煤与瓦斯区域突出危险性预测
木孔煤矿煤与瓦斯突出危险性区域预测研究
下 瓦斯 压 力 、 瓦 斯 含 量（ 二指 标 法 ） 的测 定 及
根据工 程揭露 ， 井 田内 煤 层 平 均 倾 角 测 。
６ 。 。主 要 可采 煤 层 有 ５ 层 ，自上 而 下 分 别 ２ 分 布规 律 分 析 ， 并 结 合瓦 斯 地 质综 合 分 析方 １ ． ４ 测点 布 置
预 测 一 般 根 据 煤 层 瓦 斯 参 数 结 合瓦 斯 地 质 的 木 孔 矿 井 是 贵 州 省 发 改 委批 准 立 项 的 重 质粘 土 岩 。
分析 的 方 法 进行， 其 最 基 本的 指 标 为瓦 斯 压 点 项 目、 是贵州省 “ 西 电 东送 ” 第 二 批 火 电 ２ ． ３ 预 测 单元 的确 定
巷３ ４ ． ５ ｍ处 布 置 第一 组 测 点 ， 第 一 组测 点 三个 预 测 孔 ： 即ｌ —ｌ ＃孔 、 ｌ 一２ ＃孔 、 ｌ 一３ ＃
２ ． ２ 预 测 区域 位 置
１ 矿井 简 况
贵 州能 渝 煤 业 开 发 有 限 责 任 公 司 木 孔
一
本 次 预 测 区 域 为矿 井 一 采 区 ２ 号 煤 层 孔 。 在＋ ６ ５ ０ ｉ Ｔ ／ 标 高的 底 板 瓦斯 抽 放 巷４ ＃ 段首采工作 面， 首 采 工 作 面 区 段 回 风 平 钻场 （ 距 副斜 井５ ５ ０ ｍ） ， 布 置第 二 组测 点 ， 表１主要可采煤 层特征 表
煤层 名称
煤 层厚度（ ｍ）
平均
煤 层 间距（ ｍ）
平均 顶 板
顶 底板 岩性
底板 炭 质粘 土岩 、 粘土 岩、 炭 质粘 土岩 、 粘土 岩、 炭 质粘 土岩 、 粘土 岩、
煤与瓦斯突出危险性预测方法
2020/3/2
中国平煤神马集团瓦斯研究所
一、突出危险性预测的重要性
合理采掘部署—煤层开采顺序，巷道布置，掘、保、抽、采接替
防
治 煤 与
区域综合防 突技术措施
瓦
斯
突
出
技
术
体
系
局部综合防 突技术措施
2020/3/2
中国平煤神马集团瓦斯研究所
一、突出危险性预测的重要性
2.煤与瓦斯突出的危害性
危及井下作业人员生命安全 破坏矿井正常的生产秩序 破坏井下设备和建筑物，如摧毁支架、推倒矿车、
破坏通风设施 诱发其它灾害事故，如瓦斯煤尘爆炸、瓦斯燃烧矿
井瓦斯涌出量预测 严重影响矿井经济效益
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值应 当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察确定。 经过考察确定后，可以根据批准的临界值进行区域预测。 反之，则根据表1中提供的参考临界值进行区域预测。
中国平煤神马集团瓦斯研究所
煤与瓦斯突出危险性预测方法
主讲人：陈建忠
2020/3/2
中国平煤神马集团瓦斯研究所
一、突出危险性预测的重要性 二、突出危险性预测的分类 三、区域突出危险性预测方法 四、工作面突出危险性预测方法 五、预测（校检）报告单填写与审批
2020/3/2
中国平煤神马集团瓦斯研究所
一、突出危险性预测的重要性
2020/3/2
中国平煤神马集团瓦斯研究所
三、区域突出危险性预测
1、区域预测方法
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
我国煤与瓦斯突出预测与预警研究现状
煤与瓦斯突出的次数和强度也相应增加。这进一步验证了瓦斯含量法在预测 煤与瓦斯突出方面的有效性。
四、瓦斯含量法的应用前景
尽管瓦斯含量法在预测煤与瓦斯突出方面具有一定的有效性，但其应用仍受 到一些限制。首先，测量煤层中的瓦斯含量需要专业的设备和人员，这增加了预 测的成本。其次，瓦斯含量法只能预测煤与瓦斯突出的危险性，不能提供具体的 预防措施。
我国煤与瓦斯突出预测与预警 研究现状
01 引言
03 参考内容
目录
02 研究现状
引言
煤与瓦斯突出是一种严重的地质灾害，具有突发性和高危险性，给煤矿安全 生产带来极大的威胁。为了减少煤与瓦斯突出事故的发生，保障矿工的生命安全， 开展煤与瓦斯突出预测与预警研究具有重要的现实意义。本次演示将围绕我国煤 与瓦斯突出预
参考内容
一、引言
煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的一种严重灾害，具有极大的危险性。为了 有效预测和预防这种灾害的发生，许多学者和研究人员已经开展了大量的研究工 作。其中，瓦斯含量法作为一种有效的预测方法，受到了广泛的。本次演示将重 点探讨瓦斯含量法预测煤与瓦斯突出的试验研究。
二、瓦斯含量法的基本原理
2、建立预警模型：利用人工智能算法，如神经网络、决策树等，对采集到 的数据进行训练和学习。通过不断的迭代和优化，模型可以实现对煤与瓦斯突出 的准确预测。
