1第五講煤與瓦斯突出及其防治本章要求掌握：1.瓦斯突出的分類與機理2.瓦斯突出的一般規(guī)律3.“四位一體”區(qū)域綜合防突技術4.“四位一體”局部綜合防突技術2內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施3一、煤（巖）與瓦斯突出概況

煤礦地下采掘過程中，在很短時間（數分鐘）內，從煤(巖)壁內部向采掘工作空間突然噴出煤(巖)和瓦斯的現象，稱為煤(巖)與瓦斯突出，簡稱瓦斯突出或突出。4煤與瓦斯突出的危害:●危及人員安全●破壞井下設備和建筑物，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風設施●誘發(fā)其它災害事故，如瓦斯爆炸、瓦斯燃燒●破壞礦井正常的生產秩序●影響經濟效益一、煤（巖）與瓦斯突出概況5一、煤（巖）與瓦斯突出概況世界上一次有記載的突出：1834年3月22日，法國魯阿爾煤田伊薩克礦井平巷掘進工作面世界上第一次猛烈的突出：1879年4月17日，比利時阿拉波二號井發(fā)生突出，煤量420t，瓦斯50萬m3，瓦斯逆流至地面，井口絞車房火爐引燃瓦斯，井口燒成一片廢墟。世界上最大一次突出：1969年7月13日，前蘇聯(lián)頓巴斯加加林礦井石門揭煤發(fā)生突出，煤量14000t，瓦斯25萬m3

。我國第一次有記載的突出：1950年，吉林省遼源礦務局富國西二坑垂深280m煤巷掘進工作面我國最大一次突出：1975年8月8日，天府礦務局三匯壩一礦主平硐(+280m)，震動性放炮揭煤，突出煤巖12780t、瓦斯140萬m36一、煤（巖）與瓦斯突出概況煤與瓦斯突出煤和CO2突出巖石和瓦斯突出巖石和CO2突出鹽和CO2突出7一、煤（巖）與瓦斯突出概況

我國是世界上瓦斯突出災害最嚴重的國家，每年發(fā)生突出事故近200起。截至2012年底，累計發(fā)生突出19800多次，占世界總突出次數的40％以上。8一、煤（巖）與瓦斯突出概況嚴重突出礦區(qū)北票、六枝、南桐、天府、芙蓉、松藻、英崗嶺、漣邵、白沙、焦作、雞西、阜新、沈陽9內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施10二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分

礦井中發(fā)生的有瓦斯參與拋出煤巖的現象稱之為礦井瓦斯動力現象。煤與瓦斯突出煤與瓦斯壓出煤與瓦斯傾出巖石與瓦斯突出煤與瓦斯突出突出壓出傾出瓦斯動力現象11二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分1.按照按動力現象的力學（能源）特征分類突出壓出傾出煤與瓦斯突出地應力和瓦斯壓力共同作用，地應力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用地應力為主，瓦斯壓力與煤自重為輔發(fā)動靠地應力，實現傾出的主要力是失穩(wěn)煤的重力。12二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分突出的基本特征：突出的煤向外拋出的距離較遠，具有分選現象；拋出的煤堆積角小于自然安息角；拋出的煤破碎程度較高，含有大量碎煤和一定數量手捻無粒感的煤粉；有明顯的動力效應，如破壞支架，推倒礦車，損壞或移動安裝在巷道內的設施等；有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯含量，有時會使風流逆轉；突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形、分岔形以及其它形狀。13二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分14二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分壓出的基本特征：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??；壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中常留有細煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙；壓出的煤呈塊狀，無分選現象；巷道瓦斯涌出量增大；壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形、半圓形孔洞。15二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分16二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分傾出的基本特征：傾出的煤就地按自然安息角堆積、無分選現象；傾出的孔洞多為口大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛錘（厚煤層）方向發(fā)展；無明顯動力效應；傾出常發(fā)生在煤質松軟的急傾斜煤層中；巷道瓦斯涌出量明顯增加。17二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分18二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分2.按照動力現象強度分類小型突出煤與瓦斯突出強度＜50t，突出后，經過幾十分鐘瓦斯?jié)舛瓤苫謴驼Ｖ行屯怀鰪姸?0-99t，突出后，經過一個作業(yè)班瓦斯?jié)舛瓤苫謴驼４未笮屯怀鰪姸?00-499t，突出后，經過一天瓦斯?jié)舛瓤苫謴驼４笮屯怀鰪姸?00-999t，突出后，經過幾天瓦斯?jié)舛瓤苫謴统Ｌ卮笮屯怀鰪姸龋?000t，突出后，經過長時間瓦斯?jié)舛炔趴苫謴统?9二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分3.突出危險程度劃分突出煤層突出危險程度發(fā)生過突出的煤層或者鑒定為有突出危險的煤層突出礦井在礦井的開拓、生產范圍有突出煤層的礦井突出危險區(qū)瓦斯壓力≥0.74MPa或者瓦斯含量≥8m3/t無突出危險區(qū)瓦斯壓力＜0.74MPa或者瓦斯含量＜8m3/t突出危險工作面預測指標超標或者預測過程有動力現象無突出危險工作面預測指標不超標而且預測過程沒有發(fā)生動力現象20內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施21三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例22三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例23三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例1.石門突出

