神华乌海能源有限责任公司天荣一矿瓦斯基础参数测定及掘进工作面防突技术措施研究报告 目 录 第一章 矿井概况 .................................................... 1 1.1 矿井概况 ......................................................................................................... 1 1.2 地质特征 ......................................................................................................... 3 1.3瓦斯及自燃情况 ............................................................................................. 6 1.4 生产概况 ......................................................................................................... 8 第二章 瓦斯基础参数测定 ............................................ 9 2.1吸附常数测定及工业分析 ............................................................................. 9 2.2煤孔隙率测定 ............................................................................................... 11 2.3瓦斯含量 ....................................................................................................... 11 第三章 二、三煤层瓦斯地质图的绘制 ................................. 13 3.1决定瓦斯含量的自然因素 ........................................................................... 13 3.2 影响煤层瓦斯含量的地质因素 .................................................................. 15 3.3 煤层瓦斯含量分布规律研究 ...................................................................... 16 3.4绘制方法 ....................................................................................................... 17 3.4.1编图资料 ................................................................................................... 17 3.4.2编图内容和方法 ....................................................................................... 17 第四章 防突机构的建立及要求 ....................................... 17 第五章 突出指标的测定 ............................................. 18 5.1单项指标 ....................................................................................................... 19 5.2工作面突出危险性预测指标 ....................................................................... 22 第六章 区域综合防突措施 ........................................... 23 6.1开采保护层 ................................................................................................... 23 6.2预抽煤层瓦斯 ................................................................................................ 24 第七章 局部综合防突措施 ........................................... 25 7.1 “四位一体”防突技术 .................................................................................... 25 7.2煤巷掘进工作面突出预测 ............................................................................ 27 7.3煤巷掘进消突措施 ........................................................................................ 28 7.4防突措施效果检验与补充防突措施 ............................................................ 30 7.5安全防护措施 ............................................................................................... 31 7.6施工期间安全技术措施 ............................................................................... 32 7.7特殊地质情况下掘进工作面防突措施 ........................................................ 35 第八章 石门揭煤防突措施 ........................................... 36 8.1 基本情况 ...................................................................................................... 36 8.2石门揭煤流程 ............................................................................................... 36 8.3 石门揭煤措施 ............................................................................................... 37 8.4采取安全防护措施揭煤 ................................................................................ 42 第九章 安全防护措施 ............................................... 46 9.1反向风门 ........................................................................................................ 46 9.2远距离放炮 .................................................................................................... 47 9.3避难所或压风自救系统 ................................................................................ 47 第十章 结论与建议 ................................................. 48 10.1结论 .............................................................................................................. 48 10.2建议 .............................................................................................................. 48 附录Ⅰ 防突人员责任制度 ........................................... 49 附录Ⅱ 百灵煤矿瓦斯预测（效果检验）指标报告单 ..................... 50 附录Ⅲ 百灵煤矿煤与瓦斯突出记录卡片 ............................... 51 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 第一章 矿井概况 1.1 矿井概况 1.1.1位置与交通 内蒙古阿拉善盟百灵煤炭有限责任公司百灵煤矿（以下简称百灵煤矿）位于贺兰山煤田呼鲁斯太矿区百灵井田的北中段，行政区划隶属阿拉善左旗宗别立苏木（乡）管辖，其地理坐标为： 东经：106°13′05″～106°15′21″； 北纬：39°11′12″～39°13′07″。 2008年1月内蒙古自治区国土资源厅颁发给内蒙古阿拉善盟百灵煤炭有限责任公司百灵煤矿采矿许可证，证号：1500000830026。 矿区范围由4个拐点圈定，各拐点直角坐标如下表： 拐点号 1 2 3 4 X 4342855.00 4343550.00 4340700.00 4339900.00 Y 18605160.00 18606670.00 18608190.00 18606600.00 开采深度：由+1555～+900m标高，面积：6.2km2。有效期限自2008年1月至2011年1月。 百灵煤矿位于呼鲁斯太镇以南约4km。乌（达）—巴（音浩特）公路由矿区境内的北部通过，并于矿区公路接线。经乌巴（314线）公路北至乌海市约70km；南距阿拉善盟巴音浩特镇约86km；东南距宁夏石嘴山市40km。另外，包（头）—兰（州）铁路的支线平（罗）—汝（箕沟）铁路从矿区内通过，矿井经公路至呼鲁斯太车站约4km。区内交通尚属便利，有利于矿区的开发。矿区交通位置详见图1-1。 