煤矿瓦斯防治讲座课件

煤矿瓦斯防治讲座（一）煤矿瓦斯防治讲座（一）胡光龙胡光龙 研究员研究员煤科总院沈阳研究院煤科总院沈阳研究院1瓦斯防治瓦斯并不可怕。瓦斯并不可怕。不重视，非常可怕。不重视，非常可怕。一、充分认识煤矿瓦斯四个必然规律。一、充分认识煤矿瓦斯四个必然规律。二、认真实施二、认真实施“四位一体四位一体”瓦斯治理十六字瓦斯治理十六字工作体系。工作体系。2瓦斯防治一、充分认识煤矿瓦斯四个必然规律一、充分认识煤矿瓦斯四个必然规律1、煤（系）层必然存在瓦斯2、采掘活动煤（系）层瓦斯必然涌出3、瓦斯在井下环境中条件具备必然发生瓦斯爆炸、燃烧或人员窒息事故4、煤层瓦斯压能大于自由面前方煤体抵抗阻力必然发生瓦斯动力现象（突出、压出、倾出）3瓦斯防治四位一体瓦斯治理十六字工作体系：通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位位的瓦斯综合治理工作体系。的瓦斯综合治理工作体系。4充分认识瓦斯瓦斯（一）煤（系）层必然存在瓦斯（一）煤（系）层必然存在瓦斯1、什麽是瓦斯瓦斯是矿井有害气体，这里讲的是甲烷CH4。是成煤过程中伴生气体。可赋存于煤层中，也可存在于其它岩石的空、孔隙中。煤变质不同甲烷气生成量也不同，从褐煤到无烟煤、吨煤生气量为（68419）m3。5充分认识瓦斯瓦斯煤阶褐煤长焰煤气煤肥煤焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤累计吨煤产气量 68168212229270 287 333 4192 2、甲烷的性质、甲烷的性质甲烷的化学分子式：CH4。它是无色、无味、无嗅，可燃、可爆炸气体（515%），对人呼吸的影响同氮气相似，可以使人窒息。CH4分子直径0.41nm，密度（标况）0.716kg/m3，是空气的0.5547倍（00C），扩散速度是空气的1.34倍。空气中CH4达43%时O2则小于12%，人窒息。CH4与空气混合形成气团时，该气团较周围气体的密度轻，它将边上浮、边扩散。6充分认识瓦斯瓦斯3、煤层瓦斯赋存规律煤层瓦斯垂直分带组分、含量（下表）：7充分认识瓦斯瓦斯甲烷带煤层中的瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增加。甲烷带煤层中的瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增加。瓦斯在煤层中的状态：瓦斯以游离和吸附状态赋存于煤的孔隙中。煤的多孔性：煤中孔隙有可见和不可见孔，其体积以m3/m3或%为K1；下式中：p-煤的视密度t/m3；t-煤的真密度t/m3。8充分认识瓦斯瓦斯各种牌号煤的孔隙率见下表：9充分认识瓦斯瓦斯压汞测定煤的孔径：r孔隙半径，A；汞对煤的湿润边缘角，平均为1400；汞的表面张力，4.810-3N/cm=4.810-11N/A；p汞的压力，MPa。由：r2p=-2rcos 得：r=7500/p由压汞测定各种破坏类型的煤样得知，随着煤破坏程度的提高，过渡孔（1001000A）和中孔（100010000A）容积皆增大。煤吸附瓦斯性：煤吸附瓦斯等温线，符合朗格缪尔方程式：10充分认瓦瓦识斯斯X0在某一温度下，瓦斯压力为p时，单位质量（或体积）纯煤（去水和灰分）吸附的瓦斯量，m3/t(m3/m3)；a吸附常数，纯煤极限吸附量；m3/t.r；b吸附常数，MPa-1；p瓦斯压力，MPa。原煤瓦斯含量：原煤吸附瓦斯（考虑水分和灰分的影响）+游离瓦斯。（见下式一）11充分认瓦瓦识斯斯式中：Mad煤中水分，%；Aad煤中灰分，%；K孔隙率，m3/m3；r煤的视密度（容重）t/m3。煤层瓦斯含量的测定：直接和间接测定方法。直接法即按标准采取煤样测定瓦斯解吸量并计算解吸损采取煤样测定瓦斯解吸量并计算解吸损失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦斯含量斯含量；间接法即测定瓦斯压力测定瓦斯压力和有关参数用前页（式一）计算煤层瓦斯含量。12充分认识瓦斯瓦斯损失量图示法：13充分认识瓦斯损失量计算法：Vt=a+bt 按上述的图示确定直线段的数值,按最小二乘法确定a、b值。t=0时a值即为损失量。幂函数计算损失量法：qt=q0.(1+t)-n (此法即将t、Vt转化为解吸速 度 (ti+ti-1)/2、qt）损失量:Vs=14充分认识瓦斯瓦斯压力：作用于煤孔隙壁的气体压力，单位MPa。测定方法：在井下打钻孔直接测定煤层瓦斯压力；间接方法：测定煤层瓦斯含量利用前面公式计算煤层瓦斯压力。