煤与瓦斯突出防治技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,煤与瓦斯突出防治技术,一 煤与瓦斯突出综合防治措施概述,煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象,是煤矿,井下最严重的自然灾害之一。,从防治突出措施的发展来看，可概括为三个阶段。第一个,阶段为以安全防护措施为主的阶段，其主要措施是震动性放,炮。在人员远离工作面的条件下，放震动炮诱导突出，以保,证人生安全。第二阶段为普遍采用防止突出技术措施的阶,段，即在石门揭开突出煤层，以及在突出煤层的采掘工作,面，普遍采用防止突出措施，如开采保护层、超前钻孔、松,动爆破等。第三阶段为综合措施阶段，其主要特点是在综合,措施中加入了突出危险性预测和防突措施效果检验两个环,节，使防突工作更加有的放矢，措施防突效果进一步提高,有,了量化的指标。,二 简要介绍“四位一体”防突措施的主要作用,按我国,防治煤与瓦斯突出细则,要求，在开采突出煤层,时，必须采用综合措施，包括：,（,1,）突出危险性预测；,（,2,）防治突出措施；,（,3,）防治突出措施的效果检验；,（,4,）安全防护措施。,上述“四位一体”综合措施，把煤矿防突技术明确地归结为四,个方面，符合当前对突出的理论认识水平和防突技术发展的,现状，对防突工作起到了指导作用。,突出危险性预测,是防突综合措施的第一个环节。预测的目,的是确定突出危险的区域和地点，以便使防突措施的执行更,加有的放矢。国内外多年来开采突出煤层的实践表明，突出,呈区域分布。在突出煤层开采过程中，只有很少的区域（大,致占整个开采区域的,10%,30%,）或区段才发生突出，因,此，不论是否有突出危险，在突出煤层采掘过程中普遍采用,防突措施，这在技术上是不合理的，在经济上是不合算的。,这样执行的结果使防突工作带有一定的盲目性，且由于在原,来无突出危险的区域和地点采用了防突措施，必将导致人力,和财力的浪费，大大减缓了采掘进度。随着防突科学技术的,发展，突出预测已逐渐从试验研究阶段进入实用阶段。我国,1988,年颁布了第一部,防治煤与瓦斯突出细则,后，普遍要,求在各突出矿井开展突出预测工作。,防治突出措施,是防突综合措施的第二个环,节。它是防止发生突出事故的第一阶段，即,防止突出发生。,防突措施的效果检验,是防突综合措施的第三个环节。目的是在措施的执,行后检验预测指标是否降低到突出危险值以下，以保证防突措施的防突,效果。实践表明，各种防突措施，特别是局部防突措施，尽管经科学试,验证实防突措施是有效的，但在生产中推广应用后，都无例外地发生过,多多少少的突出。即使在同一突出煤层，该措施在通常情况是有效的，,但在有些区段则无效。措施失效的原因在于井下条件的复杂性，如煤层,赋存条件变化，地质构造条件变化以及采掘工艺方式变化等。根据对南,桐、松藻、天府、中梁山和北票五个局,1996,年发生突出事例分析表明，,当年共发生突出,388,次，其中,81,次是在执行防突措施后发生的，占突出,总次数的,24.3%,。前苏联在,1981,1985,年期间，共计发生突出,240,次（放,炮诱发的突出未计算在内）其中,58,次（占,24%,）是在采取措施情况下发,生的，在这,58,次突出中，有,21,次是在措施执行过程中发生的，有,24,次是,未完全按措施和措施效果检验方法执行而发生的，有,13,次是在措施执行,后发生的。为了提高措施的防突可靠性，要求在防突措施执行后，对其,防突效果进行立竿见影的检验。检验结果无效时，应采取附加防突措施。,安全防护措施,是综合防突措施的第四个环节，它是,防止发生突出事故的第二道防线。安全防护措施的,目的在于突出预测失误或防突措施失效发生突出,时，避免人身伤亡事故。我国煤与瓦斯突出已发生,1.4,万余次，但突出造成的人身伤亡事故仅是极少,数，主要时因为采取了安全防护措施（震动性放炮,和远距离放炮等）。,三 煤与瓦斯突出危险性预测,1,煤与瓦斯突出危险性预测分类及突出危险性划分,突出的预测预报方法，世界各国都是建立在瓦斯、地压及,综合假说的基础上，利用煤层的强度、受力状态、含瓦斯,情况以及它们在突出前所出现的异常变化，及时判断煤层,的突出危险程度。