瓦斯地质学第八章 煤与瓦斯突出预测

第八章 煤与瓦斯突出预测8.1 我国煤与瓦斯突出概况8.2 煤与瓦斯突出征兆

8.3 突出预测方法地质统计法 钻屑指标法 综合指标法 复合指标法 单项指标法 R值指标法

第八章 煤与瓦斯突出预测8.1 我国煤与瓦斯突出概况1950.4.20我国第一次煤与瓦斯突出发生于辽源矿务局富 国矿西二坑。 1975.8.8我国最大一次煤与瓦斯突出发生于天府矿务局 三汇一矿，突出煤岩12780吨，CH4140万m3,居世界第二 位。 至2006年底，我国共发生突出15000余次，占世界突出 总数40%。 我国现有各类矿井近20000处，其中，高瓦斯、煤与瓦斯 突出矿井占矿井总数的50%以上，突出矿井大约2000个。

第八章 煤与瓦斯突出预测我国煤与瓦斯突出特点：(1) “突出”矿井分布面广，在部分严重。 (2) 突出分布在不同类型的煤层。

(3) “突出”矿井的始突深度不一。(4) 中小型突出占绝大多数，大、特大强度突出次数也不 少。 (5) 随着采深增大，非突矿井变成突出矿井，数量越来越 多。

第八章 煤与瓦斯突出预测(6)石门突出危险性最大。 (7)突出绝大多数分布在煤巷掘进工作面。 (8)随煤厚增加突出危险性增加。 (9)突出大多发生在地质构造带。 (10)突出前大多有预兆。 (11)突出大多有作业方式的诱导。

(12)煤体破坏程度越高，突出危险性越大。(13)突出危险区多呈条带状分布。

第八章 煤与瓦斯突出预测8.2 煤与瓦斯突出预兆1.声响预兆 如闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声。 2.瓦斯预兆 如风流逆转瓦斯异常、瓦斯浓度互大互小、打钻喷孔、哨 叫声、蜂鸣声。 3.煤体结构预兆

层理紊乱、煤体干燥、煤体松软、色泽变暗无光泽、煤层 产状急剧变化、煤层波状隆起、层理逆转等。

第八章 煤与瓦斯突出预测4.矿压预兆 支架来压、煤壁开裂、掉砸、片帮、工作面煤墙外鼓、底鼓、 钻孔夹顶钻、钻孔严重变形、炮眼装不进药等。 5.其它预兆 有些工作面温度降低、煤墙发凉、特殊气味等预兆。

第八章 煤与瓦斯突出预测8.3 突出预测瓦斯地质统计法区域预测 单项指标法

综合指标法

瓦斯突 出预测点预测 综合指标法 煤巷掘进工作面 钻屑解吸指标法 涌出初速度法 石门揭煤工作面 R 值指标法 钻屑解吸指标法

采煤工作面

涌出初速度法

第八章 煤与瓦斯突出预测8.4.1 区域预测方法单项指标法相关规定 预测指标 煤 的 破 坏 类 型Ⅲ Ⅳ Ⅴ

指标临界值瓦 斯 放 散 初 速 度 Δp

煤坚固性系数f 《煤与瓦斯突出规定》第 瓦斯放散初速度△p 9条规定：新建矿井在可行 性研究阶段，应当对矿井内 瓦斯压力P 采掘工程可能揭露的所有平 煤的破坏类型： 均厚度在0.3 m 以上的煤层 Ⅰ类非破坏煤

, Ⅱ类破坏煤， 进行突出危险性评估。 评估结果作为矿井立项、 Ⅲ类强烈破坏煤， 初步设计和指导建井期间揭 Ⅳ类粉碎煤， Ⅴ类全粉煤。 煤作业的依据。

煤层 突出 危险 性突出 危险

煤的 煤层 坚固 瓦斯 性系 压力 数 P f (MPa )

≥10 ≤0.5 ≥0.74

只有全部指标达到或超过 上述临界值时，方可将煤层 划为突出危险煤层。

第八章 煤与瓦斯突出预测综合指标法技术方法 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 在打测压钻孔的过程中，每米钻 孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系 数f。 ③ 将坚固性系数最小值的两个煤样 混合，测定煤的瓦斯放散初速度Δp。

预测指标及临界值 综合指标 D ≥ 0.25综合指标K 无烟煤 其它煤种

≥ 20

≥ 15

D =( 0.0075H/f - 3)( P - 0.74 ) K= Δp / f

当D值两括号内计算结果全为负 注 值时，则不论D值大小，都为无突 ④ 将两个测压钻孔所测得的坚固性 意 出危险区域。 系数最小值加以平均，作为煤层软分 点 在地勘和新建矿井建设时期，突 层的平均坚固性系数。 出威胁区域视为无突出危险区

