煤与瓦斯突出防治基础知识教案

综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-1-《煤与瓦斯突出防治》培训教案课程名称：防突基础知识授课人学时1学时授课时间2012年5月4日教学目的与要求参加培训的职工通过学习这部分内容，让他们进一步熟悉、掌握煤与瓦斯突出防治的基础知识，进而增强他们的安全意识，提高他们的业务技能。教学重点1、煤与瓦斯突出的概念、分类及危害2、煤与瓦斯突出机理3、煤与瓦斯突出的规律及征兆教学难点煤与瓦斯突出的一般规律授课方法以课堂讲述为主，采用多媒体辅助教学。教具仪器多媒体教学设备教学过程：1.课前由学习煤与瓦斯突出防治基础的重要性引入主题。2.讲课中要多结合我矿的实际情况进行讲解，多与学员沟通，了解他们对所讲内容的掌握情况。其中，重点内容反复讲，并且要有板书。难点问题，要通过具体解释并结合图例，进行仔细讲解，让大家能够听得懂、听得明白。3.课后留一定的时间，与学员一起回顾重点内容，了解学员掌握情况。内容分析：通过对这部分内容的讲解，需要让参加培训的职工进一步熟悉、掌握煤与瓦斯突出的危害、预兆、一般规律及预防煤与瓦斯突出的措施等方面的业务知识。附记：培训对象为全体职工，在授课前了解他们的文化知识、社会背景、接受能力，掌握授课进度和语言表达方式，以取得较好的培训效果。综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-2-第一章防突基础知识一、煤与瓦斯突出的概念、分类及危害（一）、煤与瓦斯突出的概念煤矿在采掘过程中，在地应力和瓦斯（含二氧化碳）的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，叫做煤与瓦斯突出。它是矿井瓦斯涌出的一种形式。突出矿井是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。其中，突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。煤与瓦斯突出的主要特点是：1、煤与瓦斯突出后，会喷出大量的瓦斯和煤尘，突出时间极短，一般持续几分钟或几秒钟。2、破碎的煤（岩石）常常被抛出一定的距离。3、突出后在煤（岩）体内，往往形成大小不同、形状不一的孔洞。4、突出时，常常伴有猛烈响声和强大的动力效应。所谓动力效应，就是突出所形成的冲击波能破坏支架、推动矿车、移动巨石等的一种动力现象。5、喷出的瓦斯量往往有几千立方米到几万甚至几百万立方米。6、突出过程中，不但能顺风流向回风方向冲击，而且常常发生瓦斯逆流现象，即瓦斯流沿着通风相反方向流动。有的逆流很远，可达几百米甚至上千米；冲击波能破坏通风系统，改变风流方向，造成通风混乱，不利于人员的撤退和救灾。7、煤与瓦斯突出后的高浓度瓦斯，开始不会立即爆炸，但在一定供氧条件下，遇火则能引起燃烧;待降到爆炸界限内，遇火源则会爆炸。因此，突出矿井的火源管理非常重要。8、煤与瓦斯突出后，可能在同一地点发生二次、三次突出。（二）、煤与瓦斯突出的分类煤与瓦斯突出的分类方法有两种，一是按突出现象的力学特征分类，二是按突出强度分类。按突出现象的力学特征分类综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-3-1、煤与瓦斯突出（简称突出）发生突出的主要因素是地应力和瓦斯压力的联合作用，通常以地应力为主，瓦斯压力为辅。实现突出的基本能量是煤体内积蓄的高瓦斯能量。判断突出现象的基本特征是：（1）突出的固体物具有气体搬运的特征。突出的煤有明显的分选性，由外向突出点的煤的颗粒度从粉末状到煤块逐渐增加（即先是煤粉，其后是细颗粒的煤，再后是粗颗粒的煤或煤块）；煤（岩）被高瓦斯气流运至远处，随巷道而拐弯，煤炭堆积的坡度小于煤的自然安息角。（2）突出的固体物具有被高压气体粉碎的特征。大量的极细的煤炭粉末是突出时煤炭被高压瓦斯膨胀粉碎的结果，有时突出固体物被捣固压实，需要用风镐或手镐来清理。（3）突出时大量的瓦斯（有的煤矿是二氧化碳）喷出，有瓦斯逆流的现象。突出强度越大，瓦斯逆流越远，100t以下的突出一般为几十米；1000t以下的大型突出的瓦斯逆流达几百米、甚至达几千米；超过1000t的特大型突出瓦斯逆流可达千米至数千米以上，能严重破坏矿井通风系统。（4）突出的孔洞口小内大，通常为梨形或倒瓶形状。