突出矿井必须对突出煤层进行区域突出危险性预测(简称区域预测)和工作面突出危险性预测(简称工作面预测)。
突出矿井必须对突出煤层进行区域突出危险性预测(简称区域预测)和工作面突出危险性预测(简称工作面预测)。
突出煤层经区域预测可划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。采掘工作面经工作面预测可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。对采掘工作面实施防治突出措施后，应按工作面预测方法进行措施效果检验。措施效果检验指标都在该煤层突出危险临界值以下的，认为措施有效。
【解读】本条是关于对突出煤层进行区域和工作面突出危险程度预测及划分的规定。
煤层突出预测的方法和指标很多，各国不尽相同，各主要突出矿区也不一样。这里介绍的是我国以法规形式确定指标和方法。
1.突出危险性预测分类
煤层突出危险性预测主要分为区域性预测和工作面预测。
1)区域性预测
主要预测煤层和煤层区域危险性。区域预测应在地质勘探、新井建设、新水平开拓和新采区开拓或准备时进行;也可以在开采过程中进行区域预测。
根据区域预测结果一般划分为：
(1)突出危险区。区内工作面进行采掘时，应进行工作面预测。经预测后可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。划分为突出危险工作面的要采取"四位一体"措施。
(2)突出威胁区。区内采掘工作面每推进30～100m，应用工作面预测方法连续进行不少于两次的预测验证。其中任何一次验证有突出危险性，该区域改划为突出危险区。连续两次预测验证都为无突出危险时，该区仍为突出威胁区。
(3)无突出危险区。可不采取防突措施。无突出危险区域确定，要有可靠的预测资料，确切掌握煤层突出危险区域分布规律，经矿总工程师划定不同区域突出危险程度，经局总工程师批准后，方可确认为无突出危险区。
2)工作面预测
主要是指石门和立、斜井揭煤工作面：煤掘工作面和采煤工作面的危险性预测。工作面预测应在工作面推进中进行。
根据工作面预测结果一般划分为：
(1)突出危险工作面。进行采掘作业时，必须采取"四位一体"综合防突措施。即先进行采掘工作面预测，然后采取防治突出措施，再按照工作面预测的方法进行效果检验，其检验指标都在该煤层突出危险临界值以下时，方可认为所采取的措施有效，确认为无突出危险后，还要采取安全防护措施，才能进行采掘作业。每执行一次防治突出措施作业循环(预测、措施、检验、保护、采掘作业)后，须重复进行上述循环，来推进工作面前进。
(2)无突出危险工作面。突出煤层采掘工作面，经连续两次工作面预测为无突出危险时，可视该工作面为无突出危险。但工作面仍要进行工作面预测和采取安全防护措施。
2.突出危险性预测方法
1)区域突出危险性预测
表2-4-4 煤的破坏类型分类表
| 破坏类型 | 光泽 | 构造与构造特征 | 节理性质 | 节理面性质 | 断口性质 | 强度 |
| Ⅰ类 (非破坏煤) |
亮与半亮 | 层状构造、块状构造、条带清晰明显 | 一组或二、三组节理、节理系统发达，有次序 | 有充填物（方解石）次生面少，节理、劈理面平整 | 叁差附状、波浪状、贝状 | 坚硬，用手难以掰开 |
| Ⅱ类 (破坏类) |
亮与半亮 | 1.尚未失去层状，较有次序 2.条带明显，有时扭曲，有错动 3.不规则块状，多棱角 4.有刘压特征 |
次生节理面多，且不规则，与原生节理面呈网状节理 | 节理面有擦纹、滑皮，节理不正，易瓣开 | 参差多角 | 用手极易剥成小块，中等破度 |
| Ⅲ类 (强烈破坏煤) |
半亮与半暗 | 1.弯曲呈透镜体构造 2.小片状构造 3.细小碎块，层理较紊无次序 |
节理不清、系统不发达，次生节理密度大 | 有大量擦痕 | 参差及粒状 | 用手捻之成粉末，硬度低 |
| Ⅳ类 (粉碎煤) |
暗淡 | 粒状或小颗粒胶结而成，形似天然煤团 | 节理失去意义，成粘块状 | 粒状 | 用手捻之成粉末，偶尔较硬 | |
| Ⅴ类 (全粉煤) |
暗淡 | 1.土状构造，似土质煤 2.如断层泥状 |
土状 | 用手捻之成粉琳，疏松 |
区域突出危险性预测有以下几种方法：
(1)单项指标法。采用煤的破坏类型，瓦斯放散初速度(△p)，煤的坚固性系数(f)和煤层瓦斯压务(P)作为预测指标，各和中指标的突出危险临界值应根据实测资料确定，无实测资料时可参考表2-4-4和表2-4-5所列数据。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2-4-5预测煤层突出危险性单项临界指标值
| 煤层突出危险性 | 煤的破坏类型 | 瓦斯放散初速度△p | 煤的坚固性系数f | 煤层瓦斯压力P/MPa |
