矿井瓦斯防治 文档 (3).doc

煤与瓦斯突出及其防治陈少辉（安全09-3班 10号）摘要：瓦斯防治技术的研究主要从两方面入手。一方面是瓦斯涌出和突出预测，包括对煤岩层中瓦斯含量的预测、采掘过程中瓦斯涌出量和涌出形式的预测、煤与瓦斯突出危险性的预测等，根据预测结果确定合理的采掘部署及防治瓦斯灾害的措施;另一方面是瓦斯突出预防，包括对采煤工作面的瓦斯进行泄压、以提高煤的孔隙率，提高抽采率，采掘空间的合理通风、消除煤与瓦斯突出危险性等，其目的是减少瓦斯涌出量、消除瓦斯异常涌出、将采掘空间中瓦斯浓度稀释到可爆炸限以下，保证充足的氧气供给。关键词：矿井安全 瓦斯突出 突出预测 突出防治1. 突出机理：许多国家对煤与瓦斯突出机理的研究都很重视，并取得了一定成果，但由于突出机理的复杂性及突出现象的多样性，目前对突出机理的认识仍处于假说阶段。国外对煤与瓦斯突出机理的认识可归纳为4种：地应力假说、瓦斯作用假说、化学本质假说和综合作用假说。 2.煤与瓦斯突出的预兆与预测2.1 煤与瓦斯突出的预兆。煤与瓦斯突出前，一般都有预兆，没有预兆的突出是极少数的。突出预兆伴随其突出过程，按其主要特征大体可分为“三个阶段”：（1）早期预兆，煤变软、光泽暗，屋理节理都紊乱；（2）中期预兆，钻沫多、钻进慢，夹、顶、喷孔异常，预兆严重突出危险区域表现强烈；（3）临突预兆，工作面来压、煤炮响、瓦斯涌出异常。2.2 煤与瓦斯突出的预测。科学确定煤与瓦斯突出敏感指标临界值。通过理论分析、实验室实验和现场试验相结合的方式，对各种煤与瓦斯突出预测指标进行敏感性分析研究，确定煤与瓦斯突出敏感指标临界值。对部分防突指标检验值超过规定的或出现动力现象的煤层，应进行突出危险性鉴定或进行突出危险区域划分，未鉴定划分前要按突出煤层进行管理。国内外煤与瓦斯突出的预测方法有以下几种：（1）微震技术预测突出危险性。煤和围岩受力破坏过程中发生破裂和震动，当从震源传出震波或声波的强度和频率增加到一定数值时，可能出现煤的突然破坏，发生突出。突出是由连续的多起断裂引起的，而且异常的微震发射通常在断裂之前545s内产生，故微震法作为突出预报方法，有其广阔的应用前景。（2）煤层温度状况预测突出的危险性。温度状况预测突出危险性的理论根据是：瓦斯解吸时吸热，导致煤层温度降低。温度降低越多，说明煤层瓦斯解吸能力越强，则突出危险性越大。（3）电磁辐射强度预测突出危险。电磁辐射是煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或物理现象，与煤岩体的受载状况及变形破裂过程密切相关。电磁辐射信息综合反映了煤与瓦斯突出等灾害动力现象的主要影响因素；可实现真正的非接触预测，无需打钻，对生产影响小，易于实现定向及区域性预测，不受含瓦斯煤体分布不均匀的影响；可实现动态连续监测及预报，能够反映含瓦斯煤体的动态变化过程；既能探测煤壁附近的突出危险性及突出危险带的方位，又能检验防突措施的效果。（4）煤层中涌出的氦或氡休积分数的变化预测突出。在地震之前不仅有氡的反常涌小现象，而且有氦的反常涌出。前苏联学卉考察了顿涅茨煤田中2个不突出煤层和4个突出煤层的氦含量后指出：自由释放的瓦斯中，氦含量高，瓦斯压力也相应的高。煤中涌出的氦叫以作为预测突出的一个指标，该项目正在继续进行。（5）神经网络方法进行突出预测。神经网络具。有通过样本来“学习”的能力，一方面区别于传统的各种预测方法，实际应用时无须做出因素与突出相关关系有任何假设，只需将实际数据直接提供给网络来训练；另一方面训练完成后的网络能以任何精度逼近真值，能够抽提、捕捉隐藏在历史数据中的规律，尤其是那些尚未被人类认识和揭示的规律，这些优点是传统方法无法比拟的。 31预防突出的区域性措施。 （1）优先开采保护层。开采具有煤和瓦斯突出危险的煤层群时，预先开采无突出危险或危险性较小的煤层，使有突出危险的煤层卸压，大量泄出瓦斯，从而使其减弱或失去煤和瓦斯突出危险。对有条件进行保护层开采的突出煤层，坚定不移地实施保护层开采，对不具备保护层开采条件的突出煤层不安排采掘活动，同时创造条件研究解决保护层开采的新技术。（2）煤层开采前瓦斯预先抽排。煤层开采前瓦斯预先抽排，消除高地应力，提高煤层透气性，在回采前消除突出。（3）煤层注水。被水湿润的煤力学性能发生很大变化，塑性提高，弹性模量减小，从而使地应力分布均匀化，地应力和瓦斯压力梯度都减小，弹性潜能降低，其释放的速度变小，大大减小了突出释放弹性潜能的功率水平；水进入煤的孔隙，降低了瓦斯放散初速度，增加了瓦斯流动阻力，从而削弱了瓦斯在突出过程中的作用；抽排瓦斯降低了瓦斯压力和瓦斯含量，减小了瓦斯内能。