1 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 蒙哈日莫日布格古巴敖伦乌拉彦淖苏红图尔巴音戈壁苏木查干扎德盖阿笋布日苏木温都尔毛道银根苏木盟希尼乌苏 图克木苏木图克木巴彦哈日拉善乌力吉苏木 黄敖伦布拉格镇洪格日鄂楞苏木罕乌拉苏木巴彦诺日公苏木河磴口伊 右阿拉腾敖包苏木旗查干敖包都尔勒吉陶力吉兰泰镇 巴彦木仁苏木乌海市苏海图豪斯布尔都苏木 巴彦哈日乌达区 查哈尔苏木宗别立苏木呼噜斯太镇石嘴山区石嘴山市巴彦哈日甘东潮镇查干淖日巴彦哈日勘察区木仁高勒苏木古拉本敖包镇阿拉善左旗 (巴彦浩特镇)通古勒格淖尔苏木布固图苏木平罗黄巴彦哈日巴彦哈日图兰太巴润别立镇新城查干布拉格额尔克哈什哈苏木厢根达来苏木查干布拉格苏木贺兰河银川市肃巴彦哈日自治区驻地超格图呼热苏木盟、市驻地加尔嘎勒赛汉镇巴兴图旗、县驻地国界省界县界乡界国道腾格里额里斯苏木中卫县镇、苏木驻地省道主要道路嘎查驻地中宁县一般道路省温都尔乐图镇河黄勘查工作区位置宁夏回族自治区图1-1 交通位置示意图 2 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1.1.2自然与地理条件 百灵井田位于宁夏与内蒙交界处贺兰山山脉北段的西侧（内蒙境内），区内为低山丘陵地带，海拔高程在1510—1625m，最大高差为115m。区内沟谷发育，但以浅沟为主，主要沟谷为呼鲁斯太沟，从矿区的北、东部穿过。 本区气候属于北温带典型的性干旱荒漠草原气候。全年干旱少雨雪，风沙大，冬寒夏热，昼夜温差大。根据气象资料表明多年来平均气温在8.3℃左右，而最高气温为36℃（7、8月份），最低气温为-31℃（元月份）。该区少雨多风，年平均降水量在150-200mm，蒸发量约2150mm。 全年无霜期较短（120-180天），冰冻期为当年的11月至翌年的4月份，冻土深度最大为1.2m。年平均风速为4m/s，最大风速为40m/s。 本区地震烈度为7度。 1.2 地质特征 1.2.1地层 本区划分为华北地层区，鄂尔多斯地层分区，贺兰山—桌子山小区，出露地层比较全。区内出露的主要地层从下至上有太古界（贺兰山群）、震旦系（西勒图组）、寒武系、石炭系（太原组）、二叠系（山西组）三叠系（延长组）、侏罗系、第四系（更新统、全新统），缺少白垩系和新近系（第三系）地层。其中石炭系太原组和二叠系山西组为百灵井田的含煤地层。 1.2.2构造 井田内构造不甚发育，主要包括褶皱和断层构造。 （1）褶皱构造 区内褶皱构造主要发育于古生和中生代地层中，呈宽缓的背、向斜形式。本区的褶皱构成与成矿关系不密切，部分含煤地层的褶皱转折端煤层有加厚或变薄现象，但总体分析井田内褶皱构造对今后的煤层开采影响不大。 （2）断层构造 井田的外围形成多条大的区域性断层，但距本井田较远，只有在井田东部存在一条逆断层，将煤层切割，并将深部煤层逆推上来，形成了井田的煤层露头（均出露地面）。在该条断层的影响下，井田出现了几条小的伴生局部断层。这些局部断层大部表现为走向断层。最大的走向断层F14，断距小（≤20m），走向短（约 3 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1550m），对今后的煤层开采不会造成大的影响（留有断层防护煤柱）。 1.2.3煤层及煤质特征 井田内含煤地层为二叠系山西组（PS）和石炭系太原组（CT）。共含有12层煤，其中主要可采层为煤2、3、5、6、7五层煤，煤层倾角一般为21°左右。 （一）二叠系下段地层厚度为73m。岩性为灰色薄层砂岩、粉砂岩、炭质页岩、灰白色中厚石英砂岩。含有二层煤（煤2和煤3），煤层平均总厚为11.m，含煤系数为15.8%。 1、煤2层全区区连续分布，煤层厚度0.72—8.94m，平均3.12m。煤层结构较为简单，一般含1—4层夹矸，夹矸厚度0—0.7m（总厚）。为主要可采煤层。 2、煤3距煤2层一般为35m左右，煤层厚度为0.1-23.4m，平均为8.43m，全区大部可采。煤3层在厚度上分布很不规律，主要表现为上部厚下部薄、南部厚北部薄，矿井南部局部地段煤层厚度出现透镜体，范围不大。而且下部+1200m标高以下大部不可采。煤层结构较复杂，一般含矸0—5层，最多可达12层，夹矸累厚0—1.2m。煤3层为本井田内主要可采层，资源量占全区的38.9%。但由于煤层厚度变化大，严重影响到井下的回采工艺确定，因此建议回采时要灵活掌握。 （二）石炭系太原组一段厚度为2m。主要岩性煤层上部为灰色中厚层状石英粗砂岩、炭质页岩。煤层下部为石灰岩（透镜体）、细砂砾岩、粘土岩和深灰色泥晶灰岩。本地层含有可采煤层为4层（煤5、煤6、煤7、煤8）。 1、煤5层厚度为0.11—3.78m平均厚1.31m，是较稳定的局部可采煤层，煤层结构简单，距煤3层间距约为25m左右。 2、煤6层是全区可采煤层中最稳定的煤层之一，煤层厚度平均为1.61m。结构简单，一般无夹矸，厚度稳定,距煤512m左右。 3、煤7层也是全区最稳定的煤层之一，平均厚度为1.73m，结构简单，一般无夹矸，距煤6层30m左右。 4、煤8、煤9、煤12层为不稳定的局部可采煤层，可作为矿区生产中的配采煤层（炮采）。 各煤层分布及特征表，见表1-2。 4 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 表1-2 百灵煤矿煤层特征表 煤层编号 形态 2 3 5 6 7 8 上厚 度 最薄～最厚平均 0.728.943.12 夹 矸 层数 0-7 0-12 0-3 0-1 0-2 0-3 0-2 0-2 0-2 0-2 厚度 0-1.69 0-6.99 0-0.48 0-0.6 0-0.2 0-0.28 0-0.55 0-3.0 0-1.0 0-1.02 产 状 倾角 倾懈 顶 板 200° 页岩 18°～24° ～250° 砂质页岩 岩 性 夹 矸 页岩 炭质页质 底 板 页岩 砂质页岩 页岩、砂质页岩、细砂岩 砂质页岩 细砂岩 砂质页岩、细砂岩 产出 地层 Ps Ps Ct Ct Ct Ct Ct Ct Ct Ct Ct Ct 对比 难易 程度 易对比 易对比 较易 对比 易对比 煤层 间距 （平均） 35 25 12 30 煤层稳定性、 可采性、连续性 较稳定，可采连续 较稳定，可采连续 开采 情况 采深至1390～1410米标高 局部采深至1450～1350米标高 层状 层状 透镜状 层状 层状 层状 层状 0.10-23.4 8.42200° 页岩、砂质页岩、页岩 17°～24° ～250° 砂岩 粘土页岩 200° 页岩、细砂岩、砂页岩 21°～23° ～250° 质页岩 粘土页岩 200° 20°～22° 灰岩、页岩 ～250° 200° 17°～23° 灰岩、页岩 ～250° 页岩 页岩 0.11-3.78 1.310.71-1.78 1.160.61-2.44 1.73较稳定，局部可采、连采深至1350米标高 续较好 稳定，可采、连续 稳定，可采、连续 采深至1350米标高 采深至1350米标高 易对比 2 易对比 28 较易 对比 不易 对比 较易 对比 较易 对比 较易 对比 26 23 8 15 37 0.38-3.351.23 200° 20°～25° 页岩、砂质页岩 页岩、炭质页岩 细砂岩、砂质页岩 ～250° 200° 页岩、砂质页岩、页岩 18°～24° ～250° 砂岩 砂质页岩 200° 砂岩、砂质页岩、页岩 19°～24° ～250° 细砂岩 砂质页岩 页岩、砂质页岩、细砂岩 页岩、砂质页岩、细砂岩 不稳定，局部可采、连采深至1350米标高 续较好 不稳定，厚度变化大， 采区范围内不可采 不稳定，局部可采、连采深范围内未开采 续较差 不稳定，厚度变化大， 采区范围内不可采 不稳定，厚度变化大，采深至1350米标高 采区范围局部可采 不稳定，厚度变化大， 采区范围内不可采 不稳定，厚度变化大，采区范围内不可采 10 层状 10 上0.07-1.28 0.0.09-1.70 0.79层状 12 层状 12 15 22 层状 层状 层状 0.09-1.53 0.500.10-2.42 0.930.01-1.300.51200° 砂岩、砂质页岩、页岩、砂质页岩、页岩、细砂岩、砂质21°～24° ～250° 细砂岩 炭质页岩 页岩 200° 页岩、细砂岩、19°～24° 页岩、砂质页岩 砂质页岩、细砂岩 ～250° 炭质页岩 200° 20°～22° 页岩、砂质页岩 页岩 ～250° 页岩、砂质页岩 0.21-1.55 0.57200° ～250° 20°～25° 页岩、砂质页岩 砂质页岩、页岩 页岩、砂质页岩 - 5 - 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 各层煤呈黑色，油脂玻璃、沥青光泽，条带状、线状、少量为致密块状。断口呈贝壳状、阶梯状。属于半光亮—半暗型煤。煤的平均容重为1.4—1.55t/m3。 煤的主要化学性质见表1-3。 表1-3 百灵煤矿主要煤质特征和工艺性能表 硫煤灰 份 挥发分(Vr)% 分 磷分层Pg 名主要波G(%) 一般值 平均 平均 SQ称 动值 20.2024.823.50.40.008 ～9 7 8 5 2 30.00 10.0010.816.0020.50.50.023～7 ～4.00 7 0 6 25.0027.823.20.50.039 ～7 6 1 6 3 10.0011.214.0019.30.50.059～6 ～2.00 1 4 0 15.0020.420.81.30.004 ～2 2 2 0 6 9.00～10.313.0017.91.10.01012.00 5 ～3.00 0 4 5 7.00～11.319.72.20.005 15.00 1 2 2 7 7 4.00～12.0017.01.50.0015.43 8.00 ～7.00 1 5 1 15.0018.520.86.00.009 ～7 6 4 1 8 6.00～15.0019.02.40.0128.24 10.00 ～8.00 7 9 8 1.3瓦斯及自燃情况 1.3.1瓦斯 1965年提交的精查报告中作的钻孔瓦斯测试工作较为简单，瓦斯样少，但报告中分析，井田浅部（＋1300m）以上为低瓦斯，深部为高瓦斯，并提出在今后的生产中要注意深部瓦斯的防治。百灵公司2005年进行了浅部（＋1350m以上）小井中的煤2、煤3、煤6、煤7层进行了鉴定工作，结果表明各煤层瓦斯最大相对涌出量≤7.65m3/t煤，最大绝对瓦斯涌出量≤1.78m3/min（参见表1-2-6）。经分析＋1350m以上各矿井应属于低瓦斯矿井。后又委托煤炭科学研究总院抚顺分院对+1350m以下煤层进行了瓦斯含量的测试鉴定，发现+1200m水 6 发热量卡/克 fQDTfQDT胶质 层厚 容 备重 注 121.45742 8314 ～8 23 78 8590 5923 8206 7538 8512 6187 7848 7760 8593 7680 8618 8112 8603 6800 8480 7755 8481 8～1.521 2 0～1.411 7 0～1.411 0 0～19 1.41 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 平井下绝对瓦斯涌出量已达到51.7m3/min（＞40m3/min），相对瓦斯涌出量已达到13.7m3/t（＞10m3/t）,应属于高瓦斯矿井，必须按照高瓦斯矿井管理，并且在完成煤层瓦斯基础参数测定后，于矿井投产前完成瓦斯抽放系统的建设。只有在抽放后，并达到抽放的效果，矿井才可利用风排方式解决井下空气中的瓦斯超限的问题，否则新井不可投入生产活动。 百灵2005年矿井瓦斯等级鉴定统计表1-4 全 矿 井 矿井名称 相对瓦斯 绝对瓦斯 涌出量涌出量 （m3/t） （m3/min） 2.70 7.30 7.65 5.78 3.56 4.98 5.04 4.80 0.16 0.94 0.68 0.61 1.78 2.22 0.14 0. 