煤与瓦斯突出的防治技术

　　煤与⽡斯突出是煤矿开采过程中的严重⾃然灾害之⼀,因其具有突发性,对⽣产⼈员的安全危害极⼤.由于突出机理⽬前仍处于假说阶段,影响它的因素随机性⼜⼤,要完全控制它的发⽣,还有⼀定的难度,但采取⼀些⾏之有效的措施后,仍可以做到不发⽣或减少伤亡事故.根据⽬前所掌握的规律,随着采掘深度的增加,突出发⽣的可能性与危害性也⽇趋严重,例如:矿井在开采浅部煤层时,从未出现过⽡斯动⼒现象,当采掘到⼀定的深度时,就会出现⽡斯动⼒现象.

　　⽡斯动⼒现象出现的初期,缓倾斜煤层多以压出形式出现,它与⽚帮现象很难区分.急倾斜煤层则多出现受煤体⾃重作⽤⽽诱发的倾出,⽽这种现象⼜与冒顶现象难以区分.因⽽判断⽡斯动⼒现象的性质,需要经验丰富的专业机构通过实测煤层⽡斯压⼒,取样分析化验和现场勘查,综合判断该矿是否已具备发⽣煤与⽡斯突出的三⼤要素,以免判断失误,给⽣产带来不必要的损失.判断⽡斯动⼒现象的基本技术与装备,⼀般在⾸次出现⽡斯动⼒现象的矿井都是不具备的,难以进⾏正确的鉴定,因此需经国家煤矿安全监察局授权的单位鉴定.同样,在⼀个突出矿井,由于受地质条件的影响,采掘地区的变更或采掘条件的变化,经过多年来的采掘实践,没有再次出现⽡斯动⼒现象,要对此现象出现真实的原因做出正确的判断,同样难度也是较⼤的.为了查明原因,做出正确的判断,同样也需做现场调查,实测⽡斯参数,取样分析化验,综合判断突出矿井是否已不具备发⽣突出的三⼤要素.为了慎重的对待此项⼯作,以免造成由于判断失误⽽造成的重⼤⼈⾝伤亡事故,同样也需要经原鉴定单位确认后,才能撤消突出煤层或突出矿井的称号.\"新建突出矿井煤层突出危险性的再确认

　　在新建矿井,煤层的突出危险性是由地质勘探部门提供的基础资料确定的,这些资料⼀般是根据相邻矿区或矿井的⽡斯,⽡斯动⼒现象资料和煤层的物理⼒学性质资料确定的,具有⼀定的可信程度.因此在新建矿井的设计任务书必须明确确定该矿是否为突出矿井,并按相应的技术要求进⾏设计,以免矿井投产后,由于发⽣⽡斯动⼒现象,矿井不具备防治突出的⽣产条件⽽造成的停产补套现象,给新投产矿井造成重⼤的经济损失或⽡斯事故.勘探部门所提供的⽡斯基础资料虽具有⼀定的可信程度,但尚未进⾏验证,所以新建矿井在建设期间,需进⼀步验证勘探期间对煤层突出危险性判断的可信程度,以便及时调整防治突出的措施,在新井建设期间,还必须根据揭穿各煤层的实际情况重新验证煤层的突出危险性.#综合防治突出措施.

　　煤与⽡斯突出是⼀种⾃然现象,它具有突发性,不完全的可知性,要想完全防⽌它的产⽣是难以达到的.根据现实情况,我国现有的防治突出⽅法⾸先要摸清楚它发⽣的地区,范围,采取必要的防治措施,改变其发⽣突出所应具备的基本条件,使其不发⽣或降低其突出强度,并采取必要的安全防护措施,以保证施⼯⼈员的安全.从上述的思路可知,防治煤按语:⽬前在我国煤矿中,煤与⽡斯突出问题仍然⽐较突出.为此,组织有关专业⼈员撰写此稿,分批刊出,供相关专业管理和技术⼈员参考.

　　煤与⽡斯突出⼯作,它已不是单⼀的技术措施,⽽是⼀套完整的综合防治突出的系统⼯程,我们称它为综合防治突出措施.现分两部分加以叙述;突出预测,措施及效果检验.突出预测可分两种,即区域预测和⼯作⾯预测.