瓦斯含量、瓦斯压力是瓦斯治理重要参数瓦斯含量、瓦斯压力是瓦斯治理重要参数15充分认识瓦斯（二）采掘活动煤（系）层瓦斯必然涌出（二）采掘活动煤（系）层瓦斯必然涌出1、瓦斯涌出源 2、影响瓦斯涌出因素 3、如何确认瓦斯涌出量 4、瓦斯涌出波动与其因素 16充分认识瓦斯矿井瓦斯涌出规律煤层瓦斯由吸附和游离状态赋存，其数量均决定于瓦斯压力即游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力，当矿井采煤时，由于煤岩碎裂、巷道和采空区的存在则形成煤层瓦斯解吸和流动的条件，而导致矿井（采区、工作面）风流中含有瓦斯，其含有量称之为矿井（采区、工作面）瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量为m3/min，相对瓦斯涌出量为m3/t。17充分认识瓦斯1）矿井瓦斯来源对一个生产矿井，必须清楚矿井瓦斯来源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。18充分认识瓦斯2）矿井瓦斯涌出影响因素煤层和岩层瓦斯含量：含量大涌出量大开采深度：由于深度增加瓦斯含量增加开采规模：开采规模越大绝对瓦斯涌出量越大开采顺序与开采方法：煤层群首采层，特厚煤层第一分层瓦斯涌出量大，冒落比充填大大气压力的变化是采空区瓦斯涌出量发生变化：气压变低采空区瓦斯涌出量加大；反之变小。19充分认识瓦斯采掘煤炭时受采动影响的煤、岩层中的瓦斯必然要释放到采掘空间，称之谓瓦斯涌出，这是瓦斯流动这是瓦斯流动的重要特性。的重要特性。防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出现防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出现的动力现象。的动力现象。3、瓦斯涌出量预测可用矿山统计法和分源预测法。20充分认识瓦斯分源预测法：采煤工作面瓦斯涌出量；掘进工作面瓦斯涌出量；采区瓦斯涌出量；矿井瓦斯涌出量。计算式分别如下：采面和邻近层瓦斯涌出量计算：21充分认识瓦斯掘进面煤壁和落煤瓦斯涌出量计算：煤壁：q3=nmvq02(L/v)1/2-1落煤：22充分认识瓦斯回采工作面：q5=q1+q2；掘进面：q6=q3+q4。采区瓦斯涌出量：矿井瓦斯涌出量：23充分认识瓦斯（三）瓦斯在井下环境中条件具备必然发生（三）瓦斯在井下环境中条件具备必然发生瓦斯爆炸、燃烧或人员窒息事故瓦斯爆炸、燃烧或人员窒息事故1、发生瓦斯爆炸条件2、瓦斯爆炸危害3、防止瓦斯爆炸重点因素 24瓦斯事故瓦斯爆炸、燃烧、窒息瓦斯爆炸的形成 瓦斯爆炸界：瓦斯爆炸界：限在空气中的浓度5-16%，但混入可爆性气体爆炸界限可扩大，N=100/(c1/N1+c2/N2)%，N、N1、N2、等为混合气体和各可燃气体的爆炸上下限，c1、c2各可燃气体占混合气体%；引火温度：引火温度：650-7500C。火源：明火、自燃火、电火、摩擦和撞击火与吸 烟等；氧气浓度：氧气浓度：空气中氧气在12%以上均可发生瓦斯爆炸，“规程”规定采掘面进风氧气浓度不低于20%；瓦斯爆炸的感应期：即在采掘面的风流中形成可爆性瓦斯积聚，在一定的瓦斯浓度和火源温度下，发生爆炸的时间，如瓦斯为8%，火源为7000C，发生爆炸时间为14秒，10250C为0.08秒。瓦斯压力大或混入促使爆炸化学反应的气体感应期短甚至立即爆炸。25瓦斯事故瓦斯爆炸的危害 高温、高压：瓦斯9.5%在采掘空间爆炸温度可达18500C，爆炸压力可达0.74MPa；危害：破坏系统，引发火灾、人员伤亡、井巷和设备损坏。可形成多次连续爆炸与引发煤尘爆炸。瓦斯燃烧：即未爆现象，是局部高浓度瓦斯扩散性遇明火燃烧。瓦斯窒息：瓦斯涌入空气中，使空气中的氧气浓度下降，当瓦斯浓度为43%时，氧气浓度为12%人员即刻处于昏迷和死亡危险。煤与瓦斯突出的危害 煤岩流、瓦斯流产生的冲击波，破坏矿井系统、风流逆转、人员伤亡、井巷和设备损坏；造成瓦斯积聚可引起瓦斯爆炸；大的突出孔洞可引发冒顶；自燃煤层由于突出产生细小的煤粒极易氧化易发生自然发火；清理突出孔洞，由于应力不均衡，会发生再突出的危险性等。26煤矿瓦斯防治下面讲一下安全和事故案例下面讲一下安全和事故案例讲安全重在三讲一讲感情：以人为本、消灭眼泪、迎接欢笑二讲理念：安全第一、警钟长鸣、严禁三违三讲技术：预防为主、综合治理、实用有效27煤矿瓦斯防治安全重在实现人与自然的和谐频频发生的生产安全事故，就是大自然与其所固有的规律对人类逆行的惩罚。只有正确认识客观规律，顺应客观规律的要求，才能掌握安全生产的主动权。煤矿瓦斯事故发生同理什麽是事故：28煤矿瓦斯防治事故：事故：是指造成死亡、疾病、伤害、损坏或者其他损失的意外情况。事故是人(个人或集体)在为实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、违反人的意志的、迫使活动暂时或永久停止的事件。事故的发生具有随机性质。事故是一种动态事件，它开始于危险的激化，并以一系列原因事件按一定的逻辑顺序流经系统而造成的损失。事故危害：事故危害：29煤矿瓦斯防治1、事故损害了劳动者的基本权利我国宪法、劳动法和安全生产法赋于劳动者保证人身安全的各项权利，发生各类伤亡事故就是损害了劳动者的安全与健康的权利。