采区最大相对瓦斯涌出量（m3/t） 2.70 7.30 7.65 5.78 3.56 4.98 5.04 4.80 矿井 上年度 瓦斯 矿井瓦 等级 斯等级 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 高 低 低 低 低 低 主采 煤层 2# 2# 2# 2# 3# 3# 6# 7# 二层一号井 二层三号井 二层五号井 二层五号井 三层三号井 三层一号井 六层一号井 七层3号井 7 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1.3.2煤的自然发火与煤尘爆炸 经调查和地质部门描述，百灵井田内的矿井长期以来均未见发生煤层自燃发火现象。2004年公司委托煤炭工业甘肃省煤炭质量监督检验站取样检验，各煤层均属于不易发火煤层（老的评价方式，氧化与还原煤样着火点的差值均＜20℃）。根据本矿区有的矿井发生过井下着火事故，为防万一，设置注氮灌浆防灭火系统。 百灵井田煤、岩层含水均很低,尤其是各煤层的含水率均≤1％，而煤层硬度小（f=0.34～0.88），易碎，在生产的过程中易产生大量煤尘。经本公司2004年委托煤炭工业甘肃省煤炭质量检验站（原煤炭中心试验室）进行鉴定，井田内煤尘有爆炸危险性（最低岩粉量在45-85％）。 1.4 生产概况 1.4.1矿井生产能力与服务年限 矿井的设计生产能力为180Mt/a，储量备用系数为1.3，服务年限为27.2a。 1.4.2矿井开拓 本矿井已施工主斜井、材料斜井、行人副斜井、立风井四条井筒并已竣工，开拓方式为立、斜井多水平混合开拓。现矿井一期工程已经完成，二期工程准备巷道工程已基本完成，现主要施工的掘地点为：1330采区专用回风石门、1260北翼运输中巷、10201回风顺槽，10201运煤联络巷、预计明年六月份形成首采工作面生产系统。 1.4.3采煤方法 根据矿井生产能力的要求和煤层赋存条件，设计中选择高产、高效的综合机械化采煤法,采用走向长壁后退式回采布置。对于煤2层，由于煤层较薄，中间夹矸较薄（一采区0.10—0.53m），实行一次采全高（1.9—2.5m）；对于煤3层，煤层较厚（一采区南翼平均厚8.4m），自然厚度在4—23m之间，厚度变化大，因此对于煤3层工作面装备综采放顶煤设备，实行采放结合。即遇有4m以下的煤层，一次采全高；遇有5—10m厚的煤层采用采2.5m，放2.5—7.5m的综采放顶煤法；遇有大于10m厚的煤层，应采用分层放顶（每段不应超过10m）；或采用金属网假顶，配合沿空送巷，实行分层回采。根据资料表明，煤3层厚度大于10m的赋存面积小，走向短，回采时视情况灵活掌握，以保证安全和少丢煤为原则。 8 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1.4.4矿井通风 本矿井煤层赋存情况稳定，为多煤层联合开采，通风方式分列式，立风井回风，主斜井、副斜井、行人斜井进风，立风井风机型号为FBCDZ-32/2*400kw，对旋国轴流式风机两台，一台工作，一台备用，总排风量为5578m3/min，总进风量52m3/min，满足矿井安全生产需要，每个采区设置至少1条专用回风巷。（见通风系统图），矿井总回风巷、采区专用回风巷安设甲烷传感器。矿井通风方式为机械抽出式。 1.4.5瓦斯抽放系统 百灵煤矿已建立井下瓦斯抽放系统，井下瓦斯抽放泵站设在1260回风石门，抽放泵型号：2BE3—400型，为水环式真空泵，最大抽气量93.3m3/min。1320、1260水平回风石门选用DN400钢骨架纤维增强树脂管路，运输中巷、顺槽掘进巷道选用DN200钢骨架纤维增强树脂管路连接，现已连接1320总回风石门、1260南运输中巷钻场的钻孔，正常进行瓦斯抽放。 地面永久瓦斯抽放泵站基建工程已竣工，正进行设备安装，选用2BEC62型水环式真空泵三台，YB系列250KW、6KV防爆电机。抽气量280m3/min。立风井井筒瓦斯抽放管路选用DN600钢骨架纤维增强树脂管，已安装完成，敷设管路全长437m。待地面永久瓦斯抽放泵站设备安装完成后，立风井瓦斯抽放管路与井下1320、1260水平石门DN400管路对接，形成地面永久瓦斯抽放系统。 第二章 瓦斯基础参数测定 2.1吸附常数测定及工业分析 瓦斯以两种状态存在煤体之中，即吸附状态和游离状态。在煤的瓦斯含量中，一般吸附瓦斯占80~90％以上，吸附瓦斯量的多少，决定于煤对瓦斯吸附能力和瓦斯压力、温度等条件。现将煤的工业分析与瓦斯吸附常数测定方法简述如下： (1)在＋1320水平石门揭煤处采集新鲜煤样（全厚）2000g，剔除矸石，自然阴干后，送实验室粉碎，取0.2～0.25mm粒度的试样300～400g装入密封罐中； (2)在恒温60℃高真空（10-2～10-3mmHg）条件下脱气2天左右； (3)在30℃恒温和0.1～5.0MPa之间的压力条件下，进行不同瓦斯压力下的 9 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 吸附平衡，并测定各平衡压力下的吸附瓦斯量； (4)根据不同平衡压力下的吸附瓦斯量（一般不少于6个点），按郎格缪尔方程W=abp/(1+bp)回归计算出可燃质的瓦斯吸附常数a和b值； (5)称取粒度为0.2mm以下的分析煤样1±0.1g于105～110℃的干燥箱内干燥到恒重，其所失去的重量占煤样原重量的百分数作为水分； (6)称取粒度为0.2mm以下的分析煤样1±0.1g，放入箱形电炉内灰化，然后在815±10℃灼烧到恒重，并冷却至室温后称重，以残留物重量占煤样原重量的百分数作为灰分； (7)称取粒度为0.2mm以下的分析煤样1±0.1g，放入带盖的瓷坩锅中，在900±10℃的温度下，隔绝空气加热7分钟，以所失去的重量占煤样原重量的百分数减去该煤样的水分作为挥发分。 表2-1 百灵煤矿二、三煤层煤样吸附瓦斯试验与工业分析结果 吸附常数 煤层 a(m3/r) 二 三 18.406 24.052 b(MPa-1) 0.520 0.4 灰分 Aad(%) 46.85 21.96 水分Mad(%) 0.61 0.86 挥发分 Vdaf(%) 15.02 18.19 图2-1 +1320m水平2#煤层1号钻孔煤样吸附等温线图 10 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 图2-2 +1320m水平3#煤层2号钻孔煤样吸附等温线图 2.2煤孔隙率测定 作为孔隙发育程度的衡量指标，孔隙率测定是在实验室进行的，它通过对现场采集的煤样测定煤的真、视密度来计算，计算公式如下： kptpp/pt真 (2-1) 式中：k—煤孔隙率， m3 / t； p真—煤真密度，t/m3； p视—煤视密度，t/m3。 煤的孔隙率测定结果,见表2－2所示。 表2－2 煤样吸附瓦斯试验结果表 地 点 +1320m +1320m 2.3瓦斯含量 煤层瓦斯含量是指单位质量煤体所含有的瓦斯体积，常用m3/t或ml/g作为计量单位。生产矿井煤层原始瓦斯含量普遍采用间接法或直接法测定。 本次采用了直接法，直接法测定煤层瓦斯含量，即利用煤层钻孔采集煤体煤芯，用解吸法井下直接测定煤层瓦斯解析量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是： 11 煤层 二 三 真密度(t/m3) 2.05 1.66 视密度(t/m3) - - 孔隙率(%) - - 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量，实验室测定煤样残存瓦斯量，再计算煤层瓦斯含量。此次采用直接法测定百灵煤矿二、三煤层的瓦斯含量。 煤层瓦斯含量计算公式如下： XabP100AadMad110KP•• (2-2) 1bP10010.31Mad式中 X－煤层瓦斯含量，m3/t; a－吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m3/tr; b－吸附常数，MPa-1; P－煤层绝对瓦斯压力，MPa; Aad－煤的灰分，％； Mad－煤的水分，％； K－煤的孔隙体积，m3 /t ; γ－甲烷的压缩系数。 原煤的瓦斯含量： X0X100AW100 (2-3) 式中 X0－原煤瓦斯含量，m3/t； A－原煤的灰分，％； W－原煤的水分，％。 根据公式(2-1)计算结果如表2－3、2-4。 12 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 表 2-3 瓦斯含量计算所需参数 煤层 二 三 真密度视密度（t/m3） （t/m3） 2.05 - 1.66 - a 18.406 24.052 b 0.520 0.4 表2－4 瓦斯含量计算结果 煤层 二 三 测压地点标高 +1320m中石门 +1320m中石门 3原煤瓦斯含量（m/t） 瓦斯压力（Mpa） Mad（%） 46.85 21.96 Aad（%） 0.61 0.86 孔隙率K - - 0.27 0.4 3.817 4.9 最大瓦斯压力实际测定为：1320水平0.24MPa,1260水平0.94MPa,1200水平0.12MPa。 第三章 二、三煤层瓦斯地质图的绘制 《煤矿安全规程》第一百八十一条规定，突出矿井必须及时编制矿井瓦斯地质图，图中应表明采掘速度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基础参数等，作为突出危险性区域预测和制定防突措施的依据。 瓦斯地质图研究是反映了瓦斯地质规律、瓦斯变化规律、指导瓦斯预测和防灾、减灾的最基础的图件。有了瓦斯地质图，能够使瓦斯地质资料和研究成果得到高度集中，并不断的积累和完善，使煤矿相关的领导和管理人员能够简明扼要的指导瓦斯灾害防治，瓦斯防治技术和人的有效领导高度结合，有效的减少煤矿瓦斯灾害。根据百灵煤矿的委托要求，西安煤科院和河南理工学院的工作人员根据历史瓦斯地质资料和现场实测的参数，分析了二、三煤层的瓦斯含量地质规律并绘制了瓦斯地质图。 3.1决定瓦斯含量的自然因素 决定瓦斯含量的自然因素包括“生、储、盖”三个自然因素。“生”指瓦斯的生成量的多少；“储”指瓦斯储存的煤层条件；“盖”指瓦斯储存的外部围岩、 13 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 构造等条件。 3.1.1瓦斯的生成 成煤过程中产生的瓦斯是巨量的。据学者光兹洛夫的研究：古代植物每变质生成一吨褐煤可产生68m3甲烷，长焰煤168m3，气煤212m3，肥煤229m3，焦煤270m3，直到无烟煤产生419m3。煤层作为瓦斯的生气源，其瓦斯的生成量与煤的变质程度密切相关；变质程度越高，生成瓦斯的量越大。然而在漫长的地质变迁中地层抬升与风化剥蚀，成煤过程中产生的瓦斯绝大部分已通过渗透、扩散与溶解而逸散到围岩或大气中，现今仍存留在煤层中的瓦斯仅为原始生气量的很小一部分。 百灵煤矿二、三煤层以主焦煤为主，其次为瘦煤及少量贫煤，具有较好的生成条件，有较好的瓦斯生成能力。 3.1.2瓦斯的储存条件 瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸附状态存在的。游离状态也称为自由状态，其量的大小主要决定于贮存空间的体积、压力和温度。吸附状态又称结合状态，指甲烷分子集中在煤孔隙表面，主要为物理吸附。几种状态的瓦斯处于不断变化的动平衡之中，在一定条件下会互相转化。当压力、温度变化时，游离瓦斯转化为吸附瓦斯称为吸附，吸附瓦斯转化为游离瓦斯称解吸。 煤层不但是瓦斯的生气层，而且又是瓦斯的储集层。煤层作为一种复杂的多孔介质，拥有发达的孔隙体系和巨大的孔隙比表面积，是储集瓦斯的理想场所。煤层中储集的瓦斯90％以上是以吸附态储存在煤孔隙表面上；煤储存瓦斯的能力用煤对瓦斯吸附常数表示，它取决于煤中孔隙比表面积、孔隙容积、孔隙率以及孔径分布。百灵煤矿煤层孔隙发育，煤对瓦斯的极限吸附量a值属中等偏大，说明煤层具有较强的吸附储存瓦斯能力，也就意味着在相同瓦斯压力下，有较高的瓦斯含量。 3.1.3对煤层瓦斯的封闭能力 煤层瓦斯的封闭能力与地层的厚度、岩性及地质构造以育的程度有关。从井田煤层赋存条件来看，二煤、三煤顶板常为中、细砂岩，厚度在3～8m之间，而且砂岩为直接顶时稳定性良好，属不易冒落的稳定岩石。