突出礦井必須對突出煤層進行區域突出危險性預測(簡稱區域預測)和工作麵突出危險性預測(簡稱工作麵預測)。
突出礦井必須對突出煤層進行區域突出危險性預測(簡稱區域預測)和工作麵突出危險性預測(簡稱工作麵預測)。
突出煤層經區域預測可劃分為突出危險區、突出威脅區和無突出危險區。采掘工作麵經工作麵預測可劃分為突出危險工作麵和無突出危險工作麵。對采掘工作麵實施防治突出措施後，應按工作麵預測方法進行措施效果檢驗。措施效果檢驗指標都在該煤層突出危險臨界值以下的，認為措施有效。
【解讀】本條是關於對突出煤層進行區域和工作麵突出危險程度預測及劃分的規定。
煤層突出預測的方法和指標很多，各國不盡相同，各主要突出礦區也不一樣。這裏介紹的是我國以法規形式確定指標和方法。
1.突出危險性預測分類
煤層突出危險性預測主要分為區域性預測和工作麵預測。
1)區域性預測
主要預測煤層和煤層區域危險性。區域預測應在地質勘探、新井建設、新水平開拓和新采區開拓或準備時進行;也可以在開采過程中進行區域預測。
根據區域預測結果一般劃分為：
(1)突出危險區。區內工作麵進行采掘時，應進行工作麵預測。經預測後可劃分為突出危險工作麵和無突出危險工作麵。劃分為突出危險工作麵的要采取"四位一體"措施。
(2)突出威脅區。區內采掘工作麵每推進30～100m，應用工作麵預測方法連續進行不少於兩次的預測驗證。其中任何一次驗證有突出危險性，該區域改劃為突出危險區。連續兩次預測驗證都為無突出危險時，該區仍為突出威脅區。
(3)無突出危險區。可不采取防突措施。無突出危險區域確定，要有可靠的預測資料，確切掌握煤層突出危險區域分布規律，經礦總工程師劃定不同區域突出危險程度，經局總工程師批準後，方可確認為無突出危險區。
2)工作麵預測
主要是指石門和立、斜井揭煤工作麵：煤掘工作麵和采煤工作麵的危險性預測。工作麵預測應在工作麵推進中進行。
根據工作麵預測結果一般劃分為：
(1)突出危險工作麵。進行采掘作業時，必須采取"四位一體"綜合防突措施。即先進行采掘工作麵預測，然後采取防治突出措施，再按照工作麵預測的方法進行效果檢驗，其檢驗指標都在該煤層突出危險臨界值以下時，方可認為所采取的措施有效，確認為無突出危險後，還要采取安全防護措施，才能進行采掘作業。每執行一次防治突出措施作業循環(預測、措施、檢驗、保護、采掘作業)後，須重複進行上述循環，來推進工作麵前進。
(2)無突出危險工作麵。突出煤層采掘工作麵，經連續兩次工作麵預測為無突出危險時，可視該工作麵為無突出危險。但工作麵仍要進行工作麵預測和采取安全防護措施。
2.突出危險性預測方法
1)區域突出危險性預測
表2-4-4 煤的破壞類型分類表
| 破壞類型 | 光澤 | 構造與構造特征 | 節理性質 | 節理麵性質 | 斷口性質 | 強度 |
| Ⅰ類 (非破壞煤) |
亮與半亮 | 層狀構造、塊狀構造、條帶清晰明顯 | 一組或二、三組節理、節理係統發達，有次序 | 有充填物（方解石）次生麵少，節理、劈理麵平整 | 叁差附狀、波浪狀、貝狀 | 堅硬，用手難以掰開 |
| Ⅱ類 (破壞類) |
亮與半亮 | 1.尚未失去層狀，較有次序 2.條帶明顯，有時扭曲，有錯動 3.不規則塊狀，多棱角 4.有劉壓特征 |
次生節理麵多，且不規則，與原生節理麵呈網狀節理 | 節理麵有擦紋、滑皮，節理不正，易瓣開 | 參差多角 | 用手極易剝成小塊，中等破度 |
| Ⅲ類 (強烈破壞煤) |
半亮與半暗 | 1.彎曲呈透鏡體構造 2.小片狀構造 3.細小碎塊，層理較紊無次序 |