　　预测的⽬的就是将突出矿井中有限的防突资⾦与⼈⼒⽤在突出矿井最需要,最危险的地⽅,以提⾼突出矿井的防突效率和降低突出矿井的⽣产成本.根据统计资料表明,突出矿井发⽣的突出区段,仅占采掘总⾯积或掘进总长度的()*%+),进⾏预测的⽬的是将()*%+)的区段尽可能的区分出来.要想⼀次⽤预测的⽅法,准确⽆误地划分出突出危险区段或找出突出的地点,显然在⽬前的条件下,具有相当⼤的难度.⽬前,世界各主要采煤国家,都未能达到上述⽔平.

　　我国采取的预测途径是采⽤缩⼩范围的⽅法,逐步查明突出区域或突出地点.⾸先采⽤区域预测将突出矿井中的各个区段,采区划分为突出危险区,突出威胁区和⽆突出危险区.然后,在突出危险区中⽤⼯作⾯预测⽅法将采掘⼯作⾯进⼀步区分为突出危险⼯作⾯和⽆突出危险⼯作⾯.在突出危险区内或突出危险⼯作⾯必须采取相应的防治突出措施,以改善或消除突出的三⼤要素,但是由于煤层特性变化频繁,采⽤固定的防突措施.参数施⼯,有时难以达到预期⽬的,因⽽还必须采取措施效果检验,以保证⼯作安全.

　　2.安全措施

　　众所周知,突出矿井的防治突出⼯作,每天都在重复的进⾏,时间⼀长,难免在技术装备上,思想上会出现失误,为了防⽌由于这⽅⾯的失误⽽导致的突出伤亡事故,综合防治突出措施中规定,在执⾏了预测,措施,措施效果检验后,还必须采⽤安全防护措施施⼯,以确保⼯作⼈员的安全.

　　安全措施主要指震动放炮和远距离放炮.⼯作⾯落煤时是应⼒明显活动期,岩爆破落煤时,⼯作⼈员远离⼯作⾯,可防⽌由于应⼒激活诱发的突出对⼯作⼈员的伤害.⽽防护措施包括设置⼀些安全装备或装置或必要的组织措施,例如反向风门,安全避难硐室,压风⾃救装置,⾃救器等.

　　3.突出矿井专门防突机构与⼈员的设置

　　煤与⽡斯突出有明显的区域性特征,各地区或矿井所采取的防治突出措施 与⼿段也不尽相同,所以煤与⽡斯突出防治⼯作是⼀种专业性很强的⼯作,防突⼈员不仅需要采矿,矿压,物理,化学等⽅⾯的基本专业知识,同时还需要积累丰富的实践经验,⽽丰富的实践经验来⾃于突出资料的积累,尤其是本矿的突出资料积累.因⽽突出矿井设置专门的机构与⼈员进⾏管理是⾮常必要的,对积累突出资料和培养防突⼈材是⾮常有利的,这⼀点对突出矿井管好防治突出⼯作是⾄关重要的.经验告诉我们,凡是重视此项⼯作的突出矿井,防治突出管理⼯作就很正规,突出事故发⽣率较低.从另外⼀点看,现在学校还未能培养出防治突出的专业⼈员满⾜突出矿井的需要,因此突出矿井要想安全⽣产,必须⽴⾜于⾃⾏培养⾃⼰所需的防治突出的专业⼈员. 　　4.突出矿井防治突出计划的编制

　　突出矿井根据矿井⽣产采掘计划,结合区域预测所划分的突出危险区,突出威胁区,制定出矿井的年度,季度,⽉度防治突出计划,⽬的是将防治突出⼯作纳⼊矿井正常的⽣产计划中,以便对防治突出⼯作加强管理.除此⽽外,可根据采掘计划的安排,结合区域预测结果,可事先知道将被开采的采区,煤层的突出危险程度,提前做好防治突出措施的编制和⼈⼒物⼒的安排,同时也可根据突出危险性程度,将采区或⼯作⾯事先做出轻,重,缓,急的安排,使防治突出的⼯作做到有序不乱.这样,可限度地减少突出对⽣产的影响.