经实际调查各煤层的底板比较稳定，岩性主要为页岩、砂质页岩、岩性比较脆，但浸水后不膨胀，为 14 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 较稳定的中硬底板。顶底板具有较好的封闭能力。 3.2 影响煤层瓦斯含量的地质因素 3.2.1煤层埋藏深度 一般煤层瓦斯含量随着深度的增加而增加，百灵煤矿在掘进至深部水平的时候，瓦斯涌出量明显增加，并且突出危险性也增加了。 3.2.2.煤层露头 煤层露头直接暴露煤体，因此，煤层有无露头对煤层瓦斯含量有一定影响。煤层露头是瓦斯向地面排放的出瓦斯，影响瓦斯风化带的深度,露头存在的时间越长，瓦斯排放越多;反之，如无露头，则瓦斯不易排放，煤层瓦斯含量就越大。 百灵煤矿在＋1350m以上水平至煤层露头，均为小煤矿开采，矿井瓦斯涌出量不大，为低瓦斯矿井。井田东部存在一条逆断层，将煤层切割，并将深部煤层逆推上来，形成了井田的煤层露头（均出露地面），这为瓦斯的逸散提供了有利条件。 3.2.3地质构造 地质构造是影响瓦斯赋存的重要因素。煤系地层为沉积地层，各种岩石的透气性有很大差别，在地层与地质构造的共同作用下，可能形成封闭型地质构造或开放型地质构造。封闭型地质构造有利于瓦斯储存，开放型地质构造有利于瓦斯排放。闭合而完整的背斜或穹隆又覆盖有不透气的地层是良好的储存瓦斯构造，其轴部煤层内往往积存高压瓦斯，形成“气顶”。在倾伏背斜的轴部，瓦斯浓度通常也高于翼部。但是当背斜顶部因张力形成连通地表的裂隙时，瓦斯易于流失，轴部瓦斯含量反而低于翼部。向斜构造存在两种情况：一种情况下，因轴部瓦斯受到强力挤压，透气性差，使轴部的瓦斯含量高于翼部；另一种情况下，由于向斜轴部瓦斯补给区域缩小，当轴部裂隙发育，透气性好时，有利于瓦斯流失，开采向斜轴部时，相对瓦斯涌出量反而减少。 断层对瓦斯含量的影响，一方面要看断层的封闭性，另一方面要看与煤层接触的对盘岩层的透气性。开放性断层不论是否与地表直接相通，都会引起附近煤层瓦斯含量的降低；封闭性断层与断层接触的对盘岩层透气性差时，可以阻止瓦斯的排放，可能形成高瓦斯区域。 15 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 百灵井田的外围形成多条大的区域性断层，但距本井田较远，只有在井田东部存在一条逆断层，将煤层切割，并将深部煤层逆推上来，形成了井田的煤层露头（均出露地面）。在该条断层的影响下，井田出现了几条小的伴生局部断层。这些局部断层大部表现为走向断层。最大的走向断层F14，断距小（≤20m），走向短（约1550m）。实际揭露一采区南翼巷道两条逆断层F2-1，F2-2，落差分别为10--15米、22米。北翼F2断层落差都在10米以上。 3.2.4.围岩性质 从井田煤层赋存条件来看，二煤、三煤顶板常为中、细砂岩，厚度在3～8m之间，而且砂岩为直接顶时稳定性良好，属不易冒落的稳定岩石。经实际调查各煤层的底板比较稳定，岩性主要为页岩、砂质页岩、岩性比较脆，但浸水后不膨胀，为较稳定的中硬底板。 3.2.5煤层倾角 煤层倾角大时，瓦斯可沿着一些透气性好的地层向上运移和排放，利于降低煤层瓦斯含量；反之，煤层瓦斯含量高。井田煤层倾角较大，一般在20~24°，这在客观上是瓦斯排放的有利因素。 3.2.6总结 总之，综合以上影响矿井瓦斯含量的因素，可以得出：煤层埋藏深度、煤层露头、煤层倾角、围岩性质、地质构造都是影响百灵煤矿煤层瓦斯含量的因素。 3.3 煤层瓦斯含量分布规律研究 煤层瓦斯含量沿倾向分布规律常用瓦斯含量与埋藏深度或地板标高之间的关系来表示。以往的研究成果表明：对大多数矿区而言，在瓦斯带内煤层瓦斯含量随着埋藏深度的增加而增大，两者之间具有良好的线性关系，这种关系能客观地表征煤层瓦斯含量沿煤层倾向的分布规律。 根据百灵煤矿钻孔资料及历年来瓦斯鉴定资料，二、三煤层的瓦斯含量分布，总体上呈由上向下加大的趋势，瓦斯含量较高，矿井瓦斯的涌出量会进一步升高。 通过大量资料显示，二、三煤层整体瓦斯涌出量较高，但当巷道遇断层、破碎带时，瓦斯浓度将进一步提高。 3.3.1瓦斯含量与底板标高的关系 依据煤炭科学研究总院抚顺分院2007年2月《内蒙古庆华集团阿拉善百灵 16 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 煤炭有限责任公司煤层瓦斯基础参数测定研究报告》，并结合百灵煤矿实际资料分析，百灵煤矿二、三煤层随着煤层底板标高的减小，瓦斯含量增大。 3.3.2瓦斯含量与埋藏深度的关系 瓦斯生于煤层，储存于煤层，瓦斯含量的大小同样也与埋藏深度密切相关，埋藏深度越深，瓦斯不易散出，储存于煤层中，含量较大，反之较小。 3.4绘制方法 3.4.1编图资料 （1）地质资料 百灵煤矿矿井采掘工程平面图、煤层底板等高线图、井上下对照图、地层综合柱状图、矿井内所有钻孔柱状、三维地震勘探资料、采掘工作面地质说明书和相关图件、矿井地质精勘报告等。 （2）瓦斯资料 建矿以来掘进、采煤工作面瓦斯日报表、测风报表、产量报表、采掘月进尺、瓦斯鉴定资料、钻孔取样测定报表等。 埋藏深度越深，瓦斯不易散出，储存于煤层中，含量较大，反之较小。 3.4.2编图内容和方法 （1）地理底图 选用1：2000煤层底板等高线作为地理底图。 （2）地质内容 煤层底板等高线：标高差50m一条。图上表示出了地质勘探钻孔、煤层露头、向斜、背斜、断层、煤层厚度。 （3）瓦斯内容 回采工作面绝对瓦斯涌出量、掘进工作面绝对瓦斯涌出量；瓦斯涌出量区划；瓦斯含量点和瓦斯含量等值线。 第四章 防突机构的建立及要求 依照《防治煤与瓦斯突出规定》（以下简称《突出规定》），开采突出煤层的煤矿企业、突出矿井应设置满足防突工作需要的专业防突队伍。为此，特成立煤矿防治煤与瓦斯突出工作领导小组。 4.1、成立百灵煤矿防突工作领导小组 17 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 组 长：范培金 副组长：董守乐 郭明利 组 员：生产矿长、机电矿长、通风副总工程师、通防、通风区长。 4.1.1、负责全矿煤与瓦斯突出的防治工作。 4.1.2、结合本矿煤与瓦斯突出的实际情况，按照《煤矿安全规程》和《突出规定》中的规定，准确的划出本矿的突出区域、突出标高和突出煤层，做到有目标的开展防突工作。 4.1.3、按照《煤矿安全规程》和《突出规定》的要求，组织编制年度、季度、月份的防突措施计划。 4.1.4、每月至少组织一次防突措施落实情况的检查，及时解决施工中遇到的问题。 4.1.5、组织对防突措施的效果进行检验。 4.1.6、组织在突出区域内石门揭煤前对煤层进行突出危险性预测工作。 4.1.7、把石门揭煤作为防突的重点，组织和指挥好石门揭穿突出煤层工作，及时总结防突经验及教训，制定出适合本矿实际情况的防突措施，确保石门安全的揭穿突出煤层和在突出煤层中安全的进行采掘工作。同时也要制定防止抽冒顶的专门措施。 4.1.8、组织对入井人员的防突安全培训和教育，使入井人员熟悉突出预兆等一般常识及自救器的使用方法，增强职工的自我防护意识。 4.1.9、当井下发生突出（喷出）时，要组织好救灾工作，并派专人对突出（喷出）的情况进行调查，详细做好记录，填写突出（喷出）记录卡片，数据要准确，绘好突出地点的通风系统图、突出位置煤层剖面图、煤层顶底板岩层柱状图、突出孔洞图、地质构造图等。建立突出资料档案，永久保存。 第五章 突出指标的测定 煤与瓦斯突出预测指标一般有单项指标、综合指标等。单项指标有破坏类型、瓦斯放散初速度指标△P、坚固性系数f值、瓦斯压力P、钻屑解吸指标K1、最大钻屑量Smax等，其中△h2、Smax为工作面预测指标。破坏类型、瓦斯放散初速度指标△P、坚固性系数f值、瓦斯压力P及综合指标有D、K等，主要用于区域预测或石门揭煤。 18 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 百灵矿现场测定的指标有：煤的破坏类型、瓦斯压力P及综合指标有D、K、钻屑解吸指标K1、最大钻屑量Smax等。 5.1单项指标 5.1.1.煤的破坏类型 煤的破坏类型是指煤体结构受构造应力作用后的破坏程度，由于煤的物理、力学性质和特征不尽相同，《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》中将其分为5种类型，分别为Ⅰ类（非破坏煤）、Ⅱ类（破坏煤）、Ⅲ类（强烈破坏煤）、Ⅳ类（粉碎煤）和Ⅴ类（全粉煤）。现场对二、三煤层结构进行宏观的观察发现，在+1320、+1260和+1200水平暴露处有局部煤光泽为半亮或半暗，细小碎块，层理较紊乱无次序，参差及粒状断口，用手捻成粉末，松软，判断二、三的破坏类型应属Ⅲ类。分类依据如表5-1 表5-1 煤的破坏类型分类表 破坏 类型 Ⅰ类 （非破坏煤） 光泽 节理面 断口 性质 性质 一组或二有充填物参差阶层状构造、块状三组节理，（方解石）状，贝构造，条带清晰节理系统次生面少，状，波浪明显 发达，有次节理，劈理状 序 面平整 1、尚未失去层次生节理状，较有次序2、面较多，且节理面有擦条带明显有时不规则，与痕滑皮，节参差多扭曲，有错动3、原生节理理平整易掰角 不规则块状，多呈网状节开 棱角4、有挤压理 特征 1、弯曲呈透镜节理不清，体构造2、小片系统不发参差及状构造3、细小有大量擦痕 达，次生节粒状 碎块，层理较紊理密度大 乱无次序 粒状或小颗粒节理失去胶结而成型似意义，成粘 粒状 天然煤团 块状 1、土状构造似土质煤2、如断 土状 层泥状 构造与特征 节理性质 强度 坚硬，用手难以掰开 亮与半亮 Ⅱ类 （破坏煤） 亮与半亮 用手极易剥成小块，中等硬度 Ⅲ类 （强烈破坏） Ⅳ类 （粉碎煤） Ⅴ类 （全粉煤） 半亮与半暗 用之手捻成粉末，硬度低 用之手捻成粉末，偶尔较硬 可捻成粉末，疏松 暗淡 暗淡 19 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 5.1.2瓦斯放散初速度指标△P 瓦斯放散初速度指标△P是衡量含瓦斯煤体暴露时，放散瓦斯（从吸附状态转化为游离状态）快慢的一个指标。煤的瓦斯放散速度是由煤结构及物理力学性质决定的。在瓦斯含量相同的情况下，煤的放散瓦斯初速度越大，煤的破坏程度越严重，越易于形成具有携带破碎煤能力的瓦斯流，即越有利于突出的发生和发展。《突出规定》将瓦斯放散初速度定为煤与瓦斯突出预测单项指标之一。 依据煤炭科学研究总院抚顺分院2007年2月《内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司煤层瓦斯基础参数测定研究报告》，该指标测试方法为：在煤层新暴露面上采取煤样250g，地堪钻孔取样时取新鲜煤芯250g，若有软分层须在软分层取样。煤样要附有标签，注明采样地点、层位、采样时间等。然后送实验室内测定，所用仪器为：△P测定仪、真空泵、甲烷瓶、分样筛、天平等。 《突出规定》规定的△P指标临界值为10。测定的△P指标见表5-2。 5.1.3煤的坚固性系数f 煤的坚固性系数f是表示煤抵抗外力破坏能力的一个指标，坚固性系数f越大，煤层发生煤与瓦斯突出的潜在可能性就越小。 测定时若有软分层则取软分层煤样；若无软分层则沿新暴露的煤层全厚的上、中、下部各采取块度为10cm左右的煤样两块，在地面打钻取样时应沿煤层厚度的上、中、下部各采取块度为10cm的煤芯两块。煤样采出后应及时包装，以免风化；煤样要附有标签，注明采样地点、层位、时间；最后送到实验室内采用捣碎筒、计量筒、分样筛和天平等进行测定。 《突出规定》将煤的坚固性系数定为煤与瓦斯突出预测单项指标，并确定其临界值为0.5。当f≤0.5时视为超过临界值，当f＞0.5时视为没有超过临界值。 表5-2 百灵煤矿二、三煤层△P、f 值统计表 煤层名称 二煤 三煤 5.1.4.瓦斯压力P 在石门揭煤前，利用前探钻孔进行瓦斯压力的测定，如图5-3， 采样水平 +1320 +1320 +1200 测 定 指 标 瓦斯放散初速度 煤的坚固性系数 △p f 3.10 0.88 6.20 -- 4.53 0.4 20 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1.