2、伤亡事故给劳动者与其家庭带来灾难一次伤害、一片血泪，伤亡事故夺走了职工的生命，留下孤儿寡母，含泪度日，终生凄惨，幸福家庭倾刻破碎。严重工伤造成劳动者终身残疾，等于夺走半条生命，使他们不能像健全人那样工作和生活，完全、大部分或部分丧失谋生能力，在经济上、生活上和精神上等方面都陷入长期的困难和痛苦之中。30煤矿瓦斯防治3 伤亡事故影响企业的生产和工作“事故猛如虎”，一方面是企业资产的严重破坏和损失；另一方面使事故善后处理问题极为棘手。4 伤亡事故使企业遭受重大经济损失甚至破产事故经济损失包括直接经济损失和间接经济损失。一起特别重大事故经济损失都在几千万元，甚至上亿元以上。5 伤亡事故加大了企业的生产成本，降低了企业在市场中的竞争力31煤矿瓦斯防治6 伤亡事故成为企业改革的障碍7 伤亡事故制约国民经济可持续发展对于一个企业来说，发生一场重大以上伤亡事故，可以由盈利变为亏损，根本谈不上可持续发展。对于国家来说，伤亡事故除造成人员、财产和资源的巨大损失外，也污染了环境，破坏了生态，制约了国民经济的可持续发展，为打造和谐社会制造了障碍。32煤矿瓦斯防治8 伤亡事故影响社会安定长期以来，工伤工亡问题的争议纠纷和上访，一直都是影响社会安定的因素之一，成为各级政府信访部门和劳动争议仲裁部门的经常性工作，而且处理时最棘手、最复杂、最困难。职工与家庭在心理上很难承受伤亡事故带来的痛苦。所以说，伤亡事故影响社会安定，就是政治问题。9 伤亡事故成为各级政府、企业领导的一个难题为官一任，保一方平安”。一个地方出了事故，处理事故就成为当地政府和事故单位的一件紧急大事。33煤矿瓦斯防治10 伤亡事故使一些领导受到行政处分，甚至丢掉官帽 11 伤亡事故影响国家形象大事故多发，情况严重，必然有损于国家形象。特别是在媒体的监督作用下，事故发生后，能够立即向社会公布，消息传播的更快更广，给国家带来了很坏的影响。34煤矿瓦斯防治煤矿事故：煤矿事故：瓦斯事故：爆炸、燃烧、突出、窒息瓦斯事故：爆炸、燃烧、突出、窒息煤尘事故：爆炸、尘肺病煤尘事故：爆炸、尘肺病火灾事故：火灾事故：水灾事故：水灾事故：顶板事故：顶板事故：冲击地压事故：冲击地压事故：机电运输事故：机电运输事故：35煤矿瓦斯防治防止瓦斯事故防止瓦斯事故瓦斯灾害的隐患主要表现在两个方面：第一是矿井作业空间的瓦斯积聚（采空区防火源）；第二是煤与瓦斯突出。井下瓦斯积聚的原因井下瓦斯积聚的原因：1、煤层瓦斯含量大，在采掘过程中瓦斯大量涌出致使采掘空间通风能力不能将瓦斯稀释到安全界限以下；2、地质构造带异常瓦斯涌出；3、大气压降低使采空区瓦斯涌出；4、发生瓦斯动力现象；5、冲击地压和冒顶使破碎煤体瓦斯大量涌出；6、爆破落煤瓦斯集中涌出；36煤矿瓦斯防治7、通风失控导致瓦斯不能正常排放而积聚：8、违章作业煤与瓦斯突出的原因：煤与瓦斯突出的原因：1、开采煤层具有突出危险性；2、邻近煤层具有突出危险性；3、对突出危险性认识不清；4、冲击地压或矿压所致；5、残存动力平衡失稳（疲劳失稳）或构造应力释放；6、预测指标不准确；7、抽放瓦斯不到位。37事故案例建国以来全国煤矿一次死亡100人以上事故简介38事故案例39事故案例瓦斯爆炸：2000年9 月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸事故。事故波与除+1800m水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的224名矿工中，162人遇难，11人重伤，83人生还。该矿为高瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量为19.9m3/t。木冲沟矿事故（循环风违规排瓦斯打开矿灯）40事故案例41事故案例煤矿几起特别重大瓦斯事故与导致的原因：1、2004.10.22 郑州大平矿难 死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸）；2、2004.11.27 铜川陈家山矿难 死亡166人（强制放顶瓦斯爆炸）；3、2005.2.14 阜新孙家湾矿难 死亡214人（冲击地压引起原低瓦斯风道带电作业瓦斯爆炸）；4、2005.12.7 唐山刘家屯瓦斯爆炸矿难死亡108人。5、1999年河南白庄瓦斯爆炸事故简析：A、B为常闭风门，C为爆炸点。A风门打开风流短路使C点瓦斯积聚，带电作业发生爆炸。42事故案例43事故案例按事件树分析是一条事故链和五条防止事故的途径。44事故案例抚顺龙凤矿1997年5月28日瓦斯爆炸事故，直接原因：由于7403西入顺回风流中瓦斯经常处于临界状态，瓦斯超限时有发生。同时-540m皮带巷与7304西入顺联络到平斜交界处，由于应力集中、隐形断层、冲击地压等综合因素造成巷道冒顶，瓦斯异常涌出。该地点瓦斯形成叠加，造成局部空间范围瓦斯浓度达到爆炸界限。