實例:揭煤時的突出南桐魚田堡礦+150m水平主運輸石門，自頂板方向揭穿4號煤層。垂深325m，煤層傾角30°，煤厚2.4m，煤層松軟，底板有小錯動。揭煤前施工測壓孔時突出煤粉1t多，瓦斯壓力0.62MPa(表壓力)，壓力測值偏低，同水平相鄰區(qū)瓦斯壓力2.26MPa(表壓)。石門工作面距煤層2m時，曾響煤炮十多次，第一次放震動炮揭煤時發(fā)生了突出，拋出煤巖56t，瓦斯4500m3。24三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例:過煤門時的突出第一次突出瓦斯?jié)舛然謴驼：螅?，煤門向前掘進，在第二次突出前一個班，發(fā)現煤亮度變暗，層理紊亂，煤壁往巷道空間鼓動，有煤流出，工作面發(fā)冷，當放底炮崩4號煤底板時，發(fā)生了第二次突出，突出煤粉1473t，巖石80t，瓦斯逆流沖出進風豎并井口到地面。25三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：石門對掘揭煤突出

1970年3月10日，天府磨心坡煤礦+110m水平北段6石門對掘揭9號煤層發(fā)生突出，突出煤5270t，拋出280m，瓦斯逆流2200m。推測瓦斯壓力4.4MPa，相向對掘頭距離20m，打排放鉆孔11個，有2個鉆孔噴出煤粉2t，因此，在4個排放孔內裝27kg炸藥松動爆破。當兩工作面距煤層各為2m時，布置震動炮眼99個，炸藥231kg，瞬發(fā)雷管153個，放炮地點距突出點1200m，同時起爆，炮響后發(fā)生突出。26三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：自行沖破巖柱的突出

1988年10月16日，南桐魚田堡礦二水平東翼三采區(qū)+20m石門，打震動炮眼時發(fā)生自行沖破巖柱的突出，煤8765t，巖石61m3，瓦斯201萬m3，煤粉堵塞巷道1388m，瓦斯逆流1846m。突出煤層為4號層，厚約3.0m，傾角30-35°，石門附近地質構造復雜，距鴉雀嘴向斜軸312m，距煤層扭轉軸150m。27三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：延期突出1973年6月29日，北票三寶礦一井西一采區(qū)-226m水平2號巖石反眼揭開9b煤層時發(fā)生延期突出。煤1500t，瓦斯5.44萬m3。突出前一天反眼工作面迎頭為黑色石英斑巖，掏槽炮后工作面中間揭開煤層，面積0.6m2，尚剩7個刷幫眼未放炮，發(fā)現有掉渣、工作面壓力大等預兆，人員撤出停掘；突出前放刷幫炮，共7個炮眼，炮響后經過大約18-20min聽到兩聲巨響發(fā)生突出。28三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：

1967年3月14日，北票三寶一井-175m水平2石門西9B煤層平巷掘進接近煤門時發(fā)生突出。該區(qū)小斷層、小褶曲發(fā)育，大面積火成巖侵入，9B煤層頂板為厚達12m火成巖，底板為火成巖和砂頁巖，頂煤變質煤，底部為正常煤（4-5m），傾角25°。為預防突出，打排放瓦斯鉆孔8個，排放17天后向前掘進3.8m，距石門12m，煤炮聲連續(xù)不斷，在10min內可以聽到82響。2.平巷（煤層平巷）突出29三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：

1973年5月2日，六枝礦務局六枝礦五采區(qū)中巷上山傾出。上山沿7號煤層掘進，煤層傾角55°，煤厚4m，其上鄰近層1號、3號煤層已采但留有煤住。傾出點正位于這兩層留的煤柱的下方，附近有一壓扭性斷層，煤質松欽，巖石破碎，傾出前發(fā)現煤壁掉渣，決定加強支護；支架時煤層來壓，隨即傾出。3.上山突出30三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例