压力表 2.阀门 3.导气管 4.水泥砂浆 5.棉纱 6.挡盘 7.钻孔 8.煤层 图5－3 瓦斯压力测定封孔示意图 具体方法如下： 1)在钻孔插入带有压力表接头、挡板和导气管（4″无缝镀锌钢管和一节注浆用6″无缝镀锌钢管），注浆管在孔口外端安设球阀。导气管节长1.5m，中间用管箍连接，在连接前将丝扣用生料带缠好，以确保其气密性，测压室为1m，管四周打上导气孔，测压室管端头用1mm的细铜纱网包裹，以防煤屑及杂物进入堵塞管路；将木楔外缠棉布后牢牢打入孔口内；封孔深度视钻孔岩石段具体情况确定，应进入煤层顶（底）板并超过岩石裂隙带，根据百灵煤矿顶底板的特性，初步定封孔长度最低为3m； 2)封孔前必须用压风将孔内水排净，同时严禁岩粉渣掉入孔内，采用水泥砂浆和速凝剂，也可添加膨胀剂进行封孔，水泥砂浆经搅拌充分搅拌均匀成粘稠状，采用注浆泵将预先拌好的预定量水泥砂浆经由注浆管注入孔内。 3)钻孔封好后在48小时后安装压力表，并定期观测压力值，待压力稳定至少一周以上，该值即为煤层瓦斯压力。 煤层瓦斯压力是判断煤与瓦斯突出危险性的主要参数之一，《突出规定》规定的临界值为0.74Mpa。 表5-4 各测压钻孔测压结果表 孔 号 1# 2# 煤层 二 二 地 点 +1320中石门 +1320中石门 压力表读数(MPa) 0.27 0.30 绝对瓦斯压力 （Mpa） 0.37 0.40 21 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 3# 4# 5# 三 三 三 +1320中石门 +1320中石门 +1200运输石门 0.40 0. 0.85 0.50 0.74 0.95 5.2工作面突出危险性预测指标 5.2.1钻屑瓦斯解吸指标K1 钻屑瓦斯解吸指标K1是预测工作面突出危险性的一项新技术，主要用于煤巷掘进、回采工作面以及石门揭煤过程中工作面前方8～10m范围内突出危险性的预测以及采取过防突措施后的效果检验。这种方法是在工作面用煤电钻或岩石电钻配8～10m的麻花钎杆向煤层打钻孔，根据钻孔过程中每米排出钻屑量的多少以及排出钻屑的瓦斯解析指标的大小预测工作面前方钻孔范围内的突出危险性。 百灵煤矿采用风煤钻、配直径42mm麻花钻杆，使用便携式 WTC 型瓦斯突出参数仪 用于测定煤与瓦斯突出预测预报参数。 测定方法和步骤： ①钻孔进入煤层开始测量前，先用压风吹洗钻孔，然后每钻进1m取一个煤样测量解析指标和钻屑量指标。 ②开始测量打钻孔时，用塑料桶收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，用测力计称其重量； ③同时用Φ1～3mm的筛子在孔口接煤粉，接煤粉的同时启动秒表计时； ④煤样筛分后迅速装入煤样瓶中，并用筛子刮平，使装入煤样体积和煤样瓶体积一致，然后拧紧罐盖，松开盖上阀门； ⑤当秒表计时时间到达预定值t0（设定2min）时，拧紧盖上阀门的同时执行仪器采样功能，开始该煤样的瓦斯解析指标测量。 ⑥测完一个工作面的数据后，将测的最大钻屑量输入仪器就可预报该工作面预测孔范围内的突出危险性。 煤层平巷及上下山掘进，每个工作面打2～3个预测钻孔，每个钻孔深8～20m。石门揭煤工作面打预测孔，孔深穿过全煤厚或进入煤层深度不少于5m。 所有预测钻孔都应布置在工作面最软分层煤中（石门揭煤除外），并尽量保证预测孔始终在该软分层中钻进。 22 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 依据《突出规定》，并结合百灵煤矿实际，用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值如表5-5。 表5-5 百灵煤矿用钻屑指标法预测煤巷掘进突出危险性的临界值 钻屑瓦斯解吸指标K1 （mL/g•min） ≥0.5 ＜0.5 5.2.2最大钻屑量Smax 钻屑量S指标指用Φ42mm钻杆打钻时每钻进1m所排出的钻屑量多少。测定时可与K1指标共用同一个钻孔。其测定按照下列步骤进行： 1）在煤巷掘进工作面新暴露的煤壁上打3个（缓倾斜煤层）直径42mm、孔深8～20m的钻孔。在钻进同时采集钻屑。每钻进2m测定钻屑解吸指标K1一次，每钻进1m测定钻屑量一次，在孔口收集1m钻孔的所有钻屑，用弹簧称称其重量或用专用量袋等量具测量其体积，最后取一个钻孔不同深度处钻屑量S最大值Smax，其临界值见表5-4。 实测得到的任一指标Smax值、K1值等于或大于临界值时，该工作面预测为突出危险工作面；反之为无突出危险工作面。 ≥6 ＜13 突出危险工作面 无突出危险工作面 12最大钻屑量Smax Kg/m L/m 危 险 性 第六章 区域综合防突措施 区域防突措施是指在突出煤层实施采掘之前大面积消突措施。常用的区域防突措施有：开采保护层、预抽煤层瓦斯、煤层注水等,主要采取以抽防突的措施。 6.1开采保护层 具备条件时，开采保护层是效果最明显、最经济的区域性防突措施。首先选择无突出危险的煤层作为保护层。当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，优先选择上保护层，条件不允许时也可采用下保护层，但在开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。 23 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 百灵煤矿二煤与三煤间距一般为35m左右，首先开采二煤，对今后三煤的开采也起到一定的防突的作用。 6.2预抽煤层瓦斯 预抽煤层瓦斯即在煤层顶底板岩巷或煤巷中，向煤层打穿层孔或者顺层孔，封孔后接抽放管路进行抽放。预抽煤层瓦斯不仅是防治突出发生的有效手段，也是解决工作面瓦斯超限的根本措施。 根据百灵矿具体情况，在工作面运输、回风顺槽每隔50m施工一个钻场，每个钻场设计钻孔6～9个，呈扇形布置，孔径为75mm～100mm，孔深30m～100m，一般80m左右。如图6-1所示，在工作面顺槽掘进期间即开始施工和抽放，尽量延长预抽时间。 图6-1 预抽煤层瓦斯钻孔布置图 在实施预抽煤层瓦斯区域性防突措施时注意事项： 1)单一的突出危险煤层和无保护层可采的突出煤层群,可采用预抽煤层瓦斯防治突出的措施,但必须遵守下列规定: (1)钻孔应控制整个预抽区域； (2)预抽煤层瓦斯防治突出措施的有效性指标,应根据矿井实测资料确定,报上级部门批准后执行。 在未达到预抽有效性指标的区段进行采掘作业时，必须采取补充的防治突出措施。 24 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 2)预抽煤层瓦斯钻孔可采用沿煤层或穿层布置方式。在未受保护的煤层中掘进钻场或掘进打钻所需要的煤巷时，都必须采取防治突出措施。 3)采用预抽煤层瓦斯防治突出措施时，钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔深度应不小于3m，沿层钻孔的封孔深度应不小于5m。钻孔孔口抽放负压不应小于13KPa，并应使波动范围尽可能的降低。 4)采用预抽煤层瓦斯防治突出措施的有效性指标，应根据矿井实测资料确定。如果无实测数据，可参考下列指标之一确定： (1)预抽煤层瓦斯后，突出煤层残存瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量； (2)煤层瓦斯预抽率应大于25％。煤层瓦斯预抽率应用钻孔控制范围内煤层瓦斯储量与抽出瓦斯量（包括打钻时钻孔喷出的瓦斯量、自然排放量）来计算。 达不到上述预抽指标的区域，在进行采掘工作时，都必须采取防治突出的补充措施。采用煤层瓦斯抽出率作为有效性指标的突出煤层，在进行采掘作业时，必须参照《突出规定》规定的方法，对预抽效果进行经常复查。 第七章 局部综合防突措施 随着百灵煤矿10201运输顺槽、回风顺槽掘进工作面的巷道延长，瓦斯灾害问题日益严重，为杜绝煤与瓦斯突出事故，保证矿井安全。根据《规程》、《突出规定》等以及百灵煤矿煤巷掘进的实际情况对二煤层煤巷掘进工作面主要采取以抽防突的措施。 7.1 “四位一体”防突技术 掘进工作面的突出次数最多，占突出次数的94％，但其强度一般不大，为50～60t/次，而在保护层留有煤柱的集中应力叠加带或复杂地质构造交汇带可以发生成千吨的特大突出。 对掘进工作面连续执行“四位一体”防突措施。即在掘进巷道进尺前，先进行工作面突出危险性预测，若预测有突出危险时，应采取防突措施并进行效检，若措施有效则在保留一定超前距、并采取防护措施的前提下继续掘进。若措施无效，则必须执行补充消突措施，并继续进行效果检验，直到检验消突措施有效时方可的保留一定超前距、并采取防护措施的前提下继续掘进。 25 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 煤巷掘进工作面预测指标常用的有三个：钻屑解吸指标中k1、最大钻屑量Smax、钻孔瓦斯涌出初速度q。因矿井尚未开展敏感指标与临界值的研究，暂不能确定哪个指标为敏感指标。但从原理上讲，k1、S可以反映煤层瓦斯解析值、放散速度、地应力状态与煤质；从操作上来讲，k1、S可实现同一钻孔中测定两个指标，便于井下操作，所以采用这两个指标作为煤巷掘进工作面突出预测指标。为防止突出事故，严格执行“四位一体”防突措施，确保矿井安全生产，对突出防治工作实行从严管理，所以在判断突出危险性时，只要其中一个指标达到或超过规定的临界值，则视为突出危险工作面。 即当预测指标大于等于突出危险临界值，即k1≥0.5或S≥6Kg，工作面预测为突出危险工作面，这时需要执行超前钻孔局部防突措施，措施后进行措施效果检验，只有当检验时测定的k1、S都小于突出危险临界值，即k1<0.5且S<6Kg时，检验措施有效，工作面检验为无突出危险工作面，可在保留一定超前距的情况下，采用远距离放炮安全等防护措施进行掘进作业。当检验预测指标大于等于突出危险临界值，即满足k1≥0.5且S≥6Kg，说明所采取的防突措施无效，需要采取补充防治突出措施，并重新进行措施效果检验，直到检验工作面为无突出危险工作面，方可在采用远距离放炮安全防护措施、并保留超前距的情况下进行掘进作业。预测、措施、措施效果检验、安全防护措施执行技术流程见图7-1。 26 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 图7-1 煤巷掘进防突工艺技术流程 7.2煤巷掘进工作面突出预测 煤巷掘进期间，为防治在煤巷掘进过程中发生煤与瓦斯突出，按《突出规定》要求，采用钻屑指标法进行工作面突出预测，测定钻屑瓦斯解吸指标k1、钻屑量S。 27 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 图7－2 突出预测钻孔布置俯视图 在工作面选择软分层打3个直径Φ42mm、深度8m预测钻孔，钻孔采用手持式风动钻机施工,型号ZQSJ-90／2.4A。 预测钻孔布置：中间钻孔位于工作面中部，平行巷道掘进方向；两边钻孔开孔距巷帮0.5m，终孔控制巷帮2m，与巷道夹角15°，如图8-2所示。钻屑量S使用弹簧称进行测量，从第2m开始，其它7m每打1m钻孔测量一次。钻屑解吸指标每打钻2m测定一次。 突出预测指标k1、S都小于临界值时，工作面预测为无突出危险工作面，否则预测工作面为突出危险工作面。 预测人员在进行工作突出预测时，认真观察工作面构造及施工预测钻孔过程中瓦斯动力现象，并按“附录百灵煤矿瓦斯预测（效果检验）指标报告单”认真记录。 当工作面预测为无突出危险并进尺时，须留2m预测超前距。预测为突出工作面根据以下防突措施进行。 7.3煤巷掘进消突措施 目前，煤巷掘进工作面的防突措施主要有超前钻孔、松动爆破、水力冲孔、深孔控制爆破等，超前钻孔是突出矿井普遍应用的方法，百灵煤矿目前也采用此措施，来消除掘进工作面的突出危险性，保证安全掘进。 