1、附录A煤与瓦斯突出防治研究现状及其发展摘要煤与瓦斯突出，是煤矿井下极为复杂的瓦斯动力现象，是煤矿严重的灾害之一。我国是世界上发生煤与瓦斯突出最为严重的国家，突出矿井多，分布范围大，突出次数多，突出频率高，始突深度浅，突出类型全，突出强度大，突出瓦斯大。但因煤与瓦斯突出的机理至今尚未完全认清，故没有一个国家能完全杜绝突出事故的发生。（1）本文首先从煤与瓦斯突出的原理出发，分析其形成机理，然后做出相应的防治措施并对其现状及其发展做出预测。（2）防治措施分为现场预测和区域预测，现场预测又分为预测和防治两大方面，区域预测又分为打钻泄压和抽瓦斯泄压，以及开采解放层。（3）总结中国煤矿煤与瓦斯突出防治的对
2、策。（4）煤与瓦斯突出防治技术的发展与展望1 绪论1.1概述矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体，从狭义上讲应该是甲烷（CH4）,赋存在煤的分子团或在煤的裂隙中，在煤矿生产过程中，由于不断地从煤体中游离出来，进入井下生产空间，与其他有害气体混合，如CO2、 N2、 H2S、 CO、 H2、 SO2等，形成一种混合气体俗称瓦斯。甲烷是无色、无味、无臭、可以燃烧和爆炸的气体，它对人呼吸的影响同氮气相似，即它的存在降低了空气中氧气的浓度，能造成人员窒息。甲烷的化学性质不活泼，微溶于水。在煤矿井下它容易积存在巷道顶板、顶板空洞或无风的盲巷内。2 煤与瓦斯突出原理2.1突出的定义在地应力和瓦斯的共同作用下
3、，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内向采掘空间喷出的现象，称为煤（岩）与瓦斯突出，简称突出。2.2煤与瓦斯突出的分类（一）按突出现象的力学特征分类1.煤与瓦斯（或二氧化碳）突出（简称突出）2.煤突然压出并强烈涌出瓦斯（简称压出）3.煤突然倾出并强烈涌出瓦斯（简称倾出）（二）按突出的强度进行分类1.小型突出：突出煤（岩）量50t；2.中型突出：突出煤（岩）量 5099 t3.次大型突出：突出煤（岩）量 100499t4.大型突出：突出煤（岩）量 500999t5.特大型突出：突出煤（岩）量1000t。（三）煤层或区域突出危险程度的分类实践证明，各类煤层与煤层内各区域的突出危险程度是不同的。为了满
4、足安全生产的管理上得需要，应对矿井和煤层或区域的突出危险程度进行分类。2.3煤与瓦斯突出的防治措施（一）保护层开采防治煤与瓦斯突出保护层的超前开采,使上、下地层产生强烈拉张破坏,原来的挤压应力变成了拉张应力;上覆煤岩层垮落、破裂、下沉弯曲或者下伏煤(岩)层的破裂、上鼓,使得煤(岩)层的大量裂隙张开,地应力大范围的有效释放,无论是构造对瓦斯的封闭,还是地应力对瓦斯的封闭作用都会被释放,被保护层的透气性系数成数百倍甚至数千倍的增大,瓦斯压力会急剧下降,大量的吸附瓦斯被解吸,因此,被保护层突出危险性得到降低甚至消除。（二）水力掏槽法水力掏槽技术实质就是在(采)掘进工作面无人的情况下,利用高压射流在较
5、短时间内破坏煤体、释放大量瓦斯、改善煤体应力状态。煤体的破坏首先是高能量的高压射流破碎煤体,形成直径较小的槽孔;然后在煤体瓦斯压力梯度和射流残余能量反射的作用下破碎孔周围的煤体,形成大直径的槽孔;而槽孔上部煤体由于稳定状态被破坏,在水力和重力的作用下充分垮落,形成近似矩形槽硐。煤体在掏槽期间是渐进的被破碎,煤体的应力和瓦斯潜能也是渐进的释放,掏槽过程中排出了大量瓦斯和一定数量的煤炭,因此在煤体中形成一定的卸压、排放瓦斯区域,在这个区域内,破坏了突出发生的基本条件,防突效果显著。与其他措施相比,该措施工艺简单,施工安全,掘进工作面前方煤体中激发突出的应力得到消除,煤体中的瓦斯得到充分释放。（三）