目前我国根据煤层预测地点的范围大,小，将煤层突出危险性预测分为区域性突出危险性预测和,工作面突出危险性预测（日常预测），其中，工作面突出,危险性预测包括石门揭煤工作面、竖、斜井揭煤工作面，,煤巷掘进工作面及采煤工作面的突出危险性预测。,区域预测应预测煤层和煤层区域的突出危险性，并应在地质勘探、新井,建设、新水平和新采区开拓或准备时进行。工作面预测是预测工作面附,近煤体的突出危险性，应在工作面推进过程中进行。在地质勘探、新井,建设、矿井生产时期应进行区域预测，把煤层划分为突出煤层和非突出,煤层。突出煤层经区域预测后可划分为突出危险区、突出威胁区和无突,出危险区。在突出危险区域内，工作面进行采掘前，应进行工作面预,测。采掘工作面经预测后，可划分为突出危险工作面和无突出危险工作,面。,2,突出预测预报的理论基础,众所周知，突出发生的三大要素是地压（包括采掘工作所,造成的附加压力）、瓦斯含量、煤的物理力学性质，它们以,谁为主，这要看当时的具体条件，当地压大、瓦斯含量较小,时、压出、倾出的可能性较大；当瓦斯含量大、地压不显著,时，小型突出居多；只有当地压与瓦斯含量都大时，才会产,生较大的突出。煤的物理力学性质则是上述三种情况必不可,少的条件。,突出多发生在地质构造带附近，通常都为压扭性构造。由,于压扭性构造封闭条件较好，瓦斯不易散失，则发生突出的,三大要素也较其它地区具备得更充分，当掘进工作面进入此,地段时，突出的几率也随之而增加。,如果在此地段测定煤层中的地压、瓦斯及煤的物理力学性,质，都较正常区有显著的变化。测定煤层地压大小是一件既,复杂而又困难的工作，因此在点预测预报工作中多采用间接,的办法，即利用钻孔排粉量来间接地判断地压与煤的力学性,质状况。测定煤层中瓦斯含量也是一项较困难的工作，因此,在日常预测预报中，也采用了钻孔瓦斯涌出初速度或钻孔排,出煤粉的瓦斯解析量或其解析特征，来间接地判断煤层中瓦,斯含量的大小。用上述两种指标的大小综合判断煤层的突出,危险性，做出日常预测预报结论。这些指标不在于其值的大,小，而能否作出及时、正确的判断取决于其变化的幅度，变,化幅度越大，则突出危险性越高。这一条是突出预测预报能,否取得成功的关键。,3,区域突出危险性预测,区域突出危险性预测，是经区域突出危险性预测，把煤层划,分为突出危险和非突出危险煤层，再通过区域预测把突出危,险煤层划分为突出危险区、威胁区、和无突出危险区，最后,通过工作面突出危险性预测把工作面划分为突出危险和无突,出危险工作面。仅在预测为突出危险的工作面采取防治突出,措施，且在措施执行后进行防突效果检验。在突出煤层的突,出威胁区，只需采取安全防护措施，但应根据煤层的突出危,险程度，采掘工作面每推进,30,100m,，应用工作面突出危险,性预测方法连续进行不少于两次的验证性预测，当其中任何,一次验证为有突出危险时，该区域即改划为突出危险区。,煤层突出危险性区域性预测应在矿区地质勘探、新矿井建设,和新水平开拓时进行。我国目前采用的区域性预测方法如,下。,1),利用单项指标法进行煤层突出危险性预测,设计新矿井前必须确定新建矿井煤层突出危险性，编制设,计任务书的单位应根据地质勘探部门提供的矿井突出危险性,的基础资料，并参照邻近矿井突出情况和预测煤层突出危险,性指标，与部授权的煤炭科研单位共同确定矿井突出危险,性，方可将矿井突出危险性列入设计任务书中，报上级批准,后，作为新矿井的设计依据。,新矿井预测煤层突出危险性的指标可用煤的破坏,类型、瓦斯放散初速度,(,P),、煤的坚固性系数,(f),和,煤层瓦斯压力,(p),，其判断煤层突出危险性的临界,值，应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料,时，可参考表,1,所列数据划分，只有全部指标达到,或超过其临界值时方可划为突出煤层。预测煤层突,出危险性单项临界指标值如表,1,所示。,表,1,预测煤层突出危险性单项临界指标值,煤的破坏类型,瓦斯放散,初速度,p,煤的坚固性系数,f,煤层瓦斯,压力,P(Mpa),煤层突出,危险性判别,、,、,10,0.5,0.74,有突出危险,、,10,0.5,0.74,无突出危险,2),利用瓦斯地质统计法进行突出煤层中的区域预测,根据大量统计资料和突出事例表明，突出与地质构造存在,明显的关系。