9任务九 区域综合防突措施Word文档下载推荐.docx

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在以往的防突工作中，很多矿井仍然主要依靠和大量实施局部防突技术措施。

但随着矿井深度的增加、瓦斯含量的增大，很多煤矿的突出灾害越来越严重，以至于在工作面打钻孔这样的对煤体轻微的扰动往往就能诱发突出近几年频繁出现在实施局部防突措施的作业过程中发生突出伤人的事故，因此，仅靠局部防突措施已经不能满足当前突出危险程度日趋严重的深部矿井突出煤层的防突需要。

而区域防突措施则能够将更大范围的煤层大幅度降低或消除突出危险，使采掘作业和实施局部防突措施的作业人员能够远离严重突出煤层，保障作业人员安全。

“突出煤层必须采取区域综合防突措施，严禁在区域防突措施无效的区域进行采掘作业”，就是对突出危险煤层应首先实施区域防突措施，依靠区域防突措施来大范围、大幅度降低或消除突出危险。

这就像战争中在发动地面攻势之前首先采用密集的远程炮火覆盖将要进占的区域一样，用战略手段大规模地消灭和肃清敌人的有生力量，然后再派出优势部队进入作战区域,针对少数残存的敌人发动不对称的攻势，在我方人员零伤亡或极少伤亡的条件下全部消灭敌人。

而局部防突措施相当于后派出的优势部队，对于实施区域措施后的个别仍未完全消除突出危险的局部煤层实施局部综合防突措施。

由于实施区域防突措施后，即使个别区域没有完全消除突出危险，但其突出危险性也得到大幅度降低，将可避免在实施局部防突措施的作业期间诱发突出伤人事故，能够更好地保证生产人员的安全。

因此，“突出煤层必须采取区域综合防突措施，严禁在区域防突措施无效的区域进行采掘作业”，是《防突规定》的基本原则，是在总结了几十年来我国防突工作的经验教训、考虑了我国当前经济社会发展水平后，对防突工作指导方针做出的重大转变。

认真落实这一原则，不仅仅是从程序上首先实施区域防突措施，还要把这一方针落实到整个防突工作中。

例如，今后一个矿井的防突工作的重心和主要的人力、财力、物力应该放在区域防突措施措施方面，从技术、装备、科研、检查、管理等各个方面加强区域防突工作，应立足于主要依靠区域防突措施来达到矿井的防突目标，而局部防突措施仅仅作为补充、辅助措施。

即区域防突措施应该是首先实施，同时也应该作为主要措施。

此外，突出煤层的任何区域都要经过“区域综合防突措施”的程序后方可准备出石门揭煤工作面、掘进工作面、回采工作面，或者是经过开拓后区域预测为无突出危险区，或者是经过实施区域防突措施变为无突出危险区后，方能开启采掘工作面。

突出矿井采掘工作要做到坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充，不掘突出头，不采突出面，就是要树立一种信念和意识，无论在任何情况下，都不能以任何理由在掘进工作面还存在有突出危险的情况下进行掘进，也不能以任何理由在采煤工作面还存在有突出危险的情况下进行采煤作业。

“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”是区域防突工作的指导思想。

多措并举，就是无论是区域预测的手段和方法，还是各种类型的区域防突措施，都要尽可能地不要过分依靠单一的指标、方法、措施，要尽可能地多用几种，以便使其互相印证、互相补充，以提高可靠性；

