瓦斯地质学第八章煤与瓦斯突出预测
煤与瓦斯突出预测方法
煤与瓦斯突出预测方法作者：肖维信周景武来源：《中国科技博览》2014年第08期[摘要]防治瓦斯突出技术方法瓦斯地质法简单统计法综合分析法无线电波透视技术等有效的防治了瓦斯突出[关键词]煤矿瓦斯突出预测方法中图分类号：TD712一、瓦斯地质法地质构造，特别是对矿区或矿井总体上起控制作用的断层及褶皱，往往对煤与瓦斯突出条件及突出点的分布具有显著的作用与影响。
国内外大量资料证明，地质构造与突出关系非常密切。
大多数突出的发生与构造有关，综合分析各方面的资料，从地质力学观点来看，构造区内突出危险性相对较大的部位是：构造体系的复合部位，弧形构造的弧顶部位，褶曲构造的扭褶部位，多种构造体系的交汇部位，压扭性断裂所夹的断块，以及旋扭构造的收敛端等。
（1）简单统计法瓦斯地质统计法就是利用地质构造对煤与瓦斯突出条件及突出点的分布具有显著的作用与影响的特点进行区域预测，是根据已开采区域确切掌握的煤层赋存和地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险区域与突出威胁区域。
a、在上水平发生过一次突出的区域，下水平的垂直对应区域划分为突出危险区；b、根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域；c、未划定的其他区域为突出威胁区。
（2）综合分析法由中国科学院地质研究所主持承担（焦作矿院、重庆大学、中国科学院声学研究所、中国科学院上海技术物理所、南桐矿务局等参与承担）的国家重点科技攻关项目“煤与瓦斯突出的综合治理”以地质为基础，以岩体工程地质力学理论为指导，对突出危险性区域预测技术进行了比较系统的研究。
a.从沉积地球化学的角度，利用同位素分析、煤成气能力的热解、穆斯堡尔效应试验、镜煤反射率测定、扫描电镜、红外光谱以及X衍射等技术，从煤的变质作用、瓦斯运移和聚集的沉积环境、瓦斯生成的热解及其与粘土矿物变质作用的关系等方面研究煤层烃类物质的组成、状态、成因、分布、储集运移及其与煤和瓦斯突出的关系。
瓦斯地质分析及其在煤与瓦斯突出预测预报中的作用
瓦斯地质分析及其在煤与瓦斯突出预测预报中的作用摘要：在地质勘探和煤炭采掘的过程中，煤与瓦斯突出这一自然灾害的存在性相对较高，严重危及了生产者的生命安全和煤矿企业的生产安全，成为煤矿企业眼下最关注的焦点问题。
基于此，本文将如何深入瓦斯地质分析的问题和加强煤与瓦斯突出预测预报的作用作为亟待整治的煤矿生产安全课题，并为分析瓦斯地质状况提供了指标表，为发挥预测预报在煤与瓦斯突出问题上的积极作用做好基础准备。
关键词：瓦斯地质分析；煤与瓦斯突出；预测预报引言：20世纪70年代后期，瓦斯地质逐步发展成为我国煤炭行业中的新兴产业，在煤炭行业中占有重要地位，为我国经济发展和社会进步做出了卓越贡献。
其中，煤与瓦斯突出是瓦斯地质分析的关键内容，为避免因煤与瓦斯突出造成的安全事故和经济损失，为加快煤炭行业的起步发展，完善我国煤炭行业的发展结构，加强瓦斯地质分析成为现如今煤炭行业发展的关键转折点。
一、瓦斯地质法和煤与瓦斯突出的概述（一）瓦斯地质法的概述在煤炭产业中，瓦斯地质法就施工区域进行分析，主要分析内容包括煤炭层面、采区勘探、施工场地，其中还包括对矿区巷道的地质构成、煤与瓦斯突出、构造煤等具体开采条件的分析，在时间和空间分布上摸索上述开采条件的不同之处和相同之处，依照定量指标进行信息数据的分析和重组，将区域按不同的开采条件划分为几个施工部分，以多尺寸基本理念的要求将煤与瓦斯突出带重点划分出来，突出煤炭施工任务中的难易和轻重，在煤炭生产过程中将施工任务进行分级对待，实现施工任务的级别制管理。
（二）煤与瓦斯突出的概述煤与瓦斯突出在专业领域被人们简称为“突出”，在采掘过程中，煤与瓦斯突出是人们惧怕的严重自然灾害之一。
在一些煤矿坑井下，瓦斯煤体的含量会超出安全标准，从煤矿墙壁内侧朝着采掘空间的方向突然喷射出来，从而在极短时间内生成煤与瓦斯因爆炸引发的强大动力现象。
煤与瓦斯突出的征兆有以下三种：一是地压显现，存在明显的塌孔、煤岩开裂、矿洞掉渣等现象，并伴有煤炮声、支架响声；二是瓦斯涌出，瓦斯异常涌出伴随着哨声和蜂鸣声，瓦斯气味异常，浓度呈明显的不稳定波动趋势；三是煤层结构以及构造，多是在断层、地质挤压褶曲处、波状隆起处出现的。
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