實例：天府礦務局磨心坡礦峰區(qū)沿9號煤層掘進臨時斜井，向下掘至距地表374m時發(fā)生突出。突出4天前發(fā)現煤變軟、層理紊亂，底板柱窩有水浸出，頂板裂縫有限哩聲并有“冷氣”噴出，突出前聽到類似跑車的“轟轟”聲，緊跟著一聲巨響而突出。煤拋出17.5m遠，最上面5m為煤粉，再下4m為小于25mm碎煤；往下3.5m為50mm小塊煤，最后2m為70-100mm大塊煤。4.下山突出31三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例5.采煤工作面突出實例：南桐煤礦一井0504采區(qū)一長度33m的區(qū)段，小斷層發(fā)育、底板階梯狀凸起、煤厚變化劇烈，回采時壓出7次，總壓出煤量2127t，占該區(qū)段煤儲量的50%。第⑦次壓出發(fā)生在震動放炮后5min，壓出煤量774t。注意：盡管回采工作面壓出平均強度不大，但是由于采煤工作面人員較多，對人身安全及生產的影響是很大的。32內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施33四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程1.瓦斯突出機理假說瓦斯作用假說地應力作用假說綜合作用假說流變假說

球殼失穩(wěn)假說34四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（1）瓦斯作用假說

認為：煤層中存貯的高壓瓦斯是突出的主要作用因素。有兩個分支：①瓦斯包假說認為煤層中存在著瓦斯壓力與瓦斯含量比鄰近區(qū)域高得多的煤窩，叫瓦斯包，包內煤松軟、孔隙與裂隙發(fā)育，具有較大的存貯瓦斯能力，它被透氣性差的煤（巖）所包團，儲存著高壓瓦斯。當巷道揭穿“瓦斯包”時，在瓦斯壓力作用下將松炊的煤窩破碎并拋出形成突出。35四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（1）瓦斯作用假說②瓦斯水化物假說認為甲烷在煤中以不穩(wěn)定的化合物形式存在，例如：瓦斯水化物CH4·H2O或者多聚甲烷（CH4)n存在。當巷道揭開飽含不穩(wěn)定化合物煤區(qū)時，因溫度上升或瓦斯壓力下降，促使它們急劇地分解，放出大量的瓦斯并夾帶著煤而噴出。瓦斯水化物（可燃冰）密度很大，有些呈固態(tài)，一立方公尺就可產生164立方公尺的瓦斯。36四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（2）地應力作用假說

認為：突出主要是高地應力作用的結果。一種認為除自重應力外還存在著地質構造應力，當巷道接近儲存構造應變能高的硬而厚的巖層時，后者將像彈簧一樣地伸張，將煤破壞和粉碎，引起瓦斯劇烈涌出而形成突出。另一種認為采掘工作面前方存在著應力集中，當彈性厚頂板懸頂過長或者突然冒落時，可能產生附加的應力；在集中應力作用下，煤發(fā)生破壞和破碎時，會伴隨大量瓦斯涌出而構成突出。37四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（3）綜合作用假說

認為：

突出是地應力、瓦斯、煤的力學性質等因素綜合作用的結果。這一假說較全面地考慮了突出的動力與阻力兩個方面的主要因素，得到了國內外學者的普遍承認。綜合假說中還有多種學說，能量說、地應力分布不均勻說，……38四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程

能量說：前蘇聯(lián)學著B.B.霍多特提出，他認為突出是煤的變形潛能和瓦斯內能突然釋放所引起的近工作面煤體的高速破碎，發(fā)生突出要滿足如下三個條件：激發(fā)突出的第一條件：對于回采W+Э＞F+U

對于掘進W＞F+U

對于石門揭煤W+Q＞F+UW----煤的變形潛能；Э----頂板巖石的動能，Q----煤內游離瓦斯所臺的內能；F----煤向巷道的移動功；U----煤的破碎功。39四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程激發(fā)突出的第二條件：

Vp＞Vx

Vp

----煤的破碎速度；Vx

----煤裂隙中瓦斯壓力下降速度，取決于煤的裂隙性。40四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程激發(fā)突出的第三條件：它要求在煤破碎完成之前，瓦斯壓力應必須大于拋出破碎煤的阻力，即：P-----瓦斯壓力；S

----煤破碎區(qū)段的橫斷面積；f----煤沿某一表面移動時的摩擦系數；α----煤沿某一表面移動時，該面與水平面所成的傾角；g----重力加速度；m----煤的質量；a----為了把煤拋出必須給煤的加速度41四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程

霍多特認為：只有當煤中應力狀態(tài)突然改變時，煤層才可能產生高速破碎，下述原因可以引起煤中應力狀態(tài)的突然改變：煤層中堅硬區(qū)段或堅硬包裹體的承載能力以脆性破碎形式消失；圍巖作用于煤層的動載荷；放炮（含震動放炮）落煤時，巷道迅速進入煤層；放炮揭開煤層?；舳嗵卣J為：地應力與瓦斯壓力在突出過程起本質作用，煤和圍巖構造的非均質性是突出的最普遍原因。42四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程1979年霍多特對上述假說又作了補充：①煤體的破壞分為兩類，第一類破壞是轉變?yōu)榕R界狀態(tài)的破壞，第二類破壞是煤體破碎成煤塊和煤粉。②第二類破壞的發(fā)展速度和破碎程度，足以不斷形成瓦斯放散表面和能使煤懸浮的瓦斯流。③無論是游離瓦斯還是吸附瓦斯都參與突出的發(fā)展。43四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（4）流變假說

