芻議煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)及防治措施

許慧聰，張書銘，閆振國(guó)西安科技大學(xué)能源學(xué)院

芻議煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)及防治措施

許慧聰，張書銘，閆振國(guó)
西安科技大學(xué)能源學(xué)院

煤礦井中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一就是煤與瓦斯突出，它不僅影響正常煤炭的生產(chǎn)作業(yè)，同時(shí)也嚴(yán)重危及工作人員的生命安全。因此，我們要加強(qiáng)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方面的工作，從而保證安全生產(chǎn)。而加強(qiáng)對(duì)煤與瓦斯突出的研究，無疑可以增加我們對(duì)煤與瓦斯突出發(fā)生的了解，在熟知煤與瓦斯突出的機(jī)理、類型、條件、規(guī)律、影響因素等方面知識(shí)的基礎(chǔ)上，從而有效提出防治措施。本文即對(duì)煤與瓦斯突出的相關(guān)信息進(jìn)行了探討，供參考。

煤與瓦斯突出；預(yù)測(cè)；防治

1　煤與瓦斯突出的機(jī)理、類型及規(guī)律

1.1煤與瓦斯突出的機(jī)理

世界各國(guó)都非常重視對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研究，在大家的重視下，相關(guān)機(jī)理研究也取得了一定的成果，但是由于突出的復(fù)雜、多樣，導(dǎo)致并沒有透徹了解機(jī)理，還處于假說階段，總體來說，目前官員煤與瓦斯突出機(jī)理的假說有4種，分別是：地應(yīng)力論、化學(xué)本質(zhì)論、瓦斯作用論和綜合作用論。

我國(guó)也非常重視對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研究，于上個(gè)世紀(jì)60年代開始就開展了相關(guān)研究，并經(jīng)過大量的研究工作后，提出了新的觀點(diǎn)，主要有中心擴(kuò)張學(xué)說、二相液體假說、流變假說、固流耦合失穩(wěn)理論、球殼失穩(wěn)理論。

1.2煤與瓦斯突出的類型

根據(jù)煤與瓦斯突出發(fā)生時(shí)的原動(dòng)力和表現(xiàn)現(xiàn)象不同，可以將突出類型劃分為3種，分別是突然涌出、急速傾出、較慢壓出。前二種主要是煤塵固體和瓦斯或二氧化碳?xì)怏w同時(shí)涌出，第三種則主要是瓦斯或二氧化碳?xì)怏w。

1.3煤與瓦斯突出的規(guī)律

在突出前都會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆；突出大多都發(fā)生在揭煤和煤層掘進(jìn)面；隨著開采深度的增加突出的次數(shù)和強(qiáng)度也會(huì)增加；突出危險(xiǎn)性會(huì)隨著媒體破壞程度的增加而增大；在地址構(gòu)造地區(qū)突出發(fā)生可能性越大；突出危險(xiǎn)性會(huì)隨著煤層瓦斯含量的增加而增大，即圍巖的透氣性差、致密的巖層厚，導(dǎo)致煤層瓦斯含量高；掘進(jìn)工作面應(yīng)力集中的地方容易發(fā)生突出。

2　煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)

2.1預(yù)測(cè)方法的類型

依據(jù)預(yù)測(cè)的時(shí)間和范圍，可以將預(yù)測(cè)方法分為3個(gè)類型，分別是：區(qū)域性預(yù)測(cè)、局部預(yù)測(cè)、日常預(yù)測(cè)。其中，區(qū)域性預(yù)測(cè)，主要是對(duì)整體的井田、煤田、煤層及采掘區(qū)進(jìn)行大面積的預(yù)測(cè)；局部預(yù)測(cè)，主要是對(duì)一些重點(diǎn)地區(qū)的針對(duì)性預(yù)測(cè)，它是建立在區(qū)域性預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，有目的性的對(duì)易發(fā)生突出的地方進(jìn)行預(yù)測(cè)；日常預(yù)測(cè)，顧名思義，在平常工作中進(jìn)行的一種安全性預(yù)測(cè)監(jiān)督方式，對(duì)發(fā)生預(yù)兆的地方進(jìn)行突出危險(xiǎn)預(yù)警。

2.2預(yù)測(cè)方法

2.2.1微震技術(shù)

根據(jù)相關(guān)研究，得知當(dāng)震源傳出震波或聲波的強(qiáng)度和頻率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就可能造成煤的突然破壞，從而引發(fā)突出產(chǎn)生。但是，一次斷裂并不會(huì)引起突出，只有連續(xù)的多次斷裂才會(huì)引起突出，而在斷裂之前5-45秒內(nèi)微震發(fā)射就會(huì)出現(xiàn)異常，無疑微震可以作為突出的預(yù)測(cè)預(yù)警方法。

2.2.2煤層溫度技術(shù)

利用煤層溫度技術(shù)預(yù)測(cè)突出的依據(jù)是：瓦斯解吸時(shí)需要吸收熱量，從而導(dǎo)致煤層溫度下降，當(dāng)溫度降低特別多的時(shí)候，在一定程度上表明瓦斯解吸能力越來越強(qiáng)，則很容易引發(fā)突出發(fā)生。該方法非常適合日常預(yù)測(cè)中，據(jù)資料顯示，該方法的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確程度非常高，被世界一些國(guó)家防突委員會(huì)推薦使用。

