1)煤层突出危险性的基础资料
煤与瓦斯突出区域性预测在地质勘探、新井建设和新水平开拓时进行。在地质勘探单位提供的井田地质报告中,应提供确定煤层突出危险性的基础资料。主要包括煤层赋存条件及其稳定性、煤的结构破坏类型及工作分析、煤层围岩性质及厚度、地质构造、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤的瓦斯放散初速度指标、煤的坚固性系数、水文地质情况和火成岩侵入形态及分布等。
2)煤与瓦斯突出区域性预测的方法
煤与瓦斯突出区域性预测的方法共有单项指标法、按照煤的变质程度、按照煤的变形特征、综合指标D与K法、地质指标、综合指标B、地质统计法、多因素综合预测法、物探法预测突出构造带与危险区9种。
①单项指标法
采用煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度指标△P、煤的坚固性系数f、煤层瓦斯压力p作为预测指标,各种指标的突出危险临界值应根据实测资料确定,无实测资料可参照表3. 15所示数据。只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。
表3.15 预测突出危险性单项指标
主要预测指标:
a.煤的瓦斯放散初速度△P是表示瓦斯从煤内放散出来快慢的相对指标,能反映煤的孔隙结构和微观破坏程度。
b.煤的坚固性系数,是一个相对指标,反映煤的力学性质。
c.煤层瓦斯压力p反映瓦斯含量、瓦斯释放强度和搬运突出物的能力。
②按照煤的变质程度
根据前苏联顿巴斯煤田开采实践经验,煤层的突出危险程度与其挥发分之间有密切的关系。挥发分在36%~40%低变质程度的烟煤和高变质程度的无烟煤,突出危险程度低,而挥发分在10%~20%中等变质程度的烟煤,突出危险程度最高。
③按照煤的变形特征
前苏联矿业研究机构研究了突出危险煤层与非突出危险煤层的变形特征,发现煤的变形特征与煤的变质程度之间有很好的线形关系。
④综合指标D与K法
由煤炭科学研究总院抚顺研究院和辽宁北票矿务局和湖南红卫煤矿提出用综合指标D与K来预测煤层的突出危险性,其临界值见表3.16。
表3.16 判断突出危险性的综合指标临界值
综合指标D与煤层开采深度、煤层瓦斯压力、煤层软分层坚固性系数等因素有关。综合指标K与煤的瓦斯放散初速度及煤层软分层坚固性系数等因素有关。
⑤地质指标
由湖南省煤炭科学研究所提出用煤层围岩指标R5(5m含砂岩率)、地质构造指标隧、煤炭质量指标Kd和瓦斯压力p进行综合判断,各指标的临界值见表3.17。
表3.17 地质指标临界值
⑥综合指标B
由俄罗斯矿业研究机构提出采用综合指标B作为预测指标。当B≥15时,煤层有突出危险;当B<15时,煤层无突出危险。
综合指标B与煤层瓦斯含量、煤的挥发分、煤的强度、埋藏深度、煤层的复杂程度及围岩特性等因素有关。
⑦地质统计法
地质统计法的实质是根据已开采区域突出点分布与地质构造的关系,然后结合未采区的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。不同的矿区控制突出的地质构造因素是不同的,某些矿区的突出主要受断层控制;另一些矿区主要受褶曲或煤层厚度变化的控制。因此,各矿区可以根据已开采区域主要控制突出的地质构造因素,来预测未采区域的突出危险性。
⑧多因素综合预测法
由煤炭科学研究总院抚顺研究院和河南平顶山煤业集团公司共同提出,具体方法是在预测区域范围内利用地质动力区划方法,测定岩体原始应力,推测出应力分布状态;测定瓦斯压力大小和分布状态;以始突深度、瓦斯压力、煤的突出危险性综合指标为主要区分指标,以煤层变异系数、泥岩厚度、砂岩厚度、含砂量及软煤厚度作为辅助区分指标,来预测煤层的区域危险性。
⑨物探法预测突出构造带与危险区
物探法预测突出构造带与危险区的关键技术是突出煤层电磁波透视数据处理技术,探测资料经计算机处理后,能在平面工程图上直接绘出瓦斯异常区域。
煤炭科学研究总院重庆研究院研制成功BQT-E型突出煤层电磁波透视系统,由便携式井下WKT-E型无线电波坑道透视仪、WKT-Z型钻孔透视探头和数据系统组成。其特点是非接触测量方式,操作简单,费用低,无需辅助工程,探测精度高,探测仪的有效探测距离可以达到300 m以上。探测精度为:在厚度为2m以下的煤层中,能分辨落差大于1/2煤层厚度的断层;在厚度为2m以上的煤层中,能分辨落差大于1.5 m的断层;可对直径大于20 m范围的软分层、冲刷带、煤层厚度变化等地质构造进行平面分布分辨,能进行非突出危险区的划分。