| 突出危险 | ⅢⅣⅤ | ≥10 | ≤0.5 | ≥0.74 |
| 无突出危险 | ⅠⅡ | ＜10 | ＞0.5 | ＜0.74 |
(2)瓦斯地质统计法。根据已开采区域的煤层赋存和地质构造情况以及突出分布规律，划分出突出危险区、突出威胁区。
突出危险区应符合下列条件：
①上水平发生过一次突出的区域;下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区;
②根据上水平突出点颁布;地质构造情况;;突出点距离层最远距离线情况，结合上水平地质构造分布，推测下水平或下采区的突出危险性(图2-4-1);
③未划定的其他区域为突出威胁区。
(3)综合指标。综合指标，是指将多项单项指标综合考虑，经理论分析、实验室实验和实践证明建立起来的数学表达式。
如综合指标D，是考虑煤层埋藏深度、煤坚固程度、瓦斯压力建立起来的数学模型;综合指标K是考虑瓦斯含量、煤的微观结构和力学性质建立起来的数学模型。
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)
K=△p/f
式中 D——煤层突出危险性综合指标;
K——煤的突出危险性综合指标;
H——开采深度m;
P——煤层瓦斯压力，取两钻孔瓦斯压力最大值Mpa;
△p——软分层煤的瓦斯放散初速度指标;
f——软分层的煤的坚固性系数。
D、K临界值，原则上应根据本矿区实测和其他因素综合确定，无实测资料，可参照表2-4-6所列的临界值确定区域突出的危险性。
表2-4-6 综合指标预测煤层区域突出危险性的临界指标
| 煤层突出危险性综合指标 | 突出危险性 | ||
| D | K | ||
| 无烟煤 | 其他煤种 | ||
| ≥0.25 | ≥20 | ≥15 | 突出危险 |
| ＜0.25 | ＜20 | ＜15 | 无突出危险 |
注：①如果D=(0.0075H/f－3)(P－0.74)式中，两括号内计算都为负值时，不论D值大小，都为突出威胁区。
②地质勘探和新建井进行突出预测时，突出威胁区视为无突出危险煤层。
采用综合指标法对煤层进行区域预测时，应符合下列要求：
①在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压孔，测定瓦斯压力（P），取其最大值；
②在打测压孔过程中，每米煤钻孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数（f），将两个测压孔所测得的坚固性系数量最小值加以平均，作为该煤层平均坚固性系数；
③将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散速度指标（△p）；
④测定后，填写综合指标法预测区域突出危险性报告表，见表2-4-7。
表2-4-7 综合指标预测区域突出危险性报告表
| 局 矿 井 | |||||||||||
| 煤层 | 水平 | 石门 | 距地表垂深/m | ||||||||
| 煤层瓦斯压力测定 | |||||||||||
| 钻孔编号 | 钻孔直径/mm | 孔长/m | 钻孔倾角 | 瓦斯压力随时间变化曲线 | |||||||
| 岩孔 | 煤孔 | 合计 | |||||||||
| 封孔长度/m | 封孔日期 (年、月、日) |
安设瓦斯压力表日期(年、月、日) | 最大瓦斯压力/MPa | ||||||||
| 煤的坚固性系数 | 煤的瓦斯散放初速度指标△p | ||||||||||
| 煤层突出危险性综合指标D | |||||||||||
| 煤层突出危险性综合指标K | |||||||||||
| 突出危险性预测评价 | |||||||||||
| 预测人 | 通风科长 | ||||||||||
| 地测科长 | 矿总工程师 | ||||||||||
⑷地质构造指标法。煤与瓦斯突出与地质构造有明显关系，这实践证明的。但是，由于煤与瓦斯突出机理比较复杂，各地区、矿区、矿地质构造又有很大不同性，做出准确的宣判断很困难。
我国研究煤与瓦斯突出的校所，摸索出一整套方法，通过地质构造进行预测，虽然不能做出准确预测，但在作为定性判断，还是很有参考价值的。
①倾角标准差：
用煤层倾角变化，反映局部褶曲发育情况。α越大越危险。
式中 α——倾角标准差;
Xi——每一测量点的倾角;
——统计地区平均倾角;
n——测量点数。
②变形系数：
用煤层相对变形大小，判断突出可能性。越大越危险。
式中 KB——变形系数;
L′——剖面中煤层顶(底)板上两点实际变形长度;
L——两点的水平变形长度。
③小断层密度：
用单位面积或长度内的小断层个数，判断突出危险性。越大越危险。