可保必保，就是有开采保护层条件的都要毫不含糊地开采保护层，因为它是最有效的措施；

应抽尽抽，即凡是可能进入采掘空间的、对安全有威胁的瓦斯，都要尽最大可能实施抽采；

效果达标，即是对任何的措施，都要有检查手段、有标准，必须达到要求的效果，不能做到什么程度算什么程度。

《防突规定》在制定中也贯穿了这一思想，实际工作中更应得到全面贯彻。

局部防突措施也应参考这一要求实施。

三、区域综合防突措施基本程序和处理原则

1.基本程序

（1）条件：

突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测（以下简称区域预测）。

（2）分类：

区域预测分为新水平、新采区的开拓前预测和开拓后区域预测。

（3）结果：

突出煤层区域预测后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。

①区域预测无危险→区域验证→安全防护下采掘作业。

（具体流程参考图1-9-35）。

②区域预测有危险→区域防突措施→效果检验→区域验证→安全防护下采掘作业。

2.开拓前预测方法、作用和处理原则

（1）方法：

新水平、新采区开拓前，当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时，可以主要依据地质勘探资料、上下水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前区域预测。

（2）作用：

开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业。

（3）处理原则：

①采取区域综合防突措施的情形:

a、经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间的揭煤作业；

b、突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业。

以上情形经采取防突措施后，其效果必须达到措施设计要求的指标。

②采取局部综合防突措施的情形:

经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层在新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业。

3.开拓后预测方法、作用和处理原则

开拓后区域预测应当主要依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、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。

（2）作用：

开拓后区域预测的作用，用于指导工作面的设计和采掘生产作业。

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。

经效果检验仍为突出危险区的，必须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，必须采用工作面预测方法进行区域验证。

