淺談完善我國煤礦防突工作的技術(shù)措施

師亮亮

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046600）

1 我國煤礦防突工作現(xiàn)狀分析

1.1 不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯突出預(yù)兆

目前我國煤礦防突工作存在的一個(gè)問題是無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯突出預(yù)兆，從而無法及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施，也因此成為煤礦事故屢次發(fā)生的一個(gè)重要因素。及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯突出預(yù)兆之所以有重要意義，是因?yàn)樵诿旱V開采過程中，突出事故的發(fā)生往往伴隨著瓦斯?jié)舛鹊漠惓Ｗ兓?，這被視為煤礦突出的一種征兆。如果能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常變化，就能及時(shí)采取有效的預(yù)控措施，避免可能產(chǎn)生的生命財(cái)產(chǎn)損失。但是，瓦斯突出是一種十分隨機(jī)的動(dòng)態(tài)變化過程，這從客觀上也增加了煤礦防突工作的難度，更需要包括管理人員、瓦檢工、安監(jiān)員和生產(chǎn)隊(duì)職工等在內(nèi)的煤礦各級(jí)員工共同關(guān)注，實(shí)時(shí)監(jiān)控工作面和回風(fēng)流瓦斯的變化情況，提高警惕，加強(qiáng)預(yù)警，盡力掌握第一手資料，在發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓Ｗ兓牡谝粫r(shí)間迅速做出反應(yīng)，采取有針對(duì)性的措施[1]。

1.2 煤礦突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作不規(guī)范

煤礦突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是煤與瓦斯突出綜合防治措施的基礎(chǔ)，煤礦突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作不規(guī)范，從根本上就破壞了煤礦防突工作的有效性和預(yù)控性。因?yàn)槊旱V突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是對(duì)煤礦是否有突出危險(xiǎn)的測(cè)定，如果測(cè)定出工作面有突出危險(xiǎn)，則要采取防突措施，規(guī)避工作面的突出危險(xiǎn)。若煤礦突出危險(xiǎn)性測(cè)定不規(guī)范，其測(cè)定結(jié)果可想而知，很可能無法發(fā)現(xiàn)煤礦潛在的突出危險(xiǎn)，從而沒有采取應(yīng)有的防突措施，造成嚴(yán)重后果。煤礦突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作不規(guī)范主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是沒有準(zhǔn)確預(yù)測(cè)工作面的突出危險(xiǎn)性，如預(yù)測(cè)鉆孔沒有按照規(guī)定的角度、位置和深度施工，未按照要求測(cè)定有關(guān)參數(shù)，從而導(dǎo)致預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，對(duì)工作面的防突工作造成誤導(dǎo)，增加工作面施工過程的安全隱患。二是缺乏警惕，沒有正確對(duì)待預(yù)測(cè)指標(biāo)。工作面的預(yù)測(cè)指標(biāo)如果比平常高出許多，即使沒有達(dá)到臨界值，也應(yīng)當(dāng)高度重視，但是實(shí)際操作中，對(duì)預(yù)測(cè)指標(biāo)的突然增大缺乏重視導(dǎo)致，導(dǎo)致沒有預(yù)判到工作面前方可能存在較大瓦斯壓力，未及時(shí)降低推進(jìn)速度，施工中也沒有密切注意煤體及瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r，缺乏相應(yīng)的防突措施，從而導(dǎo)致發(fā)生事故和人員傷亡的可能性加大。

1.3 防突鉆孔施工操作不規(guī)范

防突鉆孔施工是指在煤礦突出預(yù)兆發(fā)生時(shí)，向工作面前方煤體深部施工鉆孔，引導(dǎo)地應(yīng)力和瓦斯充分釋放，同時(shí)增加煤體強(qiáng)度的防突措施，是“四位一體”綜合防突措施中的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是當(dāng)前我國煤礦防突措施受各方面因素制約無法落實(shí)，防突鉆孔施工操作不規(guī)范[2-3]。

2 煤與瓦斯突出的一般規(guī)律

煤礦瓦斯突出機(jī)理及突出的規(guī)律較復(fù)雜，下面就目前多數(shù)煤礦存在的共性規(guī)律進(jìn)行列舉和探討。

1）隨著煤礦開采深度增加，煤礦突出次數(shù)也會(huì)增加，突出強(qiáng)度加大，突出煤層數(shù)會(huì)增加，由此導(dǎo)致突出危險(xiǎn)區(qū)擴(kuò)大。實(shí)際開采中往往出現(xiàn)這樣的情況，有的礦區(qū)在淺部開采時(shí)沒有煤與瓦斯突出，隨著開采深入，也會(huì)出現(xiàn)煤與瓦斯突出情況。

2）突出多發(fā)生于地質(zhì)構(gòu)造區(qū)；煤礦突出常常出現(xiàn)在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造區(qū)常見如褶皺、斷層處以及巖漿巖侵入地區(qū)，這些地區(qū)受到板塊擠壓扭曲，容易發(fā)生突出。

