突出危险性的参考临界值

深井中厚煤层突出预测敏感指标临界值研究

深井中厚煤层突出预测敏感指标临界值研究杨润全【摘要】“突出”已成为我国煤矿安全生产的主要隐患之一,“突出”防治成为矿井安全工作的重中之重.采掘工作面突出危险性预测预报敏感指标的确定是矿井综合防突体系中重要的环节,为了有效预测及防治深部矿井工作面采掘过程中煤与瓦斯突出事故,采用理论分析、实验室分析和现场试验相结合的多种研究手段,获得了试验区13 -1煤层突出预测敏感指标及其临界值,S0=6.0 kg/m,q＜4.0 L/min·m,无突出危险；q≥8.0L/min·m,有突出危险；{4.0≤q＜8.0L/min·m}∩{Cq＞0.65}无突出危险；{4.0≤q＜8.0L/min·m}∩{Cq≤0.65}有突出危险.结果表明,确定的指标及其临界值合理有效,指导试验区安全掘进6000m,并得到有效推广应用,技术经济效益显著.%Coal and gas outburst is one of major hazards to safety production in Chinese coal mines. Outburst control becomes top on top work in coal mine safety. Determination of sensitive index for outburst forecast in working faces is an important element of outburst comprehensive prevention system in coal mines. In order to effectively predict and prevent coal and gas outburst accidents in deep mines, based on various research methods, including theoretical analysis, laboratory analysis and field test, coal seam 13-1 was studied and critical value of sensitive index for outburst prediction in the coal seam was obtained as following: no outburst threat, when So = 6.0kg/m, q<4.0L/min ? M; existence of outburst threat, when g≥8.0L/min ? M ; no outburst threat, when{4.0≤q <8.0L/min ? M} ∩{Cq >0.65) ; existence of outburst threat, when 4. 0≤q <8. 0L/min ? M} ∩ { Cq ≤0.651. The results showed that thedetermined indexes and their critical values are reasonable and effective. Based on their guidance, safe excavation of roadway in length of 6 000 m was realized. Their effective extension and application obtained remarkable technical and economic benefits.【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】4页(P40-43)【关键词】煤与瓦斯突出;突出预测;敏感指标【作者】杨润全【作者单位】国投新集能源股份有限公司办公室,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD713我国是世界第一产煤大国，也是瓦斯灾害最严重的国家之一。

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。

目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。

但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。

矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。

否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。

所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。

1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。

煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。

理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。

对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。

所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。

同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。

判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。

具体确定时可根据在有无突出危险时的指标值大小及其变化幅度，以及测试环境、手段、人员水甲等引起的测定误差大小等判断，如在突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象(严重度与频度等)与正常时、措施前后等测值的变化情况，以及测值统计结果分布规律、指标与其他敏感指标的对比等进行判断。

浅析煤与瓦斯突出的危险性评价指标体系(修改稿)

浅析煤与瓦斯突出的危险性评价指标体系煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力、煤岩物理力学性质等多因素综合作用的结果。

在地应力较大、瓦斯压力较高、煤体强度低和结构遭破坏层理紊乱的区域，煤和瓦斯突出危险性就越大。

因此，在井下采掘过程中，根据引起煤与瓦斯突出的主要危险性因素，选取相应的突出危险性预测指标，科学地预测开采区域煤与瓦斯突出危险性即是保证矿井安全生产的一个主要环节，也是防突措施效果检验和治理煤和瓦斯突出的前提条件。

长期以来，现场工程技术及研究人员在煤与瓦斯突出预测方面作了大量的工作，提出了种种假说和经验公式[1][6]，但由于引起煤与瓦斯突出的原因相当复杂，影响煤与瓦斯突出的相关因素很多，这些因素之间的关系也较为复杂，因此在现场应用中常常会出现预测准确性较低的情况。

本文结合煤层特性[2]，构建了煤与瓦斯突出危险性评价指标体系，为现场瓦斯治理提供参考依据。

1.物理特性煤的物理特性是决定煤层是否具有突出危险性的基本参数。

对于煤的破坏类型，由于地质构造或采动影响，同一区域内的煤层赋存形式有很大不同，我们按照不同破坏类型的煤层在该区域内所占的比例来确定其相应的突出危险程度；对于瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数的评价，可在本区域内选择若干个有代表性的煤样，通过实验室分析并与指标临界值[5]进行对照来确定其相应的突出危险程度；对于煤层瓦斯压力和瓦斯含量的评价可选择不同钻孔并测量对应的参数值，然后依据钻孔数量和指标标准值来计算其相应的突出危险程度。

1.1 煤的破坏类型煤的破坏类型指煤体受到构造应力作用后,由于其受破坏的程度不同,在物理、力学性质和特征方面产生的变化，因而形成的类别。

煤的主要物理、力学性质和特征包括以下几个方面：煤的光泽、煤的构造与构造特征、煤的节理性质、煤的节理面性质、煤的断口性质以及煤的强度。

煤的破坏程度越大，发生突出的危险性也会越大。

依据以上煤的特性及防治煤与瓦斯突出细则[3]的规定，我们用煤的破坏类型来表示煤体的破坏程度大小，可将煤划分为五种类型，即非破坏煤、破坏煤、强烈破坏煤、粉碎煤和全粉煤。