節理不清、係統不發達，次生節理密度大 | 有大量擦痕 | 參差及粒狀 | 用手撚之成粉末，硬度低 |
| Ⅳ類 (粉碎煤) |
暗淡 | 粒狀或小顆粒膠結而成，形似天然煤團 | 節理失去意義，成粘塊狀 | 粒狀 | 用手撚之成粉末，偶爾較硬 | |
| Ⅴ類 (全粉煤) |
暗淡 | 1.土狀構造，似土質煤 2.如斷層泥狀 |
土狀 | 用手撚之成粉琳，疏鬆 |
區域突出危險性預測有以下幾種方法：
(1)單項指標法。采用煤的破壞類型，瓦斯放散初速度(△p)，煤的堅固性係數(f)和煤層瓦斯壓務(P)作為預測指標，各和中指標的突出危險臨界值應根據實測資料確定，無實測資料時可參考表2-4-4和表2-4-5所列數據。隻有全部指標達到或超過其臨界值時方可劃為突出煤層。
表2-4-5預測煤層突出危險性單項臨界指標值
| 煤層突出危險性 | 煤的破壞類型 | 瓦斯放散初速度△p | 煤的堅固性係數f | 煤層瓦斯壓力P/MPa |
| 突出危險 | ⅢⅣⅤ | ≥10 | ≤0.5 | ≥0.74 |
| 無突出危險 | ⅠⅡ | ＜10 | ＞0.5 | ＜0.74 |
(2)瓦斯地質統計法。根據已開采區域的煤層賦存和地質構造情況以及突出分布規律，劃分出突出危險區、突出威脅區。
突出危險區應符合下列條件：
①上水平發生過一次突出的區域;下水平的垂直對應區域應預測為突出危險區;
②根據上水平突出點頒布;地質構造情況;;突出點距離層最遠距離線情況，結合上水平地質構造分布，推測下水平或下采區的突出危險性(圖2-4-1);
③未劃定的其他區域為突出威脅區。
(3)綜合指標。綜合指標，是指將多項單項指標綜合考慮，經理論03manbetx 、實驗室實驗和實踐證明建立起來的數學表達式。
如綜合指標D，是考慮煤層埋藏深度、煤堅固程度、瓦斯壓力建立起來的數學模型;綜合指標K是考慮瓦斯含量、煤的微觀結構和力學性質建立起來的數學模型。
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)
K=△p/f
式中 D——煤層突出危險性綜合指標;
K——煤的突出危險性綜合指標;
H——開采深度m;
P——煤層瓦斯壓力，取兩鑽孔瓦斯壓力最大值Mpa;
△p——軟分層煤的瓦斯放散初速度指標;
f——軟分層的煤的堅固性係數。
D、K臨界值，原則上應根據本礦區實測和其他因素綜合確定，無實測資料，可參照表2-4-6所列的臨界值確定區域突出的危險性。
表2-4-6 綜合指標預測煤層區域突出危險性的臨界指標
| 煤層突出危險性綜合指標 | 突出危險性 | ||
| D | K | ||
| 無煙煤 | 其他煤種 | ||
| ≥0.25 | ≥20 | ≥15 | 突出危險 |
| ＜0.25 | ＜20 | ＜15 | 無突出危險 |
注：①如果D=(0.0075H/f－3)(P－0.74)式中，兩括號內計算都為負值時，不論D值大小，都為突出威脅區。
②地質勘探和新建井進行突出預測時，突出威脅區視為無突出危險煤層。
采用綜合指標法對煤層進行區域預測時，應符合下列要求：
①在岩石工作麵向突出煤層至少打兩個測壓孔，測定瓦斯壓力（P），取其最大值；
②在打測壓孔過程中，每米煤鑽孔采取一個煤樣，測定煤的堅固性係數（f），將兩個測壓孔所測得的堅固性係數量最小值加以平均，作為該煤層平均堅固性係數；
③將堅固性係數最小的兩個煤樣混合後，測定煤的瓦斯放散速度指標（△p）；
④測定後，填寫綜合指標法預測區域突出危險性報告表，見表2-4-7。
