一、突出簡介

在煤礦井下由于地應力和瓦斯（二氧化碳）的共同作用，在極短的時間內，破碎的煤和瓦斯由煤體內或巖體內突然向采掘空間拋出的異常動力現象，稱為煤與瓦斯突出。

當發生煤與瓦斯突出時，采掘工作面的煤壁將遭到破壞，大量的煤與瓦斯將從煤層內部以極快的速度向巷道或采掘空間噴出，充塞巷道，煤層中會形成孔洞。同時由于伴隨有強大的沖擊力，巷道設施會被摧毀，通風系統會被破壞，甚至發生風流逆轉，還可能造成人員窒息和發生瓦斯爆炸、燃燒及煤流埋人事故。

煤與瓦斯突出的分類，按動力現象的力學特征可分為突出、壓出和傾出；按突出強度可分為小型突出（強度小于100t）、中型突出（強度等于或大于100t、小于500t）、大型突出（強度等于或大于500t、小于1000t）和特大型突出（強度等于或大于1000t）。

1、煤與瓦斯突出的預兆及規律

（1）煤與瓦斯突出的預兆。

絕大多數的煤與瓦斯突出在突出發生前都有預兆，沒有預兆的突出是極少數的。突出的預兆可分為有聲預兆和無聲預兆。

1）有聲預兆。

①響煤炮。由于各礦區、各采掘工作面的地質條件、采掘方法、瓦斯及煤質特征的不同，所以預兆聲音的大小、間隔時間、在煤體深處發出的響聲種類也不同。有的像炒豆似的噼噼啪啪聲，有的像鞭炮聲，有的像機關槍連射聲，有的似跑車一樣的悶雷、嘈雜、沙沙聲、嗡嗡聲以及氣體穿過含水裂縫時的吱吱聲等。

②其他聲音預兆。發生突出前，因壓力突然增大，支架會出現嘎嘎響、劈裂折斷聲，煤巖壁會開裂，打鉆時會噴煤、噴瓦斯等。

2）無聲預兆。

①煤層結構構造方面表現為：煤層層理紊亂，煤變軟、變暗淡、無光澤，煤層干燥和煤塵增大，煤層受擠壓褶曲變粉碎，厚度變大、傾角變陡。

②地壓顯現方面表現為：壓力增大，使支架變形，煤壁外鼓、片幫、掉渣，頂底板出現凸起臺階、斷層、波狀鼓起，手扶煤壁感到震動和沖擊，炮眼變形裝不進藥，打眼時垮孔、頂夾鉆等。

其他方面的預兆有：瓦斯涌出異常、忽大忽小，煤塵增大，空氣氣味異常、悶人，有時變熱。

上述突出預兆并非每次突出時都同時出現，而是出現一種或幾種。當發現有突出的預兆時，現場人員要立即按避災路線撤離。撤離時每個人都必須佩戴好隔離式自救器，同時要將發生突出的地點、預兆情況以及人員撤離情況向調度室匯報；立即切斷突出地點及回風流中的一切電氣設備的電源，撤離現場要關閉反向風門，并在突出區域或瓦斯流區域內設置柵欄，以防人員進入。當確定不能撤離突出的災區時，要進入就近的避難硐室，關好鐵門，打開供氣閥，做好自救。

