浅谈煤与瓦斯突出防治措施

张松朝++李冠亚

文章编号：2095-6835（2016）17-0113-02

摘 要：煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重灾害之一，而我国是世界上突出最严重的国家。目前，我国采用的是“四位一体”综合防突措施，但随着矿井开采深度的逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越来越低，突出危险性也相应增大，所以研究防治突出措施有重要的现实意义。

关键词：煤与瓦斯突出；防突措施；地质构造；安全措施

中图分类号：TD713.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.113

煤与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，是煤矿开采中最严重的灾害之一。它是指在采掘过程中，在极短时间内，突然从煤层中喷出大量的瓦斯和煤炭，充满巷道，并在煤内形成特殊形状的空洞。突出的气流会产生强大的动力冲击作用，能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，喷出的瓦斯由几百立方米到几十万立方米，会使井巷充满瓦斯，造成人员窒息死亡，引起瓦斯燃烧或爆炸；喷出的煤由几吨到几千吨，会淹埋设备和人员。

煤与瓦斯突出是一种受多种因素影响的极其复杂的动力现象，是地压、瓦斯（包括瓦斯压力、含量和吸附瓦斯瞬时解吸速度等）、重力（主要指急倾斜煤层）和煤的物理性质（包括煤的度和破坏类型）综合作用的结果。显然，预测它的突出地点、突出强度和发生时间难度很大。正因为如此，煤与瓦斯突出有明显的突发性特征、破坏性极大，对煤矿的安全生产危害是十分严重的，有效防治煤与瓦斯突出已成为世界煤矿安全技术领域丞待解决的技术难题。我国目前采用的是“四位一体”综合防突措施，即突出危险性预测、防治突出技术措施、防突措施的效果检验和安全防护措施。

1 突出危险性预测

突出危险性预测是综合措施采取的第一个环节。预测的目的是确定突出危险区域和地点，以便使防突措施更加有的放矢。当预测有突出危险时，可采取防突措施，并对其防突效果进行验证，确定措施有效时，可采取安全防护措施进行采掘作业；当预测无突出危险时，可直接采取安全防护措施进行采掘作业。

突出危险性预测可分为区域预测和工作面预测。区域预测应预测煤层和煤层区域的突出危险性，并在地质勘探新井建设、新水平和新采区开拓或准备开拓时进行。工作面预测是预测工作面附近煤体的突出危险性，应在工作面推进过程中进行。

区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可采用其他经试验验证有效的方法。目前采用的判断方法有单项指标法、地质统计法和综合指标法。

2 防治煤与瓦斯突出的技术措施

防治突出措施是综合措施采取的第二个环节，根本任务是消除突出危险，防止突出现象发生。这是防止突出事故发生的第一道防线。防治突出措施仅在预测有突出危险的区域和区段应用，是防突工作的重点。在采取防突措施时，应优先考虑区域性防突措施，如果不具备采取区域性防突措施的条件，必须采取局部防突措施。

2.1 区域性防突措施

2.1.1 开采保护层

开采煤层群时，预先开采没有突出危险或突出危险小的煤层，以消除或削弱突出危险煤层的突出危险。开采保护层后，被保护层中受到保护的地区按无突出煤层进行采掘，未受到保护的地区必须采取防突措施。

2.1.2 预抽煤层瓦斯

对于无保护层可采或开采单一突出危险的煤层，可采取预抽瓦斯作为区域性防突措施。通过预抽瓦斯，降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并使煤层收缩变形，地应力下降，煤的透气性增加和煤的强度提高，使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱其突出危险性。

2.1.3 煤层注水

通过注水湿润煤体，改变煤的物理力学性质，增加煤的可塑性，降低煤的弹性能，使应力均匀化，使弹性能释放速度减少，且水进入煤的空隙，抑制了瓦斯的排放，降低了煤的瓦斯放散初速度和瓦斯潜能的释放功率，从而达到防突目的。