八十年代初，焦作矿业学院与湖南煤炭研究所,进行了这方面的研究，并取得了一定的成果。用瓦斯地质统,计法进行区域预测时，应根据已开采区域确切掌握的煤层赋,存和地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险区域,与突出威胁区域。,划分突出危险区一般应符合下列要求：,（,1,）在上水平发生过突出的区域，下水平的垂直对应区域,应预测为突出危险区；,（,2,）根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出,点距构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水,平或下部采区的地质构造分布，按照下水平构造线两侧的最,远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域（图,1,）；,（,3,）末划定的其他区域为突出威胁区。,图,1,用瓦斯地质统计法向下推测下水平或下部采区的突出危险区域示意图,1,断层；,2,突出点；,3,上水平或上部采区突出点在断层两侧的最远距离,线；,4,推测的下水平或下部采区在断层两则的最远距离线；,5,推测的下水平,或下部采区的突出危险区域,3),利用综合指标法进行突出煤层中的区域预测,采用综合指标法对煤层进行区域预测时应符合下列要求：,（,1,）在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定,煤层瓦斯压力。,（,2,）在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定,煤的坚固性系数（,f,）；,（,3,）将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为,煤层软分层的平均坚固性系数；,（,4,）将坚固件系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯,放散初速度指标（,P,）。,煤层区域突出危险性，可按下列两个综合指标判断：,D=,（,0.0075H/f3,）,(P0.74),（,1,）,K=P/f,（,2,）,式中,D,煤的突出危险性综合指标之一。它综合反映了煤质、瓦斯压力和地应力的作用程度；,K,煤的突出危险性综合指标之二。它集中反映煤的破坏程度和放散瓦斯的能力；,H,开采深度，,m,；,P,煤层瓦斯压力，,MPa,；,p,软分层煤的瓦斯放散初速度；,f,软分层的平均坚固性系数。,综合指标,D,、,K,的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确,定，如无实测资料，可参照表,2,所列的临界值，确定区域突,出危险性。表,2,用综合指标,D,和,K,预测煤层区域突出危险性的临界值,注：（,1,）如果,D=,（,0.0075H/f3,）,(P0.74),式中两个括号内,的计算值都为负时，则不论,D,值大小，都为突出威胁区域；,（,2,）地质勘探和新井建设时期进行煤层突出危险倾阶性预,测时，突出威胁视为无突出危险煤层。,（,3,）当,D,0.25,时无突出危险；当,D0.25,，,K,15,时，有,突出威胁；而当,D0.25,，,K,15,时，有突出危险。,煤层突出危险性综合指标,D,煤的突出危险性综合指标,K,无烟煤,其它煤种,0.25,20,15,4),工作面突出危险性预测方法,工作面突出危险性预测预报是预报工作中难度较大的一,种，因其能在施工前及时预报，故又称日常预测。下面分别,阐述常用的日常预测方法。预测方法种类虽多，但归根结底,都是以钻粉量考察煤体受力状态，以钻孔瓦斯涌出初速度或,钻粉瓦斯解析量、解析特征等来判断煤中瓦斯含量及其结构,等原理来进行突出危险性预测。下面分别阐述常用的日常预,测方法。,(1),钻孔瓦斯涌出初速度法,钻孔瓦斯涌出初速度法可应用于石门、煤巷和回采工作面突出危险性预,测，下面以掘进工作面为例，说明采用钻孔瓦斯涌出初速度法进行突出,危险性预测的步骤。,在掘进工作面的软分层中，靠近巷道两帮