石门揭煤的防突措施

项防突设计，由矿（或建井筹备处）负责编制，
报集团公司批准后，方可组织施工。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
石门和岩石井巷揭煤专门设计应包含以下内容：
➢ （1）石门和岩石井巷基本参数、掘进和支护工艺方法；
➢ （2）石门和岩石井巷揭煤区域地层（煤层和顶底板岩层）赋存情况；
➢ （3）石门和岩石井巷揭穿煤层瓦斯赋存情况及突出危险性初步评价；
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2020/11/29
石门揭煤的防突措施
第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的防 突措施
➢ 《防突规定》对石门和岩石井巷揭煤定义为：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。
开采水平的应参照突出煤层管理。
•
高瓦斯矿井（生产矿井），石门和岩石井巷揭煤深
度大于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理，经突
出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无
突出危险煤层管理。
•
新建高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，石门和岩石
井巷揭穿煤层应参照突出煤层管理，经突出危险性预测
证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层
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石门揭煤的防突措施
（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 在掘进过程中，工作面不断接近煤层，集中应力区的作 用越来越明显。
➢ 对于掘进工作面前方的煤体来讲，工作面前方的煤体在 集中应力的作用下，进入流变阶段
➢ 开始进入瞬时和稳定流变的含瓦斯煤体，在急剧增高的 集中应力作用下产生加速变形和破坏，将上一流变阶段 的煤体进一步破碎，为深部煤体提供侧向压力，同时为 瓦斯内能的聚积创造了条件。
➢ 随着煤矿开采深度的增加，竖井揭穿煤与瓦斯突出 危险煤层的危险性日趋增大。
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石门揭煤的防突措施
（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析 竖井揭煤工作面应力分布规律：
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石门揭煤的防突措施
（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析
竖井揭煤工作面应力分布规律：
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石门揭煤的防突措施
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
探测与施工要求
➢ 石门和岩石井巷所揭穿煤层必须采用煤层瓦斯压力
或瓦斯含量来进行突出危险区域预测工作 ➢ 预测数值大于突出临界值，按照突出煤层管理
经区域预测和区域效果检验判定为无突出危险的区域， 需要采用局部“四位一体”方法，工作面突出预测的指 标为综合指标（D、K）或钻屑瓦斯解吸指标（∆h2、 K1），如预测数值大于突出临界值，该煤层应补充施 工局部防突措施。
➢ （4）控制煤层层位的钻孔布置；
➢ （5）煤层区域突出危险性预测及防突措施效果检验方法、指标和判定 标准等；
➢ （6）揭穿突出煤层的瓦斯抽放钻孔的布置；
➢ （7）控制煤层层位钻孔、突出危险性预测钻孔和瓦斯排放钻孔的施工 和验收要求；
➢ （8）掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，采用工作面预测或 措施效果检验的方法进行最后验证；
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
探测与施工要求
➢ 石门和岩石井巷应尽可能布置在无地质构造破坏带，如
果条件允许，石门和岩石井巷应布置在被保护区，利用附近 已有的岩石巷道或煤层巷道，提前向揭煤区域施工瓦斯抽采 钻孔，抽采揭煤区域的瓦斯，缩短揭煤时间。 ➢ 石门和岩石井巷与已掘出的巷道贯通时，该巷道应越过 石门贯通位置5m以上，并保持正常通风。
（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析
竖井揭煤工作面应力分布规律：
➢ 1）竖井工作面接近煤层时，在其前（下）方应力分布分为三 个区，即完全卸压区、部分卸压区和未卸压区。工作面前（下） 方有“漏斗”形采动卸压区（中心为最大卸压区；四周为部分 卸压区）。在工作面前方，煤岩体的卸压程度随着远离井筒中 心线而降低；工作面距煤层距离不同，各区的影响范围也不同。 工作面距离煤层越近，煤层中一定范围内的卸压程度越大。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
组织机构