防突指标各种临界值

危险性
突出危险工作面无突出危险工作面
20
二、工作面突出危险性预测
1、石门揭煤工作面突出危险性预测
钻屑指标法预测石门揭煤工作面危险性的临界值表
△h2 Pa 干煤 200 湿煤 160
钻屑解吸指标临界值 K1 mL/（g.min1/2） 0.5 0.4
2、煤巷掘进工作面突出危险性预测判断突出危险性的钻孔瓦斯涌出初速度临界值（qm）
煤的挥发分
以下选自《防治煤与瓦斯突出细则》（19950501）
煤层突出危险性突出危险
一、区域突出危险性预测
预测煤层突出危险性单项临界指标值
煤的破坏类型
瓦斯放散初速度 △P（mmHg）
Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ
10
用综合指标D和K预测煤层区域突出危险性的临界值
煤层突出危险性综合指标D 0.25
Pa
大于或等于200 小于200
用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值
Smax
Kg/m
L/m
大于或等于6
大于或等于5.4
小于6
小于5.4
危险性预测性单项临界指标值
煤的坚固性系数 f 0.5
险性的临界值的突出危险性综合指标K 其它煤种 15
出危险性预测
性的临界值表
K1 mL/（g.min1/2） 0.5 0.4
Vdaf/% qm/Lmin-1
5--15 5
15--20 4.5
R值指标法 R=（Smax-1.8）（qmax-4） R应根据实测资料确定，如无实测资料，取Rm=6。当任何一个钻孔中的R大于或等于Rm时，该工作面预测为突出危险工作面；当R小于Rm时，该工作面预测为无突出危险工作面；当R为负值时，应用单项（取公式中的正值项）指标预测。

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。

目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。

但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。

矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。

否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。

所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。

1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。

煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。

理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。

对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。

所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。

同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。

判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。

具体确定时可根据在有无突出危险时的指标值大小及其变化幅度，以及测试环境、手段、人员水甲等引起的测定误差大小等判断，如在突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象(严重度与频度等)与正常时、措施前后等测值的变化情况，以及测值统计结果分布规律、指标与其他敏感指标的对比等进行判断。

突出危险性的参考临界值

突出煤层鉴定的单项指标临界值
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标D、K参考临界值
钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值
钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值
复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值
R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性
R=（S max-1.8）（q max-4）
S max每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/m
q max每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min 判定各煤层煤巷掘进工作面突出危险性的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按以下指标进行预测：
当所有钻孔的R值小于6且未发现其他异常情况时，该工作面预测为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。

局部综合防突措施

局部综合防突措施一、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（以下简称工作面预测）是预测工作面煤体的突出危险性，包括石门和立井、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。

工作面预测应当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，应当视为突出危险工作面。

突出危险工作面必须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，必须采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验，直到措施有效。

无突出危险工作面必须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防突措施超前距为：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。

每次工作面防突措施施工完成后，应当绘制工作面防突措施竣工图。

石门和立井、斜井揭穿突出煤层前，必须准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存位置、形态。

在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10m之前，应当至少打两个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料。

当需要测定瓦斯压力时，前探钻孔可用作测定钻孔；若二者不能共用时，则测定钻孔应布置在该区域各钻孔见煤点间距最大的位置。

在地质构造复杂、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之前必须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。

也可用物探等手段探测煤层的层位、赋存形态和底（顶）板岩石致密性等情况。

石门和立井、斜井工作面从距突出煤层底（顶）板的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶（底）板2m（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业。

《防治煤与瓦斯突出规定》相关规定(有图)

《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求突出煤层鉴定的单项指标临界值区域综合防突措施一、区域突出危险性预测根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值煤巷掘进工作面沿空送巷段，当净煤柱宽度小于5m时，原则上按无突出危险工作面管理，当净煤柱宽度大于等于5m时，必须对巷道前方和实体煤进行消突评价（集团公司）（许平公司）物探措施二、区域防突措施预抽煤层瓦斯可采用的方式有：1地面井预抽煤层瓦斯、2井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、3穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、4顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、5穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯、6顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等六种。

一）地面井预抽煤层瓦斯（略）二）穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯三）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯四）顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯轨道顺槽预抽钻孔预抽钻孔运输顺槽五）穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯六）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯预抽瓦斯钻孔的孔口负压不得低于13kPa ，卸压瓦斯抽采钻孔的孔口负压不得低于5kPa 。

；钻孔瓦斯浓度≮30%。

煤层钻孔布置参数表三、区域措施效果检验根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域效检的临界值一）穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯二）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯三）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯四）穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯四、区域验证一）区域验证指标临界值钻屑指标法复合指标法R值指标法二）煤巷掘进工作面三）回采工作面四）石门揭煤工作面石门揭煤工作面突出危险性验证综合指标D 、K 参考临界值D=(0.0075H/f-3)×（P-0.74）（1） K=△p/f （2）式中D —工作面突出危险性预测综合指标； K —工作面突出危险性预测综合指标； 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。