石门揭煤突出危险性预测技术.ppt

石门揭煤突出危险性预测技术

主讲：韩颖博士
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河南理工大学能源科学与工程学院
二零零七年十月1998.9～2002.7，中国矿业大学学士
专业：安全技术及工程；
2002.9～2004.7，中国矿业大学硕士
专业：安全技术及工程；
研究方向：矿井瓦斯防治；
2004.7～2007.6，中国矿业大学博士
专业：安全技术及工程
研究方向：矿井瓦斯防治；
2007.7～至今，在河南理工大学能源学院工作。煤与瓦斯突出（以下简称突出）是煤矿井下采掘过程中
发生的一种煤与瓦斯的突然运动。它是一种伴有声响和猛烈
力能效应的动力现象。
喷出大量的瓦斯及碎煤；
形成特殊形状的孔洞，并形成一定的动力效应；
瓦斯—粉煤流有时带有暴风般的性质；
瓦斯逆风流运行，充满数千米长的巷道。
因此，突出是威胁煤矿安全生产的严重自然灾害之一。
目前，随着矿井开采深度的增加，突出次数和强度也逐
渐增加。突出严重威胁矿井安全生产，制约矿井经济效益的
提高。因此，对突出进行有效地防治成为保障突出矿井安全
生产和提高矿井经济效益的重要技术手段。区域预测石门揭煤突出强度最大石门揭煤突出危险性预测的重要性预测方法之一：

D、K综合指标法《细则》规定D、K综合指标临界值确定预测步骤煤的坚固性系数的测定如果煤软，所取煤样粒度达不到10~15mm时，
可采取粒度1~3mm煤样进行测定，并按下式进行换
算：
当f1~3＞0.25时，f10~15=1.57f1~3－0.14
当f1~3≤0.25时，f10~15=f1~3
式中f1~3—煤样粒度1~3mm的坚固性系数测定值。测定方法存在问题当仪器接好真空泵和瓦斯(甲烷)罐，而且玻璃塞的磨口上涂好真空油后，仪器即可工作。
首先把煤样3.5g装入杯内，煤样的粒度决定于煤的牌号，对于无烟煤粒度为2～3mm，其它煤种为0.25～0.5mm。煤样上放入一层小棉花团，将装好试样的杯口涂真空油并安在玻璃塞上。预测方法之二：

初始释放瓦斯膨胀能指标法煤与瓦斯突出的球壳失稳机理压出时的残余煤样球盖状煤片煤与瓦斯突出过程中的能量耗散规律石门揭煤突出危险性自然影响因素石门揭煤突出危险性人为影响因素忽略人为因素影响阻挡层为致密而坚硬的岩石，揭煤前，煤层中的瓦斯没有任何泄漏。优越之处：
按理想石门揭煤条件下进行突出危险性预测，就可以不考虑各种人为因素的影响，这时影响煤层突出危险性的因素只有地应力、瓦斯压力、软煤的原始强度及软煤的厚度等自然因素，需要预测的指标大大减少，突出预测的准确性将大大提高。
实际煤层总存在着瓦斯泄漏情况，其突出危险性总比理想石门揭煤时要小些。按照理想石门揭煤条件进行预测得到的结果并采用相应的措施时，有一定的安全系数。
将实际煤层按理想石门揭煤条件进行突出预测时，在石门揭煤条件下，预测的结果直接反映了工作面前方煤层的突出危险性；如果预测煤层有突出危险，那么，受人为因素的影响或采取了防突措施，该煤层可能不发生突出，这需要进一步预测；如果预测煤层无突出危险，则无论怎样掘进，该煤层不可能发生突出。这样采用少量的突出预测指标进行测定就可以将大量的非突出区域划分出来，有利于加快掘进的速度。预测指标突出模拟装置示意图压力机及突出装置布置非突出弱突出(压出)突出1突出2初始释放瓦斯膨胀能测定系统初始释放瓦斯膨胀能指标的测定煤与瓦斯动力现象分类预测突出动力现象的判别函数以煤样的初始释放瓦斯膨胀能和煤层厚度作为预测指标
时可以将突出模拟的结果分为三类：非突出、弱突出、突
出，预测的准确率为100%。但试验也表明，预测指标中的软
煤厚度对突出的敏感性远小于初始释放瓦斯膨胀能，仅仅用
初始释放瓦斯膨胀能也能准确预测石门揭煤的突出危险性，
预测的准确率达到96%以上。在石门揭煤突出预测中，初始
释放瓦斯膨胀能指标的突出临界值是：弱突出时，初始释放
瓦斯膨胀能为42.98mj/g；突出时，初始释放瓦斯膨胀能为
103mj/g。初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力的关系由于突出模拟试验得出发生大型突出与弱突出时初始释放瓦斯膨胀能的
临界值分别为103.8mJ·g-1和42.98mJ·g-1，根据图5和图6可以很容易确定，
河南磴槽煤矿7井的二1煤层要避免出现突出模拟试验中的大型突出和弱突出
，在石门揭煤前，巷道及巷道周围局部煤层中的瓦斯压力应该降低到0.551
MPa和0.228Mpa以下。而开滦马家沟煤矿12#煤层在石门揭煤前，瓦斯压力
只需降低到1.2632MPa以下就可以避免出现弱突出。不过，值得指出的是，
以上的测量结果是针对所采取的煤样来说的。由于在煤矿现场的煤层中，非
均质性特别明显，不同地点不同位置采取的煤样是有差别的。不同地点煤样
的初始释放瓦斯膨胀能及定量的变化规律需要实