　　A.新建突出矿井,新⽔平,新采区投产时的要求

　　新建矿井,新⽔平,新采区投产时各种⽣产设施已完全齐备,已具备⽣产条件,但是防治突出设计中规定的⼯程设备,安全设施没有或不符合规定要求时,强⾏投产后,必然对安全⽣产造成严重的危害.若勉强投产后再补套,势必造成⽣产与安全两者不能兼顾.因⽽,当新建突出矿井,突出矿井的新⽔平,新采区验收时,发现防治突出设计中规定的⼯程设备或安全设施不符合要求时,不要验收移交⽣产.

　　B新建突出矿井,突出矿井的新⽔平,新采区设计中要编制煤层防治突出设计

　　突出矿井防治突出效果的好坏,关键取决于矿井采掘计划中是否考虑到了突出的防治,在开采前所必须做的防治突出⼯程.例如:有⽆采保护可开采,通风系统能否达到突出⼯作⾯的通风要求,根据煤层的突出危险性程度,采⽤何种形式的防治突出措施,需要做那些⼯程准备,这些都需要在煤层开采前研究确定.为了做好防治突出⼯作,就需要把上述确定的⽅案,设施做好规划,编制出突出煤层防治突出的专门设计.

　　C.布置突出矿井的采掘⼯作⾯应考虑的因素

　　为了减少突出对⽣产的危害,尽量少扰动突出煤层,在有条件的地⽅,把主要巷道布置在岩⽯,⽆突出或突出危险性较低的煤层中.在开采了保护层的地⽅,要充分利⽤其保护范围,将巷道布置在保护范围内.

　　地质剧烈变化地带,最易发⽣突出,且突出强度⾼,所以不能将⽯门布置在该带中,以免增加危险和防治突出⼯作的难度.如果条件许可,先⽤煤巷掘⾄⽯门揭煤地点,然后⽯门再与煤巷沟通,为了防⽌煤巷掘进⼯作⾯与⽯门掘进⼯作⾯前⽅应⼒的相互影响,应⼒叠加⽽诱发的突出,煤巷必须超过⽯门贯通位置’(以上.为了防⽌⽯门与煤巷贯通时,炮眼底距煤巷帮的距离⼩于炮眼的最⼩抵抗线,⽕药容易发⽣爆燃或有⽕焰喷出,当煤巷中因通风不良或没有通风⽽造成⽡斯聚集时,就会发⽣⽡斯爆炸事故,因⽽采⽤⽯门贯通煤层必须保证煤巷的正常通风.应⼒在煤与⽡斯突出中是⼀个不可忽视的重要因素,⼀般说来,应⼒可分垂直应⼒)岩⽯⾃重所形成的应⼒*,⽔平应⼒)构造应⼒*及采掘附加应⼒.前⼆者在同⼀个采区或不⼤的范围内,⽆明显变化,⽽采掘附加应⼒是⼀个变量,它是由于⼈们采掘活动,破坏了煤)岩*的原始应⼒状态,使应⼒重新分布的结果.在⾼应⼒区内进⾏采掘⼯作,易触发应⼒突变,导致在采掘⼯作⾯前⽅快速形成卸压带,造成煤体破坏,煤层中的⽡斯快速解吸,⼤量的游离⽡斯出现在煤层的裂隙,空隙中,参与破碎煤体,并将被破碎的煤块搬运到远离⼯作⾯的地⽅,形成突出.在#个或相邻!个采区中,同⼀煤层的同⼀区段,两个⼯作⾯进⾏相向采掘⼯作,当!个⼯作⾯相互接近时,由于!个⼯作⾯的采掘附加应⼒相互叠加,产⽣⾼应⼒区,易发⽣突出.因⽽在上述条件下,不能布置!个相向采掘⼯作⾯. 　　D.矿井⽡斯地质图

　　⽡斯地质是研究矿井⽡斯涌出量,煤与⽡斯突出与地质构造的相互关系.在突出矿井中应统计,总结出本矿井煤与⽡斯突出与矿井地质构造的规律,并⽤于区域预测,划分突出危险区,突出威胁区和⽆突出危险区,能对防治⽡斯突出⼯作起到积极指导作⽤.突出矿井的⽡斯地质图,是⼀种突出历史资料的积累,它是在突出矿井⽇常⼯作中,对矿井⽡斯涌出量,煤与⽡斯突出和矿井地质资料不断积累完善的基础上得出的.突出矿井,为了治理突出,就必须及时编制好矿井⽡斯地质图,供今后⽣产⽤. 　　E.防⽌误穿突出危险煤层

