工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)

工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

主講人：喻曉峰第四章瓦斯突出防治任務(wù)四局部綜合防突措施知識(shí)點(diǎn)二工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)1煤層的構(gòu)造破壞帶，包括斷層、劇烈褶曲、火成巖侵入等。首先，考慮這樣一個(gè)問(wèn)題，是不是所有的工作面均需要預(yù)測(cè)，實(shí)際上不是這樣的，當(dāng)工作面地質(zhì)構(gòu)造、采掘作業(yè)及鉆孔等發(fā)生的各種現(xiàn)象時(shí)就應(yīng)區(qū)別對(duì)待，主要有以下情形：2煤層賦存條件急劇變化。3采掘應(yīng)力疊加。4工作面出現(xiàn)噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象。5工作面出現(xiàn)明顯的突出預(yù)兆。工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)在突出煤層，當(dāng)出現(xiàn)上述第（四）、（五）情況時(shí)，應(yīng)判定為突出危險(xiǎn)工作面；當(dāng)有上述第（一）、（二）、（三）情況時(shí)，除已經(jīng)實(shí)施了工作面防突措施的以外，應(yīng)視為突出危險(xiǎn)工作面并實(shí)施相關(guān)措施。工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是有規(guī)定的方法的，在《規(guī)定》中就有明確的規(guī)定方法。應(yīng)針對(duì)各煤層發(fā)生煤與瓦斯突出的特點(diǎn)和條件試驗(yàn)確定工作面預(yù)測(cè)的敏感指標(biāo)和臨界值，并作為判定工作面突出危險(xiǎn)性的主要依據(jù)。工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)在主要采用敏感指標(biāo)進(jìn)行工作面預(yù)測(cè)的同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際條件測(cè)定一些輔助指標(biāo)（如瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量動(dòng)態(tài)變化、聲發(fā)射、電磁輻射、鉆屑溫度、煤體溫度等），PPT采用物探、鉆探等手段探測(cè)前方地質(zhì)構(gòu)造，觀察分析工作面揭露的地質(zhì)構(gòu)造、采掘作業(yè)及鉆孔等發(fā)生的各種現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)工作面突出危險(xiǎn)性的多元信息綜合預(yù)測(cè)和判斷?！爸饕笜?biāo)”+“輔助指標(biāo)”+“構(gòu)造探測(cè)”+“動(dòng)力現(xiàn)象”石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)選用綜合指標(biāo)法、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法或其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法進(jìn)行。立井、斜井揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)按照石門(mén)揭煤工作面的各項(xiàng)要求和方法執(zhí)行。石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)1、綜合指標(biāo)法（D、K法）采用綜合指標(biāo)法預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，應(yīng)當(dāng)由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個(gè)鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力P。近距離煤層群的層間距小于5m或?qū)娱g巖石破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)測(cè)定各煤層的綜合瓦斯壓力。測(cè)壓鉆孔在每米煤孔采一個(gè)煤樣測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)f，把每個(gè)鉆孔中堅(jiān)固性系數(shù)最小的煤樣混合后測(cè)定煤的瓦斯放散初速度ΔP，則此值及所有鉆孔中測(cè)定的最小堅(jiān)固性系數(shù)f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅(jiān)固性系數(shù)參數(shù)值。石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)D、K的計(jì)算公式為：（1）（2）D—工作面突出危險(xiǎn)性的D綜合指標(biāo)；K—工作面突出危險(xiǎn)性的K綜合指標(biāo)H—煤層埋藏深度，mP—煤層瓦斯壓力，取各個(gè)測(cè)壓鉆孔實(shí)測(cè)瓦斯壓力的最大值，MPa△P—軟分層煤的瓦斯放散初速度f(wàn)—軟分層煤的堅(jiān)固性系數(shù)。石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)D

