淺談煤與瓦斯突出防治措施

張松朝++李冠亞

文章編號：2095-6835（2016）17-0113-02

摘 要：煤與瓦斯突出是采煤過程中發(fā)生的嚴(yán)重災(zāi)害之一，而我國是世界上突出最嚴(yán)重的國家。目前，我國采用的是“四位一體”綜合防突措施，但隨著礦井開采深度的逐漸增加，煤層瓦斯含量也逐漸增高，煤層的透氣性越來越低，突出危險性也相應(yīng)增大，所以研究防治突出措施有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；防突措施；地質(zhì)構(gòu)造；安全措施

中圖分類號：TD713.3 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.113

煤與瓦斯突出是一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，是煤礦開采中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。它是指在采掘過程中，在極短時間內(nèi)，突然從煤層中噴出大量的瓦斯和煤炭，充滿巷道，并在煤內(nèi)形成特殊形狀的空洞。突出的氣流會產(chǎn)生強大的動力沖擊作用，能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，噴出的瓦斯由幾百立方米到幾十萬立方米，會使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息死亡，引起瓦斯燃燒或爆炸；噴出的煤由幾噸到幾千噸，會淹埋設(shè)備和人員。

煤與瓦斯突出是一種受多種因素影響的極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，是地壓、瓦斯（包括瓦斯壓力、含量和吸附瓦斯瞬時解吸速度等）、重力（主要指急傾斜煤層）和煤的物理性質(zhì)（包括煤的度和破壞類型）綜合作用的結(jié)果。顯然，預(yù)測它的突出地點、突出強度和發(fā)生時間難度很大。正因為如此，煤與瓦斯突出有明顯的突發(fā)性特征、破壞性極大，對煤礦的安全生產(chǎn)危害是十分嚴(yán)重的，有效防治煤與瓦斯突出已成為世界煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域丞待解決的技術(shù)難題。我國目前采用的是“四位一體”綜合防突措施，即突出危險性預(yù)測、防治突出技術(shù)措施、防突措施的效果檢驗和安全防護措施。

1 突出危險性預(yù)測

突出危險性預(yù)測是綜合措施采取的第一個環(huán)節(jié)。預(yù)測的目的是確定突出危險區(qū)域和地點，以便使防突措施更加有的放矢。當(dāng)預(yù)測有突出危險時，可采取防突措施，并對其防突效果進行驗證，確定措施有效時，可采取安全防護措施進行采掘作業(yè)；當(dāng)預(yù)測無突出危險時，可直接采取安全防護措施進行采掘作業(yè)。

突出危險性預(yù)測可分為區(qū)域預(yù)測和工作面預(yù)測。區(qū)域預(yù)測應(yīng)預(yù)測煤層和煤層區(qū)域的突出危險性，并在地質(zhì)勘探新井建設(shè)、新水平和新采區(qū)開拓或準(zhǔn)備開拓時進行。工作面預(yù)測是預(yù)測工作面附近煤體的突出危險性，應(yīng)在工作面推進過程中進行。

區(qū)域預(yù)測一般根據(jù)煤層瓦斯參數(shù)結(jié)合瓦斯地質(zhì)分析的方法進行，也可采用其他經(jīng)試驗驗證有效的方法。目前采用的判斷方法有單項指標(biāo)法、地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法。

2 防治煤與瓦斯突出的技術(shù)措施

防治突出措施是綜合措施采取的第二個環(huán)節(jié)，根本任務(wù)是消除突出危險，防止突出現(xiàn)象發(fā)生。這是防止突出事故發(fā)生的第一道防線。防治突出措施僅在預(yù)測有突出危險的區(qū)域和區(qū)段應(yīng)用，是防突工作的重點。在采取防突措施時，應(yīng)優(yōu)先考慮區(qū)域性防突措施，如果不具備采取區(qū)域性防突措施的條件，必須采取局部防突措施。

2.1 區(qū)域性防突措施

2.1.1 開采保護層

開采煤層群時，預(yù)先開采沒有突出危險或突出危險小的煤層，以消除或削弱突出危險煤層的突出危險。開采保護層后，被保護層中受到保護的地區(qū)按無突出煤層進行采掘，未受到保護的地區(qū)必須采取防突措施。

2.1.2 預(yù)抽煤層瓦斯

對于無保護層可采或開采單一突出危險的煤層，可采取預(yù)抽瓦斯作為區(qū)域性防突措施。通過預(yù)抽瓦斯，降低突出危險煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量，并使煤層收縮變形，地應(yīng)力下降，煤的透氣性增加和煤的強度提高，使被抽放瓦斯的煤體喪失或減弱其突出危險性。