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。
煤与瓦斯突出的预测及防治措施
具有突发性、极大破坏性和灾难性。
煤与瓦斯突出的危害
人员伤亡
造成矿工中毒、窒息、烧伤和爆炸等直接危 害，以及由冲击地压、煤尘爆炸和火灾等次 生灾害引起的间接危害。
生产中断
造成煤矿生产中断，影响煤炭安全供应和经济效益 。
资源浪费
大量煤炭被抛出，造成资源浪费。
煤与瓦斯突出的历史与现状
历史
煤与瓦斯突出是煤矿生产中常见的自然灾害之一，各国都有发生。我国自20世纪50年代以来，随着开 采深度的增加和开采强度的加大，煤与瓦斯突出的频率和强度也在不断增加。
VS
地震波法
利用地震波探测煤层内部结构，识别煤层 中的断层、褶皱等地质构造，评估其对煤 与瓦斯突出的影响。
钻屑法
通过在煤壁上钻孔，收集钻屑样品，分析其粒度和组成，以判断煤层的破坏程度和应力状态，从而预 测煤与瓦斯突出的危险性。
瓦斯压力测量：通过测量煤层中的瓦斯压力，了解煤层中瓦斯的赋存状态和运移规律，为预测煤与瓦 斯突出提供依据。
安全管理措施
加强人员培训
对矿工进行防突知识培训，提高其对煤与瓦斯 突出的认识和应对能力。
建立防突管理制度
建立完善的防突管理制度，确保各项防突措施 的落实和执行。
强化安全检查
定期对矿井进行安全检查，发现和整改存在的突出隐患。
04
煤与瓦斯突出防治的实践 与案例
国内典型矿井的防治实践
淮南矿业集团的“四位一 体”综合防突措施
瓦斯涌出量预测法
根据矿井瓦斯涌出量的大小和变化趋势，分析煤与瓦斯突出的可能性。通常瓦斯涌出量较大的矿井，发生煤与瓦斯突出的风险 也较高。
瓦斯地质单元法：将矿区划分为不同的瓦斯地质单元，分析各单元的瓦斯赋存条件和运移规律，为预测煤与瓦斯突出提供依据 。
第八章 煤与瓦斯突出危险性预测
煤与瓦斯突出危险性预测（效果检验） 煤与瓦斯突出危险性预测（效果检验）作用
评价采掘工作面前方突出主导因素的状态，指导防突措施的执行， 评价采掘工作面前方突出主导因素的状态，指导防突措施的执行，评 价防突效果。 价防突效果。
煤与瓦斯突出预测技术
三、工作面煤与瓦斯突出危险性预测 • 3.2 突出危险性预测方法分类
煤与瓦斯突出预测技术
• 二、区域性突出预测指标和方法
• • • •
一、区域预测方法 1、煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析； 、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。 、其他经验证有效的方法。 预测临界值考察（ 二、预测临界值考察（含预测新方法研究 试验） 试验）应由具有突出危险性鉴定资质的单 位进行。 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。 矿企业技术负责人。
煤与瓦斯突出预测技术
2、分类： 、分类： 突出危险性预测包括：区域性预测和工作面预测 突出危险性预测包括：区域性预测和工作面预测。 区域预测（长期预测），其任务是确定矿井、 区域预测（长期预测），其任务是确定矿井、煤层和 ），其任务是确定矿井 煤层区域的突出危险性。区域预测应在地质勘探、 煤层区域的突出危险性。区域预测应在地质勘探、新 井建设、新水平和新采区开拓或准备时进行。 井建设、新水平和新采区开拓或准备时进行 工作面预测（日常预测或点预报），包括石门和竖、 工作面预测（日常预测或点预报），包括石门和竖、 ），包括石门和竖 斜井揭煤工作面、 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。 出危险性预测。其任务是预测工作面附近煤体的突出 危险性，即该工作面继续向前推进时有无突出的危险。 危险性，即该工作面继续向前推进时有无突出的危险。 区域预三个层次： 区域预三个层次：确定矿井有无突出危险 确定 煤层有无突出危险，程度如何？ 煤层有无突出危险，程度如何？ 确定突出煤层水 区段和采区突出危险。 平、翼、区段和采区突出危险。
煤与瓦斯突出
煤层突出危险性
破坏类型
瓦斯放散初速度指标∆p（mmHg）
煤坚固性系数f
煤层瓦斯压力p（Mpa）
突出危险
ⅢⅣⅤ
≥10
≤0.5
>0.74
无突出危险
ⅠⅡ
<10
>0.5
<0.74
1.