支护棚子倒塌，金属梁柱互相撞击、摩擦产生火花，引起瓦斯爆炸。死亡69人，伤18人。45事故案例辽源泰信四井1994年11月13日在暗副井绞车道，因煤尘堆积，而且粉尘细小干燥，超载提拉矿车致使矿车鸭嘴断脱跑车，同时撞击摩擦产生火花，引起煤尘爆炸。死亡79人，伤129人。46事故案例2009年11月21日凌晨2点30分，黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成108名矿工遇难，65人受伤，其中6人重伤。这起事故由于井下施工的三水平探煤巷发生煤与瓦斯突出，引起风流逆向，突出的大量瓦斯进入二水平进回风大巷，遇火发生瓦斯爆炸，波与全矿井。该矿采掘布置不合理，井下现场管理和劳动组织混乱，核定能力145万吨的矿井，采掘工作面个数多达30个，夜班下井人数500多人，白班超过1000人；通风系统复杂，抗灾能力弱，突出的瓦斯逆流进入二水平进风系统；井下应急处置措施不当，在大范围瓦斯超限并达到爆炸界限的情况下，未果断实施全矿井停电撤人。47事故案例2013年3月29日和4月1日，吉林省吉煤集团通化矿业集团公司八宝煤业公司相继发生瓦斯爆炸事故，分别造成36人和17人遇难。因水采工作面采空区自然发火发生连续瓦斯爆炸。采空区瓦斯形成集聚难以控制，关键是控制采空区瓦斯形成集聚难以控制，关键是控制火源。火源。48从以上事故可以认识到一个规律：从以上事故可以认识到一个规律：大部分事故往往发生在大部分事故往往发生在正常状况下是正常状况下是“安安全的全的区域区域”，但是由于突发事件的出现，但是由于突发事件的出现，如瓦斯异常涌出、突出，使得原来的如瓦斯异常涌出、突出，使得原来的“安安全全”区域转变为存在重大隐患的危险区域，区域转变为存在重大隐患的危险区域，然而这种动态变化未能为职工所发现，或然而这种动态变化未能为职工所发现，或未能与时处理，基于侥幸心理，违章作业，未能与时处理，基于侥幸心理，违章作业，导致特别重大事故的发生导致特别重大事故的发生。49充分认识瓦斯（四）煤层瓦斯压力大于自由面前方煤体抵（四）煤层瓦斯压力大于自由面前方煤体抵抗阻力必然发生瓦斯动力现象（突出、压抗阻力必然发生瓦斯动力现象（突出、压出、倾出）出、倾出）1、瓦斯压力与瓦斯动力发生初始能量2、煤体抵抗阻力与影响因素3、突出预测与指标4、防治突出重点因素 50突出1、煤层瓦斯动力特征动力（突出）预兆：有声预兆：煤体中的闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声等（统称煤炮）。地压预兆：支架来压、掉渣、片帮、煤壁开裂、煤壁外臌、底臌和钻孔 变形装不进药等。瓦斯预兆：风流瓦斯浓度增大、忽大忽小、打钻时顶钻、钻孔喷孔、喷 瓦斯等。煤结构变化：煤层层理紊乱、煤变松软、暗淡无光泽、煤变干燥和煤尘 增多等。还有会出现煤壁和工作面温度降低、特别气味等。动力现象：煤与瓦斯突出：动力效应明显，破坏性大，喷出大量瓦斯和煤（有分选 性，煤堆积小于自然安息角），孔洞口小腔大压出：煤位移和抛出的距离较小，无分选性，瓦斯增大，无孔洞或口大 腔小。倾出：煤就地按自然安息角堆积，无分选性，瓦斯增加明显，口大腔小。51突出2、瓦斯动力现象判定：AQ1024-2006煤与瓦斯突出鉴定规范突出鉴定：根据前述的动力特征；根据抛出煤炭的瓦斯涌出量30m3/t或发生 动力区域煤层瓦斯含量的2倍以上；根据煤的破坏类型、f、P、P。（4）根据f、P。3、矿井瓦斯动力现象规律：突出危险性随深度增加而增大，北票200m，24次和12.4t/次。600m为321次和51.8t/次；随煤层厚度增大而增大，南桐6煤厚1.01.5m，4煤2.53.2m突出次数和强度分别为97次、325次，4.3t/次、88t/次；突出大多发生在掘进工作面；突出大多发生在爆破作业；突出多发生在地质构造带，北票951次突出，44.5%在断层带、29.3%在火成岩侵入区、21.4%在煤厚变化区。52防突突出表现特征：突出表现特征：（1）突出过程短（几秒到几十秒）；（2）突出具有轮回性（多次完成）；（3）突出的孔洞形状各异（舌形、梨形、楔形等）；（4）突出过程中伴有声响（如近似放炮，刮大风）。我国第一次有记载的煤与瓦斯突出于1950年5月2日发生在辽源矿务局富国矿西二井，据不完全统计，截至2001年底，累计发生突出15000余次，占世界总突出次数的40%以上，是世界上突出灾害最严重的国家。53防突我国有800多个突出矿井，其中国有重点煤矿130个，地方煤矿300多个，乡镇煤矿400多个。突出强度超过1000t的突出次数达100余次。1975年8月8日，天府矿务局三汇坝一矿+280m水平平峒揭穿煤层时发生我国最大的煤与瓦斯突出，突出强度达12780t，瓦斯14万m3。我国绝大多数的突出为煤与CH4突出，但在北票矿区的深部、阜新矿务局东梁矿和王营矿发生过为数不多的岩石与CH4突出。吉林营城矿发生过特大型的砂岩与CO2突出。