表2-4-7 綜合指標預測區域突出危險性報告表
| 局 礦 井 | |||||||||||
| 煤層 | 水平 | 石門 | 距地表垂深/m | ||||||||
| 煤層瓦斯壓力測定 | |||||||||||
| 鑽孔編號 | 鑽孔直徑/mm | 孔長/m | 鑽孔傾角 | 瓦斯壓力隨時間變化曲線 | |||||||
| 岩孔 | 煤孔 | 合計 | |||||||||
| 封孔長度/m | 封孔日期 (年、月、日) |
安設瓦斯壓力表日期(年、月、日) | 最大瓦斯壓力/MPa | ||||||||
| 煤的堅固性係數 | 煤的瓦斯散放初速度指標△p | ||||||||||
| 煤層突出危險性綜合指標D | |||||||||||
| 煤層突出危險性綜合指標K | |||||||||||
| 突出危險性預測評價 | |||||||||||
| 預測人 | 通風科長 | ||||||||||
| 地測科長 | 礦總工程師 | ||||||||||
⑷地質構造指標法。煤與瓦斯突出與地質構造有明顯關係，這實踐證明的。但是，由於煤與瓦斯突出機理比較複雜，各地區、礦區、礦地質構造又有很大不同性，做出準確的宣判斷很困難。
我國研究煤與瓦斯突出的校所，摸索出一整套方法，通過地質構造進行預測，雖然不能做出準確預測，但在作為定性判斷，還是很有參考價值的。
①傾角標準差：
用煤層傾角變化，反映局部褶曲發育情況。α越大越危險。
式中 α——傾角標準差;
Xi——每一測量點的傾角;
——統計地區平均傾角;
n——測量點數。
②變形係數：
用煤層相對變形大小，判斷突出可能性。越大越危險。
式中 KB——變形係數;
L′——剖麵中煤層頂(底)板上兩點實際變形長度;
L——兩點的水平變形長度。
③小斷層密度：
用單位麵積或長度內的小斷層個數，判斷突出危險性。越大越危險。
④煤厚標準差：
用煤的厚度變化，判斷突出危險性。越大越危險。
式中 Hm——煤厚標準差;
Hmi——某一測點煤厚;
——統計區域內平均煤厚;
n——觀測點數。
⑤煤厚變異係數：
用煤厚變化幅度，判斷突出危險性。
⑥煤層揉皺係數：
用煤層被揉皺情況，判斷突出危險性。
式中 K10——揉皺係數;
h2——二類結構煤厚度;
h3-4——三、四類結構煤厚度和;
M——煤層總厚度。
2)工作麵突出危險性預測
工作麵突出危險性預測，也稱局部預測。它主要是對石門揭煤、煤掘工作麵和采煤工作麵的危險性進行預測。
局部預測指標主要有：鑽孔鑽屑量(S)、瓦斯解吸指標(△h2或K1)、鑽孔瓦斯湧出初速度(q)、R值及鑽屑溫度、煤體溫度、煤層瓦斯湧出量等。最常用的指標有：S、△h2或K1、q、R。
下麵分別介紹石門揭煤工作麵、煤巷掘進工作麵和采煤工作麵的突出危險性預測方法。
⑴石門揭煤工作麵突出危險性預測。石門揭煤工作麵可采用綜合指標法、鑽屑瓦斯解吸指標法或經過實驗證實有效的其他方法預測突出危險性。
①綜合指標法。見區域突出危險性預測方法。
②鑽屑瓦斯解吸指標法。鑽孔瓦斯解吸指標是反應瓦斯壓力，瓦斯含量和煤層特征的一個指標。當煤層瓦斯壓務大，瓦斯含量高，煤層吸附瓦斯能力強時，更容易突出。但直接測定煤層這種瓦斯解吸能力又很困難。人們通過研究，采用試驗模擬方法，間接進行測量，擔出了△h2或K1概念。
在石門工作麵距煤層最小垂距為～10m，利用探明煤層賦存條件和瓦斯情況的鑽孔或至少打兩個直徑為50～75mm的預測鑽孔，在其鑽進煤層時，用1～3mm的篩子篩分鑽屑，測定其瓦斯解吸指標△h2或K1。