用综合指标D和K来预测煤层的突出危险性，是通过测量及整理计算得出综合指标D和K，与临界值相比较直接判断煤层是否有突出危险。煤炭科学研究总院抚来预测煤层的突出危险性，其临界值参照下列表1.2所示数值。
前苏联的顿巴斯煤田对声发射用于煤与瓦斯突出预测进行了较多研究工作，早在1974年，突出严重的中央区已有121个工作面采用了这项技术。
我国的研究起步较晚，在现场应用也较少。平顶山矿务局从俄罗斯引进了声发射监测系统，并用于煤与瓦斯突出预报试验研究。我国重庆煤科分院生产了声发射监测系统，“九五”攻关期间在平顶山矿区进行了应用。煤炭科学研究总院西安分院也研制了MJY-1型声发射实时监测系统，，并在平顶山十矿进行了现场实验。声发射技术用于矿井已有几十年的历史，其在岩爆监测方面已取得一些成果，尽管很多人认为声发射突出预测系统是一种很有发展前途的预测方法，各国都投入了大量的人力物力进行了广泛的研究，但目前其突出预测的可靠程度与生产实际的需要还有差距，随着大容量、高速度计算机系统的引入和声接收技术的发展，用声发射技术进行突出预测可望获得突破。
（2）钻孔瓦斯自喷压力预测法：波兰规定自喷瓦斯压力大于0.3大气压（P>0.03MPa）属于中等危险，自喷压力大于2个大气压（P>0.2MPa）属于很危险。在其它产煤大国如捷克、日本、英国等国家都根据钻孔瓦斯自喷压力来预报突出。
煤与瓦斯突出预测及防治课件
突出的地质及影响因素
地层条件
地层的岩性、厚度、走向 和倾向、节理裂隙等条件 都会影响突出的发生。
瓦斯压力
瓦斯压力是导致突出的重 要因素之一，高瓦斯压力 可能导致突出的发生。
水文地质条件
地下水与瓦斯之间存在一 定的关系，水文地质条件 也是突出的影响因素之一。
煤与瓦斯突出
02
技
地质构造预测法
总结词
预防措施
各国在预防突出事故方面也采取了类似的措施，包括加强通风系统 建设、采取有效的防突措施、加强地质勘查等。
煤与瓦斯突出研究
05
展望
提高预测准确率的方法
1 2 3
采用多参数预测 利用地质、瓦斯压力、电磁辐射等多种参数，建 立综合预测模型，提高预测准确率。
大数据和人工智能应用 利用大数据分析技术和人工智能算法，对海量数 据进行处理和分析，提高预测精度。
人员培训
对矿工进行安全培训和教育，提 高其对煤与瓦斯突出的认识和应
对能力。
安全检查
定期对矿井进行安全检查，发现 和排除安全隐患。
煤与瓦斯突出例
04
分析
国内突出事故案例
案例一
2013年，贵州某矿井发生煤与瓦斯突出事故，造成12名矿工死亡。该事故起因是矿井通风系统不完 善，导致瓦斯积聚，同时采煤工作面没有采取有效的防突措施。
电磁辐射预测法是一种基于煤体表面电位变化和电磁辐射强度等参数的煤与瓦斯突出预测方法。该方法主要考虑 煤体表面的电位变化、电磁辐射强度、电磁辐射频谱等因素，通过分析这些因素与煤与瓦斯突出的关系，预测煤 与瓦斯突出的可能性。
其他预测方法
总结词
包括红外线成像预测法、地震波法、顺磁共振检测法等其他预测方法。
煤与瓦斯突出防 治件
煤与瓦斯突出预测
2021/3/3
2021/3/3
42
工作面坑透发射点和接收点布置示意图
2021/3/3
43
• 破坏1显.2 三著因的素煤在层瓦,斯低突瓦出斯事不件中具的备主突体出位，置是浅变部换瓦的斯风 化带不发生突出。此时高瓦斯是主体。
• 地应力是突出因素也是激发突出条件。地应力作为
激发突出条件始终存在。当瓦斯和煤体结构破坏存
2021/3/3
47
2.3 煤体结构破坏规模和影响范围与地质 构造的型式和规模有密切关系。
• 据观测，带状破坏的规模与断层方 向、断层性质、所在盘位和断层落 差有关。
• 面状破坏规模与区域构造、褶皱形 式、顶底板岩性差异和煤层厚度等 有关。
2021/3/3
48
2.4 构煤造体类结：型构规模破坏的主要
在，往往突出发生起决定作用的是采矿应力的集中
而导致突出。地应力包括静压力、地质构造应力和
采矿应力三种，开采到一定深度时，地应力中应着
重考虑的采矿应力的集中。我们认为地质构造应力
形成了地质构造和煤体破坏后，应看作是一个结束
了的过程。
2021/3/3
44
1.3.2 构造煤在煤和瓦斯组成的系统中起的作用：
基于煤体结构的 煤与瓦斯突出预测评价技术
一、煤体结构
二、预测技术与方法体系
三、煤与瓦斯突出区域预测
2021/3/3
1
煤体破坏是瓦斯突出的主体
• 瓦斯突出综合假说：瓦斯、地应力和煤体破坏 • 三因素在瓦斯突出事件中的主体位置是变换的 • 几乎所有的煤与瓦斯突出的始突点都与构造煤
密切相关，构造煤具备瓦斯突出危险性的固体 和气体介质条件，是煤与瓦斯突出的必备条件。
