淺析防治煤與瓦斯突出措施

喬趙有

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)安全監(jiān)察局,寧夏石嘴山 753000)

淺析防治煤與瓦斯突出措施

喬趙有

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)安全監(jiān)察局,寧夏石嘴山 753000)

煤與瓦斯突出是煤礦開采過程中的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一,因其具有突發(fā)性,對生產(chǎn)人員的安全危害極大。本文對煤與瓦斯突出的防治措施進(jìn)行了簡要分析。

煤與瓦斯突出 防治措施

我國煤與瓦斯突出礦井多，分布范圍廣，并且突出頻繁，所以防治煤與瓦斯突出是非常必要的，在預(yù)測它發(fā)生的區(qū)域、范圍后，采取必要的防治措施，改變其發(fā)生突出應(yīng)具備的基本條件，可以有效保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全。防治煤與瓦斯突出，一直是煤炭行業(yè)研究的課題。

1 煤與瓦斯突出的發(fā)生機(jī)理及主要影響因素

目前普遍認(rèn)可的說法，是由于地應(yīng)力和瓦斯壓力共同作用下，大量的煤巖與瓦斯突然涌向采掘空間的動力現(xiàn)象，簡單的說，是突出動力大于突出阻力。

主要影響因素有：一是自然因素：煤層和圍巖的瓦斯含量、地面大氣壓變化。二是開采技術(shù)：開采規(guī)模、開采順序與采煤方法、生產(chǎn)工藝、通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量情況等

2 煤與瓦斯突出前的預(yù)兆

無聲預(yù)兆。工作面頂板壓力增大，煤壁被擠出、片幫掉渣、頂板下沉或底板鼓起、煤層層理紊亂、煤暗淡無光澤、煤質(zhì)變軟、瓦斯忽大忽小、煤壁發(fā)涼，打鉆時(shí)有頂鉆、卡鉆、噴瓦斯等現(xiàn)象。

有聲預(yù)兆。煤層在變形過程中發(fā)生劈裂聲、悶雷聲、機(jī)槍聲、響煤炮，聲音由遠(yuǎn)到近、由小到大、有短暫的、有連續(xù)的、間隔時(shí)間長短也不一致，煤壁發(fā)生震動和沖擊，頂板來壓、支架發(fā)出折裂聲。

3 防治煤與瓦斯突出措施

對于煤與瓦斯突出礦井必須遵循“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”的原則，生產(chǎn)中必須按《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》做好區(qū)域性綜合防突措施和局部綜合防突措施，防止礦井煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

區(qū)域綜合防突措施包括：區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測、區(qū)域防突措施、區(qū)域措施效果檢驗(yàn)、區(qū)域驗(yàn)證。

局部綜合防突措施包括：工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測、工作面防突措施、工作面措施效果檢驗(yàn)、安全防護(hù)措施。

3.1 區(qū)域綜合防突措施

3.1.1 區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測

突出礦井應(yīng)當(dāng)對突出煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測。經(jīng)區(qū)域預(yù)測后，突出煤層劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)和無突出危險(xiǎn)區(qū)。未進(jìn)行區(qū)域預(yù)測的區(qū)域視為突出危險(xiǎn)區(qū)。

3.1.2 區(qū)域防突措施

區(qū)域防突措施是指在突出煤層進(jìn)行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施包括開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩類。

3.1.3 區(qū)域措施效果檢驗(yàn)

(1)開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏考捌渌?jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的指標(biāo)和方法，也可以結(jié)合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標(biāo)。(2)對預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)。在確定前可以按照如下指標(biāo)進(jìn)行評判：可采用殘余瓦斯壓力指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果沒有或者缺少殘余瓦斯壓力資料，也可根據(jù)殘余瓦斯含量進(jìn)行檢驗(yàn)，并且煤層殘余瓦斯壓力小于0.74MPa或殘余瓦斯含量小于8m3/t的預(yù)抽區(qū)域?yàn)闊o突出危險(xiǎn)區(qū)，否則，即為突出危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)抽防突效果無效；也可以采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)對穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯的區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)，如果所有實(shí)測的指標(biāo)值均小于鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法預(yù)測石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性的參考臨界值，則為無突出危險(xiǎn)區(qū)，否則，即為突出危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)抽防突效果無效。

