煤与瓦斯突出基础知识汇总.doc

煤与瓦斯突出专项材料 1 煤与瓦斯突出概述 1.1 煤与瓦斯突出简介 在煤矿井下采掘过程中，由于地应力和瓦斯的共同作用，在极短的时间内（几秒或几分钟）破碎的煤（岩）和瓦斯突然从煤（岩）体向采掘空间抛出的异常的动力现象，称为煤与瓦斯突出简称突出。 煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井动力现象，到目前为止，对各种地质、开采条件下突出发生的规律还没有完全掌握。 煤与瓦斯突出包括突出、压出、倾出三种类型，它有别于单纯的瓦斯喷出和因采掘应力作用而发生的煤层片帮、垮冒、抽芯等。 据不完全统计世界上约有20多个国家（地区）发生过煤与瓦斯突出，其中中国、原苏联、法国、波兰、日本5个国家突出最严重。世界上最大突出发生在原苏联顿巴斯矿区加加林矿，当石门揭穿厚仅1.03ｍ的煤层时发生了突出，突出煤（岩）共14200Ｔ,涌出瓦斯约25万m3,我国最大一次突出发生在重庆开府矿务局三汇一矿主平硐揭穿煤层时,突出煤岩共12780Ｔ,喷出瓦斯近140万ｍ3。 1.2 煤与瓦斯突出的危害 煤与瓦斯突出是煤与瓦斯突然运动的一种极其复杂的动力现象，它的危害有 1突然之间使采掘空间或巷道充满高浓度瓦斯，造成人员窒息，遇火发生瓦斯燃烧和瓦斯爆炸。 2瞬间突出的瓦斯、碎煤流带有暴风般的性质，能使通风系统破坏，造成风流紊乱和短时逆转。 3突出造成一定的动力效应，可以摧毁支架、破坏设备、设施。 4突出的煤炭能堵塞巷道、破坏生产系统，增加巷道通风阻力，在清理突出煤炭和突出孔洞时，有可能造成连续突出，造成人员伤亡。 1.3 煤与瓦斯突出发生的一般规律 1开采深度增加，突出的危险性增大，主要体现在突出次数增多，突出强 度增大，突出煤层层数增加，危险区域扩大，浅部不突出的煤层，深部就有可能突出。 2突出往往发生在地质构造区，主要体现在褶曲，断层及岩浆岩侵入的地区，因受挤压扭曲严重，易发生突出。 3瓦斯含量和瓦斯压力愈大，突出危险越严重，大多数突出发生在瓦斯压力大于0.74MPa 的情况下。 （4）煤体破坏程度越严重，煤的强度越小，突出的危险性越大，主要是煤层厚度大，倾角大或煤厚、倾角由小到大时以及软分层由薄变厚时容易发生突出。 （5）采掘应力集中区容易发生突出，如接近邻近层的上、下煤柱区或两巷相向采掘等，突出一般以煤层掘进居多，回采次之，但在深部不一定。 （6）突出常发生在有外力冲击作用下的诱导突出，少量存在延期突出，如爆破、风镐与手镐落煤、打钻、水力冲刷等，一般将爆破突出以外的突出，称为延期突出。 （7）围岩的透气性越差，突出越严重，若煤层上覆和下部的岩层越致密，利于瓦斯的储存，突出危险性越大，相反，突出危险性小。 （8）若煤层较湿润，含水量高，矿井涌水量大，则突出危险性较小。 2 煤与瓦斯突出机理 煤与瓦斯突出给煤矿安全生产，特别是井下人员的生命财产安全造成了极其严重的威胁。防止煤与瓦斯突出灾害事故的发生，保障煤矿井下安全生产，必须了解其发生的机理，掌握其主导因素从而在根本上治理煤与瓦斯突出。为此世界上各主要产煤国均投入了大量的人力、物力研究煤与瓦斯突出机理。以便为突出危险性预测和防突措施的制定与实施提供科学依据。但是，迄今为止，人们对于突出过程中煤岩体破坏与发展机制的认识还停留在定性与假说性阶段，对于突出过程中哪些因素起主要作用以及与其它因素间的作用机理还把握不准，故而只能对某些突出现象给予解释，还不能形成统一完整的理论体系。目前关于煤与瓦斯突出机理的假说共有三类，分别为单因素作用假说、地压主导作用假说及综合作用假说，目前被各国研究者及现场人员接受的假说为综合作用假说。 2.1 单因素作用假说 单因素作用假说主要有瓦斯主导作用假说，地压主导作用假说以及化学本质作用假说，其主要特点是强调单因素起主导作用。 