我國煤礦煤與瓦斯突出現狀及防治對策

郭有慧

(山西陽煤寺家莊煤業有限責任公司，山西晉中045300)

1 我國煤與瓦斯突出現狀

自20 世紀80 年代開始，隨著煤炭行業發展，我國礦井數量成倍增加，突出礦井數量也相應增多，為應對煤與瓦斯突出事故，煤炭部在1988 年先后制定并出臺了《防治煤與瓦斯突出細則》，并于1995 年重新補充修訂，新細則有效地指導了防治煤與瓦斯突出工作，突出事故發生率明顯下降。但近年來，隨著開采規模的擴大，特別是個別地區開采地形比較復雜，埋藏深度深，煤與瓦斯突出事故發生率又開始逐日上升。據統計2000 年7 月～2009 年11 月我國各省市發生嚴重煤與瓦斯突出事故共362 起，事故累計死亡人數2 105 人;自2010 年后煤與瓦斯突出事故發生次數和死亡人數成倍增加，僅2013 年上半年發生較大煤與瓦斯突出事故26 起，占全年總瓦斯事故(59起)的44.06%左右。

2 我國煤礦煤與瓦斯突出事故頻發的原因分析

從上述數據分析不難看出:發生煤與瓦斯突出事故導致的人員傷亡觸目驚心，損失慘重，究其原因在于:①受各礦區開采煤層結構特征的影響:個別礦區煤層透氣性系數低，瓦斯壓力達1.5 MPa 以上，瓦斯含量在10 ～24 m3/t，各項指標均遠超過突出規定界限。②煤層瓦斯含量高與瓦斯壓力大的客觀因素沒有得到根除性解決。③受地質構造與地應力的影響，個別礦區煤層埋藏深，地應力高，成煤復雜，構造覆蓋廣，構造區發生突出占90%以上。④礦井開采方式、開采順序(多煤層開采)、礦山壓力等其他導致突出的因素。

3 我國煤礦煤與瓦斯突出防治對策

3.1 提高煤與瓦斯突出礦井開采條件

1)未開采上鄰近或下鄰近保護層的礦區嚴禁進行采掘煤層作業，嚴禁進行揭煤作業。

2)未實施地面煤層氣鉆井技術預抽采瓦斯，嚴禁進行采掘煤層作業。

3)井下采掘空間實施定向長鉆孔(千米鉆機)、順煤層網格長鉆孔，結合地面井壓裂增透技術與井下長鉆孔相對接，實現井上、下立體聯合抽采;否則嚴禁組織采掘煤層作業。

4)嚴格界定煤與瓦斯突出礦井產能，既不能超過礦井瓦斯抽采能力和核定通風能力，也不能超過按確保區域、局部兩個“四位一體”防突措施所能達到的生產能力，突出礦井產能不得超過 5.0 Mt/a。

3.2 裝備先進的防治煤與瓦斯突出預警監控系統

借助綜合指標法、物探法等來對采、掘面進行突出危險性區域預測，并根據電磁輻射法、瓦斯涌出動態法等進行工作面危險性預測，實時分析井下工作面瓦斯涌出數據，自動對全礦井范圍內的突出危險工作面進行全方位突出危險性分析、評價與預警，提示管理人員對礦井突出危險性工作面采取有效措施，預防煤與瓦斯突出事故發生。

3.3 加強煤與瓦斯突出礦井的安全監管

煤礦企業應制定可操作、針對性強的防治煤與瓦斯突出全面跟蹤檢查制度，同時制定各種防治預案，重點明確瓦斯抽采、煤與瓦斯突出防治措施等，嚴格落實一礦一策，一面一策規定。各級監管部門要加強對各項措施、管理制度等進行逐級監管，以求達到四位一體防控目標［1］。

3.4 防治煤與瓦斯突出綜合防治對策

防治煤與瓦斯突出必須采用綜合防突技術。防治煤與瓦斯突出是一項涉及面廣、主客觀影響因素多、技術性強、工程量大、投資高的復雜系統工程。單一防治技術很難得到治理效果，只有綜合分析考慮各煤礦開采過程中存在的突出危險性并進行預測，集開采上、下保護層預抽，井上、下立體抽放，井下網格預抽等措施，并結合新技術、新工藝的合理推廣運用，針對性制定出適合本礦井的防突方案和技術安全措施，真正實現防突二個“四位一體”達標，達到從源頭消除突出和在管理中防治突出的目的。

