綜合治理措施在防治煤與瓦斯突出中的應用初探

周瑞斌

(神華烏海能源有限責任公司 駱駝山煤礦，內蒙古 烏海 016000)

隨著煤礦開采深度的不斷增加，煤層中的瓦斯含量以及壓力都會顯著升高，煤與瓦斯突出事故發生的幾率隨之增大，給煤礦的安全生產帶來嚴重威脅。我國對煤與瓦斯突出產生的原因認識還不清晰，對突出的預測存在較大誤差，為了保證煤礦的安全生產，需要采用多種技術措施加以防范，減小煤與瓦斯突出事故發生的可能。下面對突出的一般規律進行介紹，并提出煤與瓦斯突出綜合治理措施。

1 突出的規律

煤礦開采到一定的深度就會出現突出，不過其出現的具體深度并不確定，目前已知最小始突深度為50m，最深的始突深度為640m，自始突起隨著深度的增加突出的次數增多，強度越來越大。

在地質構造附近突出發生的可能性較大，比如在地層扭轉、斷層以及褶曲處等，據有關部門統計，在扭轉、斷層地帶處發生的突出占95%，在地質構造，以及火成巖侵入區發生的突出占90%以上。

發生突出的次數和強度會隨著煤層的厚度，尤其是軟分層厚度的增加而增加，煤層傾角角度越大突出的強度越強。

發生突出煤層一般具有強度低、柔軟相間、透氣性差、瓦斯放散速度慢等特點，另外，如果煤層的頂板密度較大，突出引發的危險也就越大。

2 煤與瓦斯突出綜合防突措施

我國是煤與瓦斯突出較為嚴重的國家之一，經過多年的研究和實踐，在預防突出形成上擁有較為豐富的經驗和理論支撐，極大的提高了煤礦開采的安全性。并根據具體的施工環境和條件，制定了區域和局部防突措施。

根據消除突出的范圍可將突出分為區域性和局部防突措施，顧名思義區域性防突措施能夠消除較大范圍煤層的突出，局部防突措施可以消除局部煤層的突出。區域綜合防突和局部綜合防突總的來講主要分為工作面突出危險預測、防突措施、以及安全防護三項內容。

2.1 工作面突出危險預測

我國突出危險預測手段欠佳，區域突出危險性預測以及效果檢驗，主要建立在之前煤礦開采的經驗數據和對煤層參數測量的基礎之上。通過綜合分析煤層瓦斯參數和瓦斯地質情況進行得出結論，但是這種方式存在一定的問題:對本煤層深部以及相關采樣技術還未很好的解決，導致煤層深部的瓦斯測量值偏小，不能很好的對開采進行評估;瓦斯地質統計法只能夠對大范圍的區域預測，而不能進行細分。因此，突出危險預測的時效性、準確性和可靠性還不能滿足相關施工標準。

突出危險預測可靠性差。對工作面突出危險進行預測時，往往受到技術和實際情況的限制，導致預測結果的可參考性差。比如，在軟煤層開采時瓦斯指標和鉆屑量指標只有一個滿足施工標準，就會影響開采工作的順利進行;另外一般使用孔口接樣的方法進行鉆屑瓦斯解吸指標檢測，由于這種煤樣是充分混合的混樣，在空間和時間存在不確定性，使測試出現誤差，經研究表明，工作面突出的預測誤差會隨著煤層深度的增加而變大。

預測結果不準確不能為煤層的開采帶來有價值的參考，甚至完全失去了預測的作用，導致突出依然發生。因此對突出危險性預測時，應使用先進的取樣機械設備，保證突出危險預測結果的準確性。

2.2 區域防突措施介紹

開采保護層和抽取煤層瓦斯是區域性防突的重要方法。

(1)保護層主要指預先開采并能減少或者喪失臨近煤層出現突出的煤層，被保護層主要指后期開采的煤層。根據保護層處在被保護層位置的不同可以將其分為上保護層和下保護層。

開采保護層能夠減小地壓，使其彈性能量慢慢釋放;促使煤層變形，形成較多空隙使瓦斯慢慢釋放到采空區域中，因此，煤層中瓦斯含量會大大減少，瓦斯壓力也會逐漸降低;當瓦斯從煤層中釋放出來后，煤層強度會增加。

(2)對于沒有保護層的礦井，可以抽取煤層中的瓦斯作為防止區域性突出產生的方法。當煤層中的瓦斯含量降低后，煤層的透氣性和強度會隨之增強，以此減少突出發生的概率。

2.3 局部防突措施介紹

(1)松動爆破

主要指在操作面前方應力較為集中的位置，打鉆孔裝入炸藥進行爆破。爆破后煤層的集中應力區會向更深位置移動，同時煤層中的瓦斯被釋放出來，在煤層工作面前方就會形成一個較長的卸壓帶，從而防止突出的發生。松動爆破根據鉆孔的深淺分為深孔和淺孔爆破，煤巷或者半煤巖巷的工作面一般使用深孔爆破，爆破時應將鉆孔直徑設定為40-60mm，深度范圍為8-15m，淺孔松動爆破主要應用于采煤工作面。