2.1.1 瓦斯主导作用假说 （1）瓦斯包主导作用假说 瓦斯包主导作用假说认为煤层内存在着可以积聚高压瓦斯的空洞，其压力超过煤层强度减低区的煤体强度极限，当工作面接近这种瓦斯包时，煤壁就会发生破坏，产生突出。 （2）粉煤带主导作用假说 粉煤带主导作用假说认为由于地质构造或矿山压力的作用，原生煤层被破碎成粉状．这些粉煤极易放出瓦斯。当巷道接近这一地带时，粉煤在较小的瓦斯压力作用下，就能与瓦斯一起喷出。 （3）孔隙结构不均匀假说 孔隙结构不均匀假说认为煤层中有透气性变化剧烈的区域，在这些区域的边缘，瓦斯流动速度变化很大。如透气性小的恰好是坚硬的煤．而透气性大的又是不坚硬的煤，那么当巷道接近这两种煤的边界时，瓦斯潜能就有可能使煤突出。 （4）突出波假说 突出波假说认为瓦斯潜能要比煤的弹性变形能大十倍左右，在煤的强度低的地区，煤的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度。当巷道接近这一地区时，在瓦斯压力的作用下，可产生连续的破碎煤体的突出波，引起突出。 （5）裂缝堵塞说 裂缝堵塞说认为由于均匀排放瓦斯的裂缝被封闭和堵塞，在煤层中形成增高的瓦斯压力带，从而引起突出。 （6）闭合孔隙瓦斯释放说 闭合孔隙瓦斯释放说认为近工作面地带，由于煤吸收和解吸瓦斯的周期性，使其机械强度降低，包含在闭合孔隙中的瓦斯、在孔隙闭合面与敞开面之间产生了很大的压力差。当煤体被破坏时，使被解吸的瓦斯抛向巷道。 （7）瓦斯膨胀说 瓦斯膨胀说认为在煤层中存在着瓦斯含量增高带．因而引起煤体膨胀和煤层应力增高，此处煤层的透气性接近于零。当巷道掘进到该处时，其应力急剧降低，造成煤的破碎和突出。 （8）卸压瓦斯说 卸压瓦斯说认为．突出煤层富含瓦斯，但透气性低．瓦斯难以流出。而采掘工作可使局部卸压，迅速卸压的瓦斯涌向煤壁、造成煤壁局部瓦斯压力升高，使粉碎的煤迅速抛出或向巷道挤出。 （9）地质破坏带说 地质破坏带说认为由于有地质破坏带的存在，潜藏着一定数量的高压瓦斯。当巷道或工作面接近该带时，在爆破及地压的影响下，煤、岩壁裂缝增多．如覆盖层的阻力与瓦斯压力的平衡遭到破坏时，将会发生突出。它的中心点在于由于地质破坏带的存在，增加了周围岩体的异常拱压，当工作面接近这一破坏带时、工作面与地质破坏带之间的煤层会被迅速破坏从而引起突出。 （10）瓦斯解吸假说 瓦斯解析假说认为卸压时煤的微孔隙扩展、孔隙吸附潜能降低，吸附和吸着瓦斯解吸．潜伏的压力吸附瓦斯的内能转化为“游离瓦斯”压力，使瓦斯压力增高，可破坏不坚硬的煤体而引起突出。 瓦斯主导作用假说能解释突出中的一些现象，但与很多情况不符或者不能解释。 ①迄今为止在煤层内从未发现过上述的“瓦斯包”或特定的粉煤带， ②突出危险性与煤层瓦斯含量之间没有直接的联系； ③在突出孔洞周围出现过重复突出 ④岩石错动的强烈声响往往发生在突出之前的煤体深处 ⑤打小直径徘放钻孔，并不能有效地防治突出； ⑥煤层的自行揭开； ⑦过煤门时的突出； ⑧突出孔洞发生变形体积缩小； ⑨多数平巷的突出空洞位于上隅角。 2.1.2 地压主导作用假说 （1）岩石变形潜能假说 岩石变形潜能假说认为突出的发生是变形的弹性岩石所积聚的潜能引起的。这些岩石位于煤层周围，而这种潜能是以往的地质构造运动造成的。当巷道掘 到该处时，弹性岩石便像弹笛一样伸张开来，从而破坏和粉碎煤体而引起突出。 （2）应力集中假说 应力集中假说认为在采煤工作面前方的支撑压力带，由于厚弹性顶板的悬顶和突然沉降引起附加应力、煤体在此集中应力的作用下产生移动相遇到破坏。如果再施加动载荷，煤体就会冲破工作面煤壁而发生突出。煤突出时．伴随有大量的瓦斯涌出。 （3）塑性变形假说 塑性变化假说认为突出煤层发生弹塑性变形，使巷道周围煤体突然破碎，引起突出。 （4）冲击式移近假说 冲击式移近假说认为在突出中起主导作用的是地压，具体地说是顶底板的冲击式移近。冲击式移近发生的可能性和大小取决于岩体的性质、巷道参数、掘进方式和速度。其条件是第一、煤层紧张程度增大；第二，煤层边缘有脆性破坏；第三，从破坏的煤中涌出的瓦斯有一定的压力。 （5）拉应力波假说 拉应力波假主产认为突出煤层的力量是拉应力波。而这个拉应力波是脆性材料在地压的作用下储蓄了大量的弹性能．当巷道工作面附近的煤体由三向受压状态转为复杂应力状态时．掘进工作面破坏了平衡，造成能量释放而产生突出的。在拉应力波作用下．煤体破碎并抛出，而瓦斯的迅速排放又使动力效应更加猛烈。 （6）顶板位移不均匀假说 顶板位移不均匀假说认为瓦斯突出是由于煤层顶底板不规则和不连续移动而引起的一种动力现象。并指出．顶底板移近速度值增加又下降后，才发生突出。 以地压为主导作用的假说同样也能解释相当一部分突出现场的现象、但也还有许多观象不能解释，如 ①在瓦斯不大的矿井，即使开采深度很深400一500 m，也不会发生突出。 ②二氧化碳参与突出的平均强度比甲烷参与突出的平均强度大。 ③突出前出现风流中的瓦斯浓度增大或忽大忽小的预兆，也出现工作面煤壁或空气温度下降的预兆。 ④煤与瓦斯突出时，从突出煤的分选现象中可见到大量的细尘状粉煤。 ⑤如果突出的发生是由地压引起的，那么突出的孔洞应该是圆锥形，而实际的突出孔洞常常是一些口小腔大特殊形状的孔洞如梨形、椭球形。 ⑥在一些特大型的突出中，每吨喷出煤的瓦斯涌出量比煤层瓦斯含量高得多．即可以在短时间内涌出数十万以致上百万立方米瓦斯气体．逆风流运行并可充满数干米的巷道。 ⑦准备巷道中地压显现不如回采巷道明显，但准备巷道的突出次数与强度均比回采巷道工作面的大。 ⑧在进行工作面支护甚至无人作业时，地压作用并不大，也有突出发生。 ⑨当增加煤体水分降低煤体强度时，煤的突出危险性反而降低。 2.1.3 综合作用假说 综合作用假说认为煤与瓦斯突出是由地应力、包含在煤体中的瓦斯以及煤体自身物理力学性质三者综合作用的结果。持综合作用假说观点的学者都承认，煤与瓦斯突出是综合因素作用的结果，但对各种因素在突出中所起的作用却说法不一。 （1） 振动假说 振动假说认为煤与瓦斯突出的形成不是一个单独的过程，而是由围岩对煤层的振动作用有关的三个连续阶段组成的第一阶段．煤受到来自围岩方面的压力作用而破坏，煤的体积缩小，游离瓦斯压力增大，并有一部分转化为吸附瓦斯；第二阶段、卸压，煤层体积膨胀，瓦斯压力降低，瓦斯解吸；第三阶段，包含粉碎的煤和大量的游离瓦斯的煤层又再次受压，瓦斯压力再次增大。当巷道工作面接近上述破坏带时。处于高压的粉煤和瓦斯混合物就有可能冲破煤壁而发生突出。该假说认为瓦斯是造成突出的主体。而煤粉碎、瓦斯解吸和瓦斯粉煤混合物的喷出所需的能量是由煤层的围岩通过振动来传递的。 （2） 分层分离假说 分层分离假说认为瓦斯突出是由地应力和瓦斯共同作用的结果‘突出过程分三个阶段 ①准备阶段。工作面附近的煤层始终处于地应力的作用下，造成了发生突出的条件、增加了瓦斯向巷道方向渗透的阻力，促使煤层保持高的瓦斯压力，煤体强度降低，煤较易于从煤体中分离。 ②颗粒分离波的传播阶段。突出时，颗粒的分离过程是一层一层进行的。当突出危险带表面急剧暴露时．由于瓦斯压力梯度作用使分层承受拉力，当拉力大于分层强度时、即发生分层从煤体上的分离。分层分离是一切突出的重要组成部分，影响着突出的主要待征，但并没有全面反映突出过程的多种形式。例如，分层分离波统过部分的压碎带，通常决定于地压作用，伴随声响激发此时暴露面上约分层分离。突出常常是重复的破坏组合．一部分是瓦斯参与下的分层分离而破坏，另一部分是地应力破坏。