6、边抽边掘技术防治煤与瓦斯突出通过实施排放瓦斯钻孔,抽放瓦斯,以达到消除突出危险、保证工作面安全有效。首先,采取抽放措施后,煤体的瓦斯压力得到充分释放,地应力也显著降低,即通过降低发生瓦斯突出的地应力和瓦斯压力来消除煤与瓦斯突出危险;其次,通过抽放,使煤体的物理力学性质得到改变,应力集中带前移,增加了迎头前方煤体的卸压带宽度和透气性,降低了发生突出的动力,即瓦斯压力和地应力;再者,通过长钻孔抽放可减少由煤体涌入巷道空间的瓦斯,降低风排瓦斯量。3 煤与瓦斯突出的预测3.1现场预测现场预测分为预测和防治两部分，两者相辅相成互相照应。3.2 区域预测（一）煤与瓦斯突出局部防治措施1.煤层水力松动水力松
7、动的实质是在回采工作而或准备巷道工作而施工钻孔，通过钻孔向煤层压入特殊的水溶液，通过水对煤体结构的破坏作用改变工作而附近煤层的瓦斯动力状态和应力应变状态。当向煤层以水力压裂方式注入水溶液时，液体在压力的作用下通过裂隙渗入煤层，形成的裂隙大多平行煤层暴露面。进行水力松动是在工作而附近煤层形成裂隙，导致煤层失去支撑能力，引起集中应力带向煤体深部转移。山于煤层失去支撑能力，在工作而附近形成卸压带，同时伴有瓦斯向外排放。2.超前钻孔在煤巷掘进工作而的前方，打自径为75300mm的钻孔，排放瓦斯，并在钻孔周围形成卸压带，以防比发生突出。一般钻孔深1520m。超前钻孔常用于煤层较厚、赋质较软、透气性较好的
8、情况下。对于煤层较硬，可以与微差控制爆破结合使用。3.煤层的水力爆破处理水力爆破可以理解为炸药在充水钻孔中的爆破。煤层的水力爆破处理可以与煤层预先注水一起进行，或小注水。在煤层水力爆破处理时，通过煤的松动和山此引起的工作而附近煤层应力重新分布和瓦斯排放，达到防止煤与瓦斯突出的作用，所以煤层爆破作用参数应保证煤必需的松动程度和卸压排放结果。采用以煤体水力爆破处理为基础的措施，与打孔有密切关系，同时打钻可能引起煤与瓦斯突出。当打直径60mm以下的钻孔时，煤与瓦斯突出的概率很小，所以煤体水力爆破处理时，钻孔直径应限制在60mm以下。4.“四位一体”综合防突技术 “四位一体”综合防突技术充分考虑了美誉
9、外的复杂性和小确定性，本着以人身安全为主、防止突出事故发生、避免防突工作的自目性、减少人力和财力的浪费、提高突出矿井生产效率的目的，把防突工作分为4个环节，即突出预测、防突措施、措施效果检验和安全防护措施。（二）开采解放层开采解放层，在国内外都被认为是最有效的防止煤与瓦斯突出，提高矿井瓦斯抽放率的一种店本措施。我局在开采了解放层之后，也取得同样的效果。下面是我们在大河边向斜的大河边煤矿，小河边向斜的老鹰山煤矿的考察结果。本文所考察的数据，是在下列试验条件下取得。（三）矿井瓦斯抽放 解放层开采以后，(即邻近层)的瓦斯，如果不抽放被解放层则卸压瓦斯会大量涌向解放层工作面，从而造成生产时的不安全因素
10、，故必须抽放瓦斯。（四）打钻泄压预抽瓦斯的钻孔打穿煤层后，孔壁附近裂隙增多，煤体中的瓦斯在瓦斯压力和钻孔空间的压力差作用下，游离瓦斯直接涌入钻孔，吸附瓦斯由于原平衡状态被破坏而解吸，随之涌入钻孔，并在抽放负压的作用下，被抽入抽放管路。随着抽放时间的增长.钻孔的作用半径不断增大。钻孔的作用半径，理论上有一极限值。但需很长时间才能达到。实际所选用的钻孔作用半径远小于所谓的“极限值”，通常只有数米。预抽后，煤层中的瓦斯压力和含量呈不均匀分布，都是在钻孔壁附近最低，随距钻孔距离的增加而增大。这一点与被解放层中的瓦斯压力和含量的分布状态显然是不同的。4 中国煤矿煤与瓦斯突出防治的对策中国是目前世界上煤与
11、瓦斯突出灾害最严重的国家.据统计，从1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑在垂深280 m煤巷掘进发生第一次有记载突出以来，到1995年底，国有重点煤矿中先后有138个矿井发生了10 815次煤与瓦斯突出，死亡1 266人.在10 521次有突出煤量记录的煤与瓦斯突出中，共突出煤炭81. 58万t，平均突出强度为77. 5t/次。在有瓦斯量记录的4 675次煤与瓦斯突出中，共突出瓦斯量6 798. 3万m3，平均每次突出瓦斯量1. 45万m3。强度最大的一次突出是1970年3月10日发生在天府司矿务局三汇坝一矿主平洞石门揭煤(垂深412 m),突出煤量12 780 t，突出瓦斯量140万m3，粉
