煤与瓦斯突出防治技术发展现状及展望.doc

成 绩 中 国 矿 业 大 学公共选修课矿井瓦斯概论考核作业 学生姓名 学 号 所在院系 任课教师 煤与瓦斯突出防治技术发展现状及展望 摘要：简要的总结了煤与瓦斯突出的概况，评述了目前防治突出工作的现状及面临的主要问题，在此基础上，提出进一步提高突出预测预报质量，及对防治技术的展望。关键词：突出矿井；煤与瓦斯突出；防止突出技术；综合防突措施；瓦斯抽放技术1、 煤与瓦斯突出概况煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种极其复杂的动力现象。在极短的时间内，有煤体向巷道（包括采场）中突然喷出巨量的瓦斯及粉碎的煤，同时在煤体中形成形状特殊的空洞，喷出的粉煤被瓦斯携带运动，造成一定的动力效力，如推倒矿车、破坏支架等此种现象称为煤与瓦斯突出。在煤与瓦斯突出过程中，抛出的煤体有的只有几吨、几十吨，有的则达几百吨，特大型的突出甚至高达几千吨以上，同时涌出大量的瓦斯充满整个巷道空间，而喷出的瓦斯粉煤流有时带有暴风般的性质，逆风流充满数千米长的巷道。1834年3月22日法国鲁阿尔煤田伊萨克矿井在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次有记载的突出，突出强度420t煤，瓦斯5105m3以上。最初瓦斯喷出量2000m3/min以上，瓦斯逆风流从提升井冲至地面，据该井口23m处的绞车房附近的火炉引燃了瓦斯，火焰高达50m，井口建筑物烧成一片废墟，2小时后火焰将要熄灭时，又连续发生7次瓦斯爆炸，井下209人，死亡121人，地面3人烧死，11人烧伤。迄今为止，世界上约有20多个国家（地区）发生过煤与瓦斯突出，共发生突出次数3万多次，突出在千次以上的国家有中国、原苏联、法国、波兰、和日本。世界上最大的一次突出发生在1969年7月13日原苏联顿巴斯矿区的加加宁矿井一710m水平主石门揭穿厚仅1.03m的3煤层，其突出煤量为14000t，瓦斯2.5106m3以上。我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一。1992年国有煤矿中共有突出矿井132处，占国有煤矿总数的18.8%。年产量大于30kt的地方国有煤矿中有突出矿井78处，占地方国有煤矿总数的4.7%。两项合计共有突出矿井210处，占全国煤矿总数的23.5%。若把年产量小于30kt的地方煤矿算在内，则我国发生过突出的矿井总数达282处。我国最大的一次突出发生在1975年8月8日，重庆天府矿务局三汇坝一矿在主平铜进行震动爆破揭穿6号煤层时发生了突出，突出煤岩12780t，瓦斯140万m3。2、 煤与瓦斯突出危害煤与瓦斯突出是煤与瓦斯突然运动的一种极其复杂的动力现象，多数伴有强大的动力效应，危害性极大，是煤矿严重的自然灾害之一。煤与瓦斯突出危害主要表现在以下几方面：（1）引起瓦斯燃烧和瓦斯爆炸，造成人员伤亡。 例如：井下21岩石下山掘进工作面爆破，揭穿一个落差10m的逆断层，发生了煤与瓦斯突出。突出的瓦斯逆流进入西大巷，遇到架线式电机车的火花，引发了矿井特大瓦斯爆炸事故。（2）造成瓦斯窒息，煤流埋人事故。 例如：2002年4月7号，安徽省淮北矿业集团公司芦岭煤矿发生煤与瓦斯突出，突出煤量5000余吨，涌出瓦斯30余万立方米。突出的煤充填巷道700多米，其中400多米巷道被填实，造成13人死亡。（3）摧毁巷道设施和设备，破坏通风系统，给煤炭企业造成巨大的经济损失。 例如：我国南桐矿务局鱼田堡煤矿，1988年10月16日发生突出，突出煤量8765t、岩石61.4t、瓦斯201万m3，煤岩堵塞巷道1388m，瓦斯逆流1846m，波及3个采煤工作面，5个掘进工作面，造成停工停产。3、 煤与瓦斯突出发生的一般规律（1） 突出发生在一定的深度上，随着深度的增加，突出的危险性增高，这表现突出的次数增多，突出强度增大，突出煤层数增加，突出危险区域扩大。（2） 突出的气体种类主要是甲烷，个别矿井突出二氧化碳，突出煤层的含量、开采时的相对瓦斯涌出量都在10m3/t以上，即突出都发生在高瓦斯矿井内。（3）突出危险区呈带状分布这是因为影响突出的主要因素受地质构造控制的缘故，而地质构造具有带状分布的特征。（4）受煤自重影响，由上前方向巷道方向的突出占大多数，从下方向巷道的突出为极少。突出的次数有随着煤层倾角增大而增多的趋势。