突出中心线沿煤层倾斜方向向上延伸或与煤层倾向线成不大的夹角，一般长度为几米到几十米，有时可能看不到孔洞，主要是被突出时位移的煤或碎煤所充填。2、煤突然压出并涌出大量瓦斯（简称压出）发生与实现煤压出的主要因素是煤层受采动影响所产生的地应力，瓦斯压力和煤的自重力是次要因素。压出的基本特征是：（1）压出的固体物按弹性能释放的方向堆积，即压出的煤炭堆积在原来的位置，或在煤的自重力的参与下稍有偏移；煤炭堆积坡度一般小于自然安息角。（2）压出的煤为大小不同的碎块，杂乱无章；有时煤整体位移，向外鼓出。（3）压出时往往出现楔形、缝形或袋形等形状的孔洞，口大肚小，外宽内窄，深度一般为几米，多数压出看不到孔洞。（4）压出时有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，有时从煤层或岩石的裂缝喷出瓦斯（二氧化碳），一般没有瓦斯逆流现象。综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-4-（5）发生压出时的瓦斯（二氧化碳）压力可推走设备和折断支架。3、煤突然倾出并涌出大量瓦斯（简称倾出）发出倾出的主要因素是地应力，即结构松软、富含瓦斯、内聚力小的煤（岩），在较高的地应力的作用下，突然被破坏，失去平衡，为其能量的释放创造了条件。实现突然倾出的主要动力是失稳煤体的自重力。倾出的基本特征有：（1）倾出的煤按重力方向堆积，即煤堆积在原来的位置的下方。煤堆积的坡度等于自然安息角。（2）倾出的煤为大小不同的碎块，杂乱无章。（3）倾出一般都有规则的孔洞，一般为舌形、梨形或袋形等口大内小的形状；孔洞轴线沿煤层倾斜方向延伸，其倾角一般大于45°，位于原集中应力带内，孔洞的深度一般为几米到数十米。（4）倾出时有大量瓦斯（二氧化碳）涌出，但一般没有逆流现象。按突出强度分类突出强度是指每次发生突出现象所抛出的煤（岩）数量（一般以t为单位）和涌出的瓦斯（二氧化碳）量（以m³为单位）。由于在突出时，统计和计算瓦斯（二氧化碳）量比较困难，所以通常以煤（岩）数量作为划分突出强度的主要依据。（1）小型突出：突出的煤（岩）数量小于100t。（2）中型突出：突出的煤（岩）数量为100～500t。（3）大型突出：突出的煤（岩）数量为500～1000t。（4）特大型突出：突出的煤（岩）数量大于1000t。（三）、煤与瓦斯的危害1、矿井中一旦发生煤与瓦斯突出，大量的煤岩固体物和瓦斯气体即以极快的速度喷出，巨大的冲击力会破坏井巷设施和装备。2、冲出的煤岩会堆塞巷道、埋压人员和阻绝人员撤出。3、煤与瓦斯突出会使通风系统遭到严重破坏，风流逆转，使众多人员窒息、死亡。4、突出的瓦斯遇火还可能引发瓦斯爆炸燃烧，造成井毁人亡的特大灾害事故。二、煤与瓦斯突出的规律及预兆综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-5-煤与瓦斯突出一般都有一定的规律和预兆，了解和掌握突出的规律和预兆，能有效地预防和防止突出事故的发生。（一）煤与瓦斯突出的规律1、煤层突出危险性随着开采深度的增大而增大。2、突出多发生在地质构造带。3、煤层突出危险性随煤厚增加而增大。4、煤体破坏程度越高，突出危险性越大。5、采掘工作面应力集中区容易发生突出。6、突出常发生于外力冲击作用下。7、煤层突出危险区常呈条带状分布。8、石门揭穿突出煤层时，突出危险性最大。9、在煤与瓦斯突出之前大都出现预兆。（二）、煤与瓦斯突出的预兆煤与瓦斯突出前一般都有征兆，可分为有声预兆和无声预兆。1、有声预兆（1）煤壁发生震动或冲击，并伴有声响。（2）有煤炮声或闷雷声，声音由远到近，由小到大，先单响后连响，最后巨响便发生突出。（3）顶板来压，不断发生掉渣现象，有支架断裂声。2、无声预兆：（1）工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓，片帮、掉渣，煤被挤出、弹出，打钻时出现顶钻、夹钻、喷孔等现象。（2）煤质变软，层理紊乱，疏松易碎，光泽暗淡。（3）瓦斯涌出量增大或忽大忽小，温度下降，空气变冷，煤壁发凉。三、区域和局部综合防突措施（一）区域综合防突《防突规定》要求，有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件，制定区域综合防突措施。