郑州慧祥煤业综合防突措施设计

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慧祥煤业综合防突措施设计

摘要: 煤与瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的主要因素之一。为了消除慧祥煤业的突出危险性，通过对慧祥煤业的煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量以及煤层透气性系数等瓦斯基本参数的研究，结合慧祥煤业的矿井地质条件，先采取区域防突措施，通过预抽煤层瓦斯达到消除（或者降低）突出煤层的突出危险性。进行效果检验后，如果煤层的突出危险性没有消除，则继续采用局部防突措施进行补充。对石门揭煤工作面、煤巷掘进工作面以及采煤工作面等局部地区采取相应的局部防突措施，消除突出危险性。通过采用双“四位一体”综合防突措施，能够有效地消除煤层的突出危险性，防止煤与瓦斯突出事故的发生，实现矿井的安全生产。

关键词: 综合防突措施 区域防突 局部防突 四位一体 慧祥煤业

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Hui Xiang Coal mine Comprehensive Controlling

Outburst measures designed

Abstract: The coal and gas outburst is one of the main factors that seriously affect the safty of coal mine.In order to eliminate the outburst hazard of Huixiang coal enterprises, some basic parameters of gas are researched on, including coal-bed gas pressure, coal-bed gas content and coal-bed permeability coefficient. Considering the geological condition of coal mine of Huixiang coal enterprises, regional outburst prevention measures like pre-extract coal-bed gas are taken firstly to eliminate(or decrease) the outburst hazard. If the outburst hazard of the coal-bed is not eliminated after checking, local outburst prevention measures should be taken afterwards. Take appropriate measures for crosscut coal working face, the coal lane tunneling working face and the coal mining face,to eliminat outburst danger. By adopting the double “four-in-one” integrated outburst prevention measure, the outburst hazard of coal-bed can be eliminated efficiently and the accidents of coal and gas can be prevented so that safety production of mine can be achieved.

Keywords: integrated outburst prevention measure regional outburst prevention measures local outburst prevention measures four-in-one Huixiang coal enterprises

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目 录

1 引言 ........................................................................................................................................ 1

1.1设计依据 ...................................................................................................................... 1 1.2指导思想 ...................................................................................................................... 1 1.3主要涉及内容 .............................................................................................................. 1 2 矿井概况 ................................................................................................................................ 3

2.1井田位置 ...................................................................................................................... 3 2.2地质条件 ...................................................................................................................... 3

2.2.1地质构造 ........................................................................................................... 3 2.2.2煤层和煤质 ....................................................................................................... 4 2.2.3水文地质特征和充水因素 ............................................................................... 5 2.3煤尘爆炸及煤层自燃发火情况 .................................................................................. 5 2.4矿井瓦斯情况 .............................................................................................................. 5 2.5开拓开采方式 .............................................................................................................. 6

2.5.1井田开拓 ........................................................................................................... 6 2.5.2采区布置 ........................................................................................................... 6 2.5.3采掘工艺 ........................................................................................................... 6 2.6矿井通风 ...................................................................................................................... 7 3 防治煤与瓦斯突出一般规定 ................................................................................................ 8

3.1防突管理及培训 .......................................................................................................... 8 3.2防突责任制 ................................................................................................................ 10

3.2.1矿领导防突责任制 ......................................................................................... 10 3.2.2防突机构的责任 ............................................................................................. 11 3.2.3通风科防突工作责任 ..................................................................................... 11 3.2.4地测办防突工作责任 ..................................................................................... 12 3.2.5生产科防治煤与瓦斯的责任 ......................................................................... 13 3.2.6机电科防突责任 ............................................................................................. 13 3.2.7调度室防突责任 ............................................................................................. 13

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3.2.8回采（掘进）队防突责任 ............................................................................. 14 3.3防突设备的配备管理 ................................................................................................ 15 4 区域综合防突措施 .............................................................................................................. 17

4.1区域综合防突措施基本程序和要求 ........................................................................ 17 4.2区域突出危险预测 .................................................................................................... 18 4.3区域性防治煤与瓦斯突出措施 ................................................................................ 19

4.3.1选择区域防突措施方法的原则 ..................................................................... 19 4.3.2预抽煤层瓦斯措施的防突机理及一般要求 ................................................. 19 4.3.3井筒（石门）揭煤工作面穿层钻孔预抽区域煤层瓦斯 ............................. 20 4.3.4煤巷掘进工作面钻孔预抽条带区域煤层瓦斯 ............................................. 21 4.3.5采煤工作面迎面斜交顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯 ............................. 25 4.4区域效果检验 ............................................................................................................ 28 4.5区域验证 .................................................................................................................... 29

4.5.1 R值指标法 ..................................................................................................... 29 4.5.2钻屑解吸指标法 ............................................................................................. 29 4.5.3复合指标法 ..................................................................................................... 30

5 局部综合防突措施 .............................................................................................................. 32

5.1 局部综合防突措施基本程序和要求 ....................................................................... 32 5.2 石门揭煤工作面局部防突综合性技术措施 ........................................................... 33

5.2.1石门揭煤工作面突出危险性预测 ................................................................. 33 5.2.2石门揭煤工作面防突措施 ............................................................................. 35 5.2.3石门揭煤工作面防突措施效果检验 ............................................................. 36 5.2.4石门揭煤工作面安全防护措施 ..................................................................... 37 5.3煤巷掘进工作面局部防突综合性技术措施 ............................................................ 38

5.3.1煤巷掘进工作面突出危险性预测方法 ......................................................... 38 5.3.2煤巷掘进工作面防突措施 ............................................................................. 41 5.3.3防突措施效果检验 ......................................................................................... 43 5.3.4安全防护措施 ................................................................................................. 45 5.4采煤工作面局部防突综合性技术措施 .................................................................... 47

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5.4.1采煤工作面突出危险性预测 ......................................................................... 47 5.4.2采煤工作面防突措施 ..................................................................................... 47 5.4.3采煤工作面效果检验 ..................................................................................... 50 5.4.4采煤工作面安全防护措施 ............................................................................. 50

6 安全技术措施及相关规定 .................................................................................................. 51 7 防治煤与瓦斯突出事故专项应急预案 .............................................................................. 54

7.1 煤与瓦斯突出应急预案概述 ................................................................................... 54 7.2 事故类型和危害程度分析 ....................................................................................... 54 7.3 应急救援及其原则 ................................................................................................... 55 7.4 组织机构及职责 ....................................................................................................... 55

7.4.1应急组织体系 ................................................................................................. 55 7.4.2指挥机构及职责 ............................................................................................. 55 7.5 预防与预警 ............................................................................................................... 57 7.6 突出事故报告程序和现场保护 ............................................................................... 58 7.7 应急处置 ................................................................................................................... 58

7.7.1响应分级 ......................................................................................................... 58 7.7.2响应程序 ......................................................................................................... 58 7.7.3处置措施 ......................................................................................................... 59

8 结论 ...................................................................................................................................... 62 致谢 .......................................................................................................................................... 63 参考文献 .................................................................................................................................. 64

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1 引言

矿井瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的主要因素之一，一直是制约突出矿井生产能力、影响矿井安全效益和经济效益的重大问题。为了防治突出，根据有关规定进行防突设计，促进瓦斯突出防治现场管理和技术管理，对于确保矿井安全生产具有重要的指导意义。

郑州市慧祥煤业有限公司（以下简称慧祥煤业）位于河南省登封市东南17km处，行政区划属登封市大冶镇管辖，由原嵩枫煤业有限公司和原王楼煤业有限公司整合而成，新矿井利用原嵩枫煤业有限公司新建的主、副井作为技改后的主、副井，原嵩枫煤业有限公司浅部主井作为矿井的回风井；原王楼煤业有限公司副斜井和回风井报废，主斜井封闭井口，待回采原王楼煤业有限公司井田所处的南3采区时作为采区回风井使用。主井担负矿井的提煤任务，材料、人员和矸石等通过新建副井提升。整合后矿井设计生产能力为45万t/a。