甘肃窑街矿务局三矿也发生过特大型的煤、砂岩与CO2突出。54防突50年代中期，苏联斯科琴斯基院士根据开采年代中期，苏联斯科琴斯基院士根据开采突出危险煤层的经验以与当时科研工作的突出危险煤层的经验以与当时科研工作的成果，提出煤与瓦斯突出是由地应力、煤成果，提出煤与瓦斯突出是由地应力、煤层瓦斯和煤层物理力学性质综合作用的结层瓦斯和煤层物理力学性质综合作用的结果。果。突出的动力是突出的动力是 地应力和地应力和 煤层中的瓦斯煤层中的瓦斯;突出的阻力是突出的阻力是 煤层的物理力学性质。这三煤层的物理力学性质。这三者称为煤与瓦斯突出的者称为煤与瓦斯突出的“三因素三因素”。目前目前“三因素三因素”综合假说得到普遍认同，综合假说得到普遍认同，是是瓦斯突出防治技术的理论基础。瓦斯突出防治技术的理论基础。55防突1、煤层瓦斯压力P与煤的平均坚固系数f值。“瓦斯等级鉴定暂行办法”第37条提出：当f0.3、p0.74MPa，或0.3f0.5、p1.0MPa,或0.5f0.8、p1.50MPa，或p2.0MPa的，一般确定为突出煤层。2、煤层地质构造带与积聚的瓦斯内能。每吨煤的膨胀瓦斯内能（热力学估算）：56防突M吨煤瓦斯内能，Kg.m/t。P、P0煤层瓦斯压力和抛出煤后的瓦斯压力（1个大气压）。V突出过程作功的吨煤瓦斯涌出量，一般不超过煤内的游离瓦斯量，m3/t。N过程指数：等温过程为1.3、绝热过程为1.31、多变过程为1-1.31。（突出接近于绝热过程）构造带：煤破碎、应力大、游离瓦斯量大，突出内能大，最易发生突出。57防突突出过程可划为四个阶段：准备阶段：在工作面附近的煤壁内，由于能量的逐渐积聚，逐渐发展到临界破坏状态或过载的脆弱平衡状态，煤壁内形成高的地应力与瓦斯压力梯度，积聚着很高的变形能，由于空隙裂隙的压缩，使瓦斯压力增高，瓦斯内能也增大。激发阶段：工作面附近煤体的极限平衡状态突然被打破，部分煤体突然破碎卸载，由于煤体的破碎，大量的吸附瓦斯变为游离瓦斯，顿时会增加几倍至几十倍，由于瓦斯梯度的作用，膨胀瓦斯流形成瓦斯风暴，巷道中形成很高的瓦斯压力，方向朝向巷道空间，推动着煤体的破裂。58防突发展阶段：一方面突出从激发点向煤体深部连续剥离并破碎煤体，使破碎煤体连续向深部发展。另一方面破碎的煤在不断膨胀的承压瓦斯风暴中边运送边粉碎。终止阶段：一是剥离与破碎煤体过程中遇到了较硬的煤体，地应力与瓦斯压力降低到不足以破碎煤体的程度；二是突出孔洞被堵塞，孔壁被突出的煤支撑形成新的平衡，孔洞内瓦斯压力升高，阻碍着地应力和瓦斯压力梯度，不足以继续剥离与破碎煤体。59防突按动力现象的力学特征 倾出：在地应力的作用下，煤体受到破坏后，当其煤体自身重力超过了煤层的凝聚力和煤层与围岩接触面的摩擦力，加上瓦斯在一定程度上参与作用，从而导致破碎且松散的煤体突然向采掘空间倾出，并伴有瓦斯的涌出。一般发生在上山掘进工作面、采煤工作面和急倾斜松软煤层。压出：由于地应力（尤其是采掘过程中的集中应力）的作用，使采掘工作面的煤体被抛出或发生位移，煤的自重因素基本上不参与作用。瓦斯的涌出较少。突出：在地应力和瓦斯共同作用下，采掘工作面煤体遭到破坏，破碎的煤以极快的速度向采掘空间抛出，形成煤与瓦斯混合气流，伴有大量瓦斯的涌出，具有强大的动力效应，可使井巷设施和通风系统受到破坏。60防突按动力现象的强度分为 小型突出 1000t/次按突出危险性程度分为（规定）突出矿井和突出煤层：矿井在采掘过程中只要发生过一次煤与瓦斯突出或鉴定 有突出危险，该矿井即定为突出矿井，发生突出的煤层即定为突出煤层。突出危险区和无突出区：突出煤层经区域预测可划分为突出危险区和无突出区。突出危险工作面和无突出工作面：在突出危险区内，工作面进行采掘作业前都应该进行工作面预测。采掘工作面经预测后，可划分为突出危险工作面和突出威胁工作面。61防突突出危险性随采掘深度增加而增大北票矿务局不同开采深度突出情况（北票矿务局不同开采深度突出情况（1951195119841984）开采深度（m）次%平均强度（t/次）200241.512.42013001509.622.830140028618.444.940150031620.328.950160032120.651.860170022114.268.070024015.451.162防突突出危险性随煤厚增大而增大突出危险性随煤厚增大而增大南桐矿务局不同厚度煤层突出统计南桐矿务局不同厚度煤层突出统计煤层3号层4号层5号层6号层合计煤层厚度(m)0.30.52.53.20.70.81.01.5突出次数93258697517占总次数的(%)1.76316.618.7100突出总煤量(t)15.525801.43187328732292占总煤量的(%)0.1809.810.1100平均强度(t/次)288384.370最大突出强度(t)55000766450开始突出深度(m)3508018018063防突突出与巷道类别有关突出与巷道类别有