如图1-9-3所示。

区域综合防突措施由煤矿企业技术负责人批准。

（一）预测方法

根据《防突规定》区域预测方法为：

1.煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析；

2.其他经验证有效的方法；

3.预测临界值考察（含预测新方法研究试验）应由具有突出危险性鉴定资质的单位进行。

4.临界值考察方案和结果批准权限为煤矿企业技术负责人。

（二）预测的区域划分

1.瓦斯风化带为无突出区；

2.突出地质特征、突出规律明显，采用瓦斯地质方法预测时：

（1）根据上部突出点结合下部构造关系确定下部突出危险区；

（2）同一地质单元内，突出点或明显有突出征兆位置垂高以上20m及以下全部区域为突出危险区。

见图1-9-4。

3.在上述方法划分的无突出区、突出危险区以外的区域应采用煤层瓦斯压力（优先）或煤层瓦斯含量进行预测（临界值见表1-9-1）；

4.以上三种情况以外的区域为突出危险区。

（三）预测要求

1.煤层瓦斯压力或瓦斯含量应为井下实测数据；

2.同一地质单元沿煤层走向、倾向测点分别不小于2个和3个，且有测点位于本单元垂深最大的开拓工程部位；

3.煤层瓦斯压力或瓦斯含量测点应根据不同地质单元情况布置。

表1-9-1根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值

瓦斯压力P（MPa）

瓦斯含量W（m3/t）

区域类别

P﹤0.74

W﹤8

无突出危险区

除上述情况以外的其他情况

突出危险区

（四）说明

1.《防突规定》目前仅采用煤层瓦斯压力和含量作为区域预测指标，更突出了作为突出主导作用的瓦斯因素，更有利于推广和应用。

2.在进行区域预测时优先选择瓦斯压力，而只有在没有或者缺少瓦斯压力资料时方采用瓦斯含量指标。

3.对于表中残余瓦斯含量临界值8m3/t的确定，主要考虑了以下情况：

根据我国突出矿井的统计资料分析，按最小突出压力0.74MPa计算，煤层的平均瓦斯含量为8m3/t左右；

4.用瓦斯地质统计法预测区域突出危险性时，要把煤层瓦斯参数和瓦斯地质分析结合起来。

就是把原来的瓦斯地质统计法和综合指标法综合起来，从而形成一套能够对一个区域进行完整的区域预测的方法。

5.所谓地质单元，就是地质特征相近的、未受到大的地质构造阻隔的一片区域。

在同一地质单元内瓦斯压力、含量的分布将遵从随埋藏深度由浅到深逐步增大的规律，突出危险性也是基本上完全随着瓦斯压力、含量的增大而升高。

因此，在一个地质单元内，只要准确测定了某点的瓦斯参数，则此点以下区域的瓦斯压力或含量肯定大于该点，且按一定的梯度增加；

只要某点发生了突出，则该点以下区域也将具有发生突出的条件。

如图1-9-5所示。

6．突出预兆有多种，但最能综合代表突出危险性的预兆是喷孔。

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。

区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯2类。

（一）开采保护层

1．开采保护层及其分类

在开采煤层群的条件下，首先开采无突出危险、或突出危险较小的煤层，由于它受采动影响，使距离它一定范围内的突出危险煤层失去突出危险性，这个先采煤层称为保护层（也称解放层），后开采的煤层称为被保护层（也称被解放层）。

保护层如果位于突出危险层（被保护层）的上方，称为上保护层，位于下方的叫下保护层。

如图1-9-6。

根据保护层与突出层之间的垂直距离（h），可分为近距离保护层、中距离保护层和远距离保护层。

近距离保护层：

h≤10m

中距离保护层：

10m＜h＜50m

远距离保护层：

h≥50m

2．开采保护层的防突作用原理

大量现场观测表明，保护层开采后，由于采空区的岩石冒落和移动，引起开采煤层周围应力重新分布，采空区的上、下形成应力降低（卸压）区，在这个区域内的未开采煤层（即被保护层）将发生下述变化：