慧祥煤业为高瓦斯矿井，目前开采一水平，但根据上级的管理要求，矿井按突出矿井管理。本文将针对慧祥煤业的具体情况，进行矿井综合防突措施设计。 1.1设计依据

1）煤矿安全规程[Z].北京：煤炭工业出版社，2011。

2）国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定读本[M].北京：煤炭工业出版社, 2009。

3）慧祥煤业初步设计说明书。 4）慧祥煤业通风系统图。 5）慧祥煤业采掘工程平面图。

6）慧祥煤业其他资料以及其他相关法律和规范。 1.2指导思想

防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。 1.3主要涉及内容

1）防治煤与瓦斯突出的一般规定，包括防突管理及培训、防突责任制、防突设备的配备管理等。

2）区域综合防突措施，包括区域综合防突措施基本程序和要求、区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验以及区域验证。

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3）局部综合防突措施，包括局部综合防突措施基本程序和要求、工作面突出危险性预测、工作面防突措施、工作面措施效果检验以及安全防护措施。

4）安全技术措施及相关规定。 5）防治煤与瓦斯突出专项应急预案。 6）施工图纸绘制。

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2 矿井概况

2.1井田位置

慧祥煤业位于河南省登封市东南17km处，行政区划属登封市大冶镇管辖。矿井由原嵩枫煤业有限公司和原王楼煤业有限公司整合而成，井田南起芦F13断层，北至二1煤层底板等高线-500m水平，西起143勘探线，东至芦F10断层，井田东西走向长4.5km，南北倾斜宽为2.7km，面积7.5138km2，矿井地质储量2567.9万t、可采储量1209万t，矿井设计生产能力为45万t/a，服务年限16.3a。

矿井地理坐标为：东经113°12′25″~113°15′03″，北纬34°27′40″~34°29′09″。该矿区北部有郑（州）~登（封）公路（豫04线）穿过，该公路在景店有乡间公路通过矿区，经大冶镇在郜城镇与许（昌）~洛（阳）公路相接。另外，途径大冶镇的登（封）~尉（氏）地方铁路和新（郑）~汝（州）铁路可与京广线和焦枝线相连。区内公路均为柏油马路，交通较为便利。交通位置见图2-1。

图2-1 矿井交通位置图

Figure 2-1 The location of the mine

2.2地质条件 2.2.1地质构造

矿区位于昆仑~秦岭纬向构造带北支东段，处于新华夏第二沉降带与第三沉降带交错部位，具体为夹持于嵩山和箕山两背斜之间的向斜构造即颖阳~芦店向斜南翼东段，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，地层走

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向NE50～60°，倾向NW，倾角14~22°；地层产状沿走向和倾向均有一定变化，区内还发育有NW、NE和近EW向三组断裂。

1）褶曲

本区发育的主要褶曲是凤凰岭背斜，轴部位于矿区中部的柿树林~赵家沟一线，轴向NE~SW，该背斜为一不对称背斜，轴部出露地层为石千峰组上段中部地层，两翼出露地层为石千峰组上段上部和三叠系金斗山砂岩，西北翼地层倾角4~11°，东南翼倾角16~27°。

2）断裂

(1)大路南正断层（芦F13）

位于祖师庙~吴家门一带，是本区的南部边界断层。144线以西隐伏于滑体下，以东出露于地表。其走向N80°E，倾向NW，倾角38~65°，断距西小东大，约60~120m。该断层在区内无钻孔揭露，控制程度较差。

(2)小沟正断层（芦10）

位于小沟村东，是本区的东部边界断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向N40°W，倾向NE，倾角60°，断距150~180m。

(3)祖师庙逆断层（芦F14）

位于西郝家门~王楼一矿一线，为一逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向近东西，倾西北，倾角38~60°。区内有两钻孔穿过，该断层控制较好。

(4)赵家门逆断层（芦F15）

位于六子沟~马鸣寺~柿树林~王家门一线，为一逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向N70°E，倾角28～41°，断距10~50m。该断层仅有14201孔控制，断距10m。剖面显示其断距在14402孔处最大，约50m，并伴生一条同向芦F16小型逆断层，使得二1煤层被滑动构造铲失，形成一条细条带状无煤带。

3）滑动构造（芦F1）

按构造层次划分为浅层构造。一般沿二下盘、主滑面和上盘三部分。

由于滑体构造沿着二就保存了二

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煤顶部由南部浅部向北部深部滑动。井

田内现已有11个钻孔穿过该断层，缺失地层350~750m。其垂向结构自下而上可分为

煤层附近延伸，且波状起伏，当滑面上翘或下盘下凹时，

煤被铲失，另一方面，局部区段受滑动构

煤层及其上覆地层；当滑面下切或下盘上隆时，就铲薄、铲失煤层，造

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成无煤带。一方面，由于滑体下切造成二

造的揉搓与挤压，煤层厚度增大，出现厚煤层。因此，滑动构造是影响本区煤厚变化的主导因素。另外，由于滑动构造影响，使滑面附近地层倾角局部增大。 2.2.2煤层和煤质

1）煤层

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二

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煤层是本区的主要可采煤层，赋存于山西组的下部，层位稳定，结构简单，

煤层直接顶、板为滑动构造断裂带角砾岩、断层泥及上覆滑

全区普遍可采，但由于受滑动构造的影响，煤层具突然增厚和变薄现象，并在本区中部形成一条无煤带。二体岩层地层，二部含一层夹矸。

2）煤质特征 煤的物理性质：二

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煤层底板为灰黑色砂质泥岩，下距L9灰岩3.70m。煤层埋藏深度

40~960m。区内钻孔和矿井采掘工程揭露，该煤层厚度为0~15.00m，平均3.31m，局

煤黑色，金属光泽，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量丝炭，

呈粉状或碎粒状产出，强度低，染指，视密度1.45，真密度1.50。二1煤原煤平均灰份13.33~20.35%，平均17.29%；挥发份10.64~11.72%，平均11.58%，根据煤质测试结果和《中国煤炭分类标准》，二1煤应属中灰、特低硫、高发热之粉状贫煤。 2.2.3水文地质特征和充水因素

主要含水层。根据矿井地层时代、岩性及其含水透水特征，本区共划分为5个含水层组：寒武—奥陶系灰岩含水层、太原组下段灰岩含水层、太原组上段灰岩含水层、二1煤层顶板山西组砂岩含水层和山西组以上诸砂岩含水层。

主要隔水层。根据矿井地层时代、岩性及其含水透水特征，共划分为3个主要隔水层段：本溪组隔水层、太原组中段隔水层和二1煤层底板隔水层。

矿井充水因素。本区位于颍阳～芦店向斜南翼，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，区内发育有NW和NE向两组断裂。本井田位于区域地下水向北、北西运移的径流带内，由于断裂的切割，破坏了本区岩层和矿层的完整性和连续性，致使原本毫无水力联系的含水层对接二者发生水力联系或下部富水的含水层与二1煤层对接而对二1煤层矿床直接充水。 2.3煤尘爆炸及煤层自燃发火情况

据2008年煤炭科学研究总院重庆研究院煤尘爆炸性鉴定报告知二1煤层有煤尘爆炸危险性，煤层为Ⅲ类不易自燃煤层，在矿井及其邻近矿井的历年开采实践中，也未发生过煤的自燃现象。 2.4矿井瓦斯情况

据2011年9月河南理工大学科研报告《矿井瓦斯等级鉴定报告》，矿井瓦斯绝对涌出量9.67m3/min、相对涌出量15.42m3/t，因此，矿井瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井。在以往采掘过程中，瓦斯相对涌出量最高达到18.87m3/t。

2009年，河南理工大学测定了井下一水平二1煤层瓦斯基本参数，所测定的煤层瓦斯含量值域为2.47~8.50m3/t之间，最大值为8.50m3/t，残余瓦斯含量为3.89m3/t；煤的瓦斯吸附常数测定结果如表2-1。二1煤层以粉状为主，少量粒状、鳞片状，煤的原生结构已遭破坏，强度很低，指压易碎，二

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煤层为Ⅳ～Ⅴ类破坏煤体，测定二

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煤的最小坚固性系数的值域在0.16～0.20之间；瓦斯放散初速度ΔP值在21～24之间。参考矿区其他同类矿井资料，煤层透气性系数取0.0020mD，百米钻孔瓦斯流量取13L/min。