关统配煤矿各类巷道突出统计（统配煤矿各类巷道突出统计（1951195119911991）巷道类别次%平均强度（t/次）石门3365.2586.1平巷291745.268.9上山117218.270.3下山1802.861.4回采185128.646.9其它合计645610089.564防突大多数突出前有作业方式诱导大多数突出前有作业方式诱导统配煤矿各类作业方式突出统计（统配煤矿各类作业方式突出统计（1951195119911991）作业类别次%平均强度（t/次）爆破383662.7117.8风镐落煤5478.933.7手镐落煤4166.840.5机组采煤100516.433.8打钻1642.134.2支护1011.792.7无作业510.888.8情况不明2403.955.7合计612010090.565防突突出大多数发生在地质构造带如：突出大多数发生在地质构造带如：北票951次突出，44.5%在断层带、29.3%在火成岩侵入区、21.4%在煤厚变化区。易发生突出地质构造如下表所示。易发生突出地质构造如下表所示。66防突67防突突出前大多有预兆突出前大多有预兆 声响预兆：声响预兆：响煤炮响煤炮 瓦斯预兆：瓦斯预兆：瓦斯涌出异常、喷孔瓦斯涌出异常、喷孔 结构预兆：结构预兆：煤体发暗、结构紊乱、煤变煤体发暗、结构紊乱、煤变软（吸钻）软（吸钻）矿压预兆：矿压预兆：片帮、煤墙外臌、底臌、顶片帮、煤墙外臌、底臌、顶（夹）钻（夹）钻 温度预兆：温度预兆：温度降低、煤墙发凉温度降低、煤墙发凉68防突煤与瓦斯突出是极其复杂的矿井瓦斯动力现象，又是煤矿井下最严重的自然灾害之一，其危害性表现在：危与井下人员的生命安全；危与井下人员的生命安全；破坏矿井生产秩序；破坏矿井生产秩序；破坏井下设备、建筑物和通风设施；破坏井下设备、建筑物和通风设施；诱发其它灾害事故，如瓦斯爆炸事故；诱发其它灾害事故，如瓦斯爆炸事故；严重影响矿井经济效益，造成不良的社会影响。严重影响矿井经济效益，造成不良的社会影响。69防突突出实例突出实例 1999年年12月月26日沈阳矿务局红菱矿日沈阳矿务局红菱矿揭煤时揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量2000吨，吨，瓦斯逆流瓦斯逆流2000多米，死亡多米，死亡28人，遇害多为局矿人，遇害多为局矿级和基层单位领导，其中包括矿总工、副总、级和基层单位领导，其中包括矿总工、副总、局通风处处长局通风处处长5名处级干部，其他人员除放炮名处级干部，其他人员除放炮施工人员外，也多为区队长和矿救护人员。施工人员外，也多为区队长和矿救护人员。70防突突出实例突出实例 2004年年10月月20日郑州煤业集团公司大平煤矿日郑州煤业集团公司大平煤矿21岩岩石下山掘进工作面与二石下山掘进工作面与二1煤接近煤接近发生特大型煤与瓦斯突发生特大型煤与瓦斯突出，造成瓦斯逆流到运输大巷，遇驾线式电机车的电出，造成瓦斯逆流到运输大巷，遇驾线式电机车的电火花而引发了瓦斯爆炸，造成火花而引发了瓦斯爆炸，造成148人死亡，人死亡，32人受伤人受伤（其中重伤（其中重伤5人），直接经济损失人），直接经济损失3935.7万元，同时造万元，同时造成了不良的社会影响。成了不良的社会影响。71防突突出实例突出实例 20042004年年3 3月月3 3日，日，晋城市阳城县芹池煤矿晋城市阳城县芹池煤矿31153115回风巷掘进工作面发生了煤与瓦斯突出，回风巷掘进工作面发生了煤与瓦斯突出，抛出煤、岩量抛出煤、岩量601601吨，其中煤量吨，其中煤量526526吨，抛出吨，抛出距距离离达达68m68m，共涌出瓦斯量，共涌出瓦斯量约146500m146500m3 3，吨煤瓦斯，吨煤瓦斯涌出量涌出量为278.5m278.5m3 3，并产生了瓦斯逆流现象，造并产生了瓦斯逆流现象，造成成4 4人人死亡。（死亡。（晋城首次突出）晋城首次突出）72防突突出实例突出实例2009年11月21日凌晨2点30分，黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿三水平二石门后组15层探煤道发生煤与瓦斯突出，引起风流逆向，瓦斯随逆向风流进入二段钢带机机头硐室发生爆炸。事故发生时全矿井下作业人员528人，有420人安全升井，截止到27日16时40分，找到遇难人员108人。73防突突出实例突出实例2010年10月16日6时许，中平能化集团平禹煤电公司四矿12190采面在施工防突钻孔时发生煤与瓦斯突出事故，事故发生后，矿井回风巷瓦斯浓度达60%以上，突出瓦斯量约18万立方米，突出煤量2500余吨，堵塞了工作面和上下出口，总长约200米，工作面通风系统、供电系统与运输机等设施遭到严重破坏，造成37名矿工遇难。该矿年月日就在同一工作面，发生同类煤与瓦斯突出的重大事故，造成人死亡。