2.1
煤与瓦斯突出危险性预测部分
煤层 突出 危险 性
煤 的 破 坏 类 型
煤的 坚固 性系 数 f
煤层 瓦斯 压力 P
(MPa )
突出 危险
Ⅲ Ⅳ Ⅴ
≥10 ≤0.5 ≥0.74
只有全部指标达到或超过 上述临界值时，方可将煤层 划为突出危险煤层。
根据煤的性质预测
(1) 根据煤的破坏类型
苏联科学院地质所在 1958年基于对煤的原生和次生节理 性质的变化、微裂隙间距、断口、光泽等特性把煤分成五种破 坏类型，认为煤层中含有第Ⅳ、Ⅴ破坏类型的分层是发生突出 的必要条件。
突工作中来,全面实施包括突出危险性预测、防突技术措 施、措施效果检验和安全防护措施的综合防突技术。
• 4.3.1 “四位一体”综合防突措施
“四位一体”综合防突措 施
区域预测 突出预测
可划分出突出危险区、突出威胁区和无 突出危险区。方法有单项指标法、瓦斯 地质统计法和综合指标法。
划分为突出危险和无突出危险工作面。 方法有钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标 法和钻屑指标法等。 预抽煤层瓦斯、开采解放层和煤层注水 震动放炮、超前钻孔、松动爆破等
WT-1型瓦斯扩散初速度测试系统
•（1）在井下采新鲜暴露面的煤样，并按煤层破坏0.2～ 0.25毫米）的煤样仔细均匀混合后，称出煤样，每份重3.5克；潮湿 煤样要自然晾干，除掉煤的外在水分。 •（2）旋下仪器的煤样瓶下部的紧固螺栓，将煤样装入。为防止脱气 和充气时的煤尘飞入仪器内部，必须在煤样上放一个小棉团。装上煤
样瓶后先用手扶正，再旋紧紧固螺栓。
煤层编号
采样地点 标高+5煤层主斜 井运输大巷
瓦斯放散初 速度△p (mmHg) 24.4 24.2 24.2 23.9 24.1 24.2
煤与瓦斯区域突出危险性预测
五、煤与瓦斯区域突出危险性预测1、煤与瓦斯突出危险性参数测定及统计根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，煤与瓦斯突出区域危险性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，也可以采用其他实验证实有效的方法。
1.1、瓦斯压力P瓦斯压力测定根据上向孔和下向孔(见图5-1-1)的不同具体实施方法如下：1、测压钻孔为上向孔(仰角)时测压孔施工步骤1.1 用Ф94mm钻头钻进穿过所测煤层顶板0.5m后撤钻，退出钻杆，进行封孔。
1.2封孔步骤：1.2.1 钻孔施工完毕：先下测压管(采用4〞铁管，前端为1.5米长的花管)，下到见煤长度加2米的深度(具体操作以实际情况而定)；再下4米注浆管(采用4〞铁管)。
管间连接方式采用管箍连接，并分别安装管卡与紧固锚杆锁紧，防止窜出伤人，注浆管的末端焊接成4〞的高压接头；1.2.2 测压管向孔内下到一定位置时，在测压管上加装一个Ф75mm挡板(备注：挡板焊接在测压管上，要保证不漏气。
测压管下到指定位置时，应保证挡板在距孔口8米位置处)，然后继续下测压管直至达到要求深度，测压管外露200mm，并把铁管固定牢固。
然后把聚胺脂均匀搅拌后装入封孔器里，采用4〞铁管用压风吹入孔内挡板处(用将胶织袋和棉纱抵到挡板处)，使聚胺脂凝固。
1.2.3 待聚胺脂凝固后，采用压风利用4〞铁管慢慢向孔内送气，把进入4〞铁管内的杂物吹出，并观察孔口内向外是否有气体流动现象，没有气体流动现象说明密封严实。
1.2.4 测压管、注浆管均外露200mm，用聚氨酯封孔使孔口固定1米。
待聚胺脂凝固后，用高压注浆泵一次性由注浆管向孔内注入水泥浆(浆液水灰比为1:3) 封堵岩层裂隙。
1.2.5 注浆完成后后24小时，待水泥砂浆凝固结实后在注浆管上装上0～2.5Mpa(或0～5Mpa)量程的压力表和水包。
2、测压钻孔为下向孔(俯角)时测压孔施工步骤2.1用Ф94mm钻头钻进穿过待测煤层底板0.5m后撤钻，退出钻杆，进行封孔。
煤与瓦斯突出机理及预测
《煤与瓦斯突出机理及预测》试卷1、简述瓦斯的成因类型及其形成机制。
（15分）1、生物成因气生物成因煤层气是指在微生物作用下，有机质（泥炭、煤等）部分转化为煤层气的 过程。
按形成阶段可划分为原始生物成因气和次生生物成因气，1） 原生生物成因气：形成阶段：早期生物成因气形成于泥炭 化作用和成岩作用阶段。
成分来源：⑴ CO2 ⑵ 醋酸（CH3COOH ）、甲醇和甲胺等发酵转化成 CH4。
物作用，使复杂的不溶有机质在酶的作用下发酵变为可溶有机质，进而在产酸 菌和产氢菌作用下，变为挥发性有机酸、H 2和C02;H 2和CO2在甲烷菌作 用下生成CH4。