表2-1 煤样吸附常数测定结果

Table 2-1 Coal adsorption constant measurement results 采样地点

12051上采面距中巷45m 12181下付巷2#钻场 外环水仓测压点

a值 33.806 25.777 21.476

b值 0.637 1.134 1.25

视密度(g/cm3) 1.39 1.41 1.49

孔隙率(%) 4.79 4.73 4.49

根据2009年河南理工大学《瓦斯抽放工程初步设计说明书》矿井瓦斯储量为25981万m3、瓦斯可抽量为7794万m3。 2.5开拓开采方式 2.5.1井田开拓

利用原嵩枫煤业有限公司新建的主、副井作为技改后的主、副井，原嵩枫煤业有限公司浅部主井作为矿井的回风井；原王楼煤业有限公司副斜井和回风立井报废，主斜井封闭井口，待回采原王楼煤业有限公司井田所处的南3采区时作为采区回风井使用。主井担负矿井的提煤任务，材料、人员及矸石等通过新建副井上下。井下共划分为五个采区，其中原嵩枫煤业有限公司井田范围内四个采区，原王楼煤业有限公司井田范围内一个采区。投产采区为南1采区，该采区位于主、副井和回风井之间，矿井投产工期短，可以充分利用已有的巷道。

井田划分为两个水平：第一个水平标高为-118m，第二水平标高-250m。两个水平采用暗斜井联系，分别为轨道、运输和回风暗斜井。首采区位于井筒附近，采区轨道上山直接与井底车场连接，后期开拓-250m水平时轨道大巷、运输大巷和回风大巷均布置在二1煤层底板岩石中。 2.5.2采区布置

全井田划分为五个采区，-118m水平为一个上山采区和一个下山采区，-250m水平为两个下山采区，东翼浅部的原王楼煤业有限公司井田范围为一个采区。采区开采顺序本着先近后远的原则安排，先开采上山，后开采下山。 2.5.3采掘工艺

矿井以一个采区一个回采工作面保证矿井的设计生产能力。根据井下布置，首采区位于井田浅部，紧邻井底车场，为双翼上山采区。

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根据矿井的设计和煤层赋存情况及开采技术条件，采煤方法选用走向长壁后退式采煤法，二1煤层厚度小于4.0m时采用炮采一次采全高，全部跨落法管理顶板；煤层厚度大于4.0m时，采用炮采分层分采工艺。

矿井设计以一个采区一个回采工作面保证矿井的设计生产能力，首采区工作面斜长90m，煤层厚度按矿井的煤层平均厚度考虑，厚3.31m，工作面回采率为95％。

矿井设计煤巷掘进工作面为2个，掘进速度为150米/月，掘进断面9.3m2，支护形式为U型钢，巷道高宽均为3.2m。 2.6矿井通风

矿井的通风方式为抽出式。根据矿井的开拓布置，矿井采用中央分列式通风，即副井进风，风井回风。矿井共有两个回风井，即原嵩枫煤业有限公司浅部主井改造而成的回风立井和原王楼煤业有限公司主斜井改造而成的回风斜井。回风立井位于井田浅部边界处无煤带内，服务整个矿井，服务年限约为16.3年；回风斜井位于井田东段浅部煤层露头处，仅服务南3采区，初期封闭，当回采南3采区时，该风井启用，服务年限约为2年。

掘进通风采用KDF-6.3型局部通风机压入式通风。

井下采区绞车房、采区变电所等独立通风，其它硐室串联通风。 矿井绝对瓦斯涌出量预测为18.6m3/min，矿井计算需要风量为65m3/s。

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3 防治煤与瓦斯突出一般规定

3.1防突管理及培训

表3-1 区域瓦斯治理机构、人员表

Table 3-1 The personnel of regional gas control agencies

机构名称 人员数量 管理人员 工程师以上人员

通风副总

1 1

地测副总

1 1

地测科 16 5 2

防突科 5 5

安全区 207 9

通风区 216 8

合计 446 27 4

1）矿井应当成立防突工作领导小组，由矿长任组长，矿技术负责人和各管副矿长任副组长，成员应有技术科、防突科、地测科、安监科、通风科、安全区（或防突队）、机电科和计划、工资财务、供应等业务科室以及采掘区队负责人，下设办公室，办公室设在防突科。

2）矿井应当设置防突机构-防突科，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。 防突科应设科长、主管技术人员等，负责编制防突措施、管理制度、岗位责任制和矿井年度、季度、月度防突计划，检查防突措施、制度和计划的执行情况。

3）矿长应当分别每季度、每月进行防突专题研究，检查、部署防突工作；保证防突科研工作的投入，解决防突需要的人力、财力、物力；确保抽、掘、采平衡；确保防突工作和措施的落实。

矿技术负责人对防突工作负技术责任，组织编制、审批、检查防突工作规划、计划和措施；副矿长负责落实所分管的防突工作。

矿井各职能部门负责人对本职范围内的防突工作负责；区（队）、班组长对管辖范围内防突工作负直接责任；防突人员对所在岗位的防突工作负责。

矿安监科负责对防突工作的监督检查。

4）矿井应当设置满足防突工作需要的专业防突队伍。防突专业队伍包括：防突预测预报、瓦斯抽放（包括打钻和抽采）、瓦斯监测监控和通风、瓦斯检查、爆破专业队伍。金丰煤业集团所管辖矿井的防突队伍设置情况，瓦斯监测监控、通风、瓦斯检查、爆破专业队伍统属通风区管辖，防突预测预报、瓦斯抽采或分别属通风区、安全区管辖，或矿井单独成立防突队负责防突预测预报和瓦斯抽采。专业防突队伍的设置由矿方确定，但各种队伍应当设置齐全，人员配备满足矿井防突工作需要。

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5）矿井应当编制突出事故应急预案。应急预案主要内容包括：突出事故应急预案概述、突出事故类型及危害分析、应急救援及原则、组织机构及职责、预防和预警、突出事故报告程序和现场保护、应急处置、应急物资和装备保障。

6）矿井在编制年度、季度、月度生产建设计划时、同时编制年度、季度、月度防突措施计划，保持抽、掘、采平衡。

防突措施计划及人力、物力、财力保障安排由技术负责人组织编制，矿长审批，分管副矿长组织实施。

7）各项防突措施按照下列要求贯彻实施：

(1)施工防突措施的区（队）在施工前，负责向本区（队）职工贯彻并严格组织实施防突措施；

(2)采掘作业时，应当严格执行防突措施的规定并有详细准确的记录。由于地质条件或其他原因不能执行所规定的，防突措施的施工区（队）应当立即停止作业并报告矿调度室，经矿井技术负责人组织有关人员到现场调查后，由原措施编制部门提出修改或补充措施，并按原措施的审批程序重新审批后方可继续施工；其他部门或者个人不得改变已批准的防突措施；

(3)矿长和矿技术负责人应当每月至少一次到现场检查各项防突措施的落实情况； (4)矿防突科应当随时检查综合防突措施的实施情况，并及时将检查结果分别向矿长和矿技术负责人汇报，有关负责人应当对发现的问题立即组织解决；

(5)矿井进行安全检查时，应当检查综合防突措施的编制、审批和贯彻执行情况。 8）突出煤层采掘工作面每班应当设专职瓦斯检查员并随时检查瓦斯；发现有突出预兆时，瓦斯检查员有权停止工作，协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出，并报告矿调度室，

专职爆破工应当固定在同一工作面工作。 9）防突技术资料的管理工作应当符合下列规定：

(1)每次发生突出后，矿防突科指定专人进行现场调查，认真填写突出纪录片，提交专题报告，分析突出发生原因，总结经验教训，提出对策措施；

(2)每年第一季度将上年度发生煤与瓦斯突出矿井的基本情况调查表、煤与瓦斯突出记录卡片、矿井煤与瓦斯突出总表连同总结资料报省级煤矿安全监管部门、驻地煤矿安全监察机构；

(3)所有有关防突工作的资料均应存档。

10）矿井管理人员和井下工作人员应该接受防突知识的培训，经考试合格后方准上岗作业。

各类人员的培训达到下列要求：

(1)井下工作人员的培训包括防突基本知识和规章制度等内容；

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(2)区（队）长、班组长和有关职能部门的工作人员的培训包括突出的危害及发生的规律、区域和局部综合防突措施、防突的规章制度等内容；