2.2.3煤層涌出的氦或氡的濃度

據(jù)相關(guān)研究表明，在地震前會(huì)有氦和氡的異常涌出，通過檢測(cè)氦和氡涌出的濃度可以預(yù)報(bào)突出的發(fā)生。該檢測(cè)方法還在進(jìn)一步的研究中，希望能夠得出更恰當(dāng)?shù)臄?shù)值和監(jiān)測(cè)手段。

2.2.4電磁輻射強(qiáng)度

電磁輻射是煤巖體手載變形破裂過程中向外輻射電磁能量的過程或物理現(xiàn)象，與煤巖體的受載狀況及變形破裂過程密切相關(guān)。利用該方法的優(yōu)勢(shì)有：非接觸預(yù)測(cè)，不用鉆，不影響生產(chǎn)，能夠準(zhǔn)確定向預(yù)測(cè)；能夠動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)；能夠檢測(cè)出突出發(fā)生的方位及危險(xiǎn)性，同時(shí)也能夠檢測(cè)防治措施的效果。基于以上優(yōu)勢(shì)，電磁輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法被廣泛應(yīng)用，另外煤炭科學(xué)研究總院重慶分院也利用這個(gè)原理研制出了相關(guān)的儀器，更加便捷。

3　煤與瓦斯突出預(yù)兆及防治措施

3.1煤與瓦斯突出預(yù)兆

生煤與瓦斯發(fā)突出前在通常情況下都會(huì)有預(yù)兆，沒有預(yù)兆的情況極罕見。預(yù)兆主要分為3個(gè)階段：第一個(gè)階段即瓦斯在煤體內(nèi)聚集能量的階段，第二個(gè)階段即少量瓦斯在大突出前的演出階段，第三個(gè)階段即瓦斯與煤塵涌出階段。

3.2防治措施

煤與瓦斯突出是非常復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，到目前為止我們還不夠了解它的發(fā)生機(jī)理，并且由于它的突發(fā)性、不完全的可知性等更增加了防止它發(fā)生的難度。但是經(jīng)過大量的研究與實(shí)踐，我們通過行之有效的預(yù)測(cè)方法，再加上有針對(duì)性的防治措施，防止突出的發(fā)生或者減少傷亡損失都是可能的。防治措施主要是在了解突出易發(fā)生情況、地區(qū)的基礎(chǔ)上，改變突出發(fā)生的條件，從而降低突出發(fā)生的強(qiáng)度或阻止其發(fā)生，防治措施主要要做好以下幾方面工作：

3.2.1揭煤防突

揭煤防突主要是要把好“七關(guān)”，即“設(shè)計(jì)關(guān)、施工關(guān)、驗(yàn)收關(guān)、封孔關(guān)、抽放卸壓關(guān)、檢驗(yàn)關(guān)、二次卸壓關(guān)”，把握好這七關(guān)，則可以做到揭煤防突。

設(shè)計(jì)關(guān)：設(shè)計(jì)煤巷道的時(shí)候要避開易發(fā)生突出的地方，例如：地質(zhì)構(gòu)造帶和應(yīng)力集中區(qū)；施工關(guān)：一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，巷道和抽放鉆孔的施工不能有一絲馬虎；驗(yàn)收關(guān)：施工完畢，一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)驗(yàn)收，不能出現(xiàn)一處紕漏；封孔關(guān)：對(duì)于有系統(tǒng)抽放或局部抽放系統(tǒng)的礦經(jīng)，一定要嚴(yán)把封孔質(zhì)量關(guān)，要采用先進(jìn)的設(shè)備、先進(jìn)的技術(shù)、先進(jìn)的材料，從而提高工作質(zhì)量，保證抽放效果；抽放卸壓關(guān)：要進(jìn)過精確的計(jì)算，掌握某些重要參數(shù)，如：抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期；檢驗(yàn)關(guān)：依據(jù)相關(guān)規(guī)定細(xì)則對(duì)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，只有完全合格后才準(zhǔn)許揭煤；二次卸壓關(guān)：這是必須保證的一個(gè)工作環(huán)節(jié)，在揭煤前再打一組卸壓孔。

3.2.2煤巷掘進(jìn)防突

由于煤與瓦斯突出經(jīng)常發(fā)生在煤巷掘進(jìn)的過程中，因此，要加強(qiáng)在煤巷掘進(jìn)過程中的防突工作。一般采用超前排放孔、淺孔松動(dòng)爆破、深孔控制爆破、欲抽瓦斯等措施邊掘進(jìn)邊抽取。

3.2.3大傾角不穩(wěn)定煤層防突

在大傾角不穩(wěn)定煤層中，重點(diǎn)采取超前密集鉆孔和煤層注水防突措施。超前密集鉆孔是通過媒體前方的鉆孔使煤體應(yīng)力釋放和轉(zhuǎn)移，鉆孔使煤體前方的高壓瓦斯得以釋放，使掘金頭前方一定范圍內(nèi)形成低應(yīng)力、低瓦斯區(qū)，達(dá)到防突或降低突出強(qiáng)度的目的。

許慧聰（1995-），男，陜西蒲城人，西安科技大學(xué)能源學(xué)院，本科在讀，研究方向：采礦工程。