2.1.3 煤層注水

通過注水濕潤煤體，改變煤的物理力學(xué)性質(zhì)，增加煤的可塑性，降低煤的彈性能，使應(yīng)力均勻化，使彈性能釋放速度減少，且水進入煤的空隙，抑制了瓦斯的排放，降低了煤的瓦斯放散初速度和瓦斯?jié)撃艿尼尫殴β?，從而達到防突目的。

2.2 局部防突措施

2.2.1 松動爆破

松動爆破就是向工作面前方應(yīng)力集中區(qū)打孔裝藥放炮，使煤體松動，應(yīng)力集中區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移，同時加快瓦斯的排出，從而在工作面前方形成較長的卸壓帶，以防突出發(fā)生。

2.2.2 超前鉆孔排放瓦斯

在石門揭煤或在突出危險的煤層中掘進時，在工作面前方一定距離的煤體內(nèi)打較大直徑的鉆孔，用以預(yù)排工作面煤層內(nèi)的瓦斯，使工作面前方保持較長的卸壓帶，防止突出發(fā)生。

2.2.3 水力沖孔、水力沖刷

借助于水壓快速破壞鉆孔孔底前方的煤體，形成新的暴露面，使鉆孔周圍的應(yīng)力發(fā)生突變，瓦斯壓力梯度陡增，誘發(fā)鉆孔內(nèi)產(chǎn)生突出。

2.2.4 金屬骨架

金屬骨架適用于急傾斜、厚度不大、松軟的突出煤層，其作用是增加石門揭煤時巷道上方煤層的穩(wěn)定性和排除煤體中的瓦斯。

3 防治煤與瓦斯突出措施的效果檢驗

防突措施效果檢驗是綜合防突措施采取的第三個環(huán)節(jié)，目的是在防突措施執(zhí)行后檢驗預(yù)測指標(biāo)是否降到突出危險臨界值以下，以此判斷措施是否有效。實踐證明，各種防突措施，特別是局部防突措施，盡管經(jīng)科學(xué)實驗證實防突是有效的，但在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用后，都無一例外地發(fā)生過少數(shù)的突出。措施失效原因在于井下條件過于復(fù)雜，例如煤層賦存條件變化、地質(zhì)構(gòu)造條件變化以及采掘工藝條件改變等。為了提高防突措施的可靠性，在防突措施執(zhí)行后，要求對其防突效果進行檢驗。如果檢驗結(jié)果無效，則應(yīng)采取附加防突措施。

4 防治突出的安全措施

安全措施是綜合防突措施采取的第四個環(huán)節(jié)，它是防止突出事故的第二道防線，目的在于突出預(yù)測失誤或防突措施失效發(fā)生突出時，避免發(fā)生人身傷亡事故。

4.1 震動爆破

在石門揭煤或在突出危險煤層中掘進時，采用增加炮眼數(shù)目、加大裝藥量等措施誘導(dǎo)煤與瓦斯突出的特殊爆破作業(yè)，是一種避免因突出而造成人員傷亡的安全措施。震動爆破是利用爆破產(chǎn)生的強大震動力，促使工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動力狀態(tài)突然改變而誘導(dǎo)突出的，要求全斷面一次揭開煤層。如果未能按要求揭穿煤層，在掘進剩余部分時，必須按照震動爆破的安全要求進行爆破作業(yè)，且必須采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等措施。

4.2 反向風(fēng)門

在突出危險區(qū)設(shè)置兩道可靠的反向防突風(fēng)門，爆破時風(fēng)門關(guān)閉。反向風(fēng)門距工作面的距離應(yīng)根據(jù)掘進工作面的通風(fēng)系統(tǒng)和預(yù)計的突出強度確定。

4.3 遠(yuǎn)距離爆破

掘進工作面采用遠(yuǎn)距離爆破時，爆破地點應(yīng)設(shè)在進風(fēng)側(cè)反向風(fēng)門之外或避難所內(nèi)，距工作面距離不得小于300 m。回風(fēng)系統(tǒng)的采掘工作面及其他有人作業(yè)的地點都必須停電撤人，爆破30 min后，方可進入工作面檢查。

4.4 避難硐室和壓風(fēng)自救系統(tǒng)

避難硐室應(yīng)設(shè)在采掘工作面附近，爆破時，撤離人員集中地點必須設(shè)有直通調(diào)試室電話，避難硐室內(nèi)應(yīng)根據(jù)同時避難的最多人數(shù)配備足夠數(shù)量的隔離式自救器、飲用水。壓風(fēng)自救系統(tǒng)設(shè)在井下壓風(fēng)管路上，距采掘工作面25～40 m的巷道內(nèi)、爆破地點、撤離人員與警戒人員所在位置以及回風(fēng)道有人作業(yè)處。長距離掘進巷道每隔50 m設(shè)一組壓風(fēng)自救系統(tǒng)，每組供5～8人使用。

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〔編輯：王霞〕