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生的嚴重災害之一，而我國是世界上突出最嚴重的國家。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，突出危險性也相應增大，所以研究防治突出措施有重要的現實意義。

關鍵詞：煤與瓦斯突出；防突措施；地質構造；安全措施

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

煤與瓦斯突出是一種極其復雜的動力現象，是煤礦開采中最嚴重的災害之一。它是指在采掘過程中，在極短時間內，突然從煤層中噴出大量的瓦斯和煤炭，充滿巷道，并在煤內形成特殊形狀的空洞。突出的氣流會產生強大的動力沖擊作用，能夠摧毀巷道設施，破壞通風系統，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，會淹埋設備和人員。

煤與瓦斯突出是一種受多種因素影響的極其復雜的動力現象，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（包括煤的度和破壞類型）綜合作用的結果。顯然，預測它的突出地點、突出強度和發生時間難度很大。正因為如此，煤與瓦斯突出有明顯的突發性特征、破壞性極大，對煤礦的安全生產危害是十分嚴重的，有效防治煤與瓦斯突出已成為世界煤礦安全技術領域丞待解決的技術難題。我國目前采用的是“四位一體”綜合防突措施，即突出危險性預測、防治突出技術措施、防突措施的效果檢驗和安全防護措施。

1 突出危險性預測

突出危險性預測是綜合措施采取的第一個環節。預測的目的是確定突出危險區域和地點，以便使防突措施更加有的放矢。當預測有突出危險時，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；當預測無突出危險時，可直接采取安全防護措施進行采掘作業。

突出危險性預測可分為區域預測和工作面預測。區域預測應預測煤層和煤層區域的突出危險性，并在地質勘探新井建設、新水平和新采區開拓或準備開拓時進行。工作面預測是預測工作面附近煤體的突出危險性，應在工作面推進過程中進行。

區域預測一般根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的方法進行，也可采用其他經試驗驗證有效的方法。目前采用的判斷方法有單項指標法、地質統計法和綜合指標法。

2 防治煤與瓦斯突出的技術措施

防治突出措施是綜合措施采取的第二個環節，根本任務是消除突出危險，防止突出現象發生。這是防止突出事故發生的第一道防線。防治突出措施僅在預測有突出危險的區域和區段應用，是防突工作的重點。在采取防突措施時，應優先考慮區域性防突措施，如果不具備采取區域性防突措施的條件，必須采取局部防突措施。

2.1 區域性防突措施

2.1.1 開采保護層

開采煤層群時，預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按無突出煤層進行采掘，未受到保護的地區必須采取防突措施。

2.1.2 預抽煤層瓦斯

對于無保護層可采或開采單一突出危險的煤層，可采取預抽瓦斯作為區域性防突措施。通過預抽瓦斯，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，改變煤的物理力學性質，增加煤的可塑性，降低煤的彈性能，使應力均勻化，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潛能的釋放功率，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力集中區打孔裝藥放炮，使煤體松動，應力集中區向煤體深部轉移，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打較大直徑的鉆孔，用以預排工作面煤層內的瓦斯，使工作面前方保持較長的卸壓帶，防止突出發生。

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，使鉆孔周圍的應力發生突變，瓦斯壓力梯度陡增，誘發鉆孔內產生突出。

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節，目的是在防突措施執行后檢驗預測指標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，盡管經科學實驗證實防突是有效的，但在生產中推廣應用后，都無一例外地發生過少數的突出。措施失效原因在于井下條件過于復雜，例如煤層賦存條件變化、地質構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，在防突措施執行后，要求對其防突效果進行檢驗。如果檢驗結果無效，則應采取附加防突措施。

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節，它是防止突出事故的第二道防線，目的在于突出預測失誤或防突措施失效發生突出時，避免發生人身傷亡事故。

4.1 震動爆破

在石門揭煤或在突出危險煤層中掘進時，采用增加炮眼數目、加大裝藥量等措施誘導煤與瓦斯突出的特殊爆破作業，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生的強大震動力，促使工作面前方煤體應力和瓦斯動力狀態突然改變而誘導突出的，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，且必須采用抽放瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔等措施。

4.2 反向風門

在突出危險區設置兩道可靠的反向防突風門，爆破時風門關閉。反向風門距工作面的距離應根據掘進工作面的通風系統和預計的突出強度確定。

4.3 遠距離爆破

掘進工作面采用遠距離爆破時，爆破地點應設在進風側反向風門之外或避難所內，距工作面距離不得小于300 m。回風系統的采掘工作面及其他有人作業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 避難硐室和壓風自救系統

避難硐室應設在采掘工作面附近，爆破時，撤離人員集中地點必須設有直通調試室電話，避難硐室內應根據同時避難的最多人數配備足夠數量的隔離式自救器、飲用水。壓風自救系統設在井下壓風管路上，距采掘工作面25～40 m的巷道內、爆破地點、撤離人員與警戒人員所在位置以及回風道有人作業處。長距離掘進巷道每隔50 m設一組壓風自救系統，每組供5～8人使用。

參考文獻

[1]羅海珠.中國煤礦瓦斯事故趨勢及對策[G]//中國職業安全健康協會首屆年會論文集，2004.

[2]于不凡.煤和瓦斯突出機理[M].北京：煤炭工業出版社，1985.

[3]國家煤礦安全監察局人事培訓司.礦井瓦斯防治[M].北京：中國礦業大學出版社，2002.

[4]中華人民共和國煤炭工業部.礦井瓦斯抽放管理規范[M].北京：煤炭工業出版社，1997.

[5]中華人民共和國煤炭工業部.防治煤與瓦斯突出細則[M].北京：煤炭工業出版社，1995.

[6]俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州：中國礦業大學出版社，1992.

[7]周世寧.煤礦瓦斯動力災害防治理論及控制技術[M].北京：科學出版社，2007.

[8]俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州：中國礦業大學出版社，1992.

[9]馬世志.礦井通風、瓦檢、瓦斯防治技術與措施[M].徐州：中國礦業大學出版社，2006.

[10]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術[M].北京：煤炭工業出版社，200l.

[11]景國勛，楊玉中.礦山重大危險源辨識、評價及預警技術[M].北京：冶金工業出版社，2008.

〔編輯：王霞〕