地點(diǎn)的不同分類突出礦井和突出煤層的鑒定突出預(yù)測(cè)平巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)石門揭煤工作面預(yù)測(cè)突出煤層內(nèi)區(qū)域預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)下山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)上山掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)回采工作面預(yù)測(cè)4 煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)第

60、66頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六664.4.1 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法分類按預(yù)測(cè)工藝的不同分類4 煤與瓦斯突出4.4煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)非接觸式突出預(yù)測(cè)接觸式地質(zhì)雷達(dá)方法巷道瓦斯涌出特征法R值指標(biāo)法復(fù)合指標(biāo)法煤體溫度法聲發(fā)射方法煤體電磁輻射方法鉆屑指標(biāo)法第67頁(yè)，共138頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)13分，星期六674.4.2礦井和煤層突出危險(xiǎn)性鑒定 突出礦井、突出煤層鑒定相關(guān)規(guī)定 防治煤與瓦斯突出規(guī)定（以下簡(jiǎn)稱規(guī)定）第12條規(guī)定：突出煤層和突出礦井的鑒定由煤礦企業(yè)委托具有突出危險(xiǎn)性鑒定資質(zhì)的單位進(jìn)行。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)將鑒定結(jié)果報(bào)省級(jí)煤炭行業(yè)管理部門、煤礦安全監(jiān)管部門、