3、实时监测与预警：在煤炭开采过程中，通过将实时数据输入到预警模型 中，可以实现对煤与瓦斯突出的实时监测和预警。当模型预测到有煤与瓦斯突出 的风险时，会立即发出警报，提醒工作人员采取相应的安全措施。
测与预警研究现状展开讨论，以期为相关领域的研究提供参考。
研究现状
近年来，我国在煤与瓦斯突出预测与预警方面开展了大量研究工作，取得了 显著进展。根据研究方法的不同，可以分为以下几类：
论煤与瓦斯突出危险性预测与防治(wj)
(1)V30（V60）及 Kv指标 (2)瓦斯涌出动态特征法 (3)声发射监测法 (4)电磁辐射监测法 (5)微震监测法
3.工作面突出危险性预测方法
(1)钻孔瓦斯涌出初速度法 沿工作面采掘方向，在煤层内打直径 42mm、长 3.5m 的钻孔，然后用专门的封 孔器封住孔底 0.5m 长的一段钻孔作为测 量室，孔周煤体涌入测量室的瓦斯经由导 气管导出，用流量计读数，则在初始的单 位时间内，从测量室涌出的最大瓦斯量就 是钻孔瓦斯涌出初速度 q，单位为 L/min。
瓦斯 预先抽放
煤层收缩变 形、 地应 力下降、 煤层透气 系数增加 和煤的强 度增高等
削弱或 消除突 出危险
4.煤与瓦斯突出防治措施
煤层注水
使地应力分布均 匀化，地应力和 瓦斯压力梯度都 减小，弹性潜能 降低，其释放的 速度变小 ；降 低了瓦斯放散初 速度，增加了瓦 斯流动阻力
煤层注作面突出危险性预测方法
(2)钻屑量法
打钻时排出钻屑量的多少在某种程度上综合反 映了煤层应力状态、煤的力学性质和瓦斯三个 方面的因素 。在相同的打钻工艺条件下，煤层 应力越大，瓦斯压力越大，煤的强度越小，所 产生的钻屑量就越多，从而间接地反映出突出 危险性也越大。钻屑量的大小通常用单位孔长 排出的钻屑量或钻屑倍率来表示，并以此作为 衡量突出危险性的指标。
3.工作面突出危险性预测方法
瓦斯涌出动态特征法
作业过程中工作面瓦斯涌出的变化反映了 巷道前方存在相当高应力且处于失稳 状态 。 分析工作面风流中的瓦斯浓度，发现突 出之前，瓦斯含量出现了一致的高值， 并认为值变大时，预示突出可能发生。
3.工作面突出危险性预测方法
声发射监测法
煤和岩石内部存在大量的裂隙，煤岩破 坏的根本原因是这些裂隙的扩张、传播 导致的最后贯通。研究表明，裂隙的扩 张和传播都将产生能量辐射，这就是声 发射。声发射技术可以对破裂源进行定 位。
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。
煤与瓦斯突出危险性区域预测
根据二 煤 的赋存情 况 ，瓦斯压力 测点布 置 在一 ２ ４０ ｍ轨运大巷和一 ２ ４０ ｍ轨道暗斜井处 ， 标高分 别为一 ０ 、５０ 。采用水泥沙浆封孔法和胶囊一 ４ ５ 一 １ｍ 密
封 黏液 测 压法 。测 定 的瓦斯 压 力 分别 为 ０ ６ 、． ２ ．４ １１
ＭＰａ 。
单 ， 曲较 宽缓 。 褶 根据对 掘进 巷道 和 采场 的观 测 ， 二
走 向长壁分层或放顶煤开采。主采煤层为二 煤， 二
水 平标 高一 ５ ， ２０ｉ 三水 平标 高 一２ 现生产 水 平为 ｎ ４０ｍ。 二 水平 ， 开拓 ６个采 区 ， 共 回采 了 ２ ３个采 面 。 井现 矿 有 两个 回采 面 ， 个 备 用 面 ， 岩巷 掘 进 头 和 ３个 １ ４个 斯 矿井 。近 年来 ， 随着 采深 的增 加 ， 瓦斯 涌 出量 出现 增 大 的趋势 ，因此深 部开 采发 生突 出 的危 险性也 会 增 大 。为 了掌 握 二 煤 的突 出危 险性 ， 为延伸 区的开 采 提供 科 学 的防突 管理 依 据 ，对 二 煤 突 出危 险 ｝ 生 进行 了区域 预测 研究 。
作者 简介 ： 周 辉 （９ ７ ）男 ， 苏海 门人 ，９ ０年 毕 １６ 一 ， 江 １９
业于 山东矿业学院机制专业 ， 徐州矿务集 团有限公 司生产 技
通过现场试验各种工况下液压站的紧急 回油装
置 ，均 实现 了遇 到不 同故 障后在 不 改变原 有 电控 系 统、 液压 站情 况下 的 紧急 回油 ， 效解 决 了 因矿井 提 有 升 系统 液压 站失效 而 引起 的制 动系 统不 能进 行保 护
．
菩
‘ ．
煤 与 瓦 斯 突 出卮 险 性 区域 预 测
石门揭煤突出危险性预测技术
平巷 2917 45.2 68.9 387 32.7 42.5 445 56.9 61.6 654 42 35.2
上山 1172 18.2 70.3 228 19.3 35.3 192 24.6 54.6 691 44.3 25.4
下山 180 2.8 61.4
6
0.5 29.8 46 5.9 53.8
D、K综合指标法
第6页/共57页
《细则》规定
《防治煤与瓦斯突出细则》（简称《防突细则》）是 国
家为了防治煤与瓦斯突出灾害制定的法规性文件，是总 结
了多年现场防突经验的基础上制定出来的，是指导全国 突
出矿井生产和设计的规范性文件。尽管该《防突细则》 是
1995年制定的，在没有新的规范出台之前，一般都要按 照