在急倾斜煤层的某些部分，则在自身的重力作用下分离。 ③瓦斯和颗粒混合物的运动阶段。从煤体分离的煤颗粒和瓦斯急速冲向巷道．随着混合物运动，瓦斯进一步膨胀，速度继续加快。当其遇到阻碍时，速度降低而压力升高、直到增高的压力不能超过破坏条件时，过程才停止。 （3） 破坏区假说 破坏区假说认为典型的冲击地压是由于集中应力所造成的破坏现象，而典型的瓦斯突出是瓦斯作用的结果。介于二者之间的现象．称为冲击地压式突出，或叫做突出式的冲击地压。它是瓦斯压力和地应力共同作用的结果。他们认为不论是突出还是冲击地压，首先必须破坏煤体。而煤体的破坏过程是一致的。在不均质的煤内．各点的强度不同，在高压力的作用下，由强度最低的点先发生破坏，并在其周围造成应力集中，如邻点的强度小于这个集中应力，就会被破坏成破坏区。在这种破坏区中，煤的强度显著下降，变成弱应力区。此区内的吸附瓦斯由于煤体破坏时释放的弹性能供给热量而解吸、煤粒子间的瓦斯使煤的内摩擦力下降，变成易于流动的状态。当这种粉碎的煤流喷射出时，便形成了突出。 （4） 游离瓦斯压力假说 游离瓦斯压力假说认为突出是煤质、地应力、瓦斯压力综合作用的结果、但瓦斯因素是主要的，煤体内游离瓦斯压力是发动突出的主要力量，解吸的瓦斯仅参与突出煤的搬运过程。如果工作面在突出危险区是逐渐推进的，那么工作面前方煤体处于匀速动态的状态；如果工作面前方的过载应力区的围岩突然变化．将出现加速的动态而突出。有利的突出条件是煤的结构紊乱，瓦斯压力高，煤和固岩的应力大。 上述的综合假说比前面的单向因素的假说大大进了一步，它们能解释的突出现象也比其它各种单项因素的假说多。但是，还有其它一些突出现象不能解释、如 ①突出的区域性分布； ②石门的自行揭开； ③过煤门时的大强度突出； ④震动放炮揭开煤层时的延期突出； ⑤突出时瓦斯喷出量超过煤层的瓦斯含量几十倍甚至几百倍。 2.1.4 最新研究成果 由于煤与瓦斯突出是极其复杂的动力现象，故而对突出机理的认识目前仍然处于定性综合作用假说阶段，即煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果，是聚集在围岩和煤体中大量潜能的高速释放，并认为高压瓦斯在突出的发展过程中起决定性的作用．地应力是激发突出的因素，而煤的物理力学性质则是阻碍突出的因素。 突出煤体经历着能量的积聚过程，使之逐渐发展到临界破坏甚至过载的脆弱平衡状态。突出的发展过程一般可划分为四个阶段，即 （1准备阶段。该阶段的特点是在工作面附近的煤壁内形成高的地应力与瓦斯压力梯度。即在有利的约束条件石门岩柱，煤巷的硬煤包裹体下，煤内地应力梯度急剧增高，能够叠加着各种地应力，形成很高的应力集中，积聚着很大的变形能；同时由于孔隙裂隙的压缩，使瓦斯压力增高．瓦斯内能也增大。在这个阶段，会显现多种有声的与无声的突出预兆。准备阶段的时间可在很大范围内变化，也可在几秒钟内完成如在震动放炮或顶板动能冲击条件下。 2激发阶段。该阶段的特点是地应力状态突然改变，即极限应力状态的部分煤体突然破坏，卸载卸压并发生巨响和冲击；向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂，顿时增加几倍到十几倍，伴随着裂隙的生成与扩张，膨胀瓦斯流开始成．大量吸附瓦斯进入解吸过程而参与突出。大量的突出实例表明，工作面的多种作业都可以引起应力状态的突变而激发突出。例如各种方式的落煤、打眼、刨柱窝、修整工作面煤壁等都可以人为激发突出，而且统计表明，应力状态变化越剧烈，突出的强度越大。因此，震动放炮、一般爆破是容易引发突出的工序。 （3）发展阶段。该阶段具有两个互相关联的特点，一是突出从激发点起向内部连续剥离并破碎煤体，二是破碎的煤在不断膨胀的承压瓦斯风暴中边运送边粉碎。