1、专题部分浅谈煤与瓦斯突出的防治措施摘要：煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一，而我国是世界上突出最严重的国家，目前我国采用“四位一体”综合防突措施，但随着矿井开采深度逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越低，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；防治；地质构造0 引言煤和瓦斯突出是发生在煤矿生产中的一种极其复杂的地质动力现象，是采煤过程中发生的严重自然灾害之一，可在极短的时间内，由煤体内部向采场、巷道等采掘空间喷出大量的煤和瓦斯，突出物会造成埋人，破坏设施，突出的瓦斯使人窒息，或引起瓦斯爆炸，造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故，被认
2、为是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害。我国煤与瓦斯突出矿井多，分布范围广，并且突出频繁。目前世界上有20多个国家发生过煤和瓦斯突出，我国的突出比较严重。随着煤炭工业的发展，中国矿井采掘强度和深度的加大，矿井瓦斯问题日益严重，特别是随着新矿区的开发和老矿井的延深。如：1995年6月涟邵局利民煤矿突出3 200 t煤，瓦斯30万m3死亡19人；2002年4月淮北煤业集团芦岭煤矿突出10 000 t煤，瓦斯60多万m3，死亡13人；以及最近的2009年11月2l H凌晨2点30分左右，黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿井下施工的三水平探煤巷发生煤与瓦斯突出，引起风流逆向，突出的大量瓦斯进入二水平进同风大
3、巷，遇火发生瓦斯爆炸，波及全矿井，造成107人遇难，属重大矿难，给国家和人民带来了巨大的损失和悲痛。对此，我国许多科研单位结合现场实际情况制定出各种防治措施，原煤炭工业部颁布实施的防治煤与瓦斯突出细则，采用“四位一体”（即预测预报、防突措施、效果检验、安全防护）的综合防突措施，为我国煤矿的安全生产提供了有利的保障，并取得了良好的效果。1 煤与瓦斯突出机理研究概述我国大多数研究者认为，煤与瓦斯突出是低压、高压瓦斯和煤体结构及性能等三个因素作用的结果，是聚集在围岩和煤体中大量潜能的高速释放，并认为高压瓦斯在突出的过程中起决定作用，地压是激发突出的因素。有人认为，地质构造是引起突出的决定因素，高压瓦
4、斯是突出的主要动力，煤层破坏是突出的有力条件，采掘活动是突出的诱发原因。煤与瓦斯突出预测方法2 煤与瓦斯突出预测方法21 国外煤与瓦斯突出预测方法预测方法以地应力、瓦斯和煤体结构及力学特征为基础，这方面主要有俄罗斯、波兰、澳大利亚、德国、日本等，其中，俄罗斯的预测方法得到了更多的推广。概括起来分为三个方面：(1)区域预测在井田的整个勘探阶段和补充勘探阶段，根据研究区域的构造破坏，初步评价煤层和矿井的突出危险性，预测的基础是利用地质和物理资料、煤层和瓦斯资料。预测结果是确定突出矿井和非突出矿井、突出煤层和非突出煤层或突出的危险区域；(2)局部预测在综合研究开采煤层的性质和开采地质条件以及所查明的
5、规律性基础匕，评价矿井内一条或几条巷道中的煤层突出危险性，预测一个采区煤层的突出危险性。局部预测要求有更精确的区域预测资料，预测结果是确定出突出区和非突出区；(3)日常预测在煤层开采过程中有效预测煤层突出危险程度，在局部预测的基础上，加强对煤层瓦斯、地应力、矿井构造、煤体结构的变形规律研究，并利用各种矿井瓦斯监测与管理手段，根据各种矿井动力现象和突出历史资料进行突出带和突出可能性的制定。关于煤与瓦斯突出的日常预测主要是钻孔预测中测钻粉量、瓦斯流量、瓦斯压力等参数，并配合新方法的应用。22国内煤与瓦斯突出预测方法根据突出的特征和种类又有针对性的突出预测方法。总的来说分为两大类：区域预测、局部预测
6、。(1)区域预测主要方法七因素综合预测法，该法是把与突出有关的七种因素以等量线的方式绘制在煤层采掘工程图上，并把实际突出点也填在该图上，制成突出预测图。各因素的突出界限指标值以及诸因素的综合指标可根据各矿井实际突出规律经考察确定。这七因素是：等深线及始突深度；地质构造线；煤层瓦斯压力与含量等值线图；煤层厚度与软分层厚度的等值线图；坚硬厚层直接顶(底)板的等厚线；底板等高线；邻近煤层煤柱对该煤层的影响范围线。D、K综合指标法，该法是抚顺煤炭研究分院提出的，其指标是 （1）式中，D为煤的突出危险性综合指标之一；K为煤的突出危险性综合指标之二；H为开采深度；m,f为煤层软分层的平均坚固性系数：P为煤
7、层瓦斯压力，取两个侧压孔实测瓦斯压力最大值，MPa；P为煤层软分层的瓦斯放散速度指标。D，K指标值见表l单项指标法见表2瓦斯地质单元法该法是以综合假说为理论基础，以地质分析为依据，以实验模拟为参照，运用可信的瓦斯地质指标综合预测煤与瓦斯突出的重要理论和实践。(2)局部预测主要方法石门揭煤突出预测；煤巷掘进工作面突出预测；回采工作面突出预测23突出预测突出预测可分两种，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5%17