二煤层厚3.12m，煤层倾角为21°，防突措施采用超前钻孔措施。设计钻孔孔径Φ75mm，有效排放半径取1m，钻孔控制到巷道轮廓线外3m。设计钻孔深度40m，措施钻孔数9个。钻孔布置如图7-3，钻孔参数可按照图中的尺寸计 28 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 算，并填入表7-4。 AB3上排措施孔下排措施孔效检孔12AB上排措施孔效检孔下排措施孔B-B0.7mA-A0.5m0.5m 图7－3 排放钻孔布置示意图 29 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 表7-4 超前钻孔措施钻孔参数一览表 钻孔编号 开孔距巷道中心线(m) 偏角(°) 倾角(°) 孔深(m) 1 1 4 0 2 0.5 3 0 3 0 0 0 4 0.5 -3 0 5 1 -4 0 6 0.75 4 0 7 0.25 3 0 8 0.25 -3 0 9 0.75 -4 0 48.13 48.11 48 48.11 48.13 48.04 48.02 48.02 48.04 注：1、开孔距巷道中心线：巷道掘进方向左为“+”，右为“-”； 2、偏角为钻孔方向与巷道中心线夹角，左为“+”，右为“-”。 7.4防突措施效果检验与补充防突措施 7.4.1 防突措施效果检验 措施效果检验方法与突出预测方法相同，测定钻屑瓦斯解吸指标k1、最大钻屑量Smax。但检验钻孔应布置在上下左右措施孔之间，且距措施孔孔间距不小于300mm。检验孔孔深（检验与措施孔孔深均采用钻孔向巷道掘进方向的投影孔深，简称投影孔深）可比措施孔短3m，并布置在两个措施孔之间。经检验措施有效后，可采用2m投影孔深的超前距。例如若检验孔深为9m,若措施有效可进尺7m，然后再进行下一个循环。 若检验孔孔深等于措施孔孔深时，经检验措施有效后，必须留有5m投影孔深的超前距。 措施效果检验指标突出危险临界值同突出预测，只有当二项指标都没超过突出危险临界值时，措施为有效，工作面检验为无突出危险工作面，即可采用远距离放炮安全防护措施进行掘进作业。 7.4.2 补充防突措施 当措施效果检验无效时，必须采取补充防突措施。补充防突措施可在上下两排钻孔之间增打排放钻孔，孔深同措施孔。钻孔参数也是按实际情况根据图7-5然后继续进行效检，直到措施有效为止。 30 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 表7-5 补充防突措施钻孔参数一览表 钻孔编号 开孔距巷道中心线(m) 偏角(°) 倾角(°) 孔深(m) 另外，防突措施钻孔是按水平巷道设计的参数，由于巷道沿顶板施工，巷道坡度有变化，在实际施工防突措施钻孔时，应加上实际巷道坡度，上坡为＋，下坡为－，切眼掘进有21度的角度，可根据实际情况自行调整。 防突钻孔距顶底板位置根据实际情况调整。 防治突出专门机构必须填写防治突出措施效果检验单，并报矿总工程师审批。 7.5安全防护措施 安全防护措施是为保护人员不受伤害而采取的安全措施。《规程》第二百零九条规定：“井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时，必须采取震动爆破、远距离爆破、避难硐室、反向风门、压风自救系统等安全防护措施。突出矿井的入井人员必须携带隔离式自救器。” 1）工作面采用远距离放炮措施掘进作业时，当回风巷道距全风压度不足300m时，放炮地点设在反向风门外的进风巷道避难所内；当回风巷道距掘进头距离大于300m时，放炮地点应设置在距掘进头距离大于500m的避难所内。 避难所每100m设置一个，规格：上净宽×下净宽×净高＝2.0m×3.0m×2.0m，深3.0m。避难所必须设置向外开启的隔离门。放炮时关闭隔离门。 2）沿掘进巷道每50m设置一组压风自救系统，第一组压风自救系统应设置在距掘进巷道工作面25～40m的巷道内，每组压风自救系统可供5～8人使用，且每人供风量不得少于0.1m3/min。 3）放炮地点与撤离人员所在地点均应设置压风自救系统，每组5～8个，每人供风量不少于0.1m3/min。 4）该巷道作业人员及出入该巷道人员必须佩戴隔离式自救器。 1' 1 4 0 48.13 2' 0.5 3 0 48.11 3' 0 0 0 48 4' 0.5 -3 0 48.11 5' 1 -4 0 48.13 5）在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧必须设置至少2道牢固 31 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 可靠的反向风门，风门之间的距离不得小于4m。 反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定，但反向风门距工作面回风巷不得小于10m，与工作面的最近距离一般不得小于70m，如小于70m时应设置至少三道反向风门。 反向风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不得小于0.2m，墙垛厚度不得小于0.8m。在煤巷构筑反向风门时，风门墙体四周必须掏槽，掏槽深度见硬帮硬底后再进入实体煤不小于0.5m。通过反向风门墙垛的风筒、水沟、溜子道等，必须设有逆向隔断装置。 人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢；工作面放炮和无人时反向风门必须关闭。 7.6施工期间安全技术措施 7.6.1 防突措施孔施工的安全技术措施 所有防突措施孔由通风区负责按设计要求组织施工，通风部门进行验收。 ⑴防突措施钻孔参数必须严格按照设计参数施工，不得随意更改；如因现场条件等因素不能按措施要求施工时或煤层赋存条件发生变化时，由原设计部门提出更改措施意见，经矿总工程师批准后执行，其它单位和个人均不得随意改变。 ⑵打钻作业前，现场施工人员必须严格执行敲帮问顶制度，密切观察巷道顶板状况，发现顶板掉渣、压力增大等有片帮、冒顶危险时，立即停止作业，人员撤出危险区，并汇报矿调度室。 ⑶打钻作业时钻机必须安设稳固，永久性支护要紧跟工作面，严禁空帮空顶，无压风不准作业。 ⑷每次打钻时，施工人员必须密切观察喷孔、夹钻、响煤炮等瓦斯动力现象，当发生严重喷孔、煤炮剧烈等动力现象，应立即停止作业，停电撤人，待动力现象消失，且瓦斯浓度降到1%以下时方可恢复作业，并汇报矿调度室、通风队进行处理。 ⑸ 施工预测和超前钻孔时，施工人员应站在钻孔孔口两侧，不得站在钻孔孔口正后方及钻孔延长线上，严禁面对钻孔孔口观察钻进情况，以免发生钻孔喷孔伤人； ⑹在进行工作突出预测时，预测人员应认真观察工作面构造及施工预测钻孔过程中喷孔、夹钻、响煤炮、瓦斯等异常现象，并作相应记录。 32 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 ⑺在施工排放钻孔时，为防止喷孔伤人，应在施工钻孔孔口处安设挡板。 7.6.2 防突安全技术措施 (1)每次按允许掘进进尺施工完毕后，必须进行工作面突出危险性预测(或效果检验)。预测人员严格按要求进行突出指标的测定和记录，填写“掘进工作面煤与瓦斯突出检验报表”，报矿主管一通三防领导，并详细记录预测过程中响煤炮、片帮、掉碴、喷孔等瓦斯动力现象； (2)施工预测、措施效果检验以及施工措施钻孔过程中，施工人员必须密切注意观察喷孔、夹钻、响煤炮等瓦斯动力现象，当煤炮剧烈、瓦斯超限等动力现象明显应立即停止作业，并撤出人员； (3)掘进工作面必须配备专职的有防突经验的瓦斯检查员，掌握突出预兆。严格执行“一炮四检”和“三人连锁放炮制”，在工作面迎头随时测定瓦斯浓度及变化，当发现瓦斯浓度异常、超限，随时通知通风队防突部门人员，并有权停止作业； (4)掘进放炮时，必须执行远距离放炮安全防护措施； (5)警戒地点，每次放炮时，凡回风流所流经的巷道各岔口入风流侧安全地点设警戒，。警戒位置应在通风系统图标明。设置警戒及撤离警戒区域内的所有人员由施工单位当班干部负责。 (6) 反向风门设置：具体设置位置应根据通风系统具体设定，由施工单位负责反向风门的看管，通风队负责维修反向风门。放炮时反向风门必须关闭。 (7)专用供电必须实行三专二闭锁，双风机双电源。 (8)风筒末端供风量不得小于120m3/min，距工作面距离≤5m。 (9)掘进工作面必须安装一组瓦斯监测装置，其中工作面向后3～5m，安装瓦斯监测探头T1，报警点0.8%CH4，断电点1%CH4，复电点小于0.8%CH4，断电范围为工作面20m巷道内所有电器设备；距全风压岔口、入风向上5～10m范围内，安装瓦斯监测探头T2。报警点0.8%CH4，断电点1%CH4，复电点小于0.8%CH4，断电范围为掘进巷道内的所有电器设备。 (10)掘进期间通风系统入风与回风应清晰明确。 (11)隔爆水棚按《煤矿安全规程》要求安设。 (12)工作面后方设洒水防尘装置，每次放炮前冲洗工作面及附近20m巷道内粉尘。 33 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 (13)防突期间每次放炮前，施工单位必须检查通风设施及系统做到设施齐全完好，系统合理可靠。通风保安人员每天对该系统至少全面检查一次。 (14)施工队每班必须携带便携式瓦检仪，按要求使用。 (15)该工作面设置具有防突经验丰富的专职瓦检员。 (16)放炮母线要求完整，接头必须擦净拧紧，用绝缘胶布缠好，不得与其它金属或导体相接触，应使用铜芯的放炮母线。 (17)防突施工过程中施工单位工程技术人员应掌握工作面的进度、地质情况。如遇地质构造，施工单位技术人员应及时通知地质人员收集资料，待研究后采取下一步措施。 (18)由施工单位随时掌握工作面瓦斯地质施工进度等情况，地质人员和防突人员积极配合。 (19)所以炮眼都在炸药与封泥间装1～2个水炮泥，封泥都必须密实地装至孔口。 (20)工作面装药前必须对现场工程质量、顶板支护、通风设施等进行检查验收合格后，方可开始装药。 (21)防突期间，机电科和施工单位必须加强工作面及回风区域机电设备的维修、检查，确保机电设备处于完好状态，杜绝失爆，防爆率达100%。 (22)炮后30分钟后，方准人员进入工作面检查，检查煤层揭露、支架状况、CH4浓度及通风设施，在CH4浓度不超限，无煤层突出，通风系统正常的情况下，撤人停电工作完成后，方可正常施工作业。 (23)作业人员必须熟悉避灾路线，一旦发生煤与瓦斯突出，马上配戴好自救器，立即按避灾路线撤人。避灾路线应规定明确。 (24)由施工单位和机电科联系，井下放炮地点设专用电话。 (25)施工安全技术措施和其它与防突有关的措施送交防突组一份。 (26)本措施由施工单位技术人员，在施工前负责向本区所以参加人员贯彻已批准的防突措施和突出预兆，贯彻后必须进行考核，合格者方可上岗。 (27)施工单位严格执行规定，否则各职能部门有权停止施工。 (28)防突工具由防突人员在巷道码放好，施工单位负责看管。 (29)由施工单位制定防止冒顶和片帮及过地质构造带措施，防止诱发突出现象。 34 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 巷道掘进必须及时支护防止片帮冒顶。在巷道维修时，必须采取防止巷道顶帮垮塌引起突出事故，提报专项措施。 (30)施工超前钻孔时，严禁空帮空顶作业。 (31)每次放炮前，必须对所有钻孔用炮泥充实。 (32)突出区域作业人员必须熟悉隔离式自救器的性能和使用方法，否则不得上岗。抽放区施工钻孔前应根据实际情况，另提报打钻安全措施。 (33) 煤与瓦斯突出的预兆： 有声预兆包括：煤体中的闷雷声、机声、爆竹声、嗡嗡声等，统称为煤炮。无声预兆包括：地压方面的有：支架来压、掉碴、片帮、工作面煤壁开裂、煤壁外臌、底臌和炮眼严重变形，装不进药等；瓦斯方面的有：瓦斯浓度增大、忽大忽小、打钻顶钻、钻孔喷煤、喷瓦斯等；煤结构的变化有：煤层层理紊乱，煤质变松软、暗淡无光泽、煤变干燥和煤尘增多等。