区域综合防突措施的作用是消除煤层某一较大区域（如一采区）的突出危险性，其优点是在突出煤层开采前，预先采取防突措施。局部综合防突措施的作用在于使工作面前方小范围煤体失去突出危险性，仅在预测有突出危险的采区工作面应用。因此，《防突规定》规定，防突工作应坚持综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-6-区域防突措施先行，局部防突措施补充的原则。区域综合防突措施的内容包括区域预测、区域防突措施区域措施效果检验和区域验证四项内容，通称为区域“四位一体”的综合防突措施。在实施过程中，区域“四位一体”综合防突措施所包括的四项内容并非一定都要实施，但其中区域验证是必须实施的。1、区域突出危险性预测《防突规定》要求，突出煤层都要进行区域预测。原《防突细则》第二十二条规定在地质勘探、建井中应进行区域预测，但《防突规定》则是突出煤层才要求进行区域预测，而把地质勘探期间及建井前进行的“区域预测”称作突出危险性评估、鉴定和区域预测，都属于预测的范畴，但他们预测所依据的资料不同，对于机构、人员的要求不同，其结果的知道意义也不同，因而《防突规定》分别给他们赋予了不同的内容和作用。区域预测的阶段划分级范围划定（1）、区域预测的阶段划分。（2）、区域预测的范围划定。开拓前区域预测（1）、开拓前区域预测的做法和作用（2）、开拓前区域预测划分的不同区域及建井前评估的有无突出危险的煤层在开拓、开采中的防突要求。开拓后区域预测（1）、开拓后区域预测的做法和作用。（2）、开拓后区域预测划分的突出危险区和无突出危险区煤层在开采中的防突要求。煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法（1）、区域预测方法的提出。（2）、根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法的基本做法、步骤和基本要求。2、区域防突措施区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施的作用范围很大。一方面能使作业人员在远离突出危险煤层的更安全的地点进行区域防突措施的施工。另一方面，当采掘工作面在区域防突措施有效作用范围内施工时，由于综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-7-有效作用范围足够大，即使周围煤层出现了瓦斯压力和地应力非常大、煤体破坏严重的异常情况，也不足以突破措施范围内的煤层；即使措施施工的控制范围出现了一定偏差，或采掘工程的位置出现了一定的偏差，仍然能够保证工作面到突出危险区煤层之间有足够的间隔。就目前的技术状况看，区域防突措施只有开采保护层和预抽煤层瓦斯两大类。其他的，如煤层注水等可归类于预抽煤层瓦斯措施。开采保护层（1）、开采保护层的方式。（2）、区域防突措施应当优先采用开采保护层。（3）、选择保护层应当遵循的原则。（4）、实施开采保护层区域防突措施的要求。（5）、保护层保护范围的确定。预抽煤层瓦斯目前，能作为区域防突措施的只有开采保护层和区域预抽煤层瓦斯，对于突出危险区煤层不具备开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施，并且应对每个预抽区域都要进行区域措施效果检验，其他的措施可以归入这两类区域措施。。（1）、预抽煤层瓦斯的方式及其基本条件和要求。（2）、对预抽煤层瓦斯钻孔的一般性要求。3、区域措施效果检验《防突规定》规定，经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的，必须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。开采保护层的保护效果检验开采保护层区域防突措施的效果也称为保护效果。开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。预抽煤层瓦斯区域措施的效果检验（1）、预抽煤层瓦斯区域措施效果检验的指标。（2）、进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时有效和无效区域的综采准备队《煤与瓦斯突出防治》培训-8-判定。（3）、采用直接测定预抽煤层瓦斯区域措施效果检验的要求。（4）、采用直接测定预抽煤层瓦斯区域措施效果检验