前者是在地应力与瓦斯压力共同作用下完的，后者主要是瓦斯内能作功的过程。煤的粉化程度、游离瓦斯含量、瓦斯放散初速度、解吸的瓦斯量以及突出孔周围的卸压瓦斯流，对瓦斯风暴的形成与发展起着决定作用。在该阶段中煤的剥离与破碎不仅具有脉冲的特征．而且有时是客轮回的过程。这可以 从突出物的多轮回堆积特征中得到证实，也可以从突出过程实测记录中找到依据。 （4）终止阶段。突出的终止有以下两种情况一是在剥离和破碎媒体的扩展中遇到了较硬的煤体或地应力与瓦斯压力降低不足以破坏煤体；二是突出孔道被堵塞，其孔壁由突出物支撑建立起新的供平衡或孔洞瓦斯压力因其被堵塞而升高、地应力与瓦斯压力梯度不足以剥离和破碎煤体。但是，这时突出虽然停止了，而突出孔周围的卸压区与突出的煤涌出瓦斯的过程并没有停止，异常的瓦斯涌出还要持续相当长时间。 地应力、瓦斯压力和煤强度在突出过程中各个阶段所起的作用可以是不同的在通常情况下，突出的激发阶段，破碎煤体的主导力是地应力包括重力应力、地质构造应力、采动引起的集中应力以及煤吸附瓦斯引起的附加应力等。因为地应力的大小，通常比瓦斯压力高几倍；而在突出的发展阶段，剥离煤体靠地应力与瓦斯压力的联合作用，运送与粉碎煤炭是靠瓦斯内能。根据对若干典型突出实例的统计数据进行计算。在突出过程中瓦斯提供的能量比地应力弹性能高36倍以上。压出和倾出时煤体的最初破碎的主导力也是地应力。 地应力在突出过程中的主要作用有三一是激发突出；二是在发展阶段中与瓦斯压力梯度联合作用对煤体进行剥离、破碎；三是影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新的裂隙、控制着瓦斯的流动、卸压瓦斯流和瓦斯解吸过程，当煤体突然破坏时，伴随着卸压过程、新旧裂隙系统连通起来并处于开放状态，顿时显现卸压流动效应，形成可以携带破碎煤的有压头的膨胀瓦斯风暴。 瓦斯在突出过程中的主要作用有三一是在某些场合，当能形成高瓦斯压力梯度例如2MPa／cm时，瓦斯可独立激发突出，在自然条件下，由于有地应力配合。可以不需要这样高的瓦斯压力梯度就可以激发突出；二是发展与实现突出的主要因素。在突出的发展阶段中、瓦斯压力与地应力配合连续地剥离破碎煤体使突出向探部传播；三是膨胀着的具有压头的瓦斯风暴不断地把破碎的煤运走、加以粉碎，并使新暴露的突出孔壁附近保持着较高的地应力梯度与瓦斯压力梯度．为连续别离煤体准备好必要条件。就这个意义上说．突出的发展或终止将取决于破碎煤炭被运出突出孔的程度，及时而流畅的运走突出物会促 进突出的发展、反之突出孔被堵塞时，突出孔壁的瓦斯压力梯度骤降，可以阻止突出的发展．以致使突出停止下来。 3 煤与瓦斯突出防治 矿井在采掘过程中只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即定为突出矿井，发生突出的煤层即为突出煤层。 突出矿井和突出煤层的确定，由所在矿务局提出报告，经部授权的煤炭科研单位鉴定后，报省（区）煤炭局批准，并报部备案。凡经鉴定属于突出动力现象的，即可定为突出矿井；当其特征不明显时，可在现场考察或实验室中进行有关参数的测定后，进行综合分析，作出最后的鉴定结论。当矿井或煤层被鉴定为突出后必须采取煤与瓦斯突出防治措施。 3.1 防治突出措施概述 3.1.1 防治突出措施制定原则 （1）消除或减少能引起煤与瓦斯突出的能量积聚并防止这种能量突然释放－－即排除瓦斯，卸除压力或把采掘工作面前方的集中压力向煤体纵深方向推移。可供选择的措施有开采保护层、大直径钻孔、超前排放钻孔、水力冲孔、松动爆破和预抽煤层瓦斯等。 （2）增强煤体的稳定性，改变煤体的物理力学性质，增强煤体的抵抗能力，使突出难以发生，即加固煤体，抵制突出。