12、煤喷出最远达1 100 m。1969年4月25日南桐矿务局鱼川堡煤矿+150 m水平1406大巷发生了突出瓦斯量最大的突出，突出煤量5 000 t，突出瓦斯量350万m; 1975年6月13日吉林营城五井在垂深439 m处全岩掘进巷道放炮时发生了第一次砂岩与CO2突出，突出砂岩1 005 t，突出CO2 1. 1万吨。强度最大的一次立井突出是2006年1月5日淮南司矿业集团望峰岗司矿主井揭穿C13煤层(垂深956 m)，突出煤量2 831 t，突出瓦斯量29. 3万m3。突出煤量在直径8.8m的井筒内堆积约48 m。据统计，自1950到1980年的30a中，中国突出司矿井数量由1个增加到205
13、个，每年发生煤与瓦斯突出次数从2次增加到1 151次。之后随着防突措施的加强，煤与瓦斯突出次数下降，上世纪80年代全国每年煤与瓦斯突出次数基本控制500 600次。自从1988年原煤炭部颁布执行防治煤与瓦斯突出细则（1995年重新修订）以来，在煤与瓦斯突出司矿井全面推行“四位一体”综合防突措施，防突工作成效明显，全国发生煤与瓦斯突出的次数在逐年持续减少，尤其在1992年后的4a中，国有重点矿年均突出控制在300次以内，平均为252次/a，比发生突出次数最多的1980年降低了60%。此外，1988- 1995年，全国国有煤矿每年的突出煤炭总量也基本呈降低趋势，到1994年达到了20 a来的最低水
14、平.突出死亡人数有较大幅度的减少，国有重点矿一般控制在50人/a以下。但自2000年以来，随着国民经济的快速增长，带动了煤炭企业的复苏和煤炭产量的快速增长，煤炭产量由2000年9. 9亿t增加到2006年的23. 5亿t, 6年增加了124.7% .随着煤炭开采强度的增加，开采深度不断增大，开采地质条件复杂，以及采用新工艺、新设备带来的技术新问题，各矿区的突出危险越来越严重，加之科研与管理滑坡等原因，使得各类煤矿煤与瓦斯突出对安全生产的威胁不断增加。 1998- 2004年国有重点煤矿煤与瓦斯突出次数分布统计。2000- 2004年，全国国有煤矿共发生煤与瓦斯突出815起，其中伤亡事故185起
15、，共造成760人死亡，其中一次死亡10人以上的突出事故共发生12起，死亡334人。2006年全国煤炭产量构成如下，国有重点煤矿产量11. 25亿t，占48. 4%;国有地方煤矿产量3. 09亿t，占13. 3%;乡镇煤矿产量8. 92亿t，占38.3%.全国现有各类煤矿约2. 8万处，其中45户重点监控国有煤矿企业有415处，其他国有重点煤矿322处;地方国有煤矿2 176处;乡镇煤矿2. 45万处。乡镇煤矿井型小，数量大，技术力量薄弱。湖南、贵州、云南、重庆、河南、四川等省(市)乡镇煤矿煤与瓦斯司矿井(一些司矿井虽然发生了煤与瓦斯突出，但没有升级为煤与瓦斯突出司矿井)突出灾害严重，已经成为煤
16、与瓦斯突出事故多发的地区。通过以上情况的调查与分析，我们认为中国煤矿煤与瓦斯突出灾害形式比较严峻，防突工作任务十分艰巨。 对防治煤与瓦斯突出工作的建议：1)加强煤矿安全监管、监察力度各级地方政府及有关行业管理、安全管理部门各煤矿安全监察机构，对煤与瓦斯突出矿井和突出灾害防治工作，要加强管理加强监督、加强指导。针对乡镇煤矿煤与瓦斯突出存在的技术和管理薄弱环节，开展专项安全检查和整改。有效地制止突出矿井不实施“四位一体”综合防突措施、有动力现象而不申请鉴定行为，督促企业做好防突工作，及时消除突出事故隐患。2)提高乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全准入条件，国家应抓紧制定乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全生产基本条件行业标准，并贯彻实施.在该标准中不但应规定乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全生产的技术条件，而且应规定安全生产的技术人员条