二、煤與瓦斯突出的一般規律。

國內外煤與瓦斯突出的統計資料表明，煤與瓦斯突出的發生有以下規律：

1）地壓是發動突出的主要動力。

①突出的危險性隨著煤層埋藏深度的增加而增大。

②采掘工作形成的集中應力區是突出密集區。

③突出危險區集中在地質構造帶呈帶狀分布。

④產生強裂震動的采掘作業可能誘發突出。

⑤受煤自重的影響，上山掘進工作面發生突出的次數多，強度小；下山掘進工作面發生的次數少，強度稍大。

2）瓦斯是拋出煤體完成突出過程的主要動力。

①突出危險煤層的瓦斯壓力一般在0.7~1.0MPa，同一煤層中瓦斯壓力越高的區域，突出的危險性越大。

②突出危險煤層的瓦斯含量和開采時的瓦斯涌出量都在10m³/t以上。突出發生時，噸煤瓦斯噴出量是煤層瓦斯含量的幾倍至幾百倍。

③突出氣體的種類主要是甲烷，個別礦井突出二氧化碳，突出瓦斯中含有少量重烴類氣體。

3）煤的物理力學性質決定突出發生、發展的難易。

①突出的次數和強度隨著煤層厚度，特別是軟分層厚度的增加而增多，突出最嚴重的煤層一般是最厚的主采煤層。

②突出危險性隨著煤層傾角的增大而增加。

③突出煤層的特點是強度低，手捻能成粉末，煤層結構軟硬相間。

三、防突安全管理日常應對措施

在防治煤與瓦斯突出的實踐中，我國總結了一套行之有效的綜合防突措施，習慣上稱為“四位一體”防突措施，即突出危險性預測、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗和安全防護措施。在日常防突安全管理上，管理完善、監督到位是煤礦日常防突安全管理的重中之重，明確各類防突人員的安全職責，強化防突意識，提高現場施工人員的水平及技能、加強現場安全管理人員的安全監督意識以及他們對防突知識的掌握，煤炭行業管理部門及安全監督管理部門的防突監管力度等都及為至關重要，如何把握防突水平與能力的提高，找出防突工作的虛假應付的手段，杜絕安全與防突工作發生矛盾時，煤礦違規作業、僥幸作業，將是今后小煤礦相當一段時間內的防突工作重點。

（1）突出危險性預測。

突出危險性預測是綜合防突的第一個重要環節。當預測有突出危險時，可采取防突措施，并對其防突效果進行檢驗。確定措施有效時，可采取安全防護措施進行采掘作業。當預測無突出危險時，可采取安全防護措施直接進行采掘作業。突出預測可分為以下兩類：

①區域突出危險性預測。區域預測是預測礦井、煤層和煤層區域的突出危險性。按照《防治煤與瓦斯突出細則》的規定，突出礦井的煤層應劃分為突出煤層和非突出煤層。突出煤層經區域預測，可劃分為突出危險區域和突出威脅區域。區域突出危險性預測的方法有單項指標法、瓦斯地質統計法和綜合指標法等。

②工作面突出危險性預測。在突出危險區域內，工作面進行采掘作業前，必須進行突出危險性預測，依據預測結果劃分為突出危險工作面和突出威脅工作面。在突出威脅工作面進行采掘作業時可不采取防治突出措施，但必須采取安全防護措施。工作面突出危險性預測的方法，有綜事指標法、鉆屑指標法、鉆孔瓦斯涌出初速度法、R值指標法等。

本階段主要應采取如下安全管理應對措施 1、預防儀器的合格性和安全性。2、防突臨界值的預設及儀器的正確操作。3、鉆孔的正確布置及眼位的正確選擇。4、操作人員的正確及正規操作以及數據的真實可靠性。5、現場安全指揮及監督人員的監督可靠性及對預測知識、預測儀器的掌握程度。6、通風部門、總工程師、礦長、法人代表的監督可靠性及對預測知識、預測儀器的掌握程度。7、煤礦安全監督管理部門監督可靠性及對預測知識、預測儀器的掌握程度、違規處罰處理的程度。8、廣大職工及群眾團體的監督程度。