2） 次生生物成因气形成阶段：煤层后期抬升阶段。
原生与次生生物成因气的阶段划分取决于有没有 抬升。
在煤层形成并被埋藏后，如果没有进入成熟阶段（R o vO.5%）,同时又没有发生 抬升，形成的生物气为原生生物成因气；如果发生抬升，不管煤阶如何，再生成的生 物气即为次生生物成因气。
形成条件：a 、通过补给区由大气降水由煤层气露头带入煤层的微生物； b 相对低温条件下56°;C 、有机质的供给。
低分子有机质的来源是煤，大分子的煤 要通过腐生菌作用才能降解为可供甲烷菌作用的低分子有机质。
2、热成因气煤在温度、压力作用下发生一系列物理、化学变化的同时，也生成大量的气态和液态 物质。
由于煤隶属III 型干酪根，属于倾气性有机质，演化过程中形成的烃类以甲烷 为主。
原生热成因气：指由煤生成并就地储存的热成因气，保持了煤层气原始的组分和同位素组成 。
从烃 源岩的角度，可将煤级演化阶段分为未成熟阶段（泥炭 一褐煤ROV0.5% ），以生物气 形成为主；成熟阶段（长焰煤 一瘦煤，0.5%VROV2.0% ），以热降解气生成为主；高 成熟阶段（贫煤一无烟煤，RO>2.0% ），以热裂解气形成为主（1）热降解气（0.5%VROV2.0% ）该阶段发生的化学反应，主要是官能团和侧链的裂解及其产生的大分子烃类（油、湿气)的裂解与聚合，据反应进行程度可分早、中、晚三期。
煤与瓦斯突出预测及效果检验
③ 对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层 瓦斯区域防突措施进行检验时，如图16-3所示。
一、煤与瓦斯突出区域性预测及效果检验
区域措施效果检验
④ 对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进 行检验时，在煤巷条带每间隔20～30m至少布置1个检验 测试点，且每个检验区域不得少于3个检验测试点。
钻孔应当尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于 掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔 的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。
二、煤与瓦斯突出局部预测及效果检验
工作面措施效果检验
➢石门和岩石井巷揭煤效果检验
对石门和其他岩石井巷揭煤工作面进行防突 措施效果检验时，应当选择钻屑瓦斯解吸指标法 或其他经试验证实有效的方法，但所有用钻孔方 式检验的方法中检验孔数均不得少于5个，分别 位于石门的上部、中部、下部和两侧。
二、煤与瓦斯突出局部预测及效果检验
工作面突出危险性预测
（2）钻屑瓦斯解吸指标法
各类工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根 据试验考察确定，在确定前可暂按表16-2中所列的 指标临界值预测突出危险性。
二、煤与瓦斯突出局部预测及效果检验
工作面突出危险性预测
二、煤与瓦斯突出局部预测及效果检验
工作面突出危险性预测
✓ 在瓦斯风化带和瓦斯地质分析法划分出的无突出危险 区和突出危险区以外的区域，与瓦斯突出区域性预测及效果检验
区域措施效果检验
当采用保护层开采或预抽煤层瓦斯等区域防突 措施后，需进行区域防突效果的检验。
➢区域效果检验的主要指标
✓ 开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯 压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经 试验证实有效的指标和方法，也可以结合煤层 的透气性系数变化率等辅助指标。
煤与瓦斯突出危险性预测方法
煤与瓦斯突出危险性预测方法
主讲人：陈建忠
2021/7/23
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
2021/7/23
中国平煤神马集团瓦斯研究所
2021/7/23
中国平煤神马集团瓦斯研究所
四、工作面突出危险性预测
2.2 石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔布置
石门揭煤工作面突出危险性预测钻孔布置示意图
2021/7/23
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四、工作面突出危险性预测