但若檢驗(yàn)期間在煤層中進(jìn)行鉆孔等作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時(shí)，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域判定為措施無效，所在區(qū)域煤層仍屬突出危險(xiǎn)區(qū)。

當(dāng)采用煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量的直接測定值進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，若任何一個(gè)檢驗(yàn)測試點(diǎn)的指標(biāo)測定值達(dá)到或超過了有突出危險(xiǎn)的臨界值而判定為預(yù)抽防突效果無效時(shí)，則此檢驗(yàn)測試點(diǎn)周圍半徑100m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無效，即為突出危險(xiǎn)區(qū)。

3.1.4 區(qū)域驗(yàn)證

在石門揭煤工作面對無突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行的區(qū)域驗(yàn)證，應(yīng)當(dāng)選用綜合指標(biāo)法或鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法對石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測進(jìn)行驗(yàn)證。

在煤巷掘進(jìn)工作面和采煤工作面分別采用鉆屑指標(biāo)法或復(fù)合指標(biāo)法進(jìn)行驗(yàn)證，工作面預(yù)測方法對無突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照下列要求進(jìn)行：

(1)在工作面進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，立即連續(xù)進(jìn)行至少兩次區(qū)域驗(yàn)證；

(2)工作面每推進(jìn)10m～50m(在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域或采取了預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時(shí)宜取小值)至少進(jìn)行兩次區(qū)域驗(yàn)證；(3)在構(gòu)造破壞帶連續(xù)進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證；(4)在煤巷掘進(jìn)工作面還應(yīng)當(dāng)至少打1個(gè)超前距不小于10m的超前鉆孔或者采取超前物探措施，探測地質(zhì)構(gòu)造和觀察突出預(yù)兆。當(dāng)區(qū)域驗(yàn)證為無突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取安全防護(hù)措施后進(jìn)行采掘作業(yè)。但若為采掘工作面在該區(qū)域進(jìn)行的首次區(qū)域驗(yàn)證時(shí)，采掘前還應(yīng)保留足夠的突出預(yù)測超前距。

只要有一次區(qū)域驗(yàn)證為有突出危險(xiǎn)或超前鉆孔等發(fā)現(xiàn)了突出預(yù)兆，則該區(qū)域以后的采掘作業(yè)均應(yīng)當(dāng)執(zhí)行局部綜合防突措施。

3.2 局部綜合防突措施

3.2.1 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測

采掘工作面采用鉆屑瓦解吸指標(biāo)法預(yù)測突出危險(xiǎn)性，操作步驟和方法為：

(1)在采掘工作面打3個(gè)直徑為42mm，孔深10m的鉆孔，一個(gè)鉆孔位于巷道工作面的中部，并平行于掘進(jìn)方向，其他鉆孔的終孔點(diǎn)位于巷道輪廓外2-4米。(2)鉆孔每打1m測定鉆屑量一次，每隔2m測定一次鉆屑解吸指標(biāo)，根據(jù)每個(gè)鉆孔沿孔長每米的最大鉆屑量smax和鉆屑解吸指標(biāo)△h2或k1預(yù)測工作面的突出危險(xiǎn)性，當(dāng)最大鉆屑量＜6kg/m，k1＜0.5mL(g·mm1/2)則為無突出危險(xiǎn)區(qū)，否則，即為突出危險(xiǎn)區(qū)

3.2.2 工作面防突措施

工作面防突措施是針對經(jīng)工作面預(yù)測尚有突出危險(xiǎn)的局部煤層實(shí)施的防突措施，其有效作用范圍一般僅限于當(dāng)前工作面周圍的較小區(qū)域。