3）煤體破壞程度越嚴(yán)重，煤的強(qiáng)度越小，突出危險(xiǎn)性越大；煤層本身的厚度大、傾角大或者經(jīng)開采后厚度、傾角都發(fā)生變化，以及煤層的軟分層變厚等情況都屬于煤體受到破壞，強(qiáng)度變小，容易發(fā)生突出。

4）突出的氣體主要是沼氣，少數(shù)情況下突出二氧化碳；大量數(shù)據(jù)檢測(cè)表明，多數(shù)煤與瓦斯突出時(shí)瓦斯壓力均在0.6MP以上，說明沼氣含量和壓力越大，突出危險(xiǎn)越大。

5）采掘工作面應(yīng)力集中區(qū)容易發(fā)生突出；突出發(fā)生情況以煤巷掘進(jìn)時(shí)最多，回采工作面次之。掘進(jìn)過程中又常發(fā)生在應(yīng)力集中區(qū)，如兩巷相向貫通前的煤柱，接近鄰近層的上下煤柱等地區(qū)，突出次數(shù)多，突出強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性更大。

6）突出常發(fā)生于外力沖擊作用下；煤體突出發(fā)生的條件一是煤體內(nèi)儲(chǔ)存了大量潛能，二是潛能受到作用釋放出來，外力沖擊是一種常見的外部誘導(dǎo)，特別是爆破等活動(dòng)，會(huì)使煤體震動(dòng)，突出可能性增大。

7）圍巖的透氣性越差，致密的巖層越厚，且所占的比重越大，突出危險(xiǎn)性越大；圍巖透氣性越差，致密巖層越厚，越多，越有利于瓦斯的儲(chǔ)存，瓦斯含量越大，越容易發(fā)生突出，突出危險(xiǎn)性越大。

8）在煤與瓦斯突出之前大都出現(xiàn)預(yù)兆；在煤礦發(fā)生突出時(shí)往往有預(yù)兆，如瓦斯?jié)舛犬惓Ｗ兓＿@同時(shí)也為防突成為可能創(chuàng)造了條件[4]。

3 完善我國煤礦防突工作的技術(shù)措施

前面分析了我國煤礦防突工作的現(xiàn)狀，同時(shí)說明了煤礦突出的一般規(guī)律，因此在此基礎(chǔ)上結(jié)合目前國內(nèi)外防突工作取得的經(jīng)驗(yàn)提出了完善我國煤礦防突工作的技術(shù)措施[5-6]。

3.1 采區(qū)和工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

對(duì)煤層采取和工作面突出危險(xiǎn)性的測(cè)定是防突的基礎(chǔ)工作，只有對(duì)煤層不同采取和工作面進(jìn)行充分分析，測(cè)定突出危險(xiǎn)性，并在此基礎(chǔ)上劃分不同突出危險(xiǎn)性的區(qū)域，才能因地制宜，有針對(duì)性地采取不同的防突技術(shù)管理措施。

3.2 正確選擇、編制防突措施

在測(cè)定不同煤層采區(qū)和工作面的突出危險(xiǎn)性并劃分區(qū)域后，應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同采區(qū)的生產(chǎn)條件和突出特點(diǎn)采取有針對(duì)性的防突措施。比如，大量實(shí)踐已經(jīng)證明綜采工作面的瓦斯涌出量比一般普炮采工作面瓦斯涌出量多出兩倍不止，針對(duì)瓦斯涌出量大的礦井，要通過抽放減少瓦斯突出的可能性，而在瓦斯涌出量大的綜采工作面僅僅通過加大風(fēng)量來試圖排除瓦斯，反而會(huì)因?yàn)楣ぷ髅骘L(fēng)速增大造成煤塵飛揚(yáng)和溫度下降，工作面勞動(dòng)條件惡化，采用瓦斯抽放則不僅可以起到排除瓦斯的作用，抽放的瓦斯還能加以利用，同時(shí)減少了工作面的通風(fēng)量。所以，根據(jù)工作面和采區(qū)的實(shí)際情況，正確選擇、編制防突措施，可以起到事半功倍的效果。

3.3 確定鉆孔的位置

在煤礦防突中，確定鉆孔位置是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，鉆孔位置是否合理決定著深挖時(shí)鉆頭能否正常工作，是否可以安全釋放瓦斯，能否保證挖掘進(jìn)行過程中工作面合理的瓦斯?jié)舛龋詣?wù)必要謹(jǐn)慎、正確布置防突鉆孔的位置。鉆孔時(shí)要在巷道兩邊按照固定距離安置抽放鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)配置四個(gè)和鉆孔平行的抽放鉆孔，鉆孔上下放置，兩個(gè)為一組，一般而言，鉆孔要與巷道平行，同時(shí)避免特別貼近巷道。此外，還可能采取高壓注水等防突措施，高壓注水前，要準(zhǔn)確計(jì)算工作面煤層和周邊環(huán)境間的各個(gè)參數(shù)。