(3)矿井防突员属于特种作业人员，每年应接受一次矿三级及以上的安全培训机构组织的防突知识、操作技能的专项培训。专项培训包括防突的理论知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及有关防突的规章制度等内容；

(4)矿井主要负责人、技术负责人应当接受煤矿二级及以上安全培训机构组织的防突专项培训。专项培训包括防突的理论知识和实践知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及防突规章制度等内容。 3.2防突责任制

3.2.1矿领导防突责任制

1）矿长是安全生产的第一责任者，对防治煤与瓦斯突出的管理工作全面负责，应对防突工作定期督促、检查；及时解决防治突出所需的人、财、物，保证防治突出工作的顺利实施。

2）煤矿分管生产的副矿长负责采掘工作面回采或掘进过程中防治煤与瓦斯突出。负责监督、检查防突措施的贯彻落实。

3）煤矿分管安全的副矿长负责防突措施的监督检查，参与防突专项设计、防突措施的审查，负责组织突出事故的追查处理；其他煤矿的副职对分管范围的防突工作负责。

4）矿井工程师或技术负责人的责任

(1)突出矿井必须设立煤与瓦斯突出管理的技术体系。矿井必须有工程师或技术负责人对煤与瓦斯突出技术业务管理全面负责；防突专业技术人员对防突技术管理负责，防突机构对煤与瓦斯突出技术资料、台帐等管理负责。

(2)负责组织编制、审批、实施防突工作规划、计划和措施；并检查其执行情况。 (3)组织编制新矿井、新水平、新采区、石门揭煤关于煤与瓦斯突出的专项设计，以及灾害预防与处理计划。

(4)组织对防突技术难题的攻关，矿井瓦斯管理各类技术基础参数的考察。 (5)定期对防突措施的落实情况进行检查，督促有关业务队（室）认真执行防突责任制。

5）矿井采掘工程师在开采设计和安排采掘部署时，必须考虑有利于煤与瓦斯突出的防治；安排生产计划时，必须将突出防治的措施计划纳入生产计划一并管理；检查采掘生产的同时应检查防突措施的执行情况。

6）矿井分管通风瓦斯的工程师协助矿总工程师组织编制、审查、检查防突工作规划、计划和措施；完成总工程师交办的防治煤与瓦斯突出的所有工作；总工程师外出时，承担总工程师所承担的防突责任。

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3.2.2防突机构的责任

1）编制防治突出年、季、月度计划并报批。编写防治煤与瓦斯突出的技术措施，检查防突工作执行情况。

2）严格执行“四位一体”的防突措施。负责防突头、面突出危险性预测和措施效果检验的数据测定，填写效果检验报告单，报矿总工程师或矿技术负责人审批后，分发矿各个队（室）。

3）深入现场调查了解瓦斯地质参数、掌握突出动态，对重点防突出头、面应及时向矿井有关领导汇报，并指派专业技术人员现场跟班进行技术指导和监督检查防突措施在现场的贯彻落实情况。

4）每旬向矿长、工程师汇报一次本旬防突工作，每月县级煤炭主管部门书面汇报本月防治突出工作的执行情况。

5）定期召开防突分析会，对防治煤与瓦斯突出工作进行综合分析，找出矿井防突工作存在的问题，安排布置下一步的防突工作。

6）负责防突仪器仪表的使用、维护、检修和校检。

7）发生突出后，负责现场调查，作好详细记录，填写突出卡片，分析突出原因，积累资料，逐步摸索矿井突出规律；每次突出清理完突出物后，在十日内填好突出卡片，并与突出分析资料一并报上一级主管部门。

突出记录应符合下列要求：

(1)每次发生突出后，矿井防突机构必须指定专人进行现场调查，作好详细记录，收集资料，并填写突出记录卡片。记录卡片数据应准确，附图应清晰，并注明主要尺寸；

(2)强度大于100吨的突出，必须附有调查报告，分析突出原因，总结经验教训，提出防范措施。

(3)每年应对全年的突出记录卡片进行系统分析总结。 8）负责突出事故原因分析，总结经验教训，制定防范措施。

9）负责建立突出煤层基本参数考察台帐、煤柱台帐、瓦斯抽放台帐、防突设备及仪表使用完好台帐等。 3.2.3通风科防突工作责任

1）按防突管理要求，负责矿井通风系统管理。

(1)负责矿井、采区和防突采、掘工作面的通风系统的设计，通风设施位置选定、设置，保证通风系统独立、畅通、可靠。杜绝串联风。

(2)负责局部通风机选型，安装位置选定，局部通风机管理，杜绝循环风，确保掘进工作面有效风量满足安全生产的需求。

(3)矿井风量分配与调节、通风系统调整、风量测定，有害气体检查等工作。

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(4)负责矿井通风系统的日常检查与管理，发现通风设施或巷道断面不符合要求必须及时处理。

2）负责矿井安全环境监控系统的设计、安装、维护、校验，按规定打印和提供监测资料。

3）重点防突头面的瓦斯监测资料必须每天进行分析，掌握工作面瓦斯涌出的变化规律及发展趋势，用以指导防突工作。

4）负责矿井新水平、采区瓦斯基本参数的测定，参与矿井年、季、月度防突计划、规划的编制。

5）负责矿井瓦斯抽放。

(1)负责矿井瓦斯抽放可行性研究报告的编制和报批。

(2)矿井瓦斯抽放以及瓦斯利用系统设计，抽放泵、抽放管道的选型、安装。 (3)瓦斯抽放方式、抽放钻孔的设计、施工以及竣工验收，负责将钻孔的实际方位、倾角、见煤（岩）深度等资料及时填表并作竣工图。同时将钻孔资料送地测室。

6）负责采掘工作面煤层瓦斯预抽率的统计计算，并及时向生产业务室提供煤层瓦斯预抽率作为采掘作业规程编制的依据。

7）负责做好区域性防治突出措施与局部防治突出措施的衔接管理，当区域性措施控制的范围与生产实际不吻合，必须采取补充措施；若条件不具备，应及时将实际控制范围的有关图件资料送交防突机构，由防突机构采取针对性的局部防突措施。

8）负责防突工作所需煤（岩）样的试验和气样化验分析。

9）负责防突设计、安全措施的编制、会审和报批工作。参与突出事故的调查分析。 3.2.4地测办防突工作责任

1）编制瓦斯地质图。并负责建立煤与瓦斯突出档案，掌握煤与瓦斯突出规律。 2）采掘工作面在设计和作业规程编制前，负责提交采掘地质说明书，并对地质构造带及突出危险带、开采煤层的埋深、施工区与相邻区域的构造和突出情况等作详细说明。并提供地形地质图件。

3）参与年、季、月度防突计划的编制、防突措施会审、突出事故的调查分析等。 4）地质构造预测预报。收集突出危险区域地质资料、巷道及采面地质素描并根据已有地质资料，结合相邻区域地质资料，及时动态预测预报工作面前方地质情况；煤层赋存稳定、煤体结构正常地段，每50-70m预报一次，非正常地段每20-30m预报一次；预测预报图应附有文字说明，尽可能做到图文并茂。

5）负责矿井开采所留煤柱的测量与填图。多煤层开采的矿井，上煤层开采所留下的煤柱，必须测量煤柱的几何尺寸和位置，并及时填图；控制煤柱位置的导线点及煤柱区内开采巷道内的导线点均要在井下标明。

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6）掌握煤层赋存条件及煤岩结构特点，查明地址构造及变化规律，及时填绘和标定巷道位置、采掘关系、煤柱尺寸、保护范围；负责向矿总工程师（技术负责人）和防突机构提供煤与瓦斯突出防治所需要的地测资料。

7）采掘工作面距保护区边缘30m以前，必须向采掘区队提交采掘工作面临近未保护区的通知单，并报告矿总工程师或技术负责人。采掘区队负责人接到通知单后必须签收，并按规定执行。

8）在突出煤层顶底板岩巷掘进时，地测室必须定期验证提供的地质资料，掌握施工动态和围岩变化情况，防止误穿突出煤层。

9）近距离多煤层开采的矿井，地测室必须经常深入现场调查和收集资料，作好采掘工作面前方的构造和层间距的预测预报工作，防止无穿构造引起本煤层或邻近煤层突出。

3.2.5生产科防治煤与瓦斯的责任

1）编制年、季、月度生产计划的同时负责将经矿总工程师或技术负责人批准的防突计划编纳入年、季、月度生产计划。

2）合理矿井开拓部署和巷道布置。矿井巷道布置和各生产系统的设计必须满足防突管理的要求，巷道布置必须符合中华人民共和国煤炭工业部，煤安字[1995]第30号文颁发的《防治煤与瓦斯突出规定》第11条之规定。