中國礦業(yè)大學何學秋教授認為：煤與瓦斯突出是含瓦斯煤受采動影響后地應力與孔隙瓦斯氣體耦合的一種流變過程。在突出準備階段中，含瓦斯煤體在采動影響區(qū)域內就開始了蠕變破壞，使煤體進一步被切割，形成發(fā)育的裂隙網。在某區(qū)域加速破壞發(fā)生時，如果該區(qū)域瓦斯能量足夠沖垮已遭破壞的煤體，則突出發(fā)生、發(fā)展，突出過程中的瓦斯氣體部分由前一蠕變區(qū)域通過發(fā)育的裂隙網補給。44四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程（5）球殼失穩(wěn)假說

中國礦業(yè)大學蔣承林教授認為：煤和瓦斯突出是地應力破壞煤體、煤體釋放瓦斯、瓦斯使煤體裂隙擴張并形成的煤殼失穩(wěn)破壞過程煤體的破壞以球蓋狀煤殼的形成、擴展及失穩(wěn)為主要特點，破壞的煤體拋向巷道后，煤體內部繼續(xù)破壞后續(xù)的煤體。45四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程2.瓦斯突出過程準備過程激發(fā)過程發(fā)展過程煤與瓦斯突出能量積聚過程，有突出預兆；過程時間變化范圍很大，有時幾秒鐘即可完成。應力狀態(tài)突然改變，煤體破壞形成大量的裂隙，吸附瓦斯大量解吸參與突出。落煤、打眼、刨柱窩等都可以激發(fā)突出在地應力與瓦斯壓力作用下，連續(xù)剝離并破碎煤煤體；破碎的煤在瓦斯內能作功下，運送邊粉碎。終止過程遇到較硬的煤體，地應力與瓦斯壓力降低不足以破壞煤體，突出孔道被堵塞。46四、瓦斯突出機理假說與瓦斯突出過程47內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施48五、瓦斯突出的一般規(guī)律1.瓦斯突出發(fā)生在一定深度上，突出危險性隨采深增加而增大礦井或煤層一般有一個始突深度，當大于該深度時，就有發(fā)生突出的危險。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，可能轉變?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，可能轉變?yōu)閲乐赝怀龅V井。4950五、瓦斯突出的一般規(guī)律51五、瓦斯突出的一般規(guī)律

同一煤層，其瓦斯壓力越高，突出危險性越大。發(fā)生突出的瓦斯壓力最小值可用以下統(tǒng)計公式估算：Pmin----煤層發(fā)生突出瓦斯壓力最小值，MPa；f----軟煤分層的堅固性系數；V---軟煤分層的揮發(fā)分含量，％；A、B----統(tǒng)計常數，據我國26個礦井始突深度統(tǒng)計分析，A＝5，

B＝0.017。52五、瓦斯突出的一般規(guī)律2.絕大多數突出發(fā)生在煤巷掘進工作面在統(tǒng)計的9845次突出中，煤巷掘進工作面突出7482次，占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%。53五、瓦斯突出的一般規(guī)律3.煤層突出危險性隨煤厚增加而加大以南桐礦務局三號井為例：

5號煤厚0.7～0.8m，平均突出強度38噸/次，最大突出強度138噸/次；

6號煤厚1～1.5m，平均突出強度43噸/次，最大突出強度450噸/次；

4號層，煤厚2.5～3.2m，平均突出強度88噸/次，最大突出強度5000噸/次，該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層。54五、瓦斯突出的一般規(guī)律4.突出大多數發(fā)生在地質構造帶在3082次有地質構造情況詳細記錄的突出中，2525次突出地點有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質構造，占81.9%；557次突出無地質構造，僅占18.1%。55五、瓦斯突出的一般規(guī)律5.大多數突出前有作業(yè)方式誘導