瓦斯 能中具备做功能力的初始释放瓦斯膨胀能是发动突出的真正的动力
及能
源。 ➢煤体中的初始释放瓦斯膨胀能的大小随地应力、瓦斯压力的增高
而增
高 ， 但 随 原 始 煤 体 强 度 的 增 高第而22页降/共低57。页初 始 释 放 瓦 斯 膨 胀 能 综 合 反
石门揭煤突出危险性自然影响因素
➢ 地应力。地应力越大，则软煤揭开后作用在煤体上的切向应力也就越大，则 煤体越容易破坏并且破坏时产生的裂隙越多，向大裂隙中释放出来的瓦斯也 越多，突出就越可能发生。
南桐矿务局（ 1955~1991年）
涟邵矿务局（ 1965~1991年）
北票矿务局（ 1951~1985年）
80％以次上的％特大平型均突出次均发％生在平石均门揭次煤时。％ 平均 次
强度
强度
强度
（t/次
（t/次
（t/次
）
）
）
％ 平均 强度 （t/次 ）
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。
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煤与瓦斯区域突出危险性预测
第四十二条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。
【解读】本条规定了区域预测方法、煤层瓦斯压力、含量区域预测指标临界值试验考察、区域预测新方法试验必须有资质单位进行。
实验方案和实验结果应分别在实验前和应用前报煤矿企业技术负责人批准。
一、区域预测方法
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。
二、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。
三、临界值考察方案和结果批准权限为煤矿企业技术负责人。
根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区第四十三条．
域预测方法应当按照下列要求进行：
（一）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；
（二）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(如图1)；
（三）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。
如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。
预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表2（编者注：本书为表3-2-1）预测。
表3-2-1 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的
临界值
除上述情况以外的其他情况突出危险区
【解读】本条规定了用煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析方法进行预测的区域划分
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：⑴根据上部突出点结合下部构造关系确定下部突出危险区；⑵同一地质单元内，突出点或明显突出征兆位置垂高以上20m及以下全部区域。
见图3-2-1。
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2）；
4、以上三种情况以外的区域为突出危险区。
一上部区域突出点在断3一突出点；2一断层；l
层两侧的最远距离线；
4一推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；5一推测
的下部区域
突出危险区上边界线；6一突出危险区(阴影部分)
图3-2-1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图
第四十四条采用本规定第四十三条进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求：
（一）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；
（二）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。
【解读】本条规定了采用煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区
域预测时的要求：
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；
、煤层瓦斯压力或瓦斯含量测点应据不同地质单元情 3．
况布置。