△h2：即在固定炭粒度(1～3mm)，固定煤炭重量(10g)，固定暴露時間(3min)和固定測量時間(2min)情況下，測定瓦斯解吸量。但直接測量解吸量很困難，而測量產生的瓦斯壓力更容易，於是就產生了△h2。
K1：是煤樣從煤體脫落暴露後，第1分鍾內，每克煤的累積瓦斯解吸量。它的理論依據是：
式中 Q——煤樣解吸測定開始後，t分鍾時，解吸每克煤樣累積瓦斯解吸量;
W1——解吸測定開始前，煤樣在暴露時間內損失的瓦斯解吸量，mL/g;
t1——取樣到啟動儀時間，min;
t2——解吸測定時間，min;
t3——煤樣從煤體脫落到鑽孔口時間(一般取0.1L。L為鑽孔長度，m)。
由於式中有兩個未知數，K1和W1，需要用作圖法或試算法獲得。
鑽屑瓦斯解吸指標的突出臨界值，應根據實測數據確定;如無實測出數據可參照《細則》規定：兩項指標滿足表2-4-8規定值，為突出危險工作麵。
采用鑽屑指標法預測石門揭煤工作麵突出危險性時，應按照表2-4-9填寫記錄。
(2)煤巷掘進工作麵突出危險性預測。在突出區域中的煤巷掘進工作麵，可采用以下方法之一預測其突出危險生;鑽孔瓦斯湧出初衷速度法、值指標法、鑽屑指標法和其他經實驗實有效的方法(如鑽屑溫度、煤體溫度、爆破後的瓦斯湧出量等)。
表2-4-8 鑽屑指標法預測石門工作麵突出危險的臨界值
| 指標 | 幹煤 | 濕煤 |
| △h2/Pa | ≥200 | ≥160 |
| K1/mL·g-1·min-1/2 | ≥0.5 | ≥0.4 |
表2-4-9 石門揭煤工作麵突出危險性預測記錄表
| 石門 | 煤層 | 測定日期 | 年 月 日 | |||||||
| 鑽孔編號 | 鑽孔深度/m | 鑽屑瓦斯解吸指標 | ||||||||
| K1/mL·g-1·min-1/2 | △h2/Pa | 備注 | ||||||||
| 突出危險結論 | ||||||||||
| 總工程師批示 | ||||||||||
| 通風科（區）長 | 地測科長 | 預測人員 | ||||||||
①鑽孔瓦斯湧出初速度法。鑽孔瓦斯湧出初速度是測定鑽孔自然湧出瓦斯多少的一個指標。它相當於間接地表明了瓦斯含量、瓦斯壓力及解吸能力等情況。它的定義是鑽孔打完後，立即封鑽孔，在2min內，測得的自然湧出瓦斯流量(L/min)
采用鑽孔瓦斯湧出初速度預測煤巷掘進工作各打一個平行於巷道掘進方向，直徑42mm、深度為0.5m;
鑽孔瓦斯湧出初速度的測定，必須在打完鑽孔2min內完成，測定數據按表2-4-10填寫;
鑽孔瓦斯湧出初速度的臨界值qm與煤的揮發分有前，應根據實測資料03manbetx 確定;如無實測資料，可參照表2-4-11中的臨界值qm。當時測的q值等於或大於qm時，煤巷掘進工作麵有突出危險;否則，預測為無突出危險工作麵。
②R值指標法。R值是綜合預測指標。它是反應地應力、煤質特征、瓦斯賦存善的指標。
采用R值指標預測煤巷掘進工作麵突出危險性時，應按下列步驟進行：
在煤掘工作麵打2個(傾角和急傾斜煤層)或3個(緩傾斜煤層)直徑為42mm、孔深5.5～6.5m鑽孔。鑽孔應布置在軟分層中。1個鑽孔打在工作麵中部並平行掘進方向，另1個鑽孔的終孔點位於巷道輪廓線外2-4m處，如圖2-4-3所示。
表2-4-10 鑽孔瓦斯湧出初速度（qm）法預測資料記錄表
| 測定日期 | 工作麵距主要巷道位置/m | 觀測鑽孔編號 | 瓦斯湧出初速度qm/min-1 | 預測結論 | 測定人員 | 防突專門機構負責人 | ||