74防突随着我国煤矿矿井开采深度的不断加大，防治煤与瓦斯突出工作越来越重要，一是煤矿突出危险性越来越严重，2008年煤矿瓦斯等级鉴定，全国煤与瓦斯突出矿井计754处，是全国煤矿12577个的6%比2007年增加了55处；二是煤与瓦斯突出事故仍时有发生，2008年，全国煤矿发生重大突出事故10起，占重特大瓦斯事故的55.6%。为体现煤矿防突技术、装备和管理的进步，并与近年来一批煤矿安全生产新法规和标准相衔接，进一步加强防突工作，对防治煤与瓦斯突出细则进行修订。形成防治煤与瓦斯突出规定。75防突防突规定的颁布实施，对当前防治煤与瓦斯突出工作具有重要作用。一是防突规定作为部门规章，提升了法律约束力，对防突工作有更大的推动作用；二是防突规定更加严格了区域防治措施，规定区域措施不到位，不得进行采掘作业，对标本兼治，重在治本，源头防治煤与瓦斯突出会起到重要的推动作用；三是更加突出了煤矿企业在防治煤与瓦斯突出工作中的主体责任，对发挥企业的主观能动性，结合自身实际，系统性做好防突工作会起到重要的推动作用。规定体现：以人为本、源头治理、依法治突的原则。坚持以人为本的原则，立足于安全第一。坚持源头治理的原则，立足于超前防治，重点强化区域防突措施，提升防突理念，同时进一步完善了局部防突措施。坚持依法治突的原则，立足于严格管理。防突规定是防治煤与瓦斯突出工作的一部重要规章，煤矿企业、各级煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构与其他相关单位必须高度重视防突规定的贯彻落实。76防突防突规定124条，主要是以下12点，要记住。1、区域防突为主，局部防突为辅，严禁在区域防突措施未达到要求的区域进行采掘作业。这是措施和目标的统一。区域防突措施应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。2、突出煤层和突出危险区的确认。瓦斯动力现象与突出的瓦斯量与突出煤量之比大于30m3/t或超过突出点处煤层2倍的瓦斯含量；四个单项指标：破坏类型、，P10，f0.5，P 0.74MPa(相对）；瓦斯含量和压力W0 8m3/t，P 0.74MPa。矿井瓦斯等级鉴定暂行办法，安监总煤装【2011】162号。第三十七条规定：77防突煤层瓦斯突出危险性指标（即四个单项指标）未完全达到上述指标（即临界值）的，测点范围内的煤层突出危险性油鉴定机构根据实际情况确定；但f0.3、P0.74MPa，或0.3f0.5、P1MPa，或0.5f0.8、P1.5MPa，或P2MPa一般确定为突出煤层；打钻过程中发生喷孔、顶钻等突出预兆的，确定为突出煤层。认定为非突出煤层的范围和需要重新鉴定的条件，应当在鉴定报告中明确划定或者说明。当鉴定结果认定为非突出煤层时，采掘工程进入原鉴定报告圈定的范围以外，或者矿井开拓新水平、新采区，或采深增加50m，或者进入新的地质单元时应当重新测定参数进行鉴定。3、矿井系统合理：井巷布置、开采系统、通风系统、抽放系统、防突管理系统等78防突4、突出危险区预测和校检可靠。h2（干煤200Pa，湿煤160Pa）K1值（干煤0.5ml/g.min1/2，湿煤0.4ml/g.min1/2），S(6kg/m或5.4l/m），q（5l/min)，R(6，在R为负时以S和q单项指标判定)。矿井要根据本矿实际情况确认敏感指标和临界值，如抚顺老虎台矿h2干煤150Pa，S 4kg/m，指标比规定的数值小安全性高。一般不放大。5、区域防突措施应优先开采保护层，原则是有保护层一定开采保护层并进行保护层和被保护层瓦斯抽放。6、突出煤层在无保护层开采的情况下，必须进行大面积预抽瓦斯，优先采用底（顶）板岩石巷道打穿层钻孔进行煤巷条带式预抽和快段强化（水力化措施）抽瓦斯。也可实施煤巷条带式和块段顺层钻孔抽瓦斯。79防突底板巷穿层钻孔抽瓦斯：80防突7、密切注视构造带。封闭性构造带主要特征：煤层破碎、变软、变形、煤变质程度提高、瓦斯含量大尤其是游离瓦斯比重加大、潜在残余构造应力，构造带是应力专递的弱面，阻遏集中应力连续专递，使应力梯度和瓦斯梯度加大，加速煤层破坏，因而最容易发生突出。我国绝大部分突出发生在构造带。如：抚顺老虎台矿统计21次突出20次发生在构造带，1次是揭石门。见下表。81防突序号时 间(年.月.日)突 出 地 点突 出 原 因突出强度伤亡(人)煤(岩)()瓦 