④煤厚标准差：
用煤的厚度变化，判断突出危险性。越大越危险。
式中 Hm——煤厚标准差;
Hmi——某一测点煤厚;
——统计区域内平均煤厚;
n——观测点数。
⑤煤厚变异系数：
用煤厚变化幅度，判断突出危险性。
⑥煤层揉皱系数：
用煤层被揉皱情况，判断突出危险性。
式中 K10——揉皱系数;
h2——二类结构煤厚度;
h3-4——三、四类结构煤厚度和;
M——煤层总厚度。
2)工作面突出危险性预测
工作面突出危险性预测，也称局部预测。它主要是对石门揭煤、煤掘工作面和采煤工作面的危险性进行预测。
局部预测指标主要有：钻孔钻屑量(S)、瓦斯解吸指标(△h2或K1)、钻孔瓦斯涌出初速度(q)、R值及钻屑温度、煤体温度、煤层瓦斯涌出量等。最常用的指标有：S、△h2或K1、q、R。
下面分别介绍石门揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测方法。
⑴石门揭煤工作面突出危险性预测。石门揭煤工作面可采用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或经过实验证实有效的其他方法预测突出危险性。
①综合指标法。见区域突出危险性预测方法。
②钻屑瓦斯解吸指标法。钻孔瓦斯解吸指标是反应瓦斯压力，瓦斯含量和煤层特征的一个指标。当煤层瓦斯压务大，瓦斯含量高，煤层吸附瓦斯能力强时，更容易突出。但直接测定煤层这种瓦斯解吸能力又很困难。人们通过研究，采用试验模拟方法，间接进行测量，担出了△h2或K1概念。
在石门工作面距煤层最小垂距为～10m，利用探明煤层赋存条件和瓦斯情况的钻孔或至少打两个直径为50～75mm的预测钻孔，在其钻进煤层时，用1～3mm的筛子筛分钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2或K1。
△h2：即在固定炭粒度(1～3mm)，固定煤炭重量(10g)，固定暴露时间(3min)和固定测量时间(2min)情况下，测定瓦斯解吸量。但直接测量解吸量很困难，而测量产生的瓦斯压力更容易，于是就产生了△h2。
K1：是煤样从煤体脱落暴露后，第1分钟内，每克煤的累积瓦斯解吸量。它的理论依据是：
式中 Q——煤样解吸测定开始后，t分钟时，解吸每克煤样累积瓦斯解吸量;
W1——解吸测定开始前，煤样在暴露时间内损失的瓦斯解吸量，mL/g;
t1——取样到启动仪时间，min;
t2——解吸测定时间，min;
t3——煤样从煤体脱落到钻孔口时间(一般取0.1L。L为钻孔长度，m)。
由于式中有两个未知数，K1和W1，需要用作图法或试算法获得。
钻屑瓦斯解吸指标的突出临界值，应根据实测数据确定;如无实测出数据可参照《细则》规定：两项指标满足表2-4-8规定值，为突出危险工作面。
采用钻屑指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时，应按照表2-4-9填写记录。
(2)煤巷掘进工作面突出危险性预测。在突出区域中的煤巷掘进工作面，可采用以下方法之一预测其突出危险生;钻孔瓦斯涌出初衷速度法、值指标法、钻屑指标法和其他经实验实有效的方法(如钻屑温度、煤体温度、爆破后的瓦斯涌出量等)。
表2-4-8 钻屑指标法预测石门工作面突出危险的临界值
| 指标 | 干煤 | 湿煤 |
| △h2/Pa | ≥200 | ≥160 |
| K1/mL·g-1·min-1/2 | ≥0.5 | ≥0.4 |
表2-4-9 石门揭煤工作面突出危险性预测记录表
| 石门 | 煤层 | 测定日期 | 年 月 日 | |||||||
| 钻孔编号 | 钻孔深度/m | 钻屑瓦斯解吸指标 | ||||||||
| K1/mL·g-1·min-1/2 | △h2/Pa | 备注 | ||||||||
| 突出危险结论 | ||||||||||
| 总工程师批示 | ||||||||||
| 通风科（区）长 | 地测科长 | 预测人员 | ||||||||
①钻孔瓦斯涌出初速度法。钻孔瓦斯涌出初速度是测定钻孔自然涌出瓦斯多少的一个指标。它相当于间接地表明了瓦斯含量、瓦斯压力及解吸能力等情况。它的定义是钻孔打完后，立即封钻孔，在2min内，测得的自然涌出瓦斯流量(L/min)
采用钻孔瓦斯涌出初速度预测煤巷掘进工作各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm、深度为0.5m;
钻孔瓦斯涌出初速度的测定，必须在打完钻孔2min内完成，测定数据按表2-4-10填写;
钻孔瓦斯涌出初速度的临界值qm与煤的挥发分有前，应根据实测资料分析确定;如无实测资料，可参照表2-4-11中的临界值qm。当时测的q值等于或大于qm时，煤巷掘进工作面有突出危险;否则，预测为无突出危险工作面。