8480次突出事例統(tǒng)計表明，有8253次有放炮、支護、落煤、帶鉆等作業(yè)方式誘導了突出，占97.3%，其中放炮作業(yè)突出5481次，占64.6%，風鎬落煤突出676次，占8%，手鎬落煤突出1102次，占13%。56五、瓦斯突出的一般規(guī)律6.突出前大多有預兆在我國統(tǒng)計的5029次有明確突出預兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預兆，占89.3%，無突出預兆僅有536次，占10.7%。57瓦斯突出的常見預兆聲響預兆--響煤炮瓦斯預兆--瓦斯異常、噴孔煤結構預兆--煤結構紊亂、煤體發(fā)暗、煤厚急劇變化礦壓顯現預兆--片幫、煤墻外臌、底臌、頂（夾）鉆溫度預兆--溫度降低、煤墻發(fā)涼五、瓦斯突出的一般規(guī)律58五、瓦斯突出的一般規(guī)律7.煤體破壞程度越高，突出危險性越大突出煤層多發(fā)生在為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤中，此類煤的共同特點是堅固性系數f值小、煤層瓦斯放散初速度ΔP大、煤層透氣性系數小、層理紊亂、多為遭受到地質構造揉皺的構造煤。59五、瓦斯突出的一般規(guī)律8.石門突出危險性最大在統(tǒng)計的9845次突出中，盡管石門突出次數少，但突出強度大，平均突出強度為316.5噸/次，是平巷平均突出強度（50噸/次）的6倍以上。60五、瓦斯突出的一般規(guī)律9.煤層突出危險區(qū)常呈條帶狀分布向斜軸部地區(qū)、向斜構造中局部隆起地區(qū)、向斜軸部與斷層或褶曲交匯地區(qū)、火成巖侵入形成變質煤與非變質煤交混或鄰近地區(qū)、煤層扭轉地區(qū)、煤層傾免驟變、走向拐彎、變厚特別是軟分層變厚地區(qū)、壓性、壓扭性斷層地帶、煤層構造分岔、頂（底）板階梯狀凸起地區(qū)等都是突出點密集地區(qū)、也是大型甚至特大型突出地區(qū)。前蘇聯(lián)統(tǒng)計資料表明，在突出煤層中，突出危險區(qū)僅占突出煤層區(qū)域總面積的10%。我國統(tǒng)計資料表明，突出煤層中，突出危險區(qū)僅占突出煤層區(qū)域總面積的10～15%。61內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施62《防治煤與瓦斯突出細則》的歷史沿革新的技術發(fā)展、經濟形勢、政治形勢近期突出事故發(fā)生的趨勢六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定1.《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的出臺背景煤炭工業(yè)部于1988年制定和頒布了《防治煤與瓦斯突出細則》；1995年修訂了《防治煤與瓦斯突出細則》。之后13年未進行修訂，部分條款已經不能使用我國的瓦斯突出防治需要。63⑴以人為本⑵源頭治理，治本為主，標本兼治⑶充分依靠技術進步⑷依法治突六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定2.《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的基本理念64防止或杜絕突出，不僅僅局限于不傷人、不死人大幅降低突出事故提高突出煤層開采準入門檻，不具備條件（技術、裝備、人員）的礦井必須退出突出礦井開采盡可能解決《細則》與防突不相適應的矛盾六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定3.《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的基本目標65上升為國家部門規(guī)章，增加了罰則提出了“區(qū)域防突措施先行，局部防突措施補充”的防突方針、“不掘突出頭、不采突出面”的防突理念提出了“區(qū)域綜合防突”和“局部綜合防突”兩個“四位一體”綜合防突體系突出煤層鑒定關口前移，修改了突出煤層的定義，把原來的突出礦井鑒定劃分為可研階段評估、建井鑒定和生產鑒定六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定4.《規(guī)定》與《細則》的本質區(qū)別防治煤與瓦斯突出技術體系合理采掘部署—煤層開采順序，巷道布置，掘、保、抽、采接替區(qū)域綜合防突技術措施區(qū)域突出危險性預測—瓦斯參數結合瓦斯地質分析區(qū)域性防突措施開采保護層區(qū)域性預抽煤層瓦斯工作面突出預測鉆屑瓦斯解吸指標鉆孔瓦斯涌出初速度指標工作面防突措施小直徑超前排放鉆孔松動爆破預抽瓦斯水力沖孔金屬骨架、煤體固化等工作面措施效果檢驗安全防護措施管理制度安全設施設備、器材局部綜合防突技術措施鉆屑量指標S區(qū)域措施效果檢驗區(qū)域驗證防治煤與瓦斯突出技術體系內涵示意圖67六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定第九條新建礦井在可行性研究階段，應當對礦井內采掘工程可能揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤層進行突出危險性評估。評估結果作為礦井立項、初步設計和指導建井期間揭煤作業(yè)的依據。⑴評估主要依據地質勘探資料和鄰近煤礦情況⑵評估與鑒定有較大區(qū)別，但評估仍有重要意義⑶原《細則》是先由地質勘探單位會同煤礦企業(yè)、部授權鑒定單位等確定煤層突出危險性（第13條），之后在礦井設計前由部授權單位鑒定（第6條）5.一般規(guī)定68第十條經評估認為有突出危險的新建礦井，建井期間應當對開采煤層及其他可能對采掘活動造成威脅的煤層進行突出危險性鑒定。⑴突出危險性評估有危險的礦井才需要授權資質單位在建井期間進行鑒定。鑒定為投產前的最終結論，可以改變原評估結論。⑵本條相當于原《細則》第6條建井期間的突出危險性重新驗證。但原細則的驗證由企業(yè)進行，發(fā)現不符才報批，而且若原來由危險改為無危險時須由部授權單位確認（第6條）。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定69第十一條礦井有下列情況之一的，應當立即進行突出煤層鑒定；鑒定未完成前，應當按照突出煤層管理：（一）煤層有瓦斯動力現象的；（二）相鄰礦井開采的同一煤層發(fā)生突出的；（三）煤層瓦斯壓力達到或者超過0.74MPa的。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定70第十二條突出煤層和突出礦井的鑒定由煤礦企業(yè)委托具有突出危險性鑒定資質的單位進行。鑒定單位應當在接受委托之日起120天內完成鑒定工作。鑒定單位對鑒定結果負責。煤礦企業(yè)應當將鑒定結果報省級煤炭行業(yè)管理部門、煤礦安全監(jiān)管部門、煤礦安全監(jiān)察機構備案。煤礦發(fā)生瓦斯動力現象造成生產安全事故，經事故調查認定為突出事故的，該煤層即為突出煤層，該礦井即為突出礦井。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定71