3）合理采掘布置。安排采掘接替时，原则上一个采区不得超过二个回采工作面和三个掘进工作面，避免生产过于集中，逐步实现三区配套两超前的治灾格局。安排生产接替时，在一个或相邻的两个采区，同一个区段的突出煤层中，不得布置两个工作面相向回采；突出煤层的掘进工作面不得进入本煤层或邻近煤层采煤工作面的应力集中区掘进；突出危险区内新投产的回采工作面在初次来压未结束前不得随意停采。

4）参与防突专项设计、措施会审、煤与瓦斯突出综合分析、突出事故的调查分析，监督检查规程、措施在现场的落实情况。 3.2.6机电科防突责任

1）负责解决防突所需设备，落实防突器材的加工制作。

2）负责定期对防突采掘工作面所有电气设备的防爆检查，查出问题必须及时整改。 3）参与防治突出规划、计划编制及措施会审等工作。

4）负责矿井主要通风机和局部通风机的电气设备部分的维护管理，以及“两闭锁”的正常试验工作。 3.2.7调度室防突责任

1）负责综合平衡采掘施工与防突措施施工的关系，检查防突措施执行情况，填写防突放炮卡片。

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2）负责防突区域采掘工作面的电话安装、维护；参与年、季、月度防突计划的编制及防突措施的会审和现场执行情况的检查。

3）负责将有关领导、业务队（室）关于防治突出工作的通知或决定及时、准确传达到位；并掌握、收集有关施工单位执行通知（决定）的情况，并及时向有关领导、业务队（室）反馈通知（决定）执行情况。

4）深入现场了解采掘生产进度、规程措施执行情况；井下出现险情或突出事故必须按事故救援预案的处理程序及时通知有关领导和业务队（室）进行抢险救灾。

矿安全科负责对井下工作人员进行防治突出知识的培训，使其熟悉突出的预兆和防治突出的基本知识。培训时间、计划由矿制定，但每年不少于一次。新工人下井要先培训后上岗。队长以上安全生产管理干部和防突专业技术人员应由有资质的培训机构进行培训，并经考试合格者方能上岗。

安全科负责按《实施细则》规定行使全面监督权，参与防治突出专门设计及其措施的审查；监督防治突出设计和措施的实施；监督防治突出措施费用的使用；制止违章指挥、违章作业，并行使违章罚款或提出其他处理意见；对防治突出工作中存在的隐患，要限期整改；对威胁安全生产可能造成突出事故的作业场所，令其停止作业，撤出人员。

3.2.8回采（掘进）队防突责任

1）突出煤层的开采必须按照防突管理有关规定、防治突出措施及措施效果检验报告单的要求组织生产，并协调好生产与防治突出措施的关系，做到安全生产。

2）负责联系突出危险性预测预报和施工防突措施的时间，并组织人员按照防治突出措施的要求施工。

3）负责提供实施防治突出措施所需的时间、空间、人员及材料设备等，做好综合保护器，电煤钻等机电设备的安设和维护工作。

4）负责对所管辖区域内的人员贯彻防突管理规定、措施等，加强防突基本知识教育，熟悉突出预兆。施工中认真观察突出预兆，发现异常情况要及时向矿调度室汇报。突出头面的值班队长、班长必须每班向调度室汇报工作面煤层厚度、软分层、地质构造、瓦斯涌出等变化情况。

5）负责对所管辖区域内的防突仪器、仪表、工具、材料等物品的现场保管。 6）负责收集突出前工作面现场作业情况，煤（岩）赋存状况等资料，待突出物清理完一周内将分析总结材料报防突主管室，并应针对现场的具体情况制定相应防治突出的安全措施。

7）近距离煤层群层间距的探测，如邻近煤层间距较小且具有突出危险时，必须严格执行“四位一体”的防突措施，防止邻近层瓦斯压力鼓破层间岩层，而发生煤与瓦斯突出。

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8）防突采掘队跟班班、组长、队长或技术人员负责观察施工中工作面的瓦斯涌出、断层（煤层）倾角、煤层厚度及软分层厚度变化、矿压变化及其他突出预兆，每班必须向调度室汇报并交班。发现异常应停止工作，撤出人员并及时向矿调度室汇报。工人对所在岗位的防突工作负责。凡发现突出预兆，必须向值班队领导或矿调度室汇报。 3.3防突设备的配备管理

矿井应配备煤层瓦斯含量测定、煤层硬度测定、瓦斯放散初速度测定仪器设备和相应的工器具；采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测预报的仪表和工器具。

防突仪器、仪表的管理：

1）防突室设专人负责仪器仪表的维护和校核工作。

2）所有仪器仪表均应编号并建立台帐。其内容为：仪器编号、入井时间、仪表误差及携带仪表入井者的姓名。

3）仪表在井下受到剧烈震动或损坏，不得继续使用，必须及时更换新表。 4）井下使用的气体流量计（即煤气表）每月校核一次。

5）校核前，将要校核仪表的仪表编号、允许误差值、校核日期、校核人姓名等逐一登记，校核误差大于允许误差即为不合格，并将不合格者作好记录。

6）流量计校核要求：

(1)采用J2.5型精密煤气表校核普通流量计（即煤气表）； (2)校核流量计的气体选用民用瓦斯或标准气样；

(3)校核工作由2人进行：一人记时、另一人记录校核数据； (4)校核时，气体的流量不得超过流量计规定的量程； (5)校核时，同一台流量计同一次校核的数据不得小于一组；

(6)仪表经校核，当误差值超过允许误差者，禁止使用，应及时检修或作为报废处理。

7）弹簧称校核要求：

(1)弹簧称采用重力法进行校核； (2)法码规格选用两只50N；

(3)经校核超过允许误差值者不准入井使用。 8）气压胶囊封孔器制作及使用要求：

(1)封孔器制作完毕后，必须经过压力值为0.2-0.3MPa、时间不低于2分钟的试压，压力值不下降者为合格，凡不合格者必须重新加工制作；

(2)不合格者不准使用；

(3)封孔器严禁与坚硬物体发生碰撞或摩擦。

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表3-2 预防煤与瓦斯突出装备表

Table 3-2 Equipment for coal and gas outburst prevention 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

项目名称 瓦斯参数测定仪 瓦斯压力表 隔绝式化学氧自救器 永久避难硐室 瓦斯抽放系统 矿井监测监控系统

防突钻机 空气压缩机 井下压风自救装置

规格型号 WTC 2BEA-203 KJ95N ZL-150 L-22/7 ZY-J

单位 套 个 台 处 套 套 台 台 套

数量 1 8 160 1 1 1 2 3 30

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4 区域综合防突措施

防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则，做到不掘突出头，不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。

区域综合防突措施包括下列内容： 1）区域突出危险预测； 2）区域防突措施； 3）区域措施效果检验； 4）区域验证。

4.1区域综合防突措施基本程序和要求

针对慧祥煤业矿井实际，并结合《防治煤与瓦斯突出规定》要求，本设计对矿井区域综合防突措施基本程序和要求如下：

1）突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。

区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测和新采区开拓完成后的区域预测。 2）新采区开拓前应依据地质勘探资料进行开拓前区域预测，预测结果仅指导新采区设计和新采区揭煤作业；开拓后，应根据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料，并结合地质勘探资料等进行开拓后区域预测，预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。

3）经开拓前预测为突出危险区的新采区，开拓过程中的所有揭煤作业应当采取区域综合防突措施并经效果检验达到要求指标。

4）经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，在进行采掘前，应当采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。经效果检验仍为突出危险区的，应该继续进行或者补充实施区域防突措施。

经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时，应当采用工作面预测方法进行区域验证。

所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。

5）突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的，应当采用预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行区域措施效果检验。

预抽煤层瓦斯区域措施效果检验结果须经矿技术负责人批准。

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4.2区域突出危险预测

1）区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。

根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。

区域预测新方法的研究试验应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行，并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。