綜合指標(biāo)K

無(wú)煙煤

其他煤種

0.25

20

15

表3石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)D、K參考臨界值各煤層石門(mén)揭煤工作面突出預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)D、K的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按表3所列的臨界值進(jìn)行預(yù)測(cè)。石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)當(dāng)測(cè)定的綜合指標(biāo)D、K都小于臨界值，或者指標(biāo)K小于臨界值且式（1）中兩括號(hào)內(nèi)的計(jì)算值都為負(fù)值時(shí)，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，該工作面即為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；否則，判定為突出危險(xiǎn)工作面。石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)鉆孔布置示意圖石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)2、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，由工作面向煤層的適當(dāng)位置至少打3個(gè)鉆孔，在鉆孔鉆進(jìn)到煤層時(shí)每鉆進(jìn)1m采集一次孔口排出的粒徑1～3mm的煤鉆屑，測(cè)定其瓦斯解吸指標(biāo)K1或△h2值。測(cè)定時(shí)，應(yīng)考慮不同鉆進(jìn)工藝條件下的排渣速度。石門(mén)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)煤樣Δh2指標(biāo)臨界值(Pa)K1指標(biāo)臨界值（mL/g.min0.5）干煤樣2000.5濕煤樣1600.4各煤層石門(mén)揭煤工作面鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按表4中所列的指標(biāo)臨界值預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性。表4鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性的參考臨界值預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個(gè)、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個(gè)直徑42mm、孔深8～10m的鉆孔，測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)和鉆屑量。煤巷掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)鉆孔布置示意圖預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性鉆孔應(yīng)盡可能布置在軟分層中，一個(gè)鉆孔位于掘進(jìn)巷道斷面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外2～4m處。鉆孔每鉆進(jìn)1m測(cè)定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進(jìn)2m至少測(cè)定一次鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1或△h2值。（一）鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性（一）鉆屑指標(biāo)法煤巷掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)鉆孔布置示意圖如果實(shí)測(cè)得到的S、K1或△h2的所有測(cè)定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；否則，為突出危險(xiǎn)工作面。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2

Pa鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1（mL/g?min0.5）鉆屑量S（kg/m）（L/m）2000.565.4各煤層采用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性的指標(biāo)臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按表5的臨界值確定工作面的突出危險(xiǎn)性。表5鉆屑指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性的參考臨界值預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性如果實(shí)測(cè)得到的S、K1或△h2的所有測(cè)定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；否則，為突出危險(xiǎn)工作面。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性（二）復(fù)合指標(biāo)法采用復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)當(dāng)向前方煤體至少施工3個(gè)、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個(gè)直徑42mm、孔深8～10m的鉆孔，測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)。鉆孔應(yīng)當(dāng)盡量布置在軟分層中，一個(gè)鉆孔位于掘進(jìn)巷道斷面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔開(kāi)孔口靠近巷道兩幫0.5m處，終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外2～4m處。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性鉆孔每鉆進(jìn)1m測(cè)定該1m段的全部鉆屑量S，并在暫停鉆進(jìn)后2min內(nèi)測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度q。測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，測(cè)量室的長(zhǎng)度為1.0m。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性鉆孔瓦斯涌出初速度q（L/min）

鉆屑量S（kg/m）

（L/m）

565.4表6復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性的參考臨界值各煤層采用復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性的指標(biāo)臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按表6的臨界值進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果實(shí)測(cè)得到的指標(biāo)q、S的所有測(cè)定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；否則，為突出危險(xiǎn)工作面。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性（三）R值指標(biāo)法采用R值指標(biāo)法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性時(shí)，在近水平、緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個(gè)、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個(gè)直徑42mm、孔深8～10m的鉆孔。測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑量指標(biāo)。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性（三）R值指標(biāo)法標(biāo)題之二標(biāo)題之四鉆孔應(yīng)當(dāng)盡可能布置在軟分層中，一個(gè)鉆孔位于掘進(jìn)巷道斷面中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)應(yīng)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外2～4m處。鉆孔每鉆進(jìn)1m收集并測(cè)定該1m段的全部鉆屑量S，并在暫停鉆進(jìn)后2min內(nèi)測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度q。測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度時(shí)，測(cè)量室的長(zhǎng)度為1.0m。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性（三）R值指標(biāo)法根據(jù)每個(gè)鉆孔的最大鉆屑量Smax和最大鉆孔瓦斯涌出初速度qmax按式(3)計(jì)算各孔的R值：R＝(Smax-1.8)(qmax-4)(3)

Smax—每個(gè)鉆孔沿孔長(zhǎng)的最大鉆屑量，L/m；

qmax—每個(gè)鉆孔的最大鉆孔瓦斯涌出初速度，L/min。預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性判定各煤層煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)考察確定，在確定前可暫按以下指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)：當(dāng)所有鉆孔的R值有R﹤6且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況時(shí)，該工作面可預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；否則，判定為突出危險(xiǎn)工作