（5）采掘工作往往可激发突出，特别是落煤与震动作业，不仅可引起应力状态的变化，而且可使动载荷作用在新暴露煤体上造成煤的突然破碎。（6）绝大多数突出都有预兆。4、煤和瓦斯突出的预防措施（1）预防突出的区域性措施开采保护层 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。这种预先开采的煤层称为保护层，被解除煤和瓦斯突出危险的煤层称为被保护层，如图所示。l保护层；2被保护层；3巷道 预抽煤层瓦斯无保护层可采和单一的突出危险煤层，经过试验预抽瓦斯有效时，都必须采用预抽煤层瓦斯作为防突措施。该措施的实质是，通过向突出煤层内打大量密集钻孔，造成局部卸压，同时排放瓦斯、释放瓦斯潜能；在经过较长时间的预抽瓦斯，进一步降低煤层中的瓦斯压力与瓦斯含量，并由此引起煤层的收缩变形、地应力下降、煤层透气性增高等变化，从而达到消弱直至消除突出危险的目的。2.预防煤和瓦斯突出的局部性措施 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，赋存稳定，煤质较软，透气性较好的情况下。但在打钻时，易出现夹钻、垮孔、甚至孔内突出等现象。 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，因而在煤体中形成局部卸压区域，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。 震动性放炮。为了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，从而达到人为的诱导突出的目的。震动性放炮时，除采取其他一定措施外，还应将井下人员撤到地面，在地面起爆。为了减少影响生产，一般都在交接班时进行。5、防止突出技术存在的主要问题石门揭煤过程中最容易的发生突出。主要原因是在一般的情况下，底板岩石远比煤体致密，强度也比煤体高，在煤层揭开之前，煤体内的瓦斯很难向巷道空间泄露。而一旦将煤层揭露，具有突出危险的煤层迅速暴露，并在地应力的作用下破坏，释放出足够大的初始释放瓦斯膨胀能，推动煤体向外突出。而一旦发生突出，将会给矿井的生产和工人的生命安全带来严重的威胁。因此，在石门揭开有突出危险的煤层之前，必须对煤层采取防突措施，消除煤层的突出危险或消除局部范围内煤层的突出危险。6、防止突出技术展望 （1）提高突出危险性预测的准确性突出危险性预测指标和临界值确定，不同矿井条件下的突出预测敏感指标和突出临界值是不同的，要通过对矿井实际突出预测预报资料的总结与分析和进一步的研究试验，得出适用于本矿井突出预测预报指标及其突出临界值。通过实时监测瓦斯动态涌出特征波形，提取与突出危险性相关的特征值表，综合判断采掘工作面所处地点的安全状况以及前方的潜在危险性。(2)瓦斯抽放措施在突出矿井中，开采保护层和抽放瓦斯措施对于防治煤与瓦斯突出的有效性，已经得到了广泛的认同。但立足各突出矿井的实际，仍应做到以下几点：要从根本上解决突出问题，必须明确实施瓦斯抽放是最主要的途径。大部分突出矿井的煤层较为松软，煤层坚固性系数f值一般为0.20.5。抽放钻孔施工过程中常发生喷空、垮孔卡钻现象，钻孔施工难度较大。要根据不同类型的工作面施工条件和煤层赋存条件，选择适用于各类条件下的突出煤层的抽放方法、钻孔施工工艺及设备。如研究突出煤层沿走向顺层及沿倾向顺层下向长钻孔施工成孔技术及其钻孔设备。对于全煤抽放钻孔，应大力推广使用聚氨酯封孔技术。7、结语防治煤与瓦斯突出工作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，所以在开采突出煤层时，必须采取包括突出危险性预测、防突措施、措施的效果检验、安全保护措施的“四位一体”的综合防突措施，积极的开展新的预测方法的研究探索，形成适用于各突出矿井的预测预报指标体系，是突出预测预报在防止突出技术体系中发挥更大的作用。参考文献1葛逸群。防突工.徐州：中国矿业大学出版社，2011. 2王兆丰，张子敏，张子戌.基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术.徐州：中国矿业大学出版社，2009.3于不凡，白帆，刘明.煤矿瓦斯防治技术.北京：中国经济出版社，1987.4中国通配煤矿总公司安全管理局，煤炭科学研究总院重庆分院.苏联煤、岩和瓦斯突出危险层安全开采细则