（2）防治突出的措施。

1）區域性防突措施。

目前采用的區域性防突措施，包括開采保護層、預抽煤層瓦斯和煤體注水。

①開采保護層。在突出礦井中，在煤層群中首先開采的并能使相鄰的突出煤層消除突出危險的煤層叫保護層，后開采的具有突出危險的煤層叫被保護層。位于被保護區上部的保護層叫上保護層，位于被保護區下部的保護層叫下保護層。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效、最經濟的措施之一。保護層開采后，被保護層中對應區域內的煤體被充分卸壓，導致煤層和圍巖中積蓄的彈性能被釋放，減弱了發動突出的主要動力；煤體卸壓后會產生大量裂隙，使煤層的透氣性增加，造成瓦斯潛能的釋放，減弱了完成突出過程的主要動力；高壓瓦斯的大量釋放，使煤層瓦斯的含量降低，導致煤體強度增加，煤的堅固性系數可提高一倍以上，這就增大了突出的阻力。這些因素綜合作用的結果，必然導致被保護層突出危險的消失。開采保護層防治煤與瓦斯突出的保護層保護作用的有效范圍，應根據礦井實際考察結果或參照《防治煤與瓦斯突出細則》確定。

②預抽煤層瓦斯。開采保護層時，已有瓦斯抽放系統的礦井，應同時抽放被保護層的瓦斯。單一煤層和無保護層可開采的突出危險煤層，經試驗預抽瓦斯有效果時，也必須采用抽放瓦斯的措施。煤層抽放瓦斯后，大量高壓瓦斯的排放導致瓦斯潛能的釋放，減弱了完成突出過程的主要動力。一方面大量瓦斯的排放，直接導致煤體強度的增大，增加了突出的阻力；另一方面，大量瓦斯的排放又導致了煤體的卸壓，釋放了積蓄在煤體和圍巖中的彈性能，減弱了發動突出的主要動力。這些因素綜合作用的結果，消除了突出的危險。

③煤體注水。壓力水進入煤層可以破碎工作面附近的煤體。水進入煤層內部的裂縫和孔隙后，可使原始煤體濕潤，改變煤的力學性質，增加了煤的可塑性和柔性，降低了煤的彈性，使煤體疏松；減小了煤體內部的應力集中和瓦斯放散初速度，應力頒變得比較均勻，使集中應力峰值移入煤體深處，巷道工作面前方應力集中系數減小，在采掘過程中煤體彈性能的釋放變得比較緩慢；水進入煤體后封閉了瓦斯的流動的通道，并將瓦斯向煤體內部擠壓，提高了煤體承受壓力的能力（煤的微孔直徑越小，承受壓力的能力越大），降低了瓦斯破碎煤體的可能性；此外，水浸入煤體的微孔隙后使瓦斯難于排放。綜上所述，煤體注水能較有效地起到防止突出的作用。

2）局部防突措施。

①石門揭煤防治突出措施。石門和其他巖石井巷揭穿突出危險煤層時的防突出措施中，除抽放瓦斯外，還有水力沖孔、排放鉆孔、水力沖刷、金屬骨架等。

·水力沖孔。當石門揭煤打鉆出現噴煤、噴瓦斯的自噴現象時，可采用水力沖孔措施進行揭煤。即以巖柱或煤柱作屏障，在向煤層打鉆的同時送入一定壓力的水（水壓一般大于3MPa），部分地破壞煤體可造成應力的不平衡，導致小規模噴孔的發生和發展，噴出的煤、水和瓦斯可通過管道輸送到遠離工作面的地方進行分離。

·排放鉆孔。排放鉆孔是在石門掘至離煤層垂距5~8m處，向突出危險煤層沿傾斜和走向均勻地布置2~3圈鉆孔，控制范圍達到石門周邊外3~5m，形成足夠的卸壓并排放瓦斯范圍，在設計要求的范圍內，瓦斯壓力全部降到0.74MPa以下。這一措施適用于不同厚度和傾角的突出煤層，對瓦斯壓力較高的煤層，也有較好的防突效果。

·水力沖刷。水力沖刷是利用高壓水槍沖刷石門工作面前方煤體，形成超前孔洞，使煤體得到卸壓并排放瓦斯，以消防石門揭煤時的突出危險性。水力沖刷的主要問題是沖刷出的煤和瓦斯就地排放，形成了工作地點不安全的環境。