32预防煤和瓦斯突出的局部性措施。 （1）水力冲孔。在进行采掘工作之前，使用高压水射流，在有突出危险的煤层（或石门揭煤）中，冲出若干直径较大的孔洞。冲孔过程中可排出大量瓦斯和一定数量的煤炭，因而在煤体叶叫臣成局部卸压区域，在这个区域内，则可防止发生突出。水力冲孔常用于石门揭煤、煤层巷道掘进和回采工作面。在石门揭煤时，采用水力冲孔在工作面前方应保留35m的安全岩性。（2）排放钻孔。在预定的石门（井筒）揭穿煤层的断面轮廓外布詈多排扇形穿层钻孔，通过钻取煤炭与排放瓦斯来防止揭穿煤层时发生突出。该法简便易行，效果显著，特别适用于急倾斜煤层条件。（3）金属骨架。用于石门揭穿煤层、加固煤体、阻止突出的二种超前支护。它一般适用于地应力和瓦斯压力不太大的急倾斜薄及中厚煤层。采用金属骨架措施揭穿煤层后，严禁拆除或回收骨架。（4）震动性放炮。为诱导突出所采用的一种特殊放炮方法。当井巷要揭开突出危险煤层时，在工作面布置较多的炮眼，装较多的炸药，以强力全断面一次爆破，瞬间揭开突出煤层。借助放炮时产生的强烈震动力使煤层中潜能和瓦斯得到迅速释放，从而达到人为诱导突出的目的。（5）超前钻孔。在煤巷掘进工作面的前方，打直径为75300mm的钻孔，排放瓦斯，并在钻孔周围形成卸压带，以防止发生突出。一般钻孔深1520m。超前钻孔常用于煤层较厚、赋质较软、透气性较好的情况下。对于煤层较硬，可以与微差控制爆破结合使用。（6）深孔松动爆破。在工作面前方存在有5m卸压煤体防护下，在前方55m以外引爆几个深炮眼形成煤体松动爆破。炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈，使原有集中应力带与高压瓦斯带移向深部，为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。深孔松动爆破适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。4 生产矿井瓦斯灾害防治方法4.1 认真学习先进经验，切实做到“五个及时”。对于巷帮抽放钻场采取了及时施工、及时打钻、及时封孔、及时合茬抽放、及时充填的“五及时”管理措施，杜绝了钻场瓦斯积聚。在钻孔收尺方面，根据实际工作需要矿成立了瓦斯治理办公室，具体负责对瓦斯效果检验，严格落实“干、管”分离，明确了瓦斯办收尺员和通风区测气员联合收尺，确保了收尺的真实性，月底由瓦斯治理办公室负责将监督检查数据汇总上报，并严格落实防突效果检验，切实把住了钻孔收尺及效果检验关。4.2 采取超前防范措施，加强瓦斯现场管理。在严格执行有孔必封、封孔必严、封后必抽原则，积极推广使用自动放水器，加强放水工作管理，在确保抽放负压和抽放浓度的基础上，进一步加强了对瓦斯现场的管理，通过严格落实采掘班队长班中三检查三汇报制度，杜绝了空班漏检、假检、假汇报现象。同时对采掘工作面一律执行瓦斯浓度达0.8%断电制度。4.3 坚持应抽必抽、边抽边掘，严格落实瓦斯综合治理准入制。对煤掘进头等地点采取了瓦斯抽放措施，防止了瓦斯超限，对备用面瓦斯风排量、抽放量、含量、抽放率进行认真计算，经验收在瓦斯抽放率符合要求，抽放系统健全的情况下方可组织生产。通过措施的落实，杜绝工作面回采过程中瓦斯超限事故的发生。4.4 坚持 “有疑必探、先探后掘、不探不掘”，防止误揭煤层现象的发生。进一步认真落实过断层和瓦斯异常带的“五位一体”综合防治措施。即：地质科加强地质预测预报，及时提供预测资料;防突区在打钻过程中发现异常及时汇报;掘进单位发现地质、矿压、瓦斯异常，立即停头;通风区保证瓦斯超限时能切断掘进巷道及其回风系统内电器电源;测气员发现瓦斯异常，立即撤出人员。明确由矿总工程师及时组织制订“实施过断层(或瓦斯异常带)安全技术措施”。通过采取针对性措施，杜绝了因过断层、瓦斯异常带造成的瓦斯超限现象。 5 结语目前我国已建立了一套比较完善的瓦斯突出预测防治技术系统，通过先开采保护层，税吏冲孔，水力压裂，中深孔松动爆破，超前支架等技术，对前方媒体内积存的高压瓦斯与处于高应力下的煤体泄压，提高煤的透气性，以提高瓦斯抽放率，进而降低煤与瓦斯突出发生率，提高了我国煤矿瓦斯防治技术水平，改善了煤矿安全状况。但随着采掘深度的增加，又面临新的难题，煤矿瓦斯防治技术仍是我国煤矿安全技术领域一个需加强研究解决的问题。参考文献：1聂百胜，何学秋.煤矿煤岩瓦斯动力灾害预防理论与技术进展J.中国科技论文在线，2009(11). 2景国勋，张强.煤与瓦斯突出过程中瓦斯作用的研究J.煤炭