3.4 切實(shí)做好防突措施效果檢驗(yàn)和安全防護(hù)措施

單純采取防突措施并不意味著防突工作到位，也不意味者防突實(shí)現(xiàn)了預(yù)期作用，還應(yīng)當(dāng)對(duì)采取的防突措施進(jìn)行效果檢驗(yàn)，證明防突措施切實(shí)有效的情況下，才能繼續(xù)采取防突措施進(jìn)行施工。同時(shí)，突出預(yù)測(cè)并非完全精準(zhǔn)，防突措施也不一定完全有效，所以為了防止預(yù)測(cè)錯(cuò)誤或防突失效等情況發(fā)生，務(wù)必把好安全防護(hù)關(guān)。突出危險(xiǎn)工作面經(jīng)過測(cè)定沒有突出危險(xiǎn)的情況下，也要認(rèn)真實(shí)施安全防護(hù)措施。

3.5 高壓注水綜合防突技術(shù)

高壓注水綜合防突技術(shù)的防突原理是，通過在煤巷正頭布置長(zhǎng)鉆孔，提前向煤體內(nèi)進(jìn)行高壓注水，是煤體變得濕潤(rùn)，提高煤體的可塑性，當(dāng)壓裂破壞煤體后，煤體透氣性會(huì)大大提高，從而排除大量游離瓦斯，達(dá)到減低甚至消除煤層突出危險(xiǎn)的防突目標(biāo)。高壓注水防突需在掘進(jìn)循環(huán)開始前進(jìn)行，首要的工作就是防突鉆孔，鉆孔孔深、方向都要根據(jù)實(shí)際情況正確確定，增加注水范圍，同時(shí)要進(jìn)行封孔，注水過程中要注意注水時(shí)間以煤體濕潤(rùn)有水滲出為宜，注水壓力要恰到好處，既要使煤體濕潤(rùn)又要避免出現(xiàn)煤層水力壓裂現(xiàn)象，見圖1所示。

圖1 高壓注水系統(tǒng)布置圖

3.6 推廣應(yīng)用防突消突新技術(shù)

煤礦防突是一項(xiàng)復(fù)雜長(zhǎng)期的工作，因?yàn)槊号c瓦斯突出是一種十分復(fù)雜的礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，時(shí)常出現(xiàn)新的情況，這就需要不斷發(fā)現(xiàn)新的防突消突技術(shù)，并加以推廣應(yīng)用。比如，高位巷抽放技術(shù)較之高位鉆孔技術(shù)，在抽放效果方面更加顯著，同時(shí)由于采用了邊采邊抽、預(yù)抽等方法，花費(fèi)的抽放時(shí)間更短，效率更高，彌補(bǔ)了高位鉆孔工程量少、封孔質(zhì)量差、抽放系統(tǒng)不匹配等多方面的缺陷。在開采鄰近保護(hù)層時(shí)，開采前采取回風(fēng)和運(yùn)輸平巷，同時(shí)布置長(zhǎng)鉆孔向煤層注水，這樣可以增加煤體的可塑性，降低工作面前方的地應(yīng)力集中，緩解煤體潛能和瓦斯?jié)撃芸赡艿耐蝗会尫?，從而可以?shí)現(xiàn)降低甚至消除煤層突出的防突效果。

3.7 提升技術(shù)水平，調(diào)整抽放系統(tǒng)

煤礦防突工作中，掘進(jìn)掛耳抽放會(huì)受到打鉆和封孔質(zhì)量等因素的影響，打鉆或封孔質(zhì)量差會(huì)導(dǎo)致抽放效果差，因此要努力提高煤礦開采相關(guān)職工的技術(shù)水平，進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，改進(jìn)鉆孔工藝，提高封孔質(zhì)量。例如，針對(duì)移動(dòng)抽放系統(tǒng)功率低的問題，要提高井下抽放泵功率，達(dá)成各個(gè)系統(tǒng)間的配合，達(dá)到安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.8 加強(qiáng)防突教育和職工培訓(xùn)工作

防突技術(shù)的使用和防突措施的實(shí)施最終還是要靠煤礦各級(jí)人員的共同推進(jìn)，所以要加強(qiáng)防突教育和培訓(xùn)工作，是突出煤礦的全體職工都具備必備的防突基礎(chǔ)知識(shí)和防突技能，對(duì)于技術(shù)人員更要著重加強(qiáng)其防突技術(shù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，提高煤礦防突工作的質(zhì)量，減少煤礦突出事故發(fā)生。

4 結(jié) 論

煤礦開采中居于主要地位的應(yīng)當(dāng)是煤炭生產(chǎn)的安全，而非煤炭開采數(shù)量和質(zhì)量。采取全面有效的防突措施，是對(duì)煤礦工人生命安全的最大限度地尊重和保障，也是煤炭企業(yè)獲得長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。長(zhǎng)期以來，我國煤礦防突處于較低水平，亟待完善。做好煤礦防突工作不僅有利于提高采掘速率，保證煤炭產(chǎn)量，更能最大限度減少煤礦開采事故發(fā)生，保障煤礦工人的生命安全，是煤礦開采工作的重心之一。煤和瓦斯突出時(shí)一種異常復(fù)雜的礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，因此煤礦防突是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的工作，需要不斷改進(jìn)完善。