2）根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行： (1)煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；

(2)根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区（图4-1）。

图4-1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图

Figure 4-1 Gas geological analysis division highlight the danger zone diagram

1—断层；2—突出点；3—上部区域突出点在断层两侧的最远距离线；4—推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；5—推测的下部区域突出危险区上边界线；6—突出危险区（阴影部分）

-450-400-35-3010-300320-35064-4005-45018

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由于慧祥煤业不具备煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析法的条件，因此，采用根据煤层瓦斯压力P和煤层瓦斯含量W进行预测的方法。预测依据的临界值按表4-1执行。

表4-1 煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值

Table 4-1 Coal seam gas pressure or gas content threshold for regional forecast

瓦斯压力P （MPa） P﹤0.74

瓦斯含量W

区域类别

（m/t） W﹤8

无突出危险区 突出危险区

3

除上述情况以外的其他情况

3）采用煤层瓦斯含量参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求：

(1)预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据； (2)测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。 4.3区域性防治煤与瓦斯突出措施 4.3.1选择区域防突措施方法的原则

防突措施要根据具体的煤层赋存条件来制定。在制定防突措施时，应遵守如下的几个基本原则：

1）增大工作面附近煤体的承载能力和稳定性； 2）改变煤体的力学性质，使其不易于发生突出；

3）改变采掘工艺条件，使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯动力学状态平缓变化，达到工作面本身自我卸压。

区域防突措施目前主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种方法。慧祥煤业主采 二1煤层，不具备采取开采保护层的条件，选用预抽煤层瓦斯的区域防突措施。 4.3.2预抽煤层瓦斯措施的防突机理及一般要求

预抽煤层瓦斯措施的防突机理如图4-2所示。矿井抽放瓦斯方法、方式的选择，应根据瓦斯及煤层赋存情况，瓦斯来源、巷道布置方式、矿井开采技术条件、瓦斯基础参数等综合分析比较后确定。

1）为提高瓦斯抽放率应采用本煤层抽放、采空区抽放相结合的综合抽放方法；

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2）当井下采掘工作所遇到的瓦斯主要来自开采煤层本身，只有抽放开采煤层本身的瓦斯才能解决问题时，应对开采煤层瓦斯抽放；

3）工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出瓦斯量大以及增加采区和矿井总排瓦斯量时，应进行采空区瓦斯抽放；

4）对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀释瓦斯时，应在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取边掘边抽的方法加以解决；

5）对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯涌出不很大而回采时有大量瓦斯涌出的煤层，应采用边掘边抽或增大孔径、孔长及钻孔密度等措施进行抽放瓦斯的方法；

6）若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂隙带储存有高压瓦斯并喷出时，应采取围岩瓦斯抽放措施。

由于慧祥煤业煤层属于低透气性煤层，因此预抽煤层瓦斯的措施需要作大量的工程，要求预抽的时间也相当长，一般半年以上。

煤体卸压

释放弹性潜能

煤与瓦斯突出危险消除 图4-2 预抽煤层瓦斯措施的防突机理 Figure 4-2 Measures to pre-pumping coal seam gas outburst mechanism

瓦斯抽放 煤体强度增高 释放瓦斯潜能 增大突出阻力

4.3.3井筒（石门）揭煤工作面穿层钻孔预抽区域煤层瓦斯

当井筒（石门）揭煤工作面经预测有瓦斯突出危险性时，应采用穿层钻孔预抽作为井筒（石门）揭煤工作面区域防突措施。

在采取穿层钻孔预抽区域防突措施时，必须遵守如下要求：

1）应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前（在构造破坏带应适当加大距离）实施；

2）钻孔的最小控制范围：石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m，同时保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m；

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3）预抽煤层瓦斯钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，钻孔孔底间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径取值，也可暂按井筒、石门揭煤工作面穿层钻孔有效抽放半径1.5m取值，孔间距不超过1.8~2.0倍的有效抽放半径为宜，结合慧祥煤业的实际取钻孔孔底间距为3m；

4）预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，穿层钻孔的封孔段长度不小于5m。

5）应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定；钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa；预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。

穿层预抽钻孔的布置方式如图4-3示。

图4-3 穿层钻孔预抽方式及钻孔布置示意图

Figure 4-3 Borehole drilling pre-drainage methods and schematic layout

4.3.4煤巷掘进工作面钻孔预抽条带区域煤层瓦斯

当煤巷掘进工作面掘进区域经预测有瓦斯突出危险性时，可采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施或穿层钻孔区域预抽作为掘进工作面区域防突措施。

1）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施工艺参数应根据《防治煤与瓦斯突出规定》的规定确定。结合慧祥煤业煤层赋存条件，《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求有：

(1)预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是：巷道上、下帮各20m。

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(2)当煤巷掘进在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m。

(3)预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定，如必要时可以适当增加密集钻孔。

(4)预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。

(5)应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。

设计预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的顺层钻孔由巷道轮廓线内平行密集钻孔和巷道轮廓线外的扇形钻孔组成，其中，扇形钻孔还可以做为边掘边抽钻孔。

巷道轮廓线内平行密集钻孔布置为：水平钻孔双排三花眼平行布置，上6、下7共13个孔，上排孔距顶1.20m，下排孔距顶1.50m，每排孔间距0.67m，钻孔长度80m。

巷道轮廓线外两侧的扇形钻孔布置为：每隔60m在巷道两侧分别布置钻场，规格高×宽×深=2.2m×3.3m×3.5m；每个钻场布置钻孔8个，开孔双排三花眼布置，每排4个，上排孔距顶1.20m，下排孔距顶1.50m，每排的孔间距0.60m，钻孔长度覆盖巷道前方80m、两侧各20m。钻孔布置参数如表4-2示。顺层钻孔预抽煤巷条带钻孔布置如图4-4示。

表4-2 巷道顺层钻孔扇形边掘边抽钻孔设计参数表

Table 4-2 The roadway along the borehole scallop driving while pumping drilling design parameter table

孔号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

孔径 （mm） 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113 75~113

孔长 （m） 80.2 80.6 81.3 82.4 62.4 47.8 37.3 28.8 80.2 80.6 81.3 82.4 62.4 47.8 37.3 28.8

开孔距巷顶高度

（mm）

1200 1500 1200 1500 1200 1500 1200 1500 1200 1500 1200 1500 1200 1500 1200 1500

与巷道中心线夹角 （o） 左4 左7 左11 左14 左19 左24 左32 左44 右4 右7 右11 右14 右19 右24 右32 右44

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4号3号2号1号预抽钻孔5号9号11号12号10号预抽钻孔13号A-A6号7号8号14号15号16号A钻场钻场巷道A(单位：m)

图4-4 顺层钻孔预抽煤巷条带措施钻孔布置图

Figure 4-4 Along the borehole pre-pumping coal roadway with measures of drilling layout

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2）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

具体做法是：在煤巷工作面外错20m、距离煤层底板20~25m布置一条底板岩巷，巷道内每隔6m布置一个钻场，每个钻场内施工1排9个孔径Φ94~133mm钻孔，控制范围40m（巷道4m、巷道下帮16m、上帮20m），对工作面顺槽进行预抽，如图4-5所示。钻孔参数见表4-3。

底板岩巷穿层钻孔抽放布置平面图A工作面顺槽下部底板岩巷AA-A剖面图工作面顺槽67891234567891234567891235678912345678912345678912345巷帮钻孔开孔位置主视图162738495底板岩巷二1煤层下部底板岩巷（单位：m）

图4-5 底板岩巷穿层钻孔区域预抽布置示意图

Figure 4-5 Floor roadway borehole schematic arrangement of pre-drainage area

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表4-3 底板岩巷穿层钻孔区域预抽设计参数

Table 4-3 Floor roadway borehole regional pre-pumping design parameters 钻孔长度（m）

钻孔编号

倾角（°）

岩孔长度

1 2 3 4 5 6 7 8 9

82 64 50 41 34 73 57 45 37

25.25 28.76 33.94 40.47 47.81 44.21 37.23 31.31 27.12

煤孔长度 3.34 3.68 4.29 5.05 5.89 5.44 4.64 3.95 3.47

全长 28.64 32.44 38.23 45.52 53.7 49.65 41.87 35.26 30.59

煤层厚度按平均

3.31m，钻孔穿透

煤层0.5m

备注

在采用穿层钻孔条带预抽作为煤巷掘进工作面区域防突措施时，必须遵守如下要求：

(1)《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条要求，穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层。其中倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m、下帮轮廓线外至少10m，近水平、缓倾斜煤层巷道两侧轮廓线外各至少15m。