(1)石門揭煤工作面防治突出措施

在石門和立井揭煤工作面采用預(yù)抽瓦斯、排放鉆孔防突措施時(shí)，鉆孔直徑一般為75～120mm。石門揭煤工作面鉆孔的控制范圍是：石門的兩側(cè)和上部輪廓線外至少5m，下部至少3m。立井揭煤工作面鉆孔控制范圍是：近水平、緩傾斜、傾斜煤層為井筒四周輪廓線外至少5m；急傾斜煤層沿走向兩側(cè)及沿傾斜上部輪廓線外至少5m，下部輪廓線外至少3m。鉆孔的孔底間距應(yīng)根據(jù)實(shí)際考察情況確定。揭煤工作面施工的鉆孔應(yīng)當(dāng)盡可能穿透煤層全厚。當(dāng)不能一次打穿煤層全厚時(shí)，可分段施工，但第一次實(shí)施的鉆孔穿煤長度不得小于15m，且進(jìn)入煤層掘進(jìn)時(shí)，必須至少留有5m的超前距離。

(2)煤巷掘進(jìn)工作面防治突出措施

煤巷掘進(jìn)工作面在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶或煤層賦存條件急劇變化處不能按原措施設(shè)計(jì)要求實(shí)施時(shí)，必須打鉆孔查明煤層賦存條件，然后采用直徑為Φ42mm～Φ75mm的鉆孔排放瓦斯。

若突出煤層煤巷掘進(jìn)工作面前方遇到落差超過煤層厚度的斷層，應(yīng)按石門揭煤的措施執(zhí)行。

3.2.3 工作面措施效果檢驗(yàn)

(1)各檢驗(yàn)指標(biāo)的測定情況及主要數(shù)據(jù)。對石門和其他揭煤工作面進(jìn)行防突措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法或其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法，但所有用鉆孔方式檢驗(yàn)的方法中檢驗(yàn)孔數(shù)均不得少于5個(gè)，分別位于石門的上部、中部、下部和兩側(cè)。如檢驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)都在該煤層突出危險(xiǎn)臨界值以下，且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則措施有效；反之，判定為措施無效。(2)當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果措施有效時(shí)，若檢驗(yàn)孔與防突措施鉆孔深度相等，則可在留足防突措施超前距并采取安全防護(hù)措施的條件下回采。當(dāng)檢驗(yàn)孔的深度小于防突措施鉆孔時(shí)，則應(yīng)當(dāng)在留足所需的防突措施超前距并同時(shí)保留有2m檢驗(yàn)孔超前距的條件下，采取安全防護(hù)措施后實(shí)施回采作業(yè)。

3.2.4 安全防護(hù)措施

安全防護(hù)措施可體現(xiàn)在三個(gè)層面：一是盡量減少工作人員在落煤時(shí)與工作面的接觸時(shí)間，主要措施有遠(yuǎn)距離發(fā)爆等；二是突出后工作人員應(yīng)有的一套完整的生命保證系統(tǒng)，主要有避難所、避難窗、隔離式自救器、壓風(fēng)自救裝置和急救袋等；三是突出后防止災(zāi)害擴(kuò)大裝置，主要有反向風(fēng)門、擋欄等。

綜上所述，瓦斯防突出防治工作，它已不是單一的技術(shù)措施，而是一套完整的綜合防治措施， 嚴(yán)格執(zhí)行區(qū)域性綜合防突措施和局部綜合防突措施，可以有效避免突出事故的發(fā)生或者將其突出強(qiáng)度降到最低，確保煤礦的安全生產(chǎn)。

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān),防治煤與瓦斯突出規(guī)定,煤炭工業(yè)出版社,2010.

[2]梁愛堂,礦井防治煤與瓦斯突出實(shí)用措施,煤炭工業(yè)出版社,2010.

[3]馬雷舍夫.煤與瓦斯突出預(yù)測方法和防治措施,煤炭工業(yè)出版社,2006.

[4]孫和應(yīng),常松嶺.礦井瓦斯防治技術(shù),中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.

喬趙有,1975年生,1998年畢業(yè)于寧夏煤炭工業(yè)職業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè),2004年畢業(yè)于中央電視大學(xué)工商管理專業(yè),現(xiàn)在神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)安全監(jiān)察局工作。