8、%，进行预测的目的就是将这5%17%的区段尽可能地区分出来。我国采取缩小范围的方法，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或采区划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。然后再采用工作面预测方法将突出危险区进一步区分为突出危险工作面和无突出危险工作面。231区域预测在进行区域预测时，由于煤层此时未被揭露或未完全被揭露，因此只能通过两种途径确定。一是采用钻孔取煤样分析、测定煤层瓦斯压力等有关瓦斯的参数，用单项的指标或多项综合指标确定该地区突出的可能性。二是利用附近采区或上水平煤与瓦斯突出与地质的关系，根据被预测地点的地质因素推测出该地区发生突出的可能性。区域预测适用
9、于突出矿井中的开拓水平、井田两翼和新采区。突出危险区具有明显的突出危险性，突出威胁区危险性次之，它有可能成为突出危险区，也有可能成为无突出危险区。经验告诉我们，突出危险区和无突出危险区之间不可能有明显的界限，它们之间有一个过渡地带，这个地带就是突出威胁区。在突出威胁区中，为了随时随地的掌握煤层突出危险性的变化，要求在突出威胁区中的采掘工作面每推进30100mm，就要用工作面预测方法连续进行不少于2次的区域性预测准确性验证，以确认判断是否正确。当任何一次验证有突出危险时(用工作面预测方法，预测指标超过临界指标值时)，表明区域预测判断失误，此时，突出威胁区要立即改划为突出危险区。在突出威胁区进行采
10、掘工作时，可不采取技术性的防治突出措施，为了防止意外，保证工作人员的安全，还必须采用安全防护措施施工。在无突出危险区中进行采掘工作时，可按正常的采掘方式进行。232工作面预测在突出危险区内，为了进一步缩小突出危险范围，采用工作面预测方法将工作面区分为突出危险工作面和无突出危险工作面。工作面预测方法可分为以下两大类，一是用钻屑量判断的应力指标，二是以钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑解吸量或钻屑瓦斯解吸特征指标判断瓦斯因素的指标，除了上述两种方法和指标外，也可以采用其它经试验证实有效的预测方法和指标。在我国使用普遍、效果较好的指标为地应力和瓦斯指标。工作面预测效果的好坏取决于如何正确选用判断发生突出时各种
11、指标的临界值。确定这些临界值时必须考虑安全系数，同时又要照顾到采掘成本。安全系数大，预测出来的突出危险工作面的次数就多，需要执行防治瓦斯突出的措施工程量就会增加，矿井的采掘成本随之升高，反之则相反。单项指标判断工作面的突出危险性具有一定的片面性，预测效果不够理想，通常采用双指标进行判断，即地应力指标和瓦斯指标。无突出工作面判断的有效范围是指预测钻孔长度控制范围内，所采用的预测指标都未超出其临界指标值时，将钻孔长度减去为保证预测工作人员安全而预留的2m预测超前距，剩余的范围内被确认为无突出危险，可不采取防治突出的技术措施，但必须采取安全防护措施施工。超出此范围又必须重新进行新一轮工作面预测循环。
12、在突出危险工作面进行采掘工作时必须按规定采取防治突出的技术措施，并经措施效果检验有效后方可采用保证人员安全的安全防护措施施工。如措施效果检验无效，必须再采取补救的防治突出措施，并再经措施效果检验，直到措施效果检验有效后，方可采用安全防护措施施工。防治煤与瓦斯突出细则未编制前，对全国部分重点突出矿井的调查结果表明，有75%的突出次数是采用过各种防治突出措施后发生的，这表明当时防治突出措施的有效性很不理想，考察其原因是对选用的防治突出措施的防突效果心中无数，因为当时还没有手段和装备能确认措施防突效果的有效性，而现在我们已有了手段与装备，因而，对防治突出措施的效果进行检验不仅必要，也是可能的。它可以
13、提高防治突出效率，减少突出事故的发生。233突出危险区突出危险工作面与无突出危险工作面的相互转换条件采用工作面预测方法进行预测。经预测后采掘工作面划分为突出危险工作面或无突出危险工作面。为了避免测量上的误差与人们主观上判断的失误，而将有突出危险的工作面误判为无突出危险工作面所造成的突出灾难，因而，突出危险工作面。只有采用了连续两次工作面预测皆为无突出危险工作面时，方可把突出危险工作面改判为无突出危险工作面，以确保安全。每一次工作面预测循环有两种情况：（1） 预测为突出危险工作面时，其工作程序包括执行措施、措施效果检验，措施效果检验有效后安全防护措施施工，并在留有5m措施超前距的情况下，再进行下
14、一次工作面预测。若这一次预测为无突出危险工作面时，为了确保安全，必须重复进行一次措施循环后，再进行工作面预测确认为无突出危险工作面后，方可将在突出危险工作面改为无突出危险工作面。（2） 当工作面预测为无突出工作面时，其工作程序包括安全防护措施施工，在保留为保证预测人员工作安全的2m安全屏障（预测超前距的）条件下，再进行下一次工作面预测循环。工作面预测的范围小，仅在预测钻孔孔深控制的范围内，除此之外，还要根据判断结果留有保证工作安全的安全屏障。在预测孔孔长控制范围之外煤层的突出危险性，因没有取得判断资料是无法确定判断的。因此，在突出危险区内进行采掘工作，都必须连续不断地预测。3 防治煤与瓦斯突出
15、的一些基本常识3.1突出矿井的鉴定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
16、。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