•
煤矿企业各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷
在揭穿突出煤层前，必须成立以新建矿井筹备处主任和生
产矿井矿长为组长的揭煤领导小组，领导小组成员由新建
矿井筹备处、生产矿井总工程师和施工建设单位项目经理
等组成；
•
领导小组负责组织防突专门设计的编制、审定、报批，
➢ 因此，石门揭开突出煤层具有极大的危险性。其特点是 突出强度大，造成的破坏性强，在整个揭穿煤层过程中 都存在突出危险性，有的甚至在揭穿同一煤层时发生两 次突出。
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石门揭煤的防突措施
（一）石门揭煤突出危险性分析
石门突出的四种类型：
➢ 爆破揭穿煤层时的突出； ➢ 自行冲破岩柱的突出； ➢ 过煤门的突出； ➢ 延期突出。
石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
揭穿突出煤层的防突措施
石门和岩石井巷揭煤防突措施是在安全岩柱的保 护下缓慢地释放煤体及围岩的突出潜能，达到预防 突出的目的。其主要防突措施有排放钻孔法和抽放 瓦斯法。同时也可采用水力冲孔、扩孔钻卸煤以及 冲煤扫孔等加强型措施提高瓦斯抽采效果。此外， 还可以配合金属骨架、固化煤体、煤层注水、顺层 钻孔等安全保障型措施。
➢ 如果此时聚积的瓦斯内能做功，足以把破碎煤体冲垮并 抛出粉碎，随即发生煤与瓦斯瞬时突出
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石门揭煤的防突措施
（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 石门揭开煤层之前，煤层内瓦斯未经排放，或排放后仍 然保持着较高的瓦斯压力，当爆破揭开煤层的瞬间，具 有突出危险的煤层压力状态遭到破坏
➢ 由于内外瓦斯压力梯度很大，受地应力破坏的煤体在高 瓦斯压力的作用下抛向巷道空间，同时又使内部的煤体 暴露暴露的煤体又在地应力的作用下破坏，破坏后又被 高压瓦斯抛向巷道空间
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石门揭煤的防突措施
第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的 防突措施
➢ 石门揭煤突出：指石门自煤层底（顶）板在爆破揭开 和穿过煤层过程中，由于岩柱的突然破碎，煤体应力 状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在地 应力和瓦斯压力作用下，快速向巷道空间抛出大量煤 岩，并伴有大量瓦斯涌出。
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石门揭煤的防突措施
（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 石门揭穿煤层的突出次数占突出总数的6.1%，但因在 矿井采掘过程中，石门揭开煤层的工作量（或次数）远 比煤巷掘进少得多，所以石门揭开煤层时的突出发生机 率最高，并且突出强度极大，其平均强度为其它各类巷 道平均强度的6倍，绝大多数的特大型突出（80%以上） 也是发生在石门揭开煤层时，突出的大量瓦斯波及范围 广。
➢ 在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若未能一 次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求 执行，直至完成揭煤作业全过程。
➢ 所有突出煤层外的掘进巷道（包括钻场等）距离突出煤 层的最小法向距离小于10m时（在地质构造破坏带小于20m 时），必须边探边掘，确保最小法向距离不小于5m。
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➢ 2）在井筒四周、工作面前后存在应力集中区。工作面距离煤 层越近，应力集中区的影响范围和峰值越大。
➢ 3）同一标高处，井壁四周的集中应力分布是不同的。倾斜煤 层沿倾向以井轴为界分为两部分，上侧区域的应力集中度及影 响范围较下侧区域大，这是由于上侧区域的煤岩体受自重倾斜 分量的压缩所致。
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管理。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
探测与施工要求
➢ 石门和岩石井巷距突出煤层法线距离不小于10m处（地
质构造复杂、岩石破碎的区域为20m处），必须用打钻的方 法控制煤层层位，必须测定煤层瓦斯压力或用其他方法预测 石门（竖井等）工作面前方煤层的突出危险性；工作面距突 出煤层法线距离不小于7m处必须停止掘进，施工瓦斯抽 （排）放钻孔，在瓦斯抽放范围边缘经效果检验消除突出危 险性后，方能按专项设计要求揭穿煤层。 ➢ 当突出煤层厚度小于0.3m时，可直接采用远距离爆破揭 穿煤层。
防突工程的实施、验收，防突效果检查、揭煤安全管理和
突发事件应的急处理等工作。
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一、一般规定及要求
防突专门设计
•
集团公司各新建矿井和已生产矿井的石门和
岩石井巷在揭穿突出煤层前，必须提前1个月编