(2)鉆孔排放瓦斯

在石門揭煤之前，由巖巷位置向可能產生突出危險區域鉆孔，從而使煤層中的瓦斯自然釋放出來，當瓦斯含量以及壓力降低安全值再開始開采工作。

(3)水力沖孔

在安全巖的保護下，利用機械向煤層打鉆，當打入合適深度后用高壓水射流在工作面前方煤層中沖出孔道，瓦斯會迅速排放出來。同時在水的作用下周圍煤體會變形，使應力重新分布，增加卸壓范圍。在高壓水射流的作用下能夠將大的突出，分解成小的突出，從而降低大突出帶來的破壞，保障安全開采。

(4)超前鉆孔

在開采時工作時，始終在工作面前保持一定數目的鉆孔以促進瓦斯的迅速排放，增強煤層強度，使煤層的集中應力位置不斷移向深處。

(5)金屬骨架

當挖掘接近煤層時，可以在巷道兩側和頂部打鉆，保證鉆孔穿過整個煤層，并進入巖層約0.5m的深度，保持孔間距在0.2m左右，孔徑在75-100mm。然后將長度大于孔深為0.4-0.5m的鋼管，插入孔內作為骨架，并將其尾部固定牢固，然后使用震動放炮方式揭開煤層。這種方法在地壓以及瓦斯不大的中厚煤層中應用，效果較為顯著。

另外，超前支架以及卸壓槽操作方式類似，為了防止突出發生事先在工作面前方位置固定一排支架以增加煤層的穩定性。卸壓槽主要是在工作面的前方位置設置一些縫槽，以達到增加卸壓面范圍的目的。

(6)震動放炮法

震動放炮主要通過增加炮眼和裝藥量，揭開煤層并成巷的爆破方法。在炸藥產生的巨大震動下，使圍巖以及瓦斯下壓力急劇下降，為開采工作創造了有力條件。在實施震動放炮法應該注意以下內容:巖柱厚度越大，爆破前發生突出的可能性就越小，但是產生的爆破效果越差。根據相關標準規定，急傾斜煤層巖柱厚度不能小于1.5m，為了全面一次性揭開傾斜和緩傾斜煤層，應將工作面制成斜面或者臺階狀，然后布置合理數目的炮眼;應按照相關計算公式計算出炮眼布置的數量。另外，應根據巖石性質以及體積，并結合以往爆破經驗確定裝藥量的多少。

防突規范標準要求對存在突出的煤層先采用區域防突措施進行處理，并且滿足施工標準要求后才能進行采掘，真正將區域防突作為消除煤層突出，進行開采作業的前提。為了避免事故的發生，應注意如果區域防突效果不能消除突出發生的可能，不能開始采掘工作;在采掘過程中發現局部仍存在突出，不要采用局部防突措施進行處理，而仍然需要區域防突措施進行消突;施工中應注意不能以任何理由，進入有可能發生突出的煤層作業。

3 安全防護

現在煤巷掘進工作面，進風側防突反向風門的管理規定對防范突出的發生不利。

有關防突標準規定，煤巷掘進工作面進風側，必須安裝既牢固又可靠的反向風門，但施工人員進入操作面時必須打開風門，并且固定牢固，當需要爆破或者無人時應將風門關閉，但是在實際的工作中由于沒有關閉風門，導致嚴重的事故發生。

在可能發生突出的煤層如果反向風門處在敞開狀態，在瓦斯氣體的影響下，使進風風流發生逆轉，擴大事故的破壞范圍，如果將風門關閉則可以將事故區域限制在反向風門以里的工作區，從而減少事故的危害范圍。

為了保護處在反向風門里工作人員的安全，可以在反向風門里面設置隔離門、避險場所并在其中放置飲用水、自救器等設備。發生突出事故時，采掘人員可以從反向風門進入安全區域或者進入避險所等待救援。這樣既保證了反向風門中采掘人員的安全，又能進一步阻止危險的蔓延，保證了采掘作業處在安全的環境中進行。

4 總結

本文主要介紹了煤與瓦斯突出的規律，并對綜合治理措施在防止煤與瓦斯突出的問題進行分析，提出相關的參考建議。為了提高突出危險性預測的準確性，應使用先進的取樣裝置，保證測試結果真實可靠;當發現區域消突措施后，仍有部分煤層沒有消突時，不應使用局部消突措施加以補充，仍需進行區域消突才能進行采掘工作;并介紹了反向風門開閉的重要性，以及在實際工作怎樣利用反向風門進行自救。同時對區域防突和局部防突的相關措施進行了詳細的介紹:區域防突措施主要有開采保護層和預抽煤層瓦斯，而局部防突措施主要包括松動防爆、鉆孔排放瓦斯、水力沖孔等措施，以此為我國礦井開采工作的安全進行提供有價值的參考。

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