可供选择的措施有石门揭煤采用金属骨架、煤体固化、煤巷掘进采用的前探支架、煤层注水等。 3.1.2 防突措施的分类 （１）按防突措施的作用范围分类分为区域性防突措施和局部防突措施，区域性防突措施指标能起到大面积防突作用的措施，如开采保护层，预抽煤层瓦斯等。 局部性防突措施指只能起到局部范围防突作用的措施，如超前钻孔，排放钻孔、水力冲孔、松动爆破等。 （２）按措施作用的层位分为邻近层和本煤层措施，邻近层措施如开采保护层，其余为本煤层。 （３）按措施使用的地点是分为石门揭煤、煤巷掘进、回采工作面防突措施。 3.2 区域性防突措施 在采取防治突出措施时，应优先选择区域性防突措施，如果不具备采取区域性防突措施的条件时，必须采用局部性防突措施。区域性防突措施主要包括 开采保护层、预抽煤层瓦斯。 3.2.1 开采保护层 （一）开采保护层概述 开采保护层是防治突出的主要措施，也是公认的最有效和比较经济的防突措施，细则规定，在突出矿井开采煤层时，必须首先开采保护层。开采保护层后，在被保护层时受到保护的地区按无突出煤层进行采掘工作；在未受到保护的地区，必须采取防治突出措施。其保护层的选择必须遵守下列规定 （1）首先选择无突出危险煤层作为保护层，当煤层群中有几个都可作为保护层时，应根据安全、技术和经济的合理性，综合比较分析，择优选定； （2）矿井中所有煤层均有突出危险时，应选择突出危险较小的煤层作保护层，但在此保护层进行采掘活动时，必须采取防治突出措施； （3）选择保护层时，应优先选择上保护层，条件不允许时，也可选择下保护层，但在开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。 （二）保护层作用原理 大量的突测资料表明，保护层开采后，在其卸压角限定的范围内，被保护层的瓦斯压力，地应力显著下降，煤体的强度增加，因而消除或降低了被保护层的突出危险性。 （三）保护范围的确定 划定保护层有效作用范围的有关参数应根据矿井实况确定，报矿务局总工程师批准，对暂无实测资料的矿井，可参照下述有关参数执行。 保护层与被保护层之间的有效垂距参照下表或下列公式执行。 表1 保护层开采有效垂距 不得小于保护层与被保护层间距的两倍，并不得小于30m。 3.2.2 预抽煤层瓦斯 单一的突出危险煤层和无保护层可采的煤层群，可采用预抽煤层瓦斯防突措施，但必须遵守下列规定①钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔。②预抽防突的有效性指标应进行实测，若无突测数据，可参考下列指标之一确定，未达到预抽效果的区段进行采掘作业时，必须采取补充的防突措施。 （一）预抽煤层瓦斯作用原理 预抽煤层瓦斯分为穿层预抽和本层预抽，实质是将煤层瓦斯抽出来，降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量，相应地增加煤体抵抗破坏的能力，达到消除或减弱突出危险的目的。 （二）预抽参数 采用预抽煤层瓦斯防突措施时，钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔深度应不小于３ｍ，沿层钻孔的封孔深度不少于５ｍ。钻孔孔口抽放负压不应小于13KPa,并应使波动范围尽可能降低。 3.3 局部防治突出措施 所谓局部性措施，是指对井下某一地点、工作面或巷道局部范围内起防突作用的措施，主要有排放钻孔、超前钻孔、水力冲孔、松动爆破等。 3.3.1 预抽瓦斯措施 ①适用于煤层透气性较好，并有足够的排放时间（不少于３个月） ②抽放钻孔布置在石门周界外３～５ｍ的煤层内 ③抽放孔直径为Φ75～100mm，钻孔孔底间距一般为2～3m。 ④在抽放钻孔控制范围内，如检验指标降至突出临界值以下时，认为措施有效。 