(2)预抽煤层瓦斯钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，钻孔孔底间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定，也可暂按有效抽放半径2.5~3.0m取值，孔间距不超过1.8~2.0倍的有效抽放半径为宜，取钻孔孔底间距为5m。

(3)预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。

(4)应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定；钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa；预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。 4.3.5采煤工作面迎面斜交顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯

1）迎面斜交顺层钻孔预抽措施

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采煤工作面迎面交叉钻孔预抽措施是在工作面煤层中同时布置平行孔和迎面斜向钻孔进行预抽的方法，是由预抽平行孔和迎面斜向钻孔的空间叠加而成。迎面交叉钻孔布置如图4-6示。

图4-6 采煤工作面交叉钻孔布置示意图

Figure 4-6 Schematic diagram of coal working face cross borehole layout

2）本煤层交叉钻孔抽放瓦斯的基本原理

(1)交叉钻孔在交叉区域内的相互作用的结果相当于把钻孔直径加大。交叉钻孔预抽本煤层瓦斯效果比一般的平行布孔或斜向布孔要好得多。因为它在不增加任何工程量的条件下，利用钻孔交叉时的相互影响，相当于加大了钻孔直径，从而提高了煤层瓦斯的抽放效果。

(2)由于交叉钻孔相互之间的影响范围相互连通，如果一钻孔发生堵孔时，那么另外其它相交互相有影响并与瓦斯动力学相互联系的钻孔就可以代替被堵孔进行瓦斯抽放，从而克服了钻孔堵孔而抽不出瓦斯的问题，提高了瓦斯抽放效果。

(3)在交叉钻孔中，由于斜向钻孔是斜向工作面伪倾斜布置，总要有一些钻孔的部分钻孔段处在工作面前方的卸压带因此可以进行卸压带瓦斯抽放，并且其作用时间较平行钻孔要长得多，从而提高了瓦斯抽放量。

(4)交叉钻孔与平行孔相比，在一定的原岩应力、煤体强度及空间范围内，交叉钻孔的交叉点可以得到较充分的卸压，提高了透气性，可使塑性区体积增加20%，使得瓦斯流动互相补充，达到提高抽放瓦斯的效果。

(5)在考察钻孔瓦斯抽放过程中，即使在同一抽放区、同一工作面的钻孔，有些钻孔抽放效果相对较好，有些钻孔却很差，甚至没有瓦斯抽出，这主要是在抽放过程中受各种因素的影响而引起钻孔坍塌，造成流动阻力加大，甚至堵孔所致。也有部分钻

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孔是由于处于含水区域，瓦斯含量小而抽不出瓦斯。而交叉钻孔有助于避免和消除这些因素的影响，达到提高抽放的效果。

3）交叉钻孔技术参数设计

主要包括交叉钻孔高程差△h、钻孔间距、钻孔长度和钻孔夹角等。设计方法和取值如下：

(1)交叉钻孔高程差△h

高程差△h的大小对交叉钻孔的瓦斯抽放效果的好坏有决定性的影响。△h太大，交叉钻孔的孔周破坏区不能形成相互影响带和充分影响带，发挥不了交叉钻孔的空间交叉效应；△h太小，交叉钻孔的空间交叉效应不能充分体现。

根据部分矿区的测算结果和实践经验，一般高程差△h取值6~8倍钻孔孔径。那么，慧祥煤业交叉钻孔△h按约按6倍钻孔孔径（φ79mm），取500mm。

(2)交叉钻孔间距

从理论上讲，钻孔间距愈小愈好。但考虑到钻孔工程量、施工成本等因素，不可能无限制地缩小钻孔间距。根据其他矿区交叉钻孔预抽试验的经验，在预抽期不少于6个月的条件下，交叉钻孔间距取2-2.5m，抽放效果较好。当然，预抽期长，则钻孔间距可适当加大；反之，钻孔间距相应缩小。慧祥煤业交叉钻孔间距取2.0m。

(3)钻孔夹角

为了确保交叉钻孔有尽可能多的空间交叉点，同时又能保证平行钻孔和迎面斜向钻孔在孔长差别不太大的情况下能在相同的水平投影线上终孔。一般地，α取15°～20°为宜。取α＝15°。

(4)钻孔长度

交叉钻孔从上下顺槽双向施工，平行钻孔和迎面斜向钻孔长度由下式计算：

Lp?(L0?10)/2 （4-1）

LX?Lp/sin(90???) （4-2）

式中 Lp—平行钻孔长度，m；

L0—工作面斜长，m； LX—迎面斜向钻孔长度，m； 。 ?—钻孔夹角，15°

慧祥煤业采面长度100~120m，结合打钻施工技术条件，采取上、下两巷双向布孔方式，平行钻孔长度45~55 m，迎面斜向钻孔长度47~57m。

(5)封孔长度

为了保证封孔效果，一般封孔长度不小于8m。

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据上，采煤工作面预抽瓦斯交叉钻孔设计如下：交叉钻孔由平行钻孔和斜向钻孔构成，呈双排三花眼布置，如图4-7所示。布孔参数：钻孔孔径φ79mm，钻孔高程差500mm，钻孔间距2.0m；平行孔与风巷夹角90°，开孔位置距巷道底板的距离h1=0.6m，钻孔单孔长度45~55m；斜向钻孔与风巷夹角75°，开孔位置距巷道底板的距离h2=1.1m，钻孔单孔长度47~57m；交叉钻孔夹角15°，均沿煤层顺层布置。

A-Ad

图4-7 交叉钻孔布置示意图

Figure 4-7 Schematic diagram of cross hole layout

a

施工完抽放扇形抽放钻孔和顺层抽放钻孔后，及时进行封孔。钻孔封孔应满足密封性能好，操作便捷，封孔速度快，造价低的要求，对所有抽放钻孔一般选用聚氨脂封孔。封孔方式为卷缠药液法。封孔深度大于8m，保证封孔严密。

孔口负压应≥13kPa，抽放队定期检查孔口负压，发现负压较低，应及时进行补封钻孔，保证孔口气密性。

如果现场地质条件变化较大、瓦斯涌出量发生变化，应根据井下实际情况进行修改设计，报总工审批签字后执行。 4.4区域效果检验

预抽煤层瓦斯后，必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验，设计选用的效检指标是残余瓦斯压力和残余瓦斯含量，该指标临界值应根据矿井实测资料确定。如无实测数据，可依据《防治煤与瓦斯突出规定》确定：

1）预抽煤层瓦斯后，突出煤层的残存瓦斯含量小于该煤层始突深度的原始瓦斯含量，且瓦斯含量降到8m3/t以下；

2）煤层瓦斯压力降到《防突规定》要求的0.74MPa以下；

但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。

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4.5区域验证

在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，采用综合指标法或钻屑指标法进行验证。在煤巷掘进工作面和回采工作面进行区域验证时，可以采用钻屑指标法、复合指标法、R值指标法进行验证。 4.5.1 R值指标法

(1)在煤巷掘进工作面打3个直径为42mm、深8～10m左右的预测钻孔（如图4-8示）。巷道上部左、右布置2个，下部中间布置一个。钻孔应布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘进方向，其它钻孔的终孔应位于巷道轮廓线外2～4m处。

(2)钻孔每钻进1m收集并测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q，测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室长度为1.0m，根据每个钻孔的最大钻屑量和最大钻孔瓦斯涌出初速度按下式计算各孔的R值：

R?(Smax?1.8)(qmax?4) （4-3）

式中 Smax----每个钻孔沿孔长最大钻屑量，L/m；

qmax----每个钻孔沿孔长最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/m·min。

图4-8 R值指标法钻孔布置图

Figure 4-8 R-value index method drilling layout

判断煤巷掘进工作面突出危险性的临界值Rm应根据实测资料分析确定；如无实测资料，依据《防治煤与瓦斯突出规定》可取Rm=6。

任何一个钻孔中实测的R值等于或大于临界值Rm时，工作面预测为突出危险工作面；R值小于临界值Rm时，工作面预测为无突出危险工作面。采用R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，如预测为无突出危险工作面，每循环应留有不少于2m超前距，同时必须在使用安全防护措施进行掘进作业。 4.5.2钻屑解吸指标法

