淺談我國煤礦煤與瓦斯突出的現狀及其預警技術

摘 要:21世紀以來隨著國民經濟對煤炭能源需求的激增和開采新技術的運用，我國煤礦的開采強度和開采深度不斷增加，復雜的地質條件與高端的工藝、管理要求使煤與瓦斯突出的威脅不斷加劇。雖然國家已經對該問題給予了高度的關注，但作為一種極其復雜的動力現象，煤與瓦斯突出仍是煤礦安全工作中的難點。本文深入介紹了我國礦井煤與瓦斯突出的現狀、基本規律與預兆特征，并分析了通過綜合預警技術，從根本上解決礦井煤與瓦斯突出這一難題的可行性及具體措施。

關鍵詞:煤與瓦斯突出 防突管理 綜合預警技術

中圖分類號:TD7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0076-01

1 我國煤礦煤與瓦斯突出的現狀及其規律

1.1 我國煤與瓦斯突出的現狀

20世紀80年代開始，隨著煤炭行業的飛速發展，我國突出礦井數量激增，煤與瓦斯突出對煤礦的生產安全與生產效率構成了嚴重的威脅，在這一背景下，煤炭部于1988年頒布了《防治煤與瓦斯突出細則》，并于1995年進行了重新修訂。《細則》的執行為我國綜合防突措施的規范提供了依據，防突工作也取得了顯著的成效。90年代后半，煤與瓦斯突出事故降至20年來的低點，因突出事故造成的死亡或重大損失也明顯減少。然而，21世紀以來，隨著國民經濟對煤炭能源需求的激增和開采新技術的運用，我國煤礦的開采強度和開采深度不斷增加，復雜的地質條件與高端的工藝、管理要求使煤與瓦斯突出的威脅不斷加劇，僅2000年-2004年5年間，全國國有煤礦共發生煤與瓦斯突出事故815起，共造成760人死亡，其中一次死亡10人以上的12起，死亡334人。雖然國家已經對該問題給予了高度的關注，但作為一種極其復雜的動力現象，煤與瓦斯突出仍是煤礦安全工作中的難點。統計表明，我國已累計(截至2010年底)發生煤與瓦斯突出20000余次，占世界煤礦突出總數的37%，成為了世界上煤與瓦斯突出問題最嚴重的國家之一。特別是在為數眾多、技術力量薄弱的小型煤礦，其防治技術還難以扭轉目前嚴峻的局面。這就要求相關技術人員深入了解礦井突出的規律與防治手段，并在各級部門的大力支持下聯合攻關，以先進、全面、有效、可靠的綜合預警技術和管理手段，從根本上解決礦井煤與瓦斯突出這一難題。

1.2 我國煤與瓦斯突出的特點及規律

詳細分析近年來我國煤與瓦斯突出事故的報告可發現以下規律:首先，突出危險與開采深度、煤層厚度成正比，煤層越厚、開采越深，突出次數和強度就越大。工作面中以煤巷掘進工作面突出次數最多，其次是回采工作面，再次是石門揭煤工作面，但揭煤工作面的突出強度最大，80%以上的特大型突出均發生在石門揭煤工作面。其次，突出事故多發生在巷道密集布置區、采場周邊的支撐壓力區、鄰近層的應力集中區及相向采掘鄰近區等位置，除支護不力等人為因素外，還與地質構造帶的分帶特征有關。狀構造收斂端、煤層扭轉區、煤層產狀變化區、壓性和壓扭性斷層帶等位置都是突出事故的多發地帶，且突出煤層一般具有軟煤分層結構，軟煤分層越厚，突出危險性越大，當層厚＜0.3m時，通常無突出事故發生。此外，石炭-二疊系煤層也是突出多發位置。目前我國的石炭-二疊系煤炭總量212萬億t，占煤炭總資源量的35%以上;瓦斯資源量大于17萬億m3，占全國資源量52%以上。值得注意的是，已發生的煤與瓦斯突出事故中，90%以上都有預兆可循，其預兆特征包括:(1)地壓顯現。支架來壓、煤壁外鼓、掉渣、打鉆時頂鉆、鉆孔嚴重變形以及炮眼裝不進炸藥等;(2)聲音。煤炮聲、劈裂聲、悶雷聲等;(3)煤體結構。煤層層理紊亂、軟分層增厚、煤層產狀急劇變化(如煤層波狀隆起)等;(4)鉆孔施工。打鉆時頂鉆、夾鉆、噴孔等;(5)瓦斯涌出。瓦斯涌出異常、濃度忽大忽小、打鉆噴孔及出現哨叫聲、蜂鳴聲等。除此之外，還可能出現煤壁發冷、氣味異常等預兆。

