防突知识培训教案（DOC32页）

防治煤与瓦斯突出知识专项培训教案平煤股份四矿2017年12月5日绪论煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的自然灾害之一。中国是一个煤与瓦斯突出比较严重的国家，每年由于突出死亡50多人。因此，学习掌握煤与瓦斯突出基本知识，搞好防治突出工作，保证安全生产，是广大煤矿职工的一项艰巨和长期的任务。一．煤与瓦斯突出定义1．煤与瓦斯突出（简称突出）：在煤矿井下采掘过程中，在极短的时间内（几秒或几分钟），突然从煤（岩）体内向采掘空间突然喷出大量煤和瓦斯的动力现象。2．突出煤层：是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或鉴定有突出危险的煤层。3．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。二．煤与瓦斯突出的分类（一）按瓦斯动力现象的力学特征分类可分为三类，即突出、压出、倾出。附图1：1．突出的基本特征煤与瓦斯突出，简称突出，发动突出的主要作用力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，重力不起决定作用；实现突出的基本能源是煤体内积蓄的高压瓦斯潜能，其基本特征为：⑴突出的煤向外抛出距离较远，具有明显的分选现象；⑵抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；⑶抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉；⑷有明显的动力较应，破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道内的设施；⑸有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）涌出量远远超过突出煤的瓦斯（二氧化碳）含量，有时会使风流逆转；⑹突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、到瓶形以及其它分岔形等。附图2：煤与瓦斯突出基本特征图示2．压出的基本特征发动与实现压出的主要作用力是地应力，瓦斯压力与煤的自重是次要因素，压出的基本能源是煤岩所积蓄的弹性变形能。其基本特征为：⑴压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离较小；⑵压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；⑶压出的煤呈块状，无分选现象；⑷巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；⑸压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。附图3：3．倾出的基本特征发动倾出的主要因素是地应力，即结构松软、含有瓦斯致使内聚力降低的煤，在较高地应力作用下，突然破坏、失去平衡，为其位能的释放创造了条件，实现倾出的主要力是失稳煤的自重，其基本特征为：⑴倾出的煤按自然安息角堆积，并无分选现象；⑵倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂（厚煤层）方向发展；⑶无明显动力效应；⑷倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中；⑸巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明显增加。附图4：煤与瓦斯倾出的基本特征图示（二）按突出强度分类。突出强度是指每次突出的煤岩量和涌出的瓦斯量。1.小型突出：强度小于100吨；2.中型突出：等于或大于100吨、小于500吨；3.大型突出：等于或大于500吨、小于1000吨；4.特大型突出：等于或大于1000吨。三．煤与瓦斯突出的预兆1.有声预兆：地压活动剧烈、顶板来压、不断发生掉渣和支架断裂声；煤层产生震动、手扶煤壁感到震动和冲击；听到煤炮声或闷雷声，一般是先远后近、先小后大、先单响后连响，突出时伴有巨雷般响声。2.无声预兆：工作面遇到地质变化、煤层厚度不一，尤其是煤层中软分层变化；瓦斯涌出量增大或忽大忽小；气温降低、煤层层理紊乱、硬度降低、光泽暗淡、煤体干燥、煤尘飞扬、有时煤体碎片从煤壁上弹出；打钻时严重顶钻、夹钻或喷孔等。四．煤与瓦斯突出的一般规律1.