1）在煤巷掘进工作面打2个（倾斜和急倾斜煤层）或3个（缓倾斜煤层）直径

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42mm、深8～10m的预测钻孔。钻孔应布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行的于巷道掘进方向，其它钻孔的终孔应位于巷道轮廓线外2～4m处，如图4-8示。

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；根据每个钻孔沿孔长每米的的最大钻屑量Smax和最大钻屑解吸指标△h2或K1预测工作面的突出危险性。

采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，各指标的突出危险临界值应根据实测资料分析确定；如无实测资料时，可参照表4-4所给临界值确定突出危险性。

表4-4 钻屑解吸指标预测工作面突出危险临界值

Table 4-4 Cuttings desorption index prediction face outburst threshold

△h2 （Pa） ≥200 ＜200

最大钻屑量Sm Kg/m ≥6 ＜6

L/m ≥5.4 ＜5.4

K1 mL/(g×min)

≥0.5 ＜0.5

突出危险工作面 无突出危险工作面

1/2

危险性

如果实测的Sm、K1或△h2值均小于临界值时，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，如预测为无突出危险工作面，每循环应留有不少于2m的预测超前距，采用安全防护措施进行掘进作业。 4.5.3复合指标法

复合指标法的钻孔布置方法、测试步骤与R值指标法相同；区别在于测试数据的运用和临界值不同，临界值依据《防治煤与瓦斯突出规定》的要求进行确定，见表4-5。

表4-5 复合指标法预测突出危险的参考临界值

Table 4-5 Outburst prediction composite index reference threshold 钻孔瓦斯涌出初速度q/

(L·min-1)

5

(kg·m-1)

6

钻屑量S/

(L·m-1) 5.4

区域验证时，应当按照下列要求进行：

1）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少2次区域验证； 2）工作面每推进10～50m至少进行2次区域验证； 3）在地质构造带连续进行区域验证；

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4）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探，探测地质构造和观察突出预兆。

当区域验证为无突出危险时，应当采取安全防护措施后进行采掘作业。但若采掘工作面在该区域进行的首次区域验证时，采掘前还必须保留足够的突出预测超前距。只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现突出预兆，该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施。

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5 局部综合防突措施

局部防突措施包括下列内容： 1）工作面突出危险性预测； 2）工作面防突措施； 3）工作面防突措施效果检验； 4）安全防护措施。

5.1 局部综合防突措施基本程序和要求

1）工作面突出危险性预测（以下简称工作面预测）是预测工作面煤体的突出危险性，包括石门、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。工作面预测应在工作面推进过程中进行。

采掘工作面经工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。 未进行工作面预测的采掘工作面，应视为突出危险工作面。

2）突出危险工作面应当采取工作面防突措施，并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无效时，仍为突出危险工作面，应当采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验，直到措施有效。

无突出危险工作面在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。

煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。

工作面应保留的最小措施超前距为：煤巷掘进工作面5m，回采工作面3m；在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但煤巷掘进工作面不小于7m，回采工作面不小于5m。

3）石门揭穿煤层前，应准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态。 在掘进工作面掘进至煤层最小法向距离10m之前，应当至少打两个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的前探取芯钻孔，详细记录岩心资料，并利用前探钻孔测定煤层压力。若两者不能共用时，则测压钻孔应布置在该区域各见点间距最大的位置，以准确测定煤层压力。

在地质构造复杂带，岩石破碎的区域，揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离20m之前应当布置一定数量的前探钻孔，以保证能确切掌握煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况。

4）石门工作面从距煤层顶板最小法向距离5m开始到揭开煤层进入全煤巷掘进前进5m的过程均属于揭煤作业。揭煤作业应编制揭煤的专项防突设计，报煤矿企业技术负责人批准。

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揭煤作业应当具有相当技术能力的专业队伍施工。按照下列作业程序进行： (1)探明揭煤工作面和煤层的相对位置；

(2)在与煤层保持适当距离的位置进行工作面预测（或区域验证）； (3)工作面预测（或区域验证）有突出危险时，采取工作面防突措施； (4)实施工作面措施效果检验；

(5)掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，采用工作面预测或措施效果检验的方法进行最后验证；

(6)采取安全防护措施并用远距离爆破揭开煤层； (7)在岩石巷道与煤层连接处加强支护。

5）石门揭煤工作面的突出危险性预测应在距煤层最小法向距离5m（地质构造复杂、岩石破碎的区域，应适当加大距离）进行。

在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时，可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，在采用工作面预测的方法（综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法）进行最后验证。若经验证仍为无突出危险工作面，则在采取安全防护措施的条件采用远距离爆破揭穿煤层。

当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时，应当采取或补充工作面防突措施，直到经效果检验为无突出危险工作面。

6）为防止误揭煤层，石门工作面从掘进至距煤层最小法向距离5m开始，应该采用物探或钻探手段边探边掘，若采用钻探手段，巷道每前进一个循环，靠近掘进工作面于巷道底板打3个垂直于煤层的钻孔，巷中及两侧各一个，钻孔深度不得小于2m，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开煤层前要求的最小距离。

采用远距离爆破揭开煤层时，揭煤工作面与煤层间的最小垂距为1.5m。如果岩石松软、破碎，还应适当增加垂距。

7）突出煤层的每个煤巷掘进工作面和采煤工作面都应编制工作面专项防突设计，报矿技术负责人批准。当实施过程中煤层赋存条件变化较大或巷道设计发生变化时，还应做出补充或修改设计。

5.2 石门揭煤工作面局部防突综合性技术措施

工作面预测实质上是采取区域防突措施并经区域措施效果检验后的区域验证，其任务是确定工作面附近煤体有无突出危险性，以便决定是否采取工作面防突措施。 5.2.1石门揭煤工作面突出危险性预测

当石门揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离5m前（如果是地质构造复杂、岩石破碎的区域，则要求在距煤层最小法向距离应适当增加），在石门轮廓线外10m的外圆上施工3个成等边三角形的穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的瓦斯

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压力测定钻孔（图5-1）。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破碎时，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。

图5-1 石门揭煤工作面测压钻孔布置示意图

Figure 5-1 Crosscut drilling coal face manometry schematic layout

测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数f，把每个钻孔中坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的瓦斯放散初速度Δp，则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数f值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。综合指标D、K的计算公式为:

0.0075H D ? ( ? 3) ?(P?0.74)(5-1)

f

K??p f (5-2)

式中 D—工作面突出危险性的综合指标；

K—工作面突出危险性的综合指标； H—煤层埋藏深度，m；

P—煤层瓦斯压力，取各个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa； △p—软分层煤的瓦斯放散初速度； f—软分层煤的坚固性系数。

石门揭煤工作面突出预测综合指标D、K的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表5-1所列的临界值进行预测。

当测定的综合指标D、K都小于临界值，或者指标K小于临界值且式5-1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。

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表5-1石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标临界值

Table 5-1 Crosscut face outburst prediction composite indicator thresholds

综合指标 K

综合指标 D

无烟煤

0.25

20

其它煤种 15

5.2.2石门揭煤工作面防突措施

当石门揭煤工作面经预测有瓦斯突出危险性时，采用排放钻孔和预抽瓦斯钻孔作为石门揭煤工作面局部防突措施，如图5-2示。排放钻孔和预抽瓦斯钻孔布置必须满足如下要求：

1）钻孔直径一般选用75～120mm。

2）石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m。立井揭煤工作面钻孔控制范围是：井筒四周轮廓线外至少5m。

3）钻孔应当均匀布置在整个控制区域内，钻孔孔底间距应当根据实际考察的煤层有效排放和抽放半径确定，如无实际考察数据，可暂按有效排放（抽放）半径1.5m取值，即钻孔孔底间距取3m。

4）揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。当不能一次打穿煤层全厚时，可分段施工，但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m，且进入煤层掘进时，必须至少留有5m的超前距离（掘进到煤层顶或底板时不在此限）。

5）钻孔在揭穿煤层之前应当保持自然排放或抽放状态。

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