在某些突出发生前，会出现有煤壁和工作面温度降低、有特殊气味等。 一旦发现有突出预兆，所有人员立即停止作业，切断电源，按避灾路线撤至大巷或升井，并汇报调度室。 (34) 远距离放炮时，回风系统的采掘工作面及其它有人作业的地点都必须停电撤人，必须将回风风流中所有电源切断，停电工作由百灵煤矿机电矿长负责。 (35) 开始装药前半小时，由施工单位跟班干部安排责任心强的同志担任警戒任务（警戒位置每次应当明确标出），警戒期间严禁任何人以任何理由进入警戒范围内，警戒撤人范围；凡受突出影响回风系统区域的所有工作人员全部撤离。 (36)掘进工作面必须挂防突允许进尺标志牌，施工单位掌握好施工进尺，严禁超掘。非防突工区人员不得挪移和改动。 (38)掘进工作面专业工种人员要相对稳定，保证专业工种人员的技术业务素质。 (37)技术科、通防部每周至少检查一次掘进工作面的防突管理。发现问题及时处理，保证防突措施的落实兑现。 (38)其他注意事项执行《规程》和《突出规定》规定实施。 7.7特殊地质情况下掘进工作面防突措施 当有下列情况之一者，预测工作面为突出危险工作面，应采取“四位一体”综合防突措施，其具体方法同以上各章节： 35 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 (1)工作面前方有断层、褶曲、火成岩侵入等构造破坏带； (2)工作面前方煤层赋存条件急剧变化、煤质变暗、层理紊乱、有软分层出现等； (3)在进行突出预测过程中，预测钻孔出现喷孔、夹钻、顶钻等动力现象； (4)工作面出现响煤炮、煤壁掉碴、片帮、瓦斯忽大忽小等动力现象。 第八章 石门揭煤防突措施 8.1 基本情况 由于石门揭开煤层时煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然发生巨大变化，发生突出的概率要远高于煤巷掘进工作面，而且突出强度一般较大，危害更严重。 由于石门揭煤施工工艺的特殊性，揭穿突出煤层的全过程都有危险，并可能发生连续突出、延期突出和自行揭开突出，因此应引起足够的重视。 8.2石门揭煤流程 石门揭煤具体工作顺序如下： 1)探明石门（或揭煤巷道）工作面和煤层的相对位置； 2)在揭煤地点测定煤层瓦斯压力等指标以预测石门工作面突出危险性； 3)预测有突出危险性时，采取防治突出措施； 4)实施防突措施效果检验； 5)用远距离放炮或震动放炮揭开或穿过煤层； 6)在巷道与煤层连接处加强支护； 7)穿透煤层进入顶（底）板岩石。 揭煤过程示意图如图7-1所示。 36 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 图8-1 揭煤过程示意图 距煤层法距为10m（若该处煤层赋存不稳定时为20m）时施工探煤孔，距煤层法距5m时进行危险性预测。若预测有突出危险，当法距为3m时候，开始打排放孔（若煤层顶板破碎，法距5m时打排放孔）并进行效果检验，若措施孔无效，继续补打措施孔，并进行效果检验，直到措施有效时方可掘进，当法距为2m时进入远距离放炮阶段，直至揭煤结束。 8.3 石门揭煤措施 8.3.1前探钻孔 在石门工作面掘至煤层顶板法距10m（若该处煤层赋存不稳定时为20m）之前，打三个穿透煤层全厚且进入顶板不小于0.5m的前探钻孔，其中2个钻孔水平向前，1个钻孔与煤层垂直，并详细记录岩芯资料。前探钻孔、测压钻孔可参照图8-2，报矿总工程师批准。 地质构造复杂、岩石破碎的区域，石门工作面掘至距煤层20m（垂距）之前，必须在石门断面四周轮廓线外5m范围煤层内布置一定数量的前探钻孔，以保证能确切地掌握煤层厚度、倾角的变化、地质构造和瓦斯情况等。 37 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1、2、3—控制煤层层位钻孔 3-兼测压孔 图8-2 控制煤层的前探钻孔布置示图 前探钻孔具体操作方法： 1）当石门工作面距煤层垂距10m（若该处煤层赋存不稳定时为20m）时，打3个穿透煤层全厚且进入顶板不小于0.5m的前探钻孔。探煤钻孔布置在巷帮钻场或者工作面，开孔位置在钻场中部，1#和2#开孔间距为0.5m，使用ZY--650液压钻机，其参数及钻孔位置应根据实际情况在施工钻孔前确定，图8-2所示垂距为10m时探煤钻孔施工图，表8-3为钻孔参数。 2）前探钻孔施工完毕后，3号孔测瓦斯压力，将1、2号孔填实。 表8-3 前探钻孔参数 孔号 1# 2# 3# 探 煤 探煤、测压 75 75 钻孔用途 孔径(mm) 倾角(°) 0 0 75 方位角(°) 沿巷道方向 沿巷道方向 沿巷道方向 8.3.2突出危险性预测 主要预测方法为：测定瓦斯压力、放散初速度△P、煤的坚固性系数f值，最后以综合指标判断。在前探钻孔施工后，可先利用垂直于煤层的3号钻孔测定煤层瓦斯压力（具体测定方法见5.1.4瓦斯压力）。 当距煤层垂距为5m时，工作面应停止掘进，进行突出危险性预测。此时向工作面前方施工2个测压钻孔（钻孔施工参数如表8-4所示），然后封孔测定瓦斯压 38 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 力。在施工测压孔时，用取芯钻头取煤芯，采集煤样2Kg左右，每孔各取一份，送实验室测定放散初速度△P、煤的坚固性系数f。 表8-4 测压钻孔设计参数表 钻孔号 1 2 方位角（°） 左偏3 右偏3 俯角(°) 0 0 孔深(m) 20 20 图8-5 测压孔布置图 工作面揭煤突出危险性预测，采用综合指标法。在试验地点采取煤样，测定该地点煤的瓦斯放散初速度指标△P及煤坚固性系数f值，采用综合指标D、K值对该地点的突出危险性进行预测，D、K值按下式计算： D0.0075Hf3P0.74 KPf 式中 D —突出危险性预测综合指标之一； K —突出危险性预测综合指标之二； H —煤层埋藏深度，m； 由于该矿为在建矿井，尚无明确的突出预测指标临界值，故其指标临界值选用《突出规定》规定的临界值。 39 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 表8-6 综合指标D和K突出危险性预测临界值 煤层突出危险性 综合指标D 0.25 煤层突出危险性综合指标K 无烟煤 20 其它煤种 15 注：如果D=（0.0075H/f-3）（p-0.74）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。 8.3.3消突措施 当预测揭煤工作面有突出危险时必须采取防突措施。石门防治突出措施可采用抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、金属骨架或其它经试验证明有效的措施。根据实际情况采用钻孔排放，其技术要求如表8-7所示。 排放钻孔施工时应保证石门掘进工作面距煤层的垂距大于3m，如果岩石松软、破碎，增加垂距到5m。钻孔应布置到石门断面周围3～5m的煤层内。排放钻孔的直径为75～100mm，钻孔间距根据实测有有效排放半径而定，孔底间距不大于2m。钻孔布置可参见图8-8所示。钻孔要穿透煤层全厚，到达底板为止。 表8-7 排放钻孔的技术要求 类别 适用条件 实施措施时的岩柱厚度（m） 钻孔在煤层中的控制范围 钻孔间距或布孔参数 消突措施效果检验 排放钻孔 有足够排放时间 ≥3 在距石门断面周边3～5m内的范围布孔 孔距可根据煤层透气性和允许排放的时间确定，一般为1～2m，钻孔布置可参见图6-4 同突出石门预测 40 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1~28－排放钻孔；1#、2#为效果检验孔 图8－8 排放钻孔布置图 表8-9 措施孔参数表 孔号 1 2 3 … 28 方位角（°） 同巷道方向 同巷道方向 同巷道方向 … 同巷道方向 倾角(°) 70 70 70 … 0 备注 穿过煤层0.5m 穿过煤层0.5m 穿过煤层0.5m … 穿过煤层0.5m 布孔方式按照从0~70°角度每隔10°打钻，方位角按照沿巷道方向确定，可根据实际情况分几个循环来打，排放钻孔排放时间根据实际情况而定，一般不少于15天。 8.3.4效果检验 执行消突措施后，要检验其有效性，方法如下： （1）当执行完排放措施后，在掘进工作面迎头施工2个直径ф75mm钻孔，见煤后使用ф42mm麻花钻杆施工，测定钻屑瓦斯解吸指标△h2、q值、钻屑量s。钻孔见煤后，这三个指标每2m测定一次，同时观测原有措施孔控制范围内测压钻孔 41 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 压力表读数，若瓦斯压力P、△h2、q值、钻屑量s均不超过临界值则视为无突出危险性。 效果检验孔施工如表8-10所示。 表8-10 检验孔施工参数 孔号 1 2 方位角（°） 同巷道方向 同巷道方向 倾角(°) 20 60 （2）如果石门揭煤条件允许（主要指时间），则可重新施工测压钻孔测定瓦斯压力作为效检方法，其具体测定办法也同前，但施工时要避免与其它钻孔沟通。 （3）若效检证明防突措施有效，则采取安全防护措施情况下远距离放炮揭穿煤层。远距离放炮揭煤范围为距煤层顶板法距2m至见煤层底板全过程。 （4）若效果检验无效则采取补充防突措施，继续排放揭煤控制范围内的瓦斯，也可在两措施孔之间增加排放钻孔，然后再反复进行效检，直到消突措施有效。 8.4采取安全防护措施揭煤 8.4.1基本安全措施 1)警戒地点：工作面距煤层顶板法距2m时，每次放炮时，凡工作面回风流所流经的巷道各岔口入风流侧安全地点设警戒。 2)反向风门设置：具体位置根据现场情况而定，由施工部门负责施工反向风门墙垛，通风区负责安装反向风门。放炮时反向风门必须关闭。 3)设置二组可供10人使用的压风自救装置，且每人供风量应不得小于0.1m3/min，压风自救装置10个，一组距工作面距离不得大于40m，另一组设置在放炮地点。 4)参加揭煤作业人员必须全部配带隔离式自救器。 5)揭煤放炮时，专用供电必须实行三专二闭锁，双风机双电源，风筒末端供风量不得小于200m3/min。风筒末端距工作面距离不大于5m。 6)揭煤放炮前，必须安装一组瓦斯监测装置，其中工作面向后3～5m，安装瓦斯监测探头T1，报警点1%CH4，断电点1.5%CH4，复电点小于1%CH4，断电范围为工作面20m巷道内所有电器设备；距全风压岔口5～10m范围内，安装瓦斯监测探 42 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 头T2。报警点1%CH4，断电点1.5%CH4，复电点小于1%CH4，断电范围为掘进巷道内的所有电器设备。 7)揭煤时的通风系统:在每次石门揭煤前入风与回风线路均应十分明确，应当规定清楚。 8.4.2钻孔施工的安全技术措施： 所有防突措施孔由通防区负责按设计要求组织施工，通防部进行验收。 1）防突措施钻孔参数必须严格按照设计参数施工，不得随意更改；如因现场条件等因素不能按措施要求施工时，由原设计部门提出更改措施意见，经矿总工程师批准后执行。其它单位和个人均不得随意改变。 2）打钻作业前，现场施工人员必须严格执行敲帮问顶制度，密切观察巷道顶板状况，发现顶板掉渣、压力增大等有片帮、冒顶危险时，立即停止作业，人员撤出危险区，并汇报矿调度室。 3）打钻作业时钻机必须安设稳固，永久性支护要紧跟工作面，严禁空帮空顶，无压风不准作业。 4）每次打钻时，施工人员必须密切观察喷孔、夹钻、响煤炮等瓦斯动力现象，当发生严重喷孔、煤炮剧烈等动力现象，应立即停止作业，停电撤人，待动力现象消失，且瓦斯浓度降到1%以下时方可恢复作业，并汇报矿调度室、通风队进行处理。 5）每次放炮前，必须对所有钻孔用炮泥充实。 6）突出预测打钻和超前钻孔时，施工人员应站在钻孔孔口两侧，不得站在钻孔孔口正后方及钻孔延长线上，严禁面对钻孔孔口观察钻进情况，以免发生钻孔喷孔伤人； 7）在进行工作突出预测时，预测人员应认真观察工作面构造及施工预测钻孔过程中喷孔、夹钻、响煤炮、瓦斯等异常现象，并作相应记录。 