第十四條有突出危險的新建礦井及突出礦井的新水平、新采區(qū)，必須編制防突專項設計。設計應當包括開拓方式、煤層開采順序、采區(qū)巷道布置、采煤方法、通風系統(tǒng)、防突設施（設備）、區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施等內容。

……

突出礦井必須建立滿足防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定72

第十六條突出礦井的巷道布置應當符合下列要求和原則：（一）運輸和軌道大巷、主要風巷、采區(qū)上山和下山（盤區(qū)大巷）等主要巷道布置在巖層或非突出煤層中；（二）減少井巷揭穿突出煤層的次數；（三）井巷揭穿突出煤層的地點應當合理避開地質構造破壞帶；（四）突出煤層的巷道優(yōu)先布置在被保護區(qū)域或其他卸壓區(qū)域。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定73第十八條突出礦井開采的非突出煤層和高瓦斯礦井的開采煤層，在延深達到或超過50m或開拓新采區(qū)時，必須測定煤層瓦斯壓力、瓦斯含量及其他與突出危險性相關的參數。高瓦斯礦井各煤層和突出礦井的非突出煤層在新水平開拓工程的所有煤巷掘進過程中，應當密切觀察突出預兆，并在開拓工程首次揭穿這些煤層時執(zhí)行石門和立井、斜井揭煤工作面的局部綜合防突措施。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定74【解讀】⑴由于開采的煤層屬于同一煤系地層，因此，突出礦井的非突出煤層也是容易成為突出煤層的重點關注對象；⑵高瓦斯礦井的煤層本來瓦斯參數已經達到了較高的程度，如果繼續(xù)增大，也將是最可能成為突出煤層的重點關注對象；⑶關注的方法之一是，每延深一定的深度或進入新采區(qū)測定瓦斯參數；⑷關注之二是，在這些礦井新水平首次揭煤時，為防備深部煤層升級為突出煤層而采取局部綜合防突措施，并當在煤層中掘進開拓巷道時密切觀察突出預兆；⑸《規(guī)程》（二百零三條）、《細則》（第27條）要求有突出危險的新建礦井或突出礦井開拓的新水平的井巷第一次揭煤時測定。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定75第十九條突出煤層的采掘作業(yè)應當符合以下規(guī)定：（一）嚴禁采用水力采煤法、倒臺階采煤法及其他非正規(guī)采煤法；（二）急傾斜煤層適合采用偽傾斜正臺階、掩護支架采煤法；（三）急傾斜煤層掘進上山時，采用雙上山或偽傾斜上山等掘進方式，并加強支護；（四）掘進工作面與煤層巷道交叉貫通前，被貫通的煤層巷道必須超過貫通位置，其超前距不得小于5m，并且貫通點周圍10m內的巷道應加強支護。在掘進工作面與被貫通巷道距離小于60m的作業(yè)期間，被貫通巷道內不得安排作業(yè)，并保持正常通風，且在放炮時不得有人；（五）采煤工作面盡可能采用刨煤機或淺截深采煤機采煤；（六）煤、半煤巖炮掘和炮采工作面，使用安全等級不低于三級的煤礦許用含水炸藥（二氧化碳突出煤層除外）。六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定76【解讀】⑴突出煤層只有無突出危險區(qū)才可能實施這些采掘作業(yè)；⑵禁止采用水力采煤法、倒臺階采煤法等采面的煤壁很容易跨落引發(fā)突出。放頂煤采煤法對防突是各有利弊，并且按新規(guī)定的采面都是在無危險區(qū)或采取有效區(qū)域防突措施的區(qū)域，因此未予禁止；《規(guī)程》第一百八十三條規(guī)定突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)不得放頂煤開采；⑶急傾斜煤層若用偽傾斜正臺階采煤法，每一個臺階的開采都對其下一循環(huán)將開采的下部煤層具有卸壓保護作用，因而鼓勵采用；《細則》第八十條是急傾斜煤層厚度0.8m以上的應采用偽傾斜正臺階、掩護支架采煤法；⑷急傾斜煤層不宜布置容易跨落和突出的煤層上山掘進工作面。確需布置時，應采用雙上山掘進并加強支護；六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定5.一般規(guī)定77內容提要一、煤（巖）與瓦斯突出概況二、礦井瓦斯動力現象分類及危險程度劃分三、各類采掘面瓦斯動力現象的特點及實例四、瓦斯突出的機理假說與突出過程五、瓦斯突出的一般規(guī)律六、礦井瓦斯突出防治的一般規(guī)定七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施八、“四位一體”局部綜合防突措施78七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施《防突規(guī)定》第五條有突出礦井的煤礦企業(yè)、突出礦井應當根據突出礦井的實際狀況和條件，制定區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施。

