煤巷突出危险性预测的方法共有钻孔瓦斯涌出初速度法、钻孔瓦斯涌出初速度结合钻屑量综合指标法、钻屑指标法、煤体温度预测法、V30特征值预测法、解吸指数K1预测法、煤层瓦斯氡浓度预测法、微震声响预测法、电磁辐射法9种。
①钻孔瓦斯涌出初速度法
用钻孔瓦斯涌出初速度法进行煤巷突出危险性预测时,应在距巷道两帮0.5 m处,各打1个平行于巷道掘进方向、直径42 mm、深度3.5 m的钻孔;用充气式胶囊封孔器封孔,封孔后测量室长度为0.5 m;用TWT型突出危险性预报仪或其他型号的瞬时流量计测定钻孔瓦斯涌出速度,从打钻结束到开始测量的时间不应超过2 min。
突出危险临界值,应根据现场实测资料确定,如无实测资料,可按表3.18数据确定。
表3.18 煤巷钻孔瓦斯涌出初速度临界值

②钻孔瓦斯涌出初速度结合钻屑量综合指标法
钻孔瓦斯涌出初速度结合钻屑量综合指标法是由前苏联煤矿科研机构1969年提出的日常预测方法,该方法综合考虑了工作面应力状态、物理力学性质和瓦斯含量等决定煤层突出危险的主要指标。
③钻屑指标法
采用钻屑指标法预测时,在倾斜煤层和急倾斜煤层工作面打2个或缓倾斜煤层工作面打3个直径42 mm、长6~12 m的钻孔。钻孔每钻进1m测定一次钻屑量,每钻进2m测一次钻屑解析指标。根据每个钻孔沿孔深每米的最大钻屑量Smax和钻屑解析指标K1或△h2,预测工作面突出危险性。
各项指标的危险临界值,应根据现场实测资料确定,如无实测资料,可按表3.19数据确定。
表3.19 煤巷钻屑指标法临界值

④煤体温度预测法
该方法的原理是工作面前方煤体温度的变化特征决定于煤体应力变形状态和瓦斯动力状态。不仅煤体卸压降低煤体温度,煤体排放瓦斯(包括瓦斯解析、绝热膨胀和渗透)同样可以降低煤体温度。
采用煤体温度预测法时,有两种测温方法来评价煤层的突出危险性:测量从每段炮眼采集的钻屑的温度;测量工作面新暴露面的温度。
乌克兰采用钻孔内距工作面1、2、3m的煤体温度梯度作为评价突出危险性指标,其临界值规定为:
△t (2-1),△t(3-2) <2℃ 无突出危险
2℃< △t(2-1),△t(3-2)<2.5℃ 突出威胁
△t(2-1),△t(3-2)>2.5℃ 突出危险
⑤V30特征值预测法
德国在打眼爆破掘进煤层巷道时,V30特征值预测瓦斯突出危险性。V30特征值是指爆破前后30 min内的瓦斯涌出量与崩落煤量的比值,单位为m3/t。
对不同煤层的V30特征值统计分析表明,再无瓦斯突出危险的煤层,这些值的分布非常接近于正态分布,中值位于可解吸瓦斯含量的10%~17%附近;一旦V30特征值达到可解吸瓦斯含量的40%,就有瓦斯突出的嫌疑;达到可解吸瓦斯含量的60%,就存在瓦斯突出的危险。
⑥解吸指数K1预测法
德国广泛采用解吸指数K1预测煤层的突出危险性。研究表明,煤样中的解析瓦斯量与解析时间的关系式可用指数函数表示为
V2=V1(t2/t1)-Kt (3.16)
式中 V2-解析开始至t2时瓦斯解析速度,cm³/min·kg;
V1-解析开始至t1时瓦斯解析速度,cm³/min·kg;
Kt-瓦斯解析指数,可用解吸仪测量。
无突出危险煤层Kt=0. 035~0.064 5;有突出威胁煤层Kt=0.70~0.74;有突出危险煤层Kt≥0. 75。
⑦煤层瓦斯氡浓度预测法
近年来,波兰利用煤层瓦斯中氡浓度进行煤层突出危险性预测。研究表明,在突出前煤层瓦斯中氡浓度急剧降低,突出后又急剧上升。突出前瓦斯中氡浓度下降的原因可能是:开始突出时岩石发生强烈变形,工作面附近煤体中孔隙和裂隙闭合,使氡浓度下降。突出后原有裂隙张开并出现新的裂隙,氡浓度升高。
⑧微震声响预测法
煤层突出危险性的微震声响预测是根据对煤层和固岩噪声率变化的观测而进行的,噪声率的变化是煤体应力重新分布影响造成的。噪声率是单位时间记录到声波脉冲数量,每个声波脉冲都是煤层或围岩中形成裂隙引起的,因此噪声率的增高反映了煤的围岩开裂加剧,与具有低噪声率的乡邻地带相比,煤与瓦斯突出均发生在高噪声率地带,划分高噪声率地带等效于划分突出危险带,把它们和实际上的安全带分开。根据这一原理,煤炭科学研究总院重庆研究院研制成功了KJT型煤与瓦斯突出预测系统、MSZH-1型微震声响指标转换器、KJ-54型矿井安全系统。
⑨电磁辐射法
国内外理论研究和实践表明,煤岩层受力破坏过程中会发生电磁辐射,电磁辐射强弱和脉冲数量取决于外加负载的大小和煤岩层的破坏特征,因此,可采用采掘工作面前方煤曾受力破坏产生的电磁辐射强度和电磁辐射脉冲数量预测突出危险。煤炭科学研究总院重庆研究院研制成功了MTT-92型煤与瓦斯探测仪,在四川芙蓉矿务局、河南平顶山煤业集团公司等单位井下试验应用,效果较好。