8）突出区域作业人员必须熟悉隔离式自救器的性能和使用方法，否则不得上岗。 8.4.3揭煤时安全技术措施 1）揭煤时，矿成立以总工程师为首的揭煤防突指挥小组，并由通风区、通防部等单位参加。井下放炮地点设专用电话。 43 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 2）所有参加揭煤人员使用的矿灯，必须经过认真检查，以确保防爆性能，同时佩戴隔离式自救器。 3）工作面装药前必须对现场工程质量、顶板支护、通风设施等进行检查验收合格后，方可开始装药，全断面一次起爆。 4）放炮前必须将工作面所有钻孔、炮眼用黄泥堵实。 5）防突期间，机电科和现场施工部门必须加强工作面及回风区域机电设备的维修、检查，确保机电设备处于完好状态，杜绝失爆，防爆率达100%。 6）开始装药前半小时，由施工部门跟班干部安排责任心强的同志担任警戒任务（警戒位置应在图纸上标明），警戒期间严禁任何人以任何理由进入警戒范围内，警戒撤人范围：凡受揭煤工作面回风系统影响区域的所有工作人员，都必须在揭煤前半小时撤离。 7）揭煤放炮前，回风流中电器设备及供电系统均不能带电，必须将所有电源切断，停电工作由机电矿长负责。 8）炮后30分钟，由瓦斯检查人员进入工作面检查，检查煤层揭露、支架状况、CH4浓度及通风设施，在CH4浓度不超限，无煤层突出，通风系统正常的情况下，方可解除警戒，恢复送电，正常施工作业。 9）参加揭煤人员必须熟悉避灾路线，一旦发生煤与瓦斯突出，马上配戴好自救器，立即按避灾路线撤人。避灾路线在揭煤前也应规定清晰明确。 8.4.4电气管理 1)加强电气设备的管理，局扇必须有灵敏可靠的风电闭锁和瓦斯电闭锁装置，所有电气设备的防爆性能必须符合要求，并标明型号、用途及维护负责人等。 2)放炮前由现场指挥人员通知跟班电工停联锁电，悬挂停电牌，放炮后，由现场指挥根据监控探头显示状况通知电工恢复供电。 8.4.5远距离放炮 1)该石门掘至煤层底板法距2m起，直至进入煤底板2m都采取远距离放炮，经矿领导小组现场鉴定后，方可决定揭煤结束。 2)放炮位置设在进风侧反向风门之外，放炮时所有人员撤至放炮警戒以外区域。 44 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 3)装药放炮必须使用座底泥和水炮泥。水炮泥每孔不少于2个，炮眼剩余部分用炮泥充满填实，炮眼装药由放炮员或班组长配合放炮员进行。装雷管及炮线连接必须由放炮员亲自操作，连线接头必须用胶布包好，连接方法为串联。 4)一次打眼一次装药放炮，严禁一次打眼分次装药放炮，装药放炮不得与其他工作平行作业。末装药的炮孔及措施孔用黄泥填满捣实或充填深度达到炮孔深度的1.5倍。 5)严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制，工作面附近20m范围内的风流中，瓦斯浓度达到1%时，严禁装药放炮。 6)放炮采用100发以上的大容量发炮器，并经性能测式确保灵敏可靠。 7)放炮采用1～5段矿用毫秒电雷管，最后一段延期时间不得超过130毫秒，所有雷管必须经过导通测试，合格后方可发放使用。 8)放炮母线严禁与电缆，铁管等导电体吊挂在同一侧，否则吊挂在其下方间距不小于300mm。 9)迎头不得少于3道喷雾装置，放炮前后均要洒水灭尘，回风巷要经常冲洗粉尘。若无风、无水则严禁装药放炮。 10)石门内设一组隔爆水袋，其按装要求应符合质量标准要求，施工单位加强维护。 11)每次放炮后，现场指挥人员必须向监控室了解T1、T2瓦斯浓度情况，确定无超限，且待30分钟后，方准进行验炮工作，确认一切正常，方可通知其他人员进入施工现场。 12)处理拒爆时，必须遵守下列规定： （1）由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆； （2）在距拒爆炮眼0.3m以外另打与拒爆炮眼平行的新爆眼，重新装药起爆； （3）严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。不论有无残余炸药，严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼； （4）处理拒爆的炮眼爆炸后，爆破工必须详细检查炸落的煤、矸等收集未爆的电雷管； 45 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 （5）在拒爆处理完毕以前，严禁在该地点进行与处理拒爆无关的工作。 本措施未涉及的内容按《煤矿安全规程》、《防突规定》及上级有关文件规定执行。 第九章 安全防护措施 在突出煤层中进行采掘作业时，必须采取安全防护措施。安全防护措施包括远距离放炮、避难所、压风自救系统和隔离式（压缩氧和化学氧）自救器等。 9.1反向风门 在10201运输顺槽10201回风顺槽设置反向风门，必须遵守下列规定： 1)反向风门必须设在石门掘进工作面的进风侧，以控制突出时的瓦斯能沿回风道流入回风系统，如图12所示； 2)必须设置两道牢固可靠的反向风门，风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不得小于0.2m，墙垛厚度不得小于0.8m。门框和门可采用坚实的木质结构，门框厚度不得小于100mm，风门厚度不得小于50mm。两道风门之间的距离不得小于4m； 3)放炮时风门必须关闭，对通过内墙垛的风筒，必须设有隔断装置。放炮后，矿山救护队和有关人员进入检查时，必须把风门打开顶牢； 4)反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和石门揭穿突出煤层时预计的突出强度确定。 1—木质带铁皮的风门；2—砖墙；3—铁风筒；4—胶皮风筒；5—防止瓦斯逆流铁板；6—防止瓦斯逆流铁板立轴；7—定位圈； 8—局部通风机； 46 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 B1—正常通风时防止瓦斯逆流铁板位置；B2—突然逆风时防止瓦斯逆流铁板位置 图1 反向风门和防逆风装置图 9.2远距离放炮 采用远距离放炮时，放炮地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内，放炮地点距工作面的距离根据实际情况由矿物局总工程师确定，一般当回风巷道距掘进头距离大于300m时，放炮地点应设置在距掘进头距离大于300m的避难所内。放炮员操作放炮的地点，应配备压风自救系统或自救器。 远距离放炮时，回风系统的采掘工作面及其他有人作业的地点，都必须停电撤人，放炮30min后，方可进入工作面检查。 9.3避难所或压风自救系统 突出矿井应在井下设避难所或压风自救系统，根据具体情况，可设置其中之一或混合设置，并要符合下列要求： 井下避难所的要求是： ⑴避难所设在采掘工作面附近和放炮员操作放炮的地点，避难所的数量及其距采掘工作面的距离，应根据具体条件确定； ⑵避难所必须设置向外开启的隔离门，室内净高不得低于2m，长度和宽度应根据同时避难的最多人数确定，但每人使用面积不得少于0.5m²。避难所内支护必须保持良好，并设有与矿（井）调度室直通的电话； ⑶避难所内必须设有供给空气的设施，每人供风量不得少于0.3m³/min。如果用压缩空气供风时，应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴； ⑷避难所内应根据避难最多人数，配备足够数量的自救器。 压风自救系统的要求是： ⑴压风自救系统安设在井下压缩空气管路上； ⑵压风自救系统应设置在距采掘工作面25～40m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处。长距离的掘进巷道中，应每隔50m设置一组压风自救系统； ⑶每组压风自救系统一般可供5～8个人用，压缩空气供给量，每人不得少于0.1 m³/min。 47 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 1—三通；2—气管；3—弯头；4—接头；5—球阀；6—气管；7—自救器；8—卡子；9—防护袋 图2 压风自救系统终端布置图 第十章 结论与建议 10.1结论 1、通过对瓦斯基础参数和突出参数的测定，对百灵煤矿的瓦斯赋存和突出危险程度有了初步的了解，为瓦斯突出的防治和安全生产工艺提供了科学的依据。 2、本措施中制定的二、三煤层的防突措施是根据行业规范结合本矿实际情况制定的，因不同位置的地质条件、煤层条件会略有不同，因此在实施时需要矿方再结合实际条件编制具体施工措施。 10.2建议 1、矿井应继续加强防突基础知识和现场安全防范的培训和管理工作。 2、二、三煤层的瓦斯地质图是对矿井瓦斯赋存情况的预测，对矿井瓦斯防治具有指导意义。由于矿井尚处在建设期间，揭露煤层地点较少。以后在条件具备时应当继续进行瓦斯基础参数的测定工作，以掌握更充分的基础数据，以指导矿井瓦斯防治工作。 48 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 附录Ⅰ 防突人员责任制度 为认真贯彻、执行党的“安全生产”方针，结合本工作实际情况，切实做好自我保安，实现安全工作，必须遵守集团公司、本矿的各项规章制度。特制定安全管理制度如下： 1、准时参加班前会，明确当班工作任务。 2、熟练掌握突出预测仪器操作方法和技术要领。 3、工作时严格按照仪器操作规程进行测定，并认真做好测定结果的记录工作。 4、升井后及时到通防部填写突出预测结果记录卡片。 5、全面负责突出预测仪器的保管和维护。 6、预测时认真观察喷孔、夹钻、响煤炮等瓦斯动力现象，并做好观察记录。 7、当预测超标时，及时通知采掘施工单位停止当班采掘作业，并通知施工单位安排执行防突措施。 8、预测人员严格按照防突措施设计要求给出预测钻孔开孔位置和钻孔参数，认真监督进行施工和测定。 9、入井乘车要听从指挥，不抢上抢下。 10、不准违章蹬车，乘坐皮带。
49 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 附录Ⅱ 百灵煤矿瓦斯预测（效果检验）指标报告单 作业 类别 5 6 7 8 预测时间 钻孔孔深（m） 1# 2# 3# 2 地点 3 4 Max 预测 及 措施 效果 检验 指标 测定 结果 K1 S K1 S K1 S 临界值 突出危险性结 论 钻屑解析指标k1(cm3/g·min2/1) 0.5 钻屑量 S (kg/m) 6 喷孔 夹钻 片帮 响煤炮 瓦斯 异常 掉碴 其它 瓦斯异常现象 描述 地质构造及 打钻过程描述 工作面瓦斯浓度（％） 风量（m3/min） 综合分析 处理建议 防突负责人： 通风副总： 总工： 矿长： 预测 人员 填表人 50 内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责任公司四位一体综合防突技术措施 附录Ⅲ 百灵煤矿煤与瓦斯突出记录卡片 突出日期 年 月 日 地点 距地 表垂 孔洞形状轴线与 水平面之夹角 标高 巷道 类型 突出地点通风系统示意图 （注意离尺寸） 煤层 特征 名称 倾角 厚度 硬度 地质构造的叙述（断层、褶曲、厚度、倾角及其变化） 支护形式 控顶距离（m） 发生突出处煤层剖面图（注比例尺） 动煤喷出距离和堆积坡度 煤层顶底板岩层柱状图 力喷出煤的粒度和分选情况 现邻象上突出地点附近围岩和煤层近 后部 破碎情况 层的开主采中要 动力效应 情部 特况 征 突出前瓦斯压力和突出后 瓦斯涌出情况 棚间距离（m） 有效风量（m3/min） 绝对瓦斯涌出量（m3/min） 其它 突出孔洞及煤堆积情况 （注比例尺） 现场见证人（姓名、职务） 突出 类型 喷出煤量和岩石量 正常瓦斯浓度（％） 突出前作业和使用工具 伤亡情况 突出前所采取的措施（附图） 主要经验教训 突出预兆 突出前及突出当时发生过程的描述 防突负责人： 矿总工程师： 矿长： 51