區(qū)域綜合防突措施包括下列內容：（一）區(qū)域突出危險性預測；（二）區(qū)域防突措施；（三）區(qū)域措施效果檢驗；（四）區(qū)域驗證?！?.基本要求79七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施《防突規(guī)定》第六條防突工作堅持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充的原則。突出礦井采掘工作做到不掘突出頭、不采突出面。未按要求采取區(qū)域綜合防突措施的，嚴禁進行采掘活動。區(qū)域防突工作應當做到多措并舉、可保必保、應抽盡抽、效果達標。1.基本要求80七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施1.區(qū)域突出危險性預測《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）。81七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施《防突規(guī)定》第三十七條對已確切掌握煤層突出危險區(qū)域的分布規(guī)律，并有可靠的預測資料的，區(qū)域預測工作可由礦技術負責人組織實施；否則，應當委托有煤與瓦斯突出危險性鑒定資質的單位進行區(qū)域預測。區(qū)域預測結果應當由煤礦企業(yè)技術負責人批準確認。1.區(qū)域突出危險性預測82七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施區(qū)域預測一般根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的方法進行，也可以采用其他經試驗證實有效的方法。根據煤層瓦斯壓力或者瓦斯含量進行區(qū)域預測的臨界值應當由具有突出危險性鑒定資質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的單位進行，并在試驗前由煤礦企業(yè)技術負責人批準。1.區(qū)域突出危險性預測83七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施《防突規(guī)定》第四十三條根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的區(qū)域預測方法應當按照下列要求進行：（一）煤層瓦斯風化帶為無突出危險區(qū)域；（二）根據已開采區(qū)域確切掌握的煤層賦存特征、地質構造條件、突出分布的規(guī)律和對預測區(qū)域煤層地質構造的探測、預測結果，采用瓦斯地質分析的方法劃分出突出危險區(qū)域。當突出點及具有明顯突出預兆的位置分布與構造帶有直接關系時，則根據上部區(qū)域突出點及具有明顯突出預兆的位置分布與地質構造的關系確定構造線兩側突出危險區(qū)邊緣到構造線的最遠距離，并結合下部區(qū)域的地質構造分布劃分出下部區(qū)域構造線兩側的突出危險區(qū)；否則，在同一地質單元內，突出點及具有明顯突出預兆的位置以上20m（埋深）及以下的范圍為突出危險區(qū)(如圖1)。1.區(qū)域突出危險性預測84七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施1.區(qū)域突出危險性預測85七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施第四十三條（三）在上述（一）、（二）項劃分出的無突出危險區(qū)和突出危險區(qū)以外的區(qū)域，應當根據煤層瓦斯壓力P進行預測。如果沒有或者缺少煤層瓦斯壓力資料，也可根據煤層瓦斯含量W進行預測。預測所依據的臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可暫按表2預測。瓦斯壓力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）區(qū)域類別P﹤0.74W﹤8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)表2根據煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進行區(qū)域預測的臨界值1.區(qū)域突出危險性預測86七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施2.區(qū)域防突措施《防突規(guī)定》第四十條區(qū)域防突措施應當優(yōu)先采用開采保護層。《防突規(guī)定》第四十一條突出危險區(qū)的煤層不具備開采保護層條件的，必須采用預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施并進行區(qū)域措施效果檢驗。87七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施2.區(qū)域防突措施注意：選用有先后順序的要求88首采煤層地表（1）保護層開采七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施A適用條件89

保護層開采區(qū)域防突措施的適用條件：煤層群有效保護垂距內的厚度0.5m及以上的煤層無突出煤層或弱突出煤層保護層離突出煤層距離不能太近保護層開采不會破壞被保護層的開采條件優(yōu)先開采上保護層七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施首采煤層地表（1）保護層開采A適用條件90走向范圍傾向范圍保護角七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（1）保護層開采B保護范圍91七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（1）保護層開采C保護距離92開采保護層時，同時抽采被保護層的瓦斯正在開采的保護層工作面超前于被保護層的掘進工作面，其超前距離不得小于保護層與被保護層層間垂距的3倍，并不得小于100m開采保護層時，采空區(qū)內不得留有煤(巖)柱七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（1）保護層開采D施工要求93底板巷穿層鉆孔七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施94底板巷穿層鉆孔七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施95（2）地面井預抽煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施96地面壓裂井篩管完井方式示意圖單一煤層或煤層群有利的地形地勢煤層埋藏深度適宜（800米以淺）較長的預抽時間（3年以上）煤層透氣性較好或者可以改造具備瓦斯利用的條件七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）地面井預抽煤層瓦斯A施工要求97（3）穿層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施98