　　严重突出矿井,为了防治⽡斯突出,常采⽤预抽突出煤层⽡斯的⽅法,防⽌在今后采掘⼯作中出现的煤与⽡斯突出,为了抽放突出煤层中的⽡斯,就要在突出煤层的顶底板岩⽯中开凿岩巷,通常岩巷距煤层要有⼀定的安全距离)其距离视煤层顶,底板的岩性⽽定*.但是当岩⽯巷道进⼊到地质变化带时,煤层的⾛向,岩性都发⽣了变化,若安全距离减少,岩⽯变软,受煤层中⾼压⽡斯推⼒的作⽤或岩⽯卸压的影响,会导致突出煤层⾃⾏揭穿或误穿煤层,形成突出.例如:中梁⼭矿务局南矿在掘进抽放钻场与六枝矿物局化处矿掘进底板抽放巷道时都发⽣了千吨级的⼤突出.除此之外,在开采了保护层的被保护层)已受保护的突出危险煤层*中进⾏采掘⼯作时,同样也要防⽌采掘⼯作⾯误⼊未保护区)尤其是接近未保护区的边缘地带,危险性更⼤*,此处为⾼应⼒集中地区,容易发⽣突出,且突出强度较⼤.例如南桐矿务局鱼⽥堡煤矿+#’\"⽔平西三⽯门,&煤层运输⼤巷,在进⼊,-煤层保护层采煤⼯作⾯采线附近的未保护区的边缘地带时,发⽣强度达-\"\"\".的⼤突出.松藻矿务局⽯壕煤矿#$##,&回采⼯作⾯,同样也进⼊上保护层回采⼯作⾯的采⽌线形成的未保护带的边缘地区,也发⽣了千吨级的⼤突出. 　　突出危险煤层的采掘⼯作⾯需要设⽴专职的⽡斯检查员

　　煤层发⽣突出之前,⼀般会出现突出预兆.预兆分有声和⽆声两类

　　1)有声预兆:煤体中有闷雷声,且由远到近的发出闷雷声;煤体中出现机声,煤炮声;⽀柱受压发出的喳喳声.

　　2)⽆声预兆:⼯作⾯空⽓中的⽡斯含量有明显的变化,忽⼤忽⼩,变化频繁;⼯作⾯⽚帮,掉渣;⼯作⾯顶板来压;煤层厚度变化明显,尤其是其中最容易发⽣突出的软分层的变化;煤层硬度变化,由硬变软,煤层的层理变得模糊不清,成鸡窝状;煤层有遭受强烈的挤压的痕迹;煤层的产状发⽣突变.

　　充分掌握上述有声与⽆声预兆,对防⽌煤与⽡斯突出,减少⼈员的伤亡是⾄关重要的.但这些都需要⼈去观察与掌握,尤其是⼯作⾯空⽓中的⽡斯含量变化是最明显的预兆之⼀.因⽽开采突出危险煤层时,每个采掘⼯作⾯都应设置专职⽡斯检查员随时随地检查⼯作⾯的⽡斯,观察突出预兆,并随时准备撤退⼯作⼈员,防⽌突出事故对⼯作⼈员的伤害.

　　F.矿井⼯作⼈员,需要提⾼⾃我保护意识,掌握防治突出的基本知识开采突出矿井是⼀项难度⼤,技术复杂的⼯作.因为它的发⽣具有很⼤的随机性,为了防治它所采⽤防治突出的措施也需根据现场的实际情况,在原定的防治突出措施上进⾏适当的修改,⽅能对防治突出奏效.现场变化的信息反映到决策者时,需要有⼀定的时间,在这段时间内,⼯作⼈员对防治突出⼯作如不熟悉,继续或违章⼯作,就有可能酝酿出因突出⽽导致的重⼤⼈⾝伤亡事故.所以突出矿井的⼯作⼈员,必须接受防治突出知识培训,熟悉突出预兆和防治突出的基本知识,经考试合格后,⽅能上岗.突出矿井的⼯作⼈员掌握了防治突出的基本知识后,可以提⾼⼯作⼈员的⾃我保护意识,抵制⼀些因违章指挥⽽可能发⽣的突出事故. 　　G.突出危险煤层中禁⽌使⽤放顶煤采煤法