（1）地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。

（2）煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增加。

所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。

（3）煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。

据测定，开采保护层后，被保护层的煤硬度系数由0.3～0.5增加到1.0～1.5。

所以保护层开采后，不但消除或减少了引起突出的两个重要因素：

地压和瓦斯，而且增加了抵御突出的能力因素，即煤的机械强度。

这就使得在卸压区范围内开采被保护层时，不再会发生煤与瓦斯突出。

开采保护层防止煤与瓦斯突出原理框图如图1-9-7所示。

3．保护范围

保护范围是指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围。

在这个范围内进行采掘工作，按无突出危险对待，不需要再采取其他预防措施；

在未受到保护的区域，必须采取防治突出的措施。

划定保护范围，也就是在空间和时间上确定卸压区的有效范围。

突出危险矿井应根据实际观测资料，确定合适的保护范围，标明在矿井开采平面图上，如无实测资料，可参考表1-9-2数据。

表1-9-2保护层与被保护层之间的有效垂距

煤层类别

最大有效垂距（m）

未抽放瓦斯

综合抽放瓦斯

上保护层

下保护层

急倾斜煤层

40

50

60

80

缓倾斜和倾斜煤层

30

100

（1）垂直保护距离

保护层与被保护层之间的有效垂距应根据各矿实际观察结果确定。

在取得实测资料之前，一般按表1-9-2所列数值选取。

①上保护层最大保护垂距

S上＝S′上β1β2（1-9-1）

②下保护层最大保护垂距

S下＝S′下β1β2（1-9-2）

式中S′下、S′上—下保护层和上保护层的理论有效间距，m。

它与工作面长度L和开采深度H有关，可参照表1-9-3取值，当L＞0.3H时，则取L＝0.3H，但α不得于250m；

表1-9-3S′下和S′上与开采深度（H）、工作面长度（a）的关系

开采深度H

S、下（m）

S、上（m）

工作面长度L（m）

（m）

75

125

150

175

200

250

300

70

148

172

190

205

220

56

67

76

83

87

90

92

400

58

85

112

134

155

170

182

194

66

71

74

500

120

142

154

164

174

29

39

49

62

68

600

45

109

126

138

146

24

34

43

55

59

61

800

33

54

73

106

117

127

135

21

36

41

1000

27

57

88

114

122

18

25

32

44

1200

37

63

104

113

16

23

β1—保护层开采影响系数，但不大于1；

β1=M/M0

当M≤M0时，β1＝M／M0

当M＞M0时，β1＝1

M—保护层的开采厚度，m；

M0—开采保护层的最小有效厚度，m。

M0可按图1-9-8确定；

β2—层间硬岩（砂岩、石灰岩）含量系数，以η表示硬岩在层间岩石中所占有的百分比；

当η≥50％时，β2＝1-（0.4×

η/100）

当η＜50％时，β2＝1

③开采下保护层时，不破坏上部被保护层的最小层间距离可参用下式确定：

当

时，

（1-9-3）

（1-9-4）

式中：

－允许采用的最小层间距，m；

－保护层的开采厚度，m；

－煤层倾角，度；

－顶板管理系数。

冒落法管理顶板时，

取10，充填法管理顶板时，

取6。

（2）保护层开采沿走向的保护范围

①《防突规定》第47条规定:

正在开采的保护层采煤工作面，必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层之间层间垂距的3倍，并不得小于100m。

如图1-9-9所示。

②已停采的保护层采煤工作面，停采至少3个月，并卸压比较充分后，该采煤工作面的始采线、采止线及煤柱的两侧处，沿走向的保护范围可暂按卸压角（δ5）56°

～62°

划定，如图1-9-10所示。

（3）保护层开采沿倾斜的保护范围

保护层沿煤层倾斜的保护范围，可按卸压角划定，卸压角划线以内的煤层倾斜区域可作为卸压区。

如图1-9-11所示。

卸压角的大小与煤层倾角，煤系地层的岩性等因素有关，但主要取决于煤层倾角。

应根据矿井实测数据确定，如果无实测数据时，可参用表1-9-3中的数据确定。

保护层沿倾斜的卸压角见表1-9-4所示：

表1-9-4保护层沿倾斜的卸压角

煤层倾角a（°

）

卸压角（°

δ1

δ2

δ3

δ4

10

77

20

69

65

72

78

开采下保护层时的卸压角也可采用下列公式计算：

（1-9-5）

（1-9-6）

式中δ1、δ2—开采下保护层时的下部和上部卸压角，（°

）；

　　θ0——最大下沉角（由矿井实测确定），（°

——煤层倾角，（°

）。

在大多数煤层的赋存条件下，当

＞700时，可用表9-3中的数据确定；

＜700时，可根据现场有关资料用下列公式求得：

θ0＝900－0.68

4．有关防突规定

（1）区域防突措施应当优先采用开采保护层。

（2）煤层群开采时首先开采有效垂距内厚度0.5m及以上无突出危险煤层（两种情况除外：

一是距离太近威胁安全；

二是破坏突出煤层：

（3）煤层群中有几个保护层可采时，选择保护效果最好的煤层作保护层；

（4）煤层群中都是突出煤层时，选择突出危险程度小的煤层（需要采取预抽措施并检验）或选择软层岩石作为保护层先采；

（5）优先选择开采上保护层。

（6）保护层开采时同时预抽瓦斯；

（7）开采近距离保护层时防止被保护层初期卸压瓦斯涌入保护层工作面或误穿突出煤层；

（8）开采保护层时，采空区内不得留有煤（岩）柱。

特殊情况需留煤（岩）柱时，经煤矿企业技术负责人批准，并作好记录，将煤（岩）柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上。

每个被保护层的瓦斯地质图应当标出煤（岩）柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作前，首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。

5．说明

（1）在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层时，都必须首先开采保护层，而不能选择单独采用预抽措施，这作为一条强制的规定内容。

（2）如果各煤层都有突出危险而选择突出危险性小的煤层作为保护层时，则由于保护层也有突出危险，也应按要求采取区域综合防突措施，即进行区域预测，并对其中的突出危险区采用预抽煤层瓦斯区域防突措施和效果检验，并在采掘时进行区域验证。