| 年 | 月 | 日 | ||||||
表2-4-11 鑽孔瓦斯湧出初速度臨界值
| 煤的揮發分/% | 3～15 | 15～20 | 20～30 | ＞30 | |
| 鑽孔瓦斯湧出初速度qm/min-1 | 5.0 | 4.5 | 4.0 | 4.5 |
鑽孔每打1m，測得一次鑽屑量和鑽孔瓦斯湧出初速度，測量室的長充取0.5m。
取每個鑽孔最大Smax和qmax，按下列公式算出Rmax：
R=(Smax-1.8)×(qmax-4)
式中 R——綜合指標;
Smax——測量鑽孔單位長度(m)最大鑽屑量(L/m);
qmax——測量鑽孔單位長度(m)最大瓦斯湧出初速度(L/m·min)。
判斷突出危險性的臨界指標Rm應根據實測資料確定，如無實測資料，可取Rm=6，當任何一個鑽孔的R≥6時，工作麵為突出危險工作麵;當R≤6時為無突出危險工作麵;當R為負值時，應用正值項單項指標。
采用R值指標法預測為無突出危險時，每預測循環應留有2m的預測超前距。
③鑽屑量指標法。鑽孔鑽屑量指標(S)是反應地應力大小、煤的結構特征的指標。地應力大、煤質鬆軟、鑽屑量就大。
一般正常鑽孔鑽屑量：
式中 S0——鑽孔正常鑽屑量，kg/m或L/m;
π——3.1416;
R——鑽空直徑，m;
d0——煤的密度，取1400kg/m3;
1.3——鑽頭在鑽孔中超切削係數。
當鑽頭為42mm時，正常鑽屑量為1.8L/m或2.4kg/m。
當鑽孔每米鑽屑量大於或等於3倍正常鑽屑量，即Smax≥3S0時(5.4L/m或6kg/m)，認為有突出危險。
采用鑽屑量指標法預測煤掘工作麵突出危險性時，應按下列步驟進行：
在煤掘工作麵打2個(傾斜和急傾斜煤層)或3個(緩傾斜煤層)直徑為42mm、孔深8～10m的鑽孔。鑽孔應布置在軟分層中，1個鑽孔打在工作中部並平行掘進方向，另1個鑽孔的終孔點位於巷道輪廓線外2～4m處。
鑽孔每打1m測定一次鑽屑量，每隔2m測定一次鑽屑解吸指標。根據每個鑽孔沿孔長每米最大鑽屑量Smax和鑽屑解吸指標K1或△h2預測工作麵突出危險性。Smax、K1或△h2的突出危險臨界值，應根據實測數據確定，如無實測資料可參照2-4-12的數據判斷工作麵的突出危險性。
表2-4-12 鑽屑量突出危險性臨界值
| 危險性 | △h2 | 最大鑽屑量 | K1 | |
| Pa | ㎏·m-1 | L·m-1 | mL·-1·min-1/2 | |
| 有突出危險 | ≥200 | ≥6 | ≥4 | ≥0.5 |
| 無突出危險 | ＜200 | ＜6 | ＜4 | ＜0.5 |
預測得到的任一指標Smax、K1或△h2值等於或大於臨界值時，該工作麵預測為突出危險工作麵。
采用鑽屑量指標法預測突出危險性，當預測為無突然危險時，每預測循環應留有2m的預測超前距。
④其他指標法。如爆破後瓦斯湧出量、煤鑽屑溫度、煤體溫度等指標，可從實踐摸索中獲得。如德國曾使用爆破後瓦斯湧出量指標，他們認為爆破後30min內，落地煤解吸出的瓦斯以噸煤計算量，當瓦斯含量大於40%～60%時，認為有突出威脅性，而大於60%時，認為有突出危險性。
⑶采煤工作麵突出危險性預測。采煤工作麵突出危險性預測按下列步驟進行：
①沿采煤工作麵每隔10～15m布置一個預測鑽孔，鑽孔濃度根據工作麵的條件而定，但不得小於3.5m;
②可采用煤巷掘進工作麵突出危險性預測的方法，如鑽孔瓦斯湧出初速度法、R值指標法、鑽屑指標法等;
③當預測為無突出危險工作麵時，每預測循環應留有2m超前距。