　　放顶煤采煤法是利⽤矿压,煤的⾃重落煤.突出煤层具有松软,⽡斯含量⼤的特征,这些特征有利于放顶煤采煤法,但这些特征恰恰是发⽣突出必不可少的条件.矿压’应⼒(活动频繁,煤层松软,受煤体⾃重的影响,使煤层⾃顶板垮落’冒顶(,形成了新的暴露⾯,新暴露⾯上的⽡斯压⼒梯度陡增,在煤层中游离⽡斯压⼒作⽤下,煤层被破碎,⽡斯快速解吸形成强⼤的⽡斯⽓流,将被地应⼒和⽡斯破碎的煤块搬运到采掘空间中来,形成突出,若⽡斯与煤块的混合⽓流在流动过程中没有遇到阻⼒,突出将继续进⾏,直到混合⽓流受阻,新暴露⾯上的⽡斯压⼒梯度下降,不能再破碎煤体时,突出才被迫停⽌.由此看来,放顶煤采煤法不但不利于防治煤与⽡斯突出,反⽽为突出的发⽣创造良好的条件. 　　H.突出煤层不能使⽤风镐

　　煤层在发⽣突出时,突出的三⼤因素都处于不稳定状态,其中尤其是应⼒,稍有震动,就会失去平衡,⽽导致突出.风镐是⼀种震动⼒很强的⼯具,使⽤它进⾏落煤时,对煤体会产⽣强烈的震动,加速煤层⽡斯解吸并触发⼯作⾯前⽅应⼒突变⽽导致突出.除此之外,⾼噪⾳也掩盖了突出有声预兆,使⼯作⼈员不能及时发现突出预兆,迅速撤离现场,极易造成⼈员伤亡.所以在突出煤层中进⾏采掘⼯作时,不能使⽤风镐.

　　I.突出矿井爆破作业须采⽤安全等级不低于三级的煤矿许⽤的含⽔炸药

　　突出矿井为了避免⼈员伤亡,尽量避免⼈员与由于落煤⼯作诱发的应⼒突变时期接触,所以突出矿井采掘⼯作⾯的落煤⼯作

多采⽤爆破落煤.在爆破落煤时,煤层受到强烈震动,容易发⽣突出,突出时必然会产⽣⼤量⽡斯,如⽕药安全性能不好,极易引发⽡斯爆炸.因⽽突出矿井对爆破落煤的炸药有严格的要求,即在有⽡斯存在,⼀定的技术条件要求下引发⽕药爆炸,不能引起⽡斯爆炸.⽬前煤矿使⽤的安全等级不低于三级的含⽔炸药,就能满⾜上述要求. 　　J.爆破作业前,不装药的炮眼及孔,洞的处理

　　采掘⼯作⾯在爆破作业前,对爆破⼯作⾯所有不装药的炮眼,要⽤不燃材料充填,充填深度要⼤于爆破孔深度的%)*倍.对爆破⼯作⾯的各种直径超前钻孔,⽔⼒冲刷或⽔⼒冲孔等措施在煤体形成的孔洞,爆破前,都必须充填或注满⽔,砂或填⼟.

　　突出煤层中的⼈⼯形成的各种孔洞,洞⽳,都不同程度的有⽡斯逸出或积聚.且爆破孔与孔洞之间的间距,⼀般都⼩于规程要求的钻孔爆破最⼩抵抗线’煤层中不得⼩于$)*+(,在孔洞附近进⾏爆破作业时,有可能引发未充填孔⽳内的⽡斯爆炸,所以当爆破孔深⼤于不装药的其它钻眼时,不装药的其它钻眼全部⽤不燃材料充填.当爆破孔深⼩于不装药的其它钻眼时,不装药的其它钻眼⽤不燃材料的充填深度应不⼩于爆破钻孔深度的%)*倍.各种直径的超前钻孔,⽔⼒冲刷或⽔⼒冲孔等措施在煤体中所形成的孔洞,因其体积⼤,积蓄在孔洞中的⽡斯量⼤,⼀旦引起⽡斯爆炸,其影响范围,爆炸强度都不容忽视,为了避免此类⽡斯爆炸事故,所以将这些孔洞⽤⽔,砂或⼟加以充填,⽬的是消除爆破地点附近的⽡斯聚集,防⽌⽡斯爆炸.