（3）开采上保护层更符合正常的开采程序，对采掘巷道等的影响也小，因此，应优先采用。

但确实需要开采下保护层时，则选择的下保护层不宜太近，否则，除了安全原因外，还容易破坏上部被保护层，以致无法开采。

（4）开采保护层必须同时抽采被保护层瓦斯。

作为一条规定,是因为当开采远距离保护层时，如果不同时抽采被保护层瓦斯，将可能不足以消除突出危险，而当开采近距离保护层时，尽管不存在不足以消除突出危险的问题，但若不抽采大量瓦斯则会涌入保护层工作面，威胁生产安全。

而且在开采保护层时，被保护层在卸压后瓦斯大量解吸、透气性急剧增加，是抽采效率最高的时候。

所以，《防突规定》要求开采保护层时必须同时抽采被保护层瓦斯。

（5）在开采近距离保护层时，由于层间岩层厚度本来就小，尽管正常情况下层间岩层能够阻挡突出煤层瓦斯突入保护层工作面，但当遇到岩层厚度变薄时，岩层的强度就可能难以阻挡突出煤层的作用了。

而且，如果遇到落差较大的断层等构造时，也将减小岩层厚度，削弱层间岩层的强度。

当然，由于在工作面的初次放顶期间顶底板活动最剧烈，而且目前实际出现的事故也大都集中在初采期。

所以，《防突规定》要求开采近距离保护层工作面时，要采取有效措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层等。

（6）保护层留煤柱是最忌讳的事情，因为留煤柱的区域将会产生应力集中，使地应力比原来更高，更不利于降低突出危险。

所以，应严格煤柱的管理，对于确实需要留煤柱时，应履行审批程序，并做好记录。

而且，鉴于煤柱影响区没有有效的保护作用，所以，还应采取其他的区域防突措施。

如果保护层煤柱区的边界线是不规则的，那么就很难计算、划定其影响范围。

所以，为方便、可靠地划定煤柱影响区，可用一段或数段直线代替煤柱区边界线，并使煤柱区最外的边缘线均处于该直线划定的煤柱区范围内，然后，根据这个由直线组成的煤柱区边缘线计算、划定其影响区范围界线（参见图1-9-12）。

（二）预抽煤层瓦斯措施

1．预抽煤层瓦斯作用原理

预抽煤层瓦斯，实质就是利用钻孔预抽放开采保护层瓦斯或被保护煤层瓦斯，并通过预先抽放瓦斯以消除或减小被保护煤层的突出危险性，其次又可以减少采掘过程中的瓦斯涌出。

其作用原理如图1-9-13所示。

2．预抽煤层瓦斯措施的方式和应用顺序

《防突规定》第45条列出了六种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施。

这六种方式还可以细分为八种，如图1-9-14所示。

这些预抽煤层瓦斯区域防突措施包括：

（1）地面井预抽煤层瓦斯，如图1-8-15所示；

（2）预抽区段煤层瓦斯，用井下穿层钻孔或顺层钻孔，分别见图1-9-16、1-9-17；

（3）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯，如图1-9-18所示；

（4）预抽回采区域煤层瓦斯，用井下穿层钻孔或顺层钻孔，分别见图1-9-19、1-9-20所示；

（5）穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯，如图1-9-21所示；

（6）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯，如图1-9-22所示。

《防突规定》中这六种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施是按照优先推荐选用的顺序排列的，应最优先选用排在前面的方式。

其中，有条件的矿区（例如煤层透气性好的矿区）应优先选用地面井预抽煤层瓦斯区域防突措施，但我国目前对于该种措施的地面井布置等相关技术参数、效果等还缺少必要的试验考察，在一些矿区还不宜作为单独使用的方式。

其余的五种预抽煤层瓦斯区域防突措施，在《防突规定》中按照其正常实施的安全性、效果可靠性排序列出，因此，在条件允许的情况下，应优先采用排在前面的方式。

由于预抽煤层瓦斯区域防突措施还不能达到开采保护层那样可靠的防突效果，而且各种方式预抽措施的实施条件、效果特点也有差别，所以有条件的煤矿最好能同时或在不同的阶段分步实施两种或多种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施，以便提高区域防突措施的效果和可