3.3.2 排放钻孔措施 ①适应用煤层透气性较好，并有足够的排放时间 ②排放钻孔应布置到石门周界外３～５ｍ的煤层内 ③排放钻孔孔距为75～100mm,一般孔底间距不大于2m ④在排放孔控制范围内,检验指标降到突出临界值以下,措施有效 ⑤对于缓倾斜煤层，当钻孔不能一次打穿厚煤层全厚时，可分段打钻，并留不少于5m的超前距掘进。 3.3.3 水力冲孔 ①适应于打钻时具有自喷（喷煤、喷瓦斯）现象的较软煤层 ②水力冲孔的水压应大于３ＭＰa ③钻孔布置在石门周界外3～5m的煤层内 ④水力冲孔孔数不少于9个，冲孔顺序先冲对角，后冲边孔,最后冲中间孔 ⑤石门冲出的总煤量不得少于煤层厚度20倍的煤量 3.3.4 金属骨架 ①适应于具有软煤和软围岩的薄及中厚突出煤层（急倾斜煤层也适用） ②在石门上部两侧周边外0.5～1.0m范围内布置骨架孔,骨架孔穿过煤层并进入煤层顶（底）板至少0.5m,钻孔间距不得大于0.3m,对于软煤要架两排金属骨架 ③揭开煤层后严禁拆除金属骨架 ④采用金属骨架防突措施时，应与其它防突措施配合使用 3.4 煤巷掘进工作面防治突出措施 3.4.1 一般规定 ①在一个或相邻的两个采区中，同一阶段的突出煤层中进行采掘作业时，不得布置两个工作面相向回采和掘进 ②突出煤层的掘进工作面不得进入本煤层或邻近层采煤工作面的应力集中区 ③在第一次执行防突措施或无措施超前距时，必须采用浅孔排放或其它防突措施，在工作面前方形成５ｍ的安全屏障后，方可进入正常防突措施施工。 ④在突出煤层中掘进平巷时，应采用超前钻孔、深孔松动爆破，前探支架、水力冲孔或其它经测试证实有效的防突措施。 3.4.2 超前钻孔 超前钻孔是指向工作面前方沿煤层打一数量和长度的钻孔，用来消除一定范围内的突出危险，钻孔一般分大、小直径，一般把直径120-300mm钻孔称为大直径钻孔,小于120mm钻孔为小直径钻孔。 ①钻前钻孔作用原理 超前钻孔的作用就是在工作面前方打几个钻孔，排放瓦斯和卸除瓦斯压力，释放突出能量人为地造成和保持一个较长的卸压带，使其应和集中带移向煤体深部，从而消除和降低采掘过程中的突出危险。超前排放钻孔适合于透气性较好，煤质较硬的的煤层。 ②超前钻孔的布置及参数 超前钻孔的布置主要取决于钻孔的有效排放半径和所需形成的卸压和排放瓦斯范围。 Ａ超前钻孔应布置在煤质松软的软分层中，超前钻孔直径应根据煤层赋存条件和突出情况决定，一般为75～120mm,地质条件变化剧烈地带也可采用直径42ｍｍ钻孔，钻孔超前于掘进工作面的距离不小于５ｍ，钻孔个数依据钻孔的有效排放半径确定。 Ｂ超前钻孔控制巷道断面轮廓线外２～４ｍ。 Ｃ煤层赋存条件发生变化时，及时调整超前钻孔参数。 Ｄ超前钻孔打后，必须进行效果检验，如果经检验措施无效时，必须补打钻孔或采取其它补充措施。 Ｅ如果煤层松软，则施工超前钻孔时，应打好迎面支架背好工作面。 Ｆ钻进过程中，应注意对突出征兆的观察，必要时停止钻进，撤出人员。 3.4.3 深孔松动爆破 所谓深孔松动爆破，就是在工作面前方打深度较大的炮孔若干个，装药爆破，使煤体破裂和松动，使掘进工作面前方应力集中带向煤体深部转移，松动范围的煤体瓦斯达到排放和卸压，从而达到消除突出的目的。 ①作用原理 通过深孔爆破，使钻孔周围煤体产生破碎，裂隙和松动，导致一定范围煤体的原始应力状态发生变化，使工作面前方的应力集中带向煤体深部和两侧转移，使影响范围内向煤层卸压，裂隙增加透气性增大，促进了瓦斯的解吸排放煤的强度相应增加，削弱和降低了突出潜能，从而起到了防止煤与瓦斯突出的作用，深孔松动爆破适应于煤质较硬突出强度较小，煤层稳定，顶底板较好的煤层。 ②工艺和参数 Ａ深孔松动爆破的孔径为42mm,孔深不得小于8m深孔松爆应控制到巷道轮廓线外1.5～2m的范围,孔数应根据松动爆破有效半径决定,在掘进时必须留有不少于５ｍ的超前距。 