斯(3)伤亡计11978.9.21东第三流水道-540m车场遇B层煤拐点处、放炮诱导6301700021980.10.23-580m西第五探巷遇断层、软分层、炮后装车45236901131990.4.12-580m512#10煤门遇断层、煤层破碎、放炮诱导277.541991.4.14-730m西第一检修硐室B层煤玄武岩侵入、放炮诱导231.6216651991.4.1-680m副探巷向斜轴附近破碎带、放炮诱导5061991.7.11-680M主探巷向斜轴附近破碎带、放炮诱导3071992.3.17-730m东第二探巷遇断层破碎带、预测时2081997.2.5-780m东运输煤门遇B层煤、玄武岩侵入、284114091997.4.13-730m78001#1联络道断层附近遇软分层、放炮诱导584153101997.4.22-730m78001#1回风石门石门揭煤、放炮诱导22.53490111997.5.9-780m78001#1入风煤门煤巷遇断层破碎带、放炮诱导62121997.6.2-780m78001#1入风道断层附近、软分层、放炮诱导49131997.7.15-680m东探巷机掘遇软分层破碎带7811141997.8.3-780m78001#1溜煤道遇断层破碎带、放炮诱导37151997.10.3-780m78001#2运输煤门断层附近、遇软分层破碎带101710250077161998.12.4-780m78001#2瓦斯道遇断层、放炮诱导263397541212171999.11.20-780m78001#3回风顺槽遇断层、放炮诱导262200182001.8.16-830m西探巷遇断层、放炮诱导20130622192002.10.21-780m83001#运顺一期东进接近断层、冲击地压诱导202002.12.26-780m83001#运顺一期东进接近断层、冲击地压诱导212003.3.3-780m83001#运顺一期东进接近断层、冲击地压诱导计 1382182防突抗剪强度较低岩层分界面也是弱层，石门揭开煤层到即将穿过煤层发生突出是在岩层分界面的前方形成异常的应力集中缘故。如南通一井+150m主要运输石门自顶板方向揭开4号煤层，该处垂深325m，煤层倾角30，煤厚2.4m，第一次揭穿煤层突出煤86t、岩石20t、瓦斯4500m3。恢复掘进放底帮炮破4煤底板时，发生第二次突出，突出煤1473t、岩石80m3、瓦斯近50000m3。如下图所示：120m15m突出煤岩4煤83防突铁法大兴矿S5719采面，为避开火成岩掘进7煤进风副巷，2010、9、28发生突出，煤岩200t，瓦斯20978m3。(瓦斯含量等值线显示6m3/t),如下图所示：84防突 2011年10月27日，焦作九里山矿16031回风巷3号上帮抽采钻场掘进工作面发生重大煤与瓦斯突出事故，突出煤（岩）量3246吨、瓦斯量29.12万立方米，造成18人死亡、5人受伤，直接经济损失1151.89万元。主要原因：16031回风巷掘进工作面，煤层瓦斯含量为20.34m3/t，瓦斯压力为1.74MPa，具有突出危险性，尽管实施了区域和局部综合防突措施，但受该区域特殊、复杂地质条件的影响，尤其是马坊泉断层带的影响，煤体结构、地应力发生异常变化，加之采动引起的集中应力区范围的变化，综合防突措施仍未能完全消除突出危险。16031回风巷3号上帮抽采钻场掘进工作面前方煤岩体受多种应力叠加作用，积聚的能量超过了其抵抗极限，导致发生了煤与瓦斯突出。85防突4、突出危险区预测和校检可靠。h2（干煤200Pa，湿煤160Pa）K1值（干煤0.5ml/g.min1/2，湿煤0.4ml/g.min1/2），S(6kg/m或5.4l/m），q（5l/min)，R(6，在R为负时以S和q单项指标判定)。矿井要根据本矿实际情况确认敏感指标和临界值，如抚顺老虎台矿h2干煤150Pa，S 4kg/m，指标比规定的数值小安全性高。一般不放大。5、区域防突措施应优先开采保护层，原则是有保护层一定开采保护层并进行保护层和被保护层瓦斯抽放。6、突出煤层在无保护层开采的情况下，必须进行大面积预抽瓦斯，优先采用底（顶）板岩石巷道打穿层钻孔进行煤巷条带式预抽和快段强化（水力化措施）抽瓦斯。也可实施煤巷条带式和块段顺层钻孔抽瓦斯。86防突构造带是突出危险区。必须认真做好前探工作，应前探长短钻孔交替前探。8、局部措施应以有效地排放瓦斯为主，在有岩石为屏障的情况下，如石门揭煤，可采用强化排瓦斯技措；在煤巷中以钻孔排瓦斯（抽放）为主。9、认真做好安全防护。10、要记住量化的数据，重点：预测超前距2m；措施超前距5m，工作面3m，构造带煤巷7m或更大些，工作面5m；突出煤层外掘进巷道距突出煤层法距小于10m(构造带小于20m）必须探煤，确保法距不小于5m；巷道条带式预抽瓦斯保留20m超前距；采掘工作面距离未保护区边缘50m前地质部门要下通知单；被贯通煤巷必须超过贯通位置5m87防突11、突出矿井在防突技术方面必须认真做好设计，严格按设计施工，现场情况有异应停止施工，修改设计后再施工。12、防突队伍要强，管理要严，资料要全，职责要明。防突难点：防突难点：1 1、采掘面前方构造带不清；、采掘面前方构造带不清；2 2、测定的指标值不可靠；、测定的指标值不可靠；3 3、延滞性突出很难识别、延滞性突出很难识别如平衡失稳；如平衡失稳；88充分认识瓦斯煤矿采掘过程中，掌握煤层瓦斯含量和受采动影响的煤岩与采空区瓦斯涌出量；掌握煤层瓦斯动力规律是充分认识瓦斯的根本所在。二、认真实施二、认真实施“四位一体四位一体”瓦斯治理十六字瓦斯治理十六字工作体系。工作体系。89