·金屬骨架。金屬骨架是用于石門揭煤的一種超前支架。在距煤層2~3m時，在工作面上部和兩側周邊打鉆孔，鉆孔要穿透煤層全厚并進入巖層0.5m，單排孔間距一般不大于0.2m，雙排孔間距一般不大于0.3m，然后在鉆孔中插入長度大于孔深0.5m以上的鋼管或鋼軌，將其尾部固定架牢，形成一個整體護架。金屬骨架措施的防突作用：一是鉆孔卸壓；二是鉆孔排瓦斯；三是保護煤體。主要作用是保護煤體，增大突出的阻力。

②煤巷掘進工作面防治突出措施。在有突出危險的煤層中掘進巷道，可以采用預抽瓦斯、水力沖孔、超前鉆孔、深孔松動爆破、深孔控制卸壓爆破、卸壓槽和前探支架等防治突出措施。

·超前鉆孔（包括大直徑鉆孔）。適用于煤層透氣性較好、鉆孔的有效影響半徑大于0.7m、煤質稍硬的突出煤層。鉆孔長度不得小于10m，鉆孔超前掘進工作面的距離不得小于5m。排放鉆孔的控制范圍，應包括巷道斷面和巷道斷面輪廓線外四周不小于2m的范圍。超前鉆孔的直徑一般為75~120mm，地質條件變化劇烈地帶也可采用42mm直徑的鉆孔。

·深孔松動爆破。深孔松動爆破是在工作面前方打若干個一定深度的炮眼，通過爆破使周圍煤體破碎，使應力集中帶向煤體深部推移，達到卸壓和排放瓦斯的目的。該措施適用于煤質較硬、突出強度較小的煤層。深孔松動爆破的孔徑為42mm，孔長不得小于8m，超前距不得小于5m。深孔松動爆破應控制到巷道輪廓線外1.5~2m的范圍內。

·深孔控制卸壓爆破。與一般深孔松動爆破相比，深孔控制卸壓爆破有兩個特點：一是將爆破孔長度由8~10m增加到20~25m；二是在爆破孔附近打不裝藥的控制孔，以增大卸壓和排放瓦斯的效果。

·卸壓槽。卸壓槽是近年來推廣應用的一種預防煤與瓦斯突出和沖擊地壓的方法。它是沿巷道兩幫預先切割出一定寬度的縫槽，保持一定的超前距，使巷道前方一段距離內的煤體與煤層母體部分脫離，在卸壓槽的保護范圍內掘進，可以避免突出或沖擊地壓的發生。

·前探支架。前探支架一般是向工作面前方打鉆孔，孔內插入鋼管和鋼軌，其長度為兩次掘進長度再加0.5m。掘進每循環一次，打一排鉆孔，形成兩排鉆孔交替前進，鉆孔間距為0.2~0.3m。

③采煤工作面防治突出措施。對于有突出危險的采煤工作面，防治突出應以區域性措施為主。因為采煤工作面范圍大，又是采煤場所，任何局部防突措施都將中斷采煤作業，影響生產。當由于某種原因未采取區域防突措施時或在區域防突措施失效的區段，可采用排放鉆孔、松動爆破、注水濕潤煤體、大直徑鉆孔、預抽瓦斯等局部防突措施，并應盡可能地采用刨煤機或淺截深滾筒式采煤機采煤。

·松動爆破。松動爆破適用于煤質較硬、圍巖穩定性較好的煤層。沿工作面每隔2~3m打一個孔深度不小于3m的松動爆破孔，每孔裝藥不得大于0.5kg，超前距離不得小于2m。

·淺孔注水。淺孔注水濕潤煤體可用于煤質較硬的突出危險煤層，沿工作面每隔2~3m打一個深度不小于3m的注水孔，注水壓力不得低于8MPa，最小超前距不得小于2m。注水開始后發現水由煤壁或相鄰注水鉆孔中流出時即可停止注水。