第八章 煤与瓦斯突出预测

当测定的综合指标D、K 都小于临界值，或者指标K 小

于临界值且D值计算公式中两括号内的计算值都为负值时，若未发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面； 否则，判定为突出危险工作面。

第八章 煤与瓦斯突出预测瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法的实质 划分方法

瓦斯地质统计法的实质是根据 ①上水平发生过一次突出的区域，下水平 已开采区域所发生突出点分布与地 垂直对应区域应预测为突出危险区。 质构造的关系，结合未开采区域的 ②在同一地质单元内，发生了突出的位置 地质构造条件，将未开采区域划分 以上20m(埋深)及以下的范围为突出危险 出突出危险区域和突出威胁区域。 区；此外，根据上部区域突出点分布与地质 ①不同矿区控制突出的构造因 到构造线的最远距离，并结合下部区域的地 素是不同的。 质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突 ② 突出不仅取决于构造形态， 出危险区。 而且更与地质构造的演化史有关。 ③ 未划定的其它区域为突出威胁区。④ 煤层瓦斯风化带为无突出危险区域。 构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘

第八章 煤与瓦斯突出预测与防治

第八章 煤与瓦斯突出预测8.4.2 点预测(工作面预测)

复合指标法工 作 面 预 测

声发射方法R值指标法 钻屑指标法 其它经试验证实有效的方法 巷道瓦斯涌出特征法 地质雷达方法 煤体温度法 瑞利波方法 煤体电磁辐射方法

第八章 煤与瓦斯突出预测第七十

四条 可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突

出危险性：(一)钻屑指标法； (二)复合指标法； (三)R 值指标法； (四)其他经试验证实有效的方法。

第八章 煤与瓦斯突出预测工作面预测方法钻屑指标法技术方法①在煤巷掘进工作面打2个 或3个直径42mm、深8~10m的 预测钻孔。钻孔应布置在软分 层中。钻孔的终孔应位于巷道 轮廓线外2~4m处。 ②钻孔每打1m,测定一次钻屑 量,每隔2m测定一次钻屑解吸指 标△h2 或K1。根据每个钻孔沿 孔长每米的最大钻屑量Smax和最 大钻屑解吸指标△h2 或K1 预测 工作面的突出危险性。

突出危险性判别

最大钻屑量 △h2 (Pa)

K1

突出危险性

kg/m L/m mL/(g.min1/2)≥6 ≥5.4 ≥0.5 <0.5 突出危险工作面

≥200

<200 <6 <5.4

无突出危险工作 面

第八章 煤与瓦斯突出预测

如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异 常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突出危险 工作面。

第八章 煤与瓦斯突出预测1.钻屑瓦斯解吸指标法 钻屑瓦斯解吸指标 h2或K1值表示瓦斯含量的大小和 解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及释放速度。

钻屑瓦斯解吸规律可用巴雷尔公式表示，Q1=K1T0.5 , h2和K1值均表示煤样在一段时间内的瓦斯解吸规律， K1值钻屑卸压初期瓦斯解吸曲线的斜率， h2是钻屑卸压 初期瓦斯解吸而导致的压力差. 按照巴雷尔公式推算， K1 =0.016 h2

第八章 煤与瓦斯突出预测(1)△h2测定方法：(1)把10g筛分好的1-3mm的煤样装入解吸仪的 煤样瓶中。(2)把秒表计时3min转通连接阀，使煤样瓶与测 量系统接通与大气隔绝，5min时解析仪的时数即 为△h2,单位Pa。

MD-2型钻屑瓦斯解吸仪

第八章 煤与瓦斯突出预测(2) 钻屑量S测定方法：用Φ42 mm的煤电钻在工作面煤体中打钻，每钻进1 m收 集全部钻屑，用弹簧称称重测定钻屑量S。

第八章 煤与瓦斯突出预测(3)瓦斯解析特征K1系数测定钻进时每钻2 m,收集其排粉量，称重或测量体积。当钻孔深度超过2 m时，每隔2 m,取钻粉测量其瓦斯解 析特征。取样时记录取样的钻孔编号、孔深、及取样时 间，试样经筛分，取粒径1-3 mm的煤样6-10 g,放入解 吸仪中，待取样后2 min开始启动解吸仪，并每隔一分钟

读一次水柱高度，共读10次，经校正得出解析量值，并用下列公式，使用最小二乘法得出解析特征K1值。

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