制防突专门设计，报煤矿企业技术负责人审批后，
建设单位方可实施揭煤作业。
•
石门和岩石井巷揭煤作业前应编制揭煤的专
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石门揭煤的防突措施
（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 石门揭煤比煤巷掘进更容易突出，主要原因是： ➢ 与煤巷掘进所在煤层相比，石门揭煤处的煤体处于
顶底板岩层及周围煤体的封闭中，且还处于石门的 集中应力区，煤层中的弹性潜能和瓦斯内能得不到 释放，在揭煤爆破的作用下极易发生突出。 ➢ 而在煤巷揭煤时的突出地点煤体有一个自由面，可 以释放一部分弹性潜能和瓦斯内能。
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（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析
➢ 当工作面揭开突出危险煤层时，工作面前方存在的卸压 区使前方煤岩体向上突出的能量降低，发生煤与瓦斯突 出的危险性相对较小。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
通风要求
➢ 石门揭煤时，需建立安全可靠的独立通风系统，并加强
控制通风风流设施的措施。 ➢ 在建井初期，矿井尚未构成全风压通风时，在石门揭穿
突出煤层的全部作业过程中，与此石门有关的其他工作面都 必须停止工作。 ➢ 掘进新井筒或延深进风井筒时，风机应安装在地表离开 井筒一定的安全距离以外，以免受可能发生突出时从井筒喷 出的瓦斯影响。如果延深的井筒为进风井，则在井筒穿越突 出煤层期间，井下的所有生产工作均应停止。
➢ 石门和岩石巷道揭穿煤层时发生的突出是煤矿中突出 强度最大的一种。其特点是石门和岩石巷道工作面前 方的煤体因岩柱的隔离和阻挡，处于集中应力和高瓦 斯状态。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
•1）组织机构 •2）防突专门设计 •3）管理要求 •4）探测与施工要求 •5）通风要求 •6）安全岩柱厚度 •7）揭穿突出煤层的防突措施
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一、一般规定及要求
安全岩柱厚度
➢ 采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求石门、斜井揭煤
工作面与煤层间的最小法向距离是：急倾斜煤层2m，其他 煤层1.5m。要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离 是：急倾斜煤层1.5m，其他煤层2m。如果岩石松软、破碎， 还应适当增加法向距离。
➢ （9）煤层加固措施的设计、施工和验收要求；
➢ （10）安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层；
➢ 11）组织管理措施。
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石门揭煤的防突措施
一、一般规定及要求
管理要求
•
煤与瓦斯突出矿井（生产矿井）突出煤层，石门和
岩石井巷揭煤深度大于该煤层突出危险区域上线标高的
应为突出煤层；石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前
以爆破揭开煤层时的突出所占比例最大，因为它对 发生突出的条件来讲最有利。
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（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析
➢ 竖井揭穿有煤与瓦斯突出危险煤层是竖井施工中的 重大安全技术问题。
➢ 2006年1月5日，淮南矿业集团望峰岗矿近千米的主 井井筒在穿过5.86m厚的C13突出危险煤层时，就 发生了一起特大型煤与瓦斯突出事故，突出煤量 2831t、瓦斯量0.0927Mm3。
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二、石门及竖井揭煤应力分布特点及 突出危险性分析
•（一）石门揭煤突出危险性分析 •（二）竖井工作面揭煤突出危险
性分析
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（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 煤与瓦斯突出和掘 进工作面附近集中 应力区范围的大小 有直接的关系
➢ 集中应力区的大小 决定了煤体中储存 的弹性潜能和瓦斯 内能的大小，以及 造成突出时突出程 度、破坏程度的大 小。
➢ 这样连锁的破碎及煤体抛出使突出向煤体深部扩展，形 成连续的突出
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（一）石门揭煤突出危险性分析
➢ 在揭煤前，一般都采取打钻孔抽排瓦斯等措施， 将揭煤处周边煤体内一定范围的瓦斯抽排掉，以形 成一定范围的安全防护带，保证揭煤作业的安全。
➢ 在石门揭煤后，应该及时加强支护、防止空顶 和冒落，不给远处具有突出危险的煤体突然暴露的 机会，就能有效地防止煤与瓦斯突出的发生。