2.3 综合指标法
布孔要求 由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔测定煤层 瓦斯压力P。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破 碎时，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。
2021/7/23
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四、工作面突出危险性预测
2.3 综合指标法
相关参数测试要求 测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数 f，把每个钻孔中坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的 瓦斯放散初速度ΔP，则此值及所有钻孔中测定的最小坚 固性系数f值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系 数参数值。
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三、区域突出危险性预测
根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图
2021/7/23
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三、区域突出危险性预测
（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。
煤矿开采的煤与瓦斯突出预测与防范
煤与瓦斯突出通常发生在构造复杂、地应力集中的区域，具有突发性 、破坏性强、灾害后果严重等特点。
发生原因与机理
发生原因
煤与瓦斯突出的发生与地应力、瓦斯 压力、煤的物理力学性质、地质构造 等多种因素有关。
机理
在地应力和瓦斯压力的共同作用下， 煤体局部发生破坏，形成空洞或裂隙 ，当空洞或裂隙周围的煤体支撑不住 时，就会发生突出。
详细描述
地质雷达技术具有高精度和高分辨率的特点，能够探测到地下较小的异常体，如裂隙、断层等，这些异常体可能 是煤与瓦斯突出的前兆。通过对地质雷达数据的分析，可以判断出煤与瓦斯突出的危险区域和等级。
瓦斯压力测定
总结词
瓦斯压力测定是通过在煤层中设置压力 传感器，实时监测煤层中的瓦斯压力变 化，从而预测煤与瓦斯突出的可能性。
应急救援队伍建设
01
建立专业救援队伍
02
定期演练与培训
建立具备专业素质和技能的应急救援队伍，负责煤与瓦斯突出事故的 应急处置工作。
定期组织应急救援队伍进行演练和培训，提高队伍的应急处置能力。
应急演练与培训
定期组织演练
定期组织全矿人员进行煤与瓦斯突出 事故的模拟演练，提高员工应对突发 事件的能力。
详细描述
微震活动是煤层中应力状态和瓦斯流动的反 映，当微震活动异常增加时，可能表明煤与 瓦斯突出的危险性增加。微震监测技术具有 高敏感性和高分辨率的特点，能够及时发现 煤与瓦斯突出的征兆，为防范措施提供依据 。
其他预测方法
总结词
除了上述几种预测方法外，还有许多其他预测煤与瓦斯突出的方法，如数值模拟、地球 化学分析等。
培训教育
加强员工的安全培训教育，普及煤与 瓦斯突出的基本知识和应急处置技能 。
煤与瓦斯突出预测及防治
煤与瓦斯突出预测及防治河南理工大学瓦斯地质研究所魏风清煤与瓦斯突出机理综合作用假说该类假说最早由前苏联的Я.Э.聂克拉索夫斯基教授在50年代提出，他认为煤与瓦斯突出是由于地压和瓦斯的共同作用引起的。
到50年代中期，А.А.斯科钦斯基院士根据开采突出危险煤层的经验，以及当时的科研工作成果，提出突出是由于下列因素综合作用的结果：(1)地压；(2)包含在煤体中的瓦斯；(3)煤的物理力学性质，煤的微结构和宏观结构及煤层结构；(4)在急倾斜煤层中，煤层工作面附近的煤的自重。
这些为综合假说奠定了基础。
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。
煤与瓦斯突出分类1、按动力现象的力学(能量特征分类、按动力现象的力学能量能量)特征分类根据动力现象的力学(能源)特征不同，煤与瓦斯突出可分为突出、压出与倾出三类。
(1)发动突出的主要作用力是地应力和瓦斯压力的联合作用，通常以地应力为主，瓦斯压力为辅，重力不起决定作用；实现突出的基本能源是煤内积蓄的高压瓦斯潜能。