②R值指标法。R值是综合预测指标。它是反应地应力、煤质特征、瓦斯赋存善的指标。
采用R值指标预测煤巷掘进工作面突出危险性时，应按下列步骤进行：
在煤掘工作面打2个(倾角和急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层)直径为42mm、孔深5.5～6.5m钻孔。钻孔应布置在软分层中。1个钻孔打在工作面中部并平行掘进方向，另1个钻孔的终孔点位于巷道轮廓线外2-4m处，如图2-4-3所示。
表2-4-10 钻孔瓦斯涌出初速度（qm）法预测资料记录表
| 测定日期 | 工作面距主要巷道位置/m | 观测钻孔编号 | 瓦斯涌出初速度qm/min-1 | 预测结论 | 测定人员 | 防突专门机构负责人 | ||
| 年 | 月 | 日 | ||||||
表2-4-11 钻孔瓦斯涌出初速度临界值
| 煤的挥发分/% | 3～15 | 15～20 | 20～30 | ＞30 | |
| 钻孔瓦斯涌出初速度qm/min-1 | 5.0 | 4.5 | 4.0 | 4.5 |
钻孔每打1m，测得一次钻屑量和钻孔瓦斯涌出初速度，测量室的长充取0.5m。
取每个钻孔最大Smax和qmax，按下列公式算出Rmax：
R=(Smax-1.8)×(qmax-4)
式中 R——综合指标;
Smax——测量钻孔单位长度(m)最大钻屑量(L/m);
qmax——测量钻孔单位长度(m)最大瓦斯涌出初速度(L/m·min)。
判断突出危险性的临界指标Rm应根据实测资料确定，如无实测资料，可取Rm=6，当任何一个钻孔的R≥6时，工作面为突出危险工作面;当R≤6时为无突出危险工作面;当R为负值时，应用正值项单项指标。
采用R值指标法预测为无突出危险时，每预测循环应留有2m的预测超前距。
③钻屑量指标法。钻孔钻屑量指标(S)是反应地应力大小、煤的结构特征的指标。地应力大、煤质松软、钻屑量就大。
一般正常钻孔钻屑量：
式中 S0——钻孔正常钻屑量，kg/m或L/m;
π——3.1416;
R——钻空直径，m;
d0——煤的密度，取1400kg/m3;
1.3——钻头在钻孔中超切削系数。
当钻头为42mm时，正常钻屑量为1.8L/m或2.4kg/m。
当钻孔每米钻屑量大于或等于3倍正常钻屑量，即Smax≥3S0时(5.4L/m或6kg/m)，认为有突出危险。
采用钻屑量指标法预测煤掘工作面突出危险性时，应按下列步骤进行：
在煤掘工作面打2个(倾斜和急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层)直径为42mm、孔深8～10m的钻孔。钻孔应布置在软分层中，1个钻孔打在工作中部并平行掘进方向，另1个钻孔的终孔点位于巷道轮廓线外2～4m处。
钻孔每打1m测定一次钻屑量，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔沿孔长每米最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标K1或△h2预测工作面突出危险性。Smax、K1或△h2的突出危险临界值，应根据实测数据确定，如无实测资料可参照2-4-12的数据判断工作面的突出危险性。
表2-4-12 钻屑量突出危险性临界值
| 危险性 | △h2 | 最大钻屑量 | K1 | |
| Pa | ㎏·m-1 | L·m-1 | mL·-1·min-1/2 | |
| 有突出危险 | ≥200 | ≥6 | ≥4 | ≥0.5 |
| 无突出危险 | ＜200 | ＜6 | ＜4 | ＜0.5 |
预测得到的任一指标Smax、K1或△h2值等于或大于临界值时，该工作面预测为突出危险工作面。
采用钻屑量指标法预测突出危险性，当预测为无突然危险时，每预测循环应留有2m的预测超前距。
④其他指标法。如爆破后瓦斯涌出量、煤钻屑温度、煤体温度等指标，可从实践摸索中获得。如德国曾使用爆破后瓦斯涌出量指标，他们认为爆破后30min内，落地煤解吸出的瓦斯以吨煤计算量，当瓦斯含量大于40%～60%时，认为有突出威胁性，而大于60%时，认为有突出危险性。
⑶采煤工作面突出危险性预测。采煤工作面突出危险性预测按下列步骤进行：
①沿采煤工作面每隔10～15m布置一个预测钻孔，钻孔浓度根据工作面的条件而定，但不得小于3.5m;
②可采用煤巷掘进工作面突出危险性预测的方法，如钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法、钻屑指标法等;
③当预测为无突出危险工作面时，每预测循环应留有2m超前距。