Ｂ深孔松动爆破孔的装药长度为孔长减去5.5～6m,每个药卷特制长度为1m,每个药卷装一个雷管。装药必须装到孔底，装药后，应装入不小于0.4m的水炮泥,水炮泥外侧还应充填不小于2m的封口炮泥。 Ｃ深孔松爆后，必须进行效果检验，如果措施无效，必须采取补救措施。 ③注意事项 Ａ第一次采用松爆的掘进工作面，在执行措施前，应打深度不少于５ｍ的小直径排放处理５ｍ未松动爆破煤体 Ｂ在装药和充填炮泥时，应防止拆断电雷管的脚线 Ｃ松爆时，必须制定撤人、断电、站岗、放哨，实行远距离放炮，反向风门等安全措施 Ｄ在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施要求实施时，必须打钻查明煤层赋存条件，然后用Φ42～75mm的钻孔进行排放,经措施效果检验有效后，方可采用安全防护措施施工。 3.4.4 水力冲孔 水力冲孔又称钻冲法，通过向突出煤层打钻的同时，送入一定压力的水流，以水作动力切割和冲击煤体，导致喷孔的发生和发展，达到排放瓦斯和释放突出潜能的目的。水力冲孔适用于有自喷现象的严重突出煤层。 ①水力冲孔的原理 在钻冲时，随着钻孔的前进，喷孔持续不断的发生，煤、水、瓦斯经过孔道向孔外排出，孔道周围煤体激烈向孔道方向位移，引起煤体的膨胀变形，引起钻冲范围的煤层地应力降低，煤体卸压，裂隙增加，透气性增大，加在煤体强度增加和湿度增大，从而达到消除突出的动力。 ②工艺参数 Ａ水力冲孔的供水条件一般是水压３～５ＭＰａ，冲孔水量15～20m3/h,射流泵耗水量25m3/h。 Ｂ钻头直径Φ45ｍｍ，一般按扇形布置３个（在地质构造带，可适当增 加）孔底间距５ｍ左右，孔深25～20m,冲孔超前掘进工作面的距离不小于5m,冲孔沿软分层进行。 Ｃ冲孔后必须进行措施效果检验，证实有效后方可采取安全防护措施掘进，若无效必须采取补充防突措施。 ③注意事项 Ａ冲孔前，迎头必须架设迎而支架，并用木板和立柱贴紧煤壁背牢，对冲孔也是附近的巷道支架进行检查和加固。 Ｂ冲孔后和交接班前，都必须退出钻杆，并必须将导管内的煤泥冲洗出来。 3.4.5 前探支架 前探支架可用于煤质极松软的急倾斜和缓倾斜煤层平巷掘进工作面，以防止工作面顶部悬煤垮落而造成煤与瓦斯突出。 具体作法时前探支架一般向工作面前方打一排直径为Φ50～108m的钻孔,仰角8～10钻孔间距0.2～0.3m，其长度按两次掘进长度再加0.5ｍ,然后在孔内插入３～６ｍ长的钢管或钢轨。每掘一次打一排钻孔，形成两排交替前进，这样使掘进工作面始终在支护下进行，从而避免顶部煤的冒落而引起的突出。在新的支架安设后，回收原有支架，反复使用。 应当指出的是，前探支架对于预防突出来说，仅是一种辅助措施。 3.5 采煤工作面防治突出措施 有突出危险的采煤工作面可采用浅孔松动爆破，浅孔注水湿润煤体，超前钻孔，预抽瓦斯等防突措施，并尽可能采用刨煤机或浅截深采煤机采煤。 3.5.1 浅孔松动爆破 浅孔松动爆破主要适合于煤质较硬，围岩稳定性较好的突出煤层。松爆孔沿采煤工作面每隔２～３ｍ打１个，孔深不少于３ｍ，孔径Φ42m,炮泥封孔长度不少于1m,措施实施后,必须经措施效果检验,有效后方可留2m超前距进行回采。 3.5.2 浅孔注水湿润煤体 浅孔注水措施主要适应于煤质较硬的煤层，主要原理是煤体注水后，煤体由弹性转为塑性，并使采面集中压力前移，减少了煤层瓦斯弹性潜能，煤体水 份增加，抑制了瓦斯的排放量，使瓦斯压力减少，从而消除突出。 具体作法是沿工作面每隔２～３ｍ打１个注水孔，孔深不少于３ｍ，向煤体注水压力不低于８MPa,发现水从煤壁或相邻注水孔流出时，即可停止注水。注水后经效果检验，有效后，方可采煤。注水超前工作面的距离不小于２ｍ。