(2)发动与实现压出的主要作用力是地应力，瓦斯压力与煤的自重是次要因素，压出的基本能源是煤岩所积蓄的弹性变形能。
(3)发动倾出的主要因素是地应力，即结构松软、含有瓦斯致使内聚力降低的煤，在较高地应力作用下，突然破坏、失去平衡，为其位能的释放创造了条件，实现倾出的主要力是失稳煤的自重。
这三类力现象的发动都以地应力为主，所以它们的预兆相似(如有声响预兆等),对震动以及引起应力集中的各因素都非常敏感，在应力集中地带、地质构造带、软煤带等处都易发生这三类现象。
煤与瓦斯突出分类2、按动力现象的强度分类、(1)小型突出：强度<50t/次(突出后，经过几十分钟瓦斯浓度可恢复正常);(2)中型突出：强度50~99t/次(突出后，经过一个工作班以上瓦斯浓度可逐步恢复正常);)(3)次大型突出：强度100~499t/次(突出后，经过一天以上瓦斯浓度可逐步恢复正常);(4)大型突出：强度500—999t/次(突出后，经过几天回风系统瓦斯浓度可逐步恢复正常);(5)特大型突出：强度>1000t/次(突出后，经过长时间排放瓦斯，回风系统瓦斯浓度才恢复正常)。
煤与瓦斯突出危险性预测部分93页PPT
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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瓦斯地质学第八章煤与瓦斯突出预测
第八章煤与瓦斯突出预测8.1我国煤与瓦斯突出概况8.2煤与瓦斯突
出征兆
8.3突出预测方法地质统计法钻屑指标法综合指标法复合指标法单项
指标法R值指标法
第八章煤与瓦斯突出预测8.1我国煤与瓦斯突出概况1950.4.20我国
第一次煤与瓦斯突出发生于辽源矿务局富国矿西二坑。
1975.8.8我国最
大一次煤与瓦斯突出发生于天府矿务局三汇一矿，突出煤岩12780吨，
CH4140万m3,居世界第二位。
至2006年底，我国共发生突出15000余次，占世界突出总数40%。
我国现有各类矿井近20000处，其中，高瓦斯、煤
与瓦斯突出矿井占矿井总数的50%以上，突出矿井大约2000个。
第八章煤与瓦斯突出预测我国煤与瓦斯突出特点：(1)“突出”矿井
分布面广，在部分严重。
(2)突出分布在不同类型的煤层。
(3)“突出”矿井的始突深度不一。
(4)中小型突出占绝大多数，大、
特大强度突出次数也不少。
(5)随着采深增大，非突矿井变成突出矿井，
数量越来越多。
第八章煤与瓦斯突出预测(6)石门突出危险性最大。
(7)突出绝大多数
分布在煤巷掘进工作面。
(8)随煤厚增加突出危险性增加。
(9)突出大多发
生在地质构造带。
(10)突出前大多有预兆。
(11)突出大多有作业方式的诱导。
(12)煤体破坏程度越高，突出危险性越大。
(13)突出危险区多呈条带
状分布。
第八章煤与瓦斯突出预测8.2煤与瓦斯突出预兆1.声响预兆如闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声。
2.瓦斯预兆如风流逆转瓦斯异常、瓦斯浓
度互大互小、打钻喷孔、哨叫声、蜂鸣声。
3.煤体结构预兆
层理紊乱、煤体干燥、煤体松软、色泽变暗无光泽、煤层产状急剧变化、煤层波状隆起、层理逆转等。
第八章煤与瓦斯突出预测4.矿压预兆支架来压、煤壁开裂、掉砸、
片帮、工作面煤墙外鼓、底鼓、钻孔夹顶钻、钻孔严重变形、炮眼装不进
药等。
5.其它预兆有些工作面温度降低、煤墙发凉、特殊气味等预兆。
第八章煤与瓦斯突出预测8.3突出预测瓦斯地质统计法区域预测单项
指标法
综合指标法
瓦斯突出预测点预测综合指标法煤巷掘进工作面钻屑解吸指标法涌出
初速度法石门揭煤工作面R值指标法钻屑解吸指标法
采煤工作面
涌出初速度法
第八章煤与瓦斯突出预测8.4.1区域预测方法单项指标法相关规定预
测指标煤的破坏类型ⅢⅣⅤ
指标临界值瓦斯放散初速度Δp
煤坚固性系数f《煤与瓦斯突出规定》第瓦斯放散初速度△p9条规定：新建矿井在可行性研究阶段，应当对矿井内瓦斯压力P采掘工程可能揭露
的所有平煤的破坏类型：均厚度在0.3m以上的煤层Ⅰ类非破坏煤
,Ⅱ类破坏煤，进行突出危险性评估。
评估结果作为矿井立项、Ⅲ类
强烈破坏煤，初步设计和指导建井期间揭Ⅳ类粉碎煤，Ⅴ类全粉煤。
煤作
业的依据。
煤层突出危险性突出危险
煤的煤层坚固瓦斯性系压力数Pf(MPa)
≥10≤0.5≥0.74
只有全部指标达到或超过上述临界值时，方可将煤层划为突出危险煤层。
第八章煤与瓦斯突出预测综合指标法技术方法①在岩石工作面向突出
煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。
②在打测压钻孔的过程中，每米钻孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数f。
③将坚固性系数最小值
的两个煤样混合，测定煤的瓦斯放散初速度Δp。
预测指标及临界值综合指标D≥0.25综合指标K无烟煤其它煤种
≥20
≥15
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)K=Δp/f
当D值两括号内计算结果全为负注值时，则不论D值大小，都为无突
④将两个测压钻孔所测得的坚固性意出危险区域。
系数最小值加以平均，
作为煤层软分点在地勘和新建矿井建设时期，突层的平均坚固性系数。
出
威胁区域视为无突出危险区
当测定的综合指标D、K都小于临界值，或者指标K小
于临界值且D值计算公式中两括号内的计算值都为负值时，若未发现其他异常情况，该工作面即为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。
第八章煤与瓦斯突出预测瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法的实质划分方法
瓦斯地质统计法的实质是根据①上水平发生过一次突出的区域，下水平已开采区域所发生突出点分布与地垂直对应区域应预测为突出危险区。
质构造的关系，结合未开采区域的②在同一地质单元内，发生了突出的位置地质构造条件，将未开采区域划分以上20m(埋深)及以下的范围为突出危险出突出危险区域和突出威胁区域。
区；此外，根据上部区域突出点分布与地质①不同矿区控制突出的构造因到构造线的最远距离，并结合下部区域的地素是不同的。
质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突②突出不仅取决于构造形态，出危险区。
而且更与地质构造的演化史有关。
③未划定的其它区域为突出威胁区。
④煤层瓦斯风化带为无突出危险区域。
构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘
第八章煤与瓦斯突出预测与防治
第八章煤与瓦斯突出预测8.4.2点预测(工作面预测)
复合指标法工作面预测
声发射方法R值指标法钻屑指标法其它经试验证实有效的方法巷道瓦斯涌出特征法地质雷达方法煤体温度法瑞利波方法煤体电磁辐射方法
第八章煤与瓦斯突出预测第七十
四条可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突
出危险性：(一)钻屑指标法；(二)复合指标法；(三)R值指标法；(四)其他经试验证实有效的方法。
第八章煤与瓦斯突出预测工作面预测方法钻屑指标法技术方法①在煤巷掘进工作面打2个或3个直径42mm、深8~10m的预测钻孔。
钻孔应布
置在软分层中。
钻孔的终孔应位于巷道轮廓线外2~4m处。
②钻孔每打1m,测定一次钻屑量,每隔2m测定一次钻屑解吸指标△h2或K1。
根据每个钻
孔沿孔长每米的最大钻屑量Sma某和最大钻屑解吸指标△h2或K1预测工作面的突出危险性。
突出危险性判别
最大钻屑量△h2(Pa)
K1
突出危险性
kg/mL/mmL/(g.min1/2)≥6≥5.4≥0.5<0.5突出危险工作面
≥200
<200<6<5.4
无突出危险工作面
如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。
第八章煤与瓦斯突出预测1.钻屑瓦斯解吸指标法钻屑瓦斯解吸指标
h2或K1值表示瓦斯含量的大小和解吸速度的快慢，即表示瓦斯能的大小及释放速度。
钻屑瓦斯解吸规律可用巴雷尔公式表示，Q1=K1T0.5,h2和K1值均表示煤
样在一段时间内的瓦斯解吸规律，K1值钻屑卸压初期瓦斯解吸曲线的斜率，h2是钻屑卸压初期瓦斯解吸而导致的压力差.按照巴雷尔公式推算，
K1=0.016h2
第八章煤与瓦斯突出预测(1)△h2测定方法：(1)把10g筛分好的1-
3mm的煤样装入解吸仪的煤样瓶中。
(2)把秒表计时3min转通连接阀，使
煤样瓶与测量系统接通与大气隔绝，5min时解析仪的时数即为△h2,单位Pa。
MD-2型钻屑瓦斯解吸仪
第八章煤与瓦斯突出预测(2)钻屑量S测定方法：用Φ42mm的煤电钻
在工作面煤体中打钻，每钻进1m收集全部钻屑，用弹簧称称重测定钻屑
量S。
读一次水柱高度，共读10次，经校正得出解析量值，并用下列公式，使用最小二乘法得出解析特征K1值。