开采深度增加，突出危险性增大；2.突出多发生在地质构造区；3.煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，煤层越厚，特别是软分层厚度增加，突出危险越大。4.采掘应力集中区容易发生突出。5.围岩的透气性越差，致密岩层越厚，突出危险越大。6.突出常发生在外力冲击作用下，如放炮、割煤等；7.突出的气体主要是甲烷，亦有二氧化碳。8.发生突出前大都有预兆。9.绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面。石门突出危险性最大。10.煤层突出危险区常呈带状分布。五．区域综合防突措施和局部综合防突措施（一）区域综合防突措施包括下列内容：1．区域突出危险性预测；（简称区域预测：突出危险性区、无突出危险性）2．区域防突措施；（开采保护层、本煤层抽放）3．区域措施效果检验；4．区域验证。（二）局部综合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．工作面措施效果检验；4．安全防护措施。六．区域防突措施区域防突措施是指在突出煤层在进行采掘作业前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。（一）开采保护层什么是开采保护层？所谓开采保护层是指在开采煤层群时，预先开采没有突出危险或突出危险小的煤层，使具有突出危险的煤层消除或削弱突出危险的一种特殊的开采方法。附图5：保护层示意图（二）本煤层预抽钻孔附图6：本煤层预抽钻孔示意图本煤层顺层钻孔交叉长度不少于10m，钻孔间距3m，预抽期不少于6个月，抽采率不低于30%，效果检验残余瓦斯含量低于6m3/t，残余瓦斯压力低于0.6MPa。七．局部综合防突措施工作面防突措施是针对经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突措施。其有效作用范围一般仅限于当前工作面周围的较小区域。工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。（一）采煤工作面局部防突技术措施要求1．采煤工作面突出危险性的预测钻孔（验证钻孔）的布置：沿采煤工作面每隔10m布置一个预测钻孔，深度8。5m。2．采煤工作面局部防突措施孔的选择有突出危险的采煤工作面应当优先选用超前排放钻孔，超前排放钻孔的要求：（1）钻孔布置在煤层的软分层中，超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的排放半径确定；（2）钻孔直径：公司要求为￠89mm（3）煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数；（4）钻孔施工前，加强工作面支护，打好迎面支架，支架护帮板护好工作面煤壁。3．采煤工作面防突措施的效果检验沿采煤工作面每隔10m布置一个检验钻孔，深度8.5m。如果检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。附图7：采煤工作面防突措施的效果检验钻孔示意图（二）掘进工作面局部防突技术措施要求1．掘进工作面突出危险性的预测钻孔（验证钻孔）的布置：钻孔尽量布置在软分层，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，另两钻孔距巷道两帮0.5m处，终孔位于巷道断面两侧轮廓线为3m，走向投影孔深8.5m。2．掘进工作面局部防突措施孔的选择有突出危险的掘进工作面应当优先选用超前排放钻孔，超前排放钻孔的要求：（1）钻孔布置在煤层的软分层中，超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的排放半径确定；（2）钻孔直径：公司要求为￠89mm（3）煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数；（4）钻孔施工前，加强工作面支护。3．掘进工作面防突措施的效果检验在两排超前排放钻孔中间布置三个效果检验孔（走向投影孔深8.5m)。当检验结果措施有效时，公司要求措施孔留10m超前距，如果法线距离打15m,采取安全防护措施后只准掘进5m,严禁超掘（如下图所示）。防突规定：掘进工作面最小超前距5m超前距。附图8：掘进工作面超前排放钻孔布置示意图八、防突事故案例（一）九矿“2·21”瓦斯超限事故1．