1)根據各礦區煤層賦存條件，按礦井準備區域劃分組織對突出煤層實施上行或下行開采保護層，輔助施工上行或下行長鉆孔進行預抽，實現以巖巷保護煤層掘進、以上鄰近層采區(工作面)保護突出煤層區(工作面)。上行開采保護層在淮南得到現場實踐，下行開采保護層(上行)在陽泉礦區三礦試驗成功，上行或下行開采保護層從源頭防治突出在淮南、陽泉均取得了明顯效益，從瓦斯治理和安全管理的角度更是受益非淺。

2)開采前瓦斯預先抽放。煤層開采前必須對瓦斯進行預先抽放，盡可能地消除高地應力，抽放煤層瓦斯主要是通過井上、井下布置在突出危險煤層中的鉆孔(地面鉆井壓裂)，經預定時間實行瓦斯預先立體抽放，實現集地面鉆井高負壓抽采、井下鄰近層(已采區)低負壓和本煤層高負壓綜合抽采系統，以達到降低礦井瓦斯壓力與含量的目的。同時，在開采的過程中，隨瓦斯排出量增加煤層也逐慚收縮變形，煤礦的地應力(與初始相比)呈下降趨勢，煤層的透氣性系數增大，地應力降低，達到由防突措施型向采掘工程系統型轉變，該預抽體系在山西晉煤集團實施效果最好。

3)水力割縫技術。通過高壓水射流在煤層中切割一條寬度30 ～50 mm 的水平裂縫，使裂縫兩側的煤層在自重和原始地應力作用下向裂縫處變形移動，使煤體在破裂過程中增加大量裂隙，與煤層中的原始裂隙連通，在裂縫周圍形成大范圍的卸壓區，增加煤層的透氣性，提高抽放效果。水力割縫試驗在寺家莊公司15116 工作面回風巷和15203 工作面回風巷進行了試驗，割縫深度110 m(孔口預留20 m 的安全距)，割縫壓力為40 ～60 MPa，割縫速度為 0.5 ～1 m/min，水力割縫鉆孔百米鉆孔瓦斯流量是普通抽放鉆孔的4.5 倍。

4)水力壓裂技術。水力壓裂技術是借鑒石油領域成熟的壓裂技術和地面煤層氣壓裂開發工藝，并將其移植到井下，通過高壓泵將壓裂液壓入煤層，克服最小阻應力、煤巖的破裂壓力和閉合壓力，使得煤層中原有的弱面張開、延伸、相互溝通產生裂隙，達到導流的目的，以提高煤層的透氣性和抽采效果。水力壓裂試驗在寺家莊公司15203 工作面回風巷、內錯尾巷、進風行人巷等地點進行了試驗，壓裂壓力為10 ～30 MPa，壓裂后抽采半徑平均增大3 倍以上，抽采半徑達6 m 以上;透氣性系數平均增大5.2 倍以上，最大達到了13.5 倍;壓裂孔抽放純量最大增加到33 倍，平均增大12.3 倍;鉆孔瓦斯的自然涌出量增加3 倍以上，最高的鉆孔瓦斯自然涌出量提高了8.6 倍。

5)深孔爆破技術。根據巷道斷面設計深孔爆破數量，通過向深孔爆破鉆孔(60 ～90 m)內裝入炸藥，利用炸藥的瞬間爆破力，增加煤層的透氣性，達到煤層區域(局部)增透、消突、卸壓的效果。深孔爆破技術在寺家莊公司井下采、掘工作面、揭煤工作面及以巖保煤巷道進行了全面試驗，深孔爆破后，回采、掘進過程中，預測預報瓦斯含量值明顯降低，減少了排放孔的施工數量，回采工作面平均每個小班推進度增加0.7 m(由0.93 m/班增加至1.63 m /班);掘進工作面平均每天單進水平增加0.8 m(由 4 m/日增加至 4.8 m/日)。

3.5 不斷完善煤與瓦斯突出防治相應技術標準制度

不斷修訂和完善煤與瓦斯突出防治技術標準制度，加快出臺、修訂煤與瓦斯突出防治相關準則，如《突出煤層順層鉆孔預抽煤層瓦斯技術規范》《突出煤層地面鉆孔預抽煤層瓦斯技術規范》等，并盡快應用到現場實踐中，使防治突出工作更加程序化、規范化。

4 結語

防治煤與瓦斯突出仍有許多技術需進一步探索和研究，唯有嚴格執行《防治煤與瓦斯突出規定》，并根據礦井實際情況制定可行、有效的防突技術措施和防突預案，結合防突預警系統，有效地指導安全生產，同時科學合理運用新技術、新工藝、新裝備，構建綜合防治煤與瓦斯突出體系，最終實現礦井安全。

［1］董根深. 薛湖煤礦煤與瓦斯突出預測及防治技術研究［J］.中州煤炭，2013(9):122 －123.