2.2 局部防突措施

2.2.1 松动爆破

松动爆破就是向工作面前方应力集中区打孔装药放炮，使煤体松动，应力集中区向煤体深部转移，同时加快瓦斯的排出，从而在工作面前方形成较长的卸压带，以防突出发生。

2.2.2 超前钻孔排放瓦斯

在石门揭煤或在突出危险的煤层中掘进时，在工作面前方一定距离的煤体内打较大直径的钻孔，用以预排工作面煤层内的瓦斯，使工作面前方保持较长的卸压带，防止突出发生。

2.2.3 水力冲孔、水力冲刷

借助于水压快速破坏钻孔孔底前方的煤体，形成新的暴露面，使钻孔周围的应力发生突变，瓦斯压力梯度陡增，诱发钻孔内产生突出。

2.2.4 金属骨架

金属骨架适用于急倾斜、厚度不大、松软的突出煤层，其作用是增加石门揭煤时巷道上方煤层的稳定性和排除煤体中的瓦斯。

3 防治煤与瓦斯突出措施的效果检验

防突措施效果检验是综合防突措施采取的第三个环节，目的是在防突措施执行后检验预测指标是否降到突出危险临界值以下，以此判断措施是否有效。实践证明，各种防突措施，特别是局部防突措施，尽管经科学实验证实防突是有效的，但在生产中推广应用后，都无一例外地发生过少数的突出。措施失效原因在于井下条件过于复杂，例如煤层赋存条件变化、地质构造条件变化以及采掘工艺条件改变等。为了提高防突措施的可靠性，在防突措施执行后，要求对其防突效果进行检验。如果检验结果无效，则应采取附加防突措施。

4 防治突出的安全措施

安全措施是综合防突措施采取的第四个环节，它是防止突出事故的第二道防线，目的在于突出预测失误或防突措施失效发生突出时，避免发生人身伤亡事故。

4.1 震动爆破

在石门揭煤或在突出危险煤层中掘进时，采用增加炮眼数目、加大装药量等措施诱导煤与瓦斯突出的特殊爆破作业，是一种避免因突出而造成人员伤亡的安全措施。震动爆破是利用爆破产生的强大震动力，促使工作面前方煤体应力和瓦斯动力状态突然改变而诱导突出的，要求全断面一次揭开煤层。如果未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余部分时，必须按照震动爆破的安全要求进行爆破作业，且必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力冲孔等措施。

4.2 反向风门

在突出危险区设置两道可靠的反向防突风门，爆破时风门关闭。反向风门距工作面的距离应根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定。

4.3 远距离爆破

掘进工作面采用远距离爆破时，爆破地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内，距工作面距离不得小于300 m。回风系统的采掘工作面及其他有人作业的地点都必须停电撤人，爆破30 min后，方可进入工作面检查。

4.4 避难硐室和压风自救系统

避难硐室应设在采掘工作面附近，爆破时，撤离人员集中地点必须设有直通调试室电话，避难硐室内应根据同时避难的最多人数配备足够数量的隔离式自救器、饮用水。压风自救系统设在井下压风管路上，距采掘工作面25～40 m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在位置以及回风道有人作业处。长距离掘进巷道每隔50 m设一组压风自救系统，每组供5～8人使用。

参考文献

[1]罗海珠.中国煤矿瓦斯事故趋势及对策[G]//中国职业安全健康协会首届年会论文集，2004.

[2]于不凡.煤和瓦斯突出机理[M].北京：煤炭工业出版社，1985.

[3]国家煤矿安全监察局人事培训司.矿井瓦斯防治[M].北京：中国矿业大学出版社，2002.

[4]中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放管理规范[M].北京：煤炭工业出版社，1997.

[5]中华人民共和国煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出细则[M].北京：煤炭工业出版社，1995.

[6]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.

[7]周世宁.煤矿瓦斯动力灾害防治理论及控制技术[M].北京：科学出版社，2007.

[8]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.

[9]马世志.矿井通风、瓦检、瓦斯防治技术与措施[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.

[10]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京：煤炭工业出版社，200l.

[11]景国勋，杨玉中.矿山重大危险源辨识、评价及预警技术[M].北京：冶金工业出版社，2008.

〔编辑：王霞〕