事故基本情况2017年2月21日2时22分，平煤股份九矿己16-17¬-22051机巷工作面发生一起瓦斯超限事故，里瓦斯传感器最大瓦斯浓度9.6%（超过1%瓦斯浓度持续时间3分42秒，外瓦斯传感器最大瓦斯浓度2.31%，（超过1%瓦斯浓度持续时间10分25秒。经计算现场片帮落煤量7t，涌出瓦斯量37m3，吨煤瓦斯涌出量6.2m3/t，工作面片帮煤体呈自然安息角堆积，长度3m。2．事故原因⑴直接原因工作面处于地质构造带，煤层松软、倾角大，应力集中，迎头上帮顶帮结合三角区未采取有效支护，地质构造应力引起三角区煤体片帮，瞬间释放出大量瓦斯，造成高浓度瓦斯超限。⑵间接原因①特殊地段未采取有效的支护措施。平煤股份九矿相关部门对工作面过地质构造带重视不够，思想麻痹。明知工作面煤层倾角大（32°），巷道上帮顶帮结合三角区不易支护造成空顶，施工单位和相关部门均未引起警觉和重视，在特殊地段未采取针对性措施的情况下盲目继续施工。②技术管理不严密。《己16-17-22051机巷过断层安全技术措施》内容不完善，缺少防突、防瓦斯方面的内容。《己16-17-22051机巷作业规程》及安全技术措施无架棚支护时质量标准、爆破时的爆破图表。未按平煤股份公司瓦斯抽采达标评判报告批复要求“在接近断层、褶曲和煤层变厚等地质构造区域时，要按防突规定要求增加区域验证钻孔数量，编制专项措施，并进行贯彻学习”。停止使用综掘机的书面通知未按要求经矿总工程师签批。地质临时预报未明确工作面向前方的允许施工距离。③现场安全技术措施执行不力。《己16-17-22051机巷过断层施工安全措施》中要求：“施工期间遇顶板破碎或片帮严重的使用2m管缝锚杆及穿楔进行超前支护，并及时缩小支护间距”。现场察看工作面未按措施要求使用2m管缝锚杆及穿楔进行超前支护，也未及时缩小支护间距。《己16-17-22051机巷作业规程》设计3个孔深60m前探地质观察孔，允许进尺40m，留20m超前距。2月17日临时预报显示前探地质观察孔最深孔深为28.5m，均未达到设计要求。④对工作面出现的多元异常信息不重视。九矿地测部门2月份地质月报，预报工作面揭露一条落差1～3m逆断层，倾角33°；2月17日临时预报，预报前方煤厚1～2m，煤厚有异常。2月8日零点班，工作面因施工期间落煤量大，里瓦斯传感器瓦斯浓度最大达0.7%；2月10日零点班，工作面因未采取针对性支护措施，顶板落煤量大，造成里瓦斯传感器瓦斯浓度最大达0.85%。九矿相关部门和施工单位对以上多元异常信息重视不够，未采取有效措施防止煤体片帮，引起瓦斯超限。⑤违规使用综掘机。平煤股份公司对九矿使用综掘机安全技术措施批复意见要求“遇到地质构造时，在构造影响范围内（前后20m），停止使用综掘机，改为爆破掘进”。该工作面正在过地质构造，2月12日八点班至21日零点班，在没有爆破工情况下累计进尺17.4m，未执行批复意见，仍继续使用综掘机施工。⑥隐患排查整改不认真。2月17日零点班至2月20日零点班，安检部门、开拓部门检查人员多次发现该工作面出现空顶现象，最大空顶长1.1m、宽2.5m、高0.7m，施工单位没有引起高度重视，采取措施彻底整改隐患，造成工作面应力集中。⑦瓦斯抽采达标存在差距。己16-17-22051机巷外段0～300m区域，在该工作面区域瓦斯治理巷（低抽巷）每隔4m执行一组7个底板穿层钻孔，穿层钻孔终孔控制不到巷道轮廓线以外15m，钻孔数量满足不了抽采达标要求。该区段为地质构造带，区域防突措施检验测试点未按《防治煤与瓦斯突出规定》第55条要求“在地质构造复杂区域适当增加检验测试点”。（二）十三矿己15-17-11111采煤工作面高浓度瓦斯超限事故1．事故基本情况2017年11月11日3时12分，十三矿己15-17-11111采煤工作面生产过程中发生因采煤机扰动煤体，采面49-53架煤体整体位移，瞬间释放大量瓦斯上午超限事故，里瓦斯传感器最大瓦斯浓度3.42%（超过1%持续时间8分钟），外瓦斯传感器最大瓦斯浓度2.72%，（超过1%持续时间16分19秒），涌出瓦斯量390m3。2．事故原因⑴对采面过断层工作重视不够，思想麻痹。十三矿相关部门及施工单位在明知采面揭露两条断层；处于周期来压范围内；采面采长160.5m、已回采175m处于“方形”应力集中区。施工单位和相关部门均未引起警觉和重视，在未采取针对性措施的情况下盲目继续回采。⑵采面中间存在抽采薄弱带。采面49#-53#架之间位于采面中间部位，区域防宊措施机、风两巷所施工的顺层钻孔时由于受断层影响，多数钻孔未能全部布置在煤层中，未端施工在岩层中，造成采面中部出现抽采薄弱带，煤体中原的始瓦斯含量得不到有效的释放。⑶安全技术措施缺乏针对性。采面过断层、周期来压期间，没有制定针对性防