2 綜合預警技術

2.1 綜合預警技術的原理

煤與瓦斯突出綜合預警技術是以災害防治理論為指導，以突出事故發生規律為基礎，通過現代計算機技術、網絡技術、傳感技術等的綜合分析，對煤礦作業中各種危險預兆進行評價，以確定工作面所處的危險等級及其發展趨勢，為采掘工作的決策提供準確、科學的技術支持。預警系統基于三維地理信息系統的礦井數字信息庫，分別參考作業環境中的瓦斯地質賦存分布、涌出特性、鄰近空間應力的相互影響、防突措施中的重大缺陷以及管理隱患等信息，根據預警規則評定現場安全等級，并發布包括潛在危險隱患在內的預警結果，使防突工作能夠有針對性地進行。

2.2 具體組成與功能

煤與瓦斯突出綜合預警系統主要包括瓦斯地質分析系統、瓦斯涌出分析系統、動態防突管理與分析系統和地質測量信息管理系統。地質分析主要是對煤層瓦斯地質賦存信息的管理和評價，對煤層厚度，瓦斯涌出量進行智能測繪;涌出分析則可將自動遙測的瓦斯濃度與其他指標進行換算，從而預測出工作面的突出危險程度及其發展趨勢;防突管理在管理防突措施剖面圖等圖件的基礎上，將各種參數和指標值繪制成標準曲線，以比對出實際防突措施缺陷;地質測量信息則能夠完成井巷工程及地質構造的繪制與編輯、地質鉆孔資料管理、測量導線信息管理、采掘工作面管理、及地測資料的查詢和統計分析。綜合預警系統的要點是在保證各子系統能獨立完成各項功能的同時實現無縫連接，使各種信息集于一體，以便從各個角度全面分析出不同位置的突出危險性。實踐證明，綜合預警系統的運用可在保證礦井工作安全的前提下，提高防突工作的效率，使工作量減少60%以上。

3 結語

礦井煤與瓦斯突出一旦發生便可能導致威脅煤礦工作者生命安全的惡性事故，必須得到充分的重視。但由于突出發生的機理復雜、影響因素眾多，僅依靠傳統的防治技術與管理手段已無法滿足目前礦井開采規模與強度的需要。因此應在深入了解瓦斯災害規律、突出發生特征、礦井地質條件等的基礎上采取綜合預警技術，對工作面的潛在風險作出前瞻性的準確預判，使防治手段更具效率與針對性，從根本上杜絕煤與瓦斯的突出事故，保障煤礦作業的生產安全。

參考文獻

[1]蔡成功，張建國.煤與瓦斯突出規律的分析探討[J].煤礦安全，2003，(12).

[2]劉程，趙旭生，談國文，周政林，羅培榮，雷洪波.煤與瓦斯突出綜合預警技術實現原理及應用[J].煤礦安全，2010，(05)

[3]黃旭超，孟賢正.深井地質構造復雜區域突出煤層掘進防治煤與瓦斯突出[J].礦業安全與環保，2008，(01).

[4]李國瑞，羅新榮，鄭永昆，劉勇，吳電軍.煤與瓦斯突出機理研究現狀及研究新思路[J].能源技術與管理，2010，(01).