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化大，難以施工長鉆孔煤層松軟，成孔困難透氣性很差區(qū)域防突措施技術發(fā)展的方向和目標優(yōu)點：技術難度小安全程度高抽采效果可靠預抽時間長，不受掘進影響便于校檢缺點：工程量很大，周期長，成本高鉆孔長度利用率低特低透氣性煤層需要輔助采用強化增透措施七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施99存在較大的卸壓空白帶存在較小的卸壓空白帶如何消除卸壓空白帶，需要深入研究七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施100（4）順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施101

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化小，能夠施工長鉆孔必須有一條煤巷完成區(qū)域消突并掘進形成工作面長度不能太長，鉆機具有良好的定向功能優(yōu)點：工程量小工期短鉆孔長度利用率高瓦斯抽采量大缺點：鉆孔定向難保證，易存在抽放薄弱帶易出現打鉆噴孔切眼附近煤體的預抽時間難以保證校檢困難七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施102預抽鉆孔非等間距布置七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施103（5）穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施104

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化大，難以施工長鉆孔煤層松軟，成孔困難透氣性很差區(qū)域防突措施技術發(fā)展的方向和目標優(yōu)點：技術難度小安全程度高抽采效果可靠預抽時間長，不受掘進影響便于校檢缺點：工程量大，周期長，成本高鉆孔長度利用率低特低透氣性煤層需要輔助采用強化增透措施七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施105（6）順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施106

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化小，能夠施工長鉆孔兩條回采巷道區(qū)域消突并完成掘進工作面長度不能太長，鉆機具有良好的定向功能優(yōu)點：工程量小工期短鉆孔長度利用率高瓦斯抽采量大缺點：鉆孔定向難保證，易存在抽放薄弱帶易出現打鉆噴孔切眼附近煤體的預抽時間難以保證校檢較困難七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施107（7）穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施108

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化大，難以施工長鉆孔煤層松軟，成孔困難透氣性很差區(qū)域防突措施技術發(fā)展的方向和目標優(yōu)點：技術難度小安全程度高抽采效果可靠預抽時間長，不受掘進影響便于校檢缺點：工程量大，周期長，成本高鉆孔長度利用率低特低透氣性煤層需要輔助采用強化增透措施七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施109（8）穿層鉆孔預抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施110（9）順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施111

適用條件：單一突出煤層或煤層群中的保護層煤層產狀變化小，能夠施工至少60m長的煤層鉆孔鉆機具有良好的定向功能具有足夠的預抽瓦斯時間限制性使用優(yōu)點：工程量小工期短鉆孔長度利用率高缺點：鉆孔定向難保證易存在抽放空白帶打鉆易噴孔掘進速度慢校檢困難七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施112七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施3.區(qū)域措施效果檢驗瓦斯壓力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）區(qū)域類別P﹤0.74W﹤8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)

預測指標

保護層開采、預抽方法區(qū)域消突時，主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、鉆屑解吸指標、頂底板位移量及其他經試驗（應符合本規(guī)定第四十二條要求的程序）證實有效的指標和方法。113七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（1）石門揭煤效果檢驗綜合指標D綜合指標K無煙煤其他煤種0.252015114七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）煤巷掘進區(qū)域效果檢驗①底板巖巷穿層鉆孔預抽115七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）煤巷掘進區(qū)域效果檢驗②煤層順層鉆孔預抽116七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）煤巷掘進區(qū)域效果檢驗③煤層順層千米長鉆孔預抽117七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）煤巷掘進區(qū)域效果檢驗④煤層順層鉆孔雙巷掘進預抽118七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（2）煤巷掘進區(qū)域效果檢驗⑤順層千米長鉆孔雙巷掘進預抽119七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（3）工作面回采區(qū)域效果檢驗①根據抽采量計算瓦斯殘存量120七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施（3）工作面回采區(qū)域效果檢驗②根據實測瓦斯殘存量（3）工作面回采區(qū)域效果檢驗②根據實測瓦斯殘存量七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施121（3）工作面回采區(qū)域效果檢驗七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施122123七、“四位一體”區(qū)域綜合防突措施4.區(qū)域措施效果驗證驗證指標煤樣K1[ml.(g.min1/2)-1]干煤樣0.50濕煤樣0.40復合指標法鉆屑指標