芻議煤與瓦斯突出的預測及防治措施

許慧聰，張書銘，閆振國西安科技大學能源學院

芻議煤與瓦斯突出的預測及防治措施

許慧聰，張書銘，閆振國
西安科技大學能源學院

煤礦井中最嚴重的災害之一就是煤與瓦斯突出，它不僅影響正常煤炭的生產作業，同時也嚴重危及工作人員的生命安全。因此，我們要加強煤與瓦斯突出預測方面的工作，從而保證安全生產。而加強對煤與瓦斯突出的研究，無疑可以增加我們對煤與瓦斯突出發生的了解，在熟知煤與瓦斯突出的機理、類型、條件、規律、影響因素等方面知識的基礎上，從而有效提出防治措施。本文即對煤與瓦斯突出的相關信息進行了探討，供參考。

煤與瓦斯突出；預測；防治

1　煤與瓦斯突出的機理、類型及規律

1.1煤與瓦斯突出的機理

世界各國都非常重視對煤與瓦斯突出機理的研究，在大家的重視下，相關機理研究也取得了一定的成果，但是由于突出的復雜、多樣，導致并沒有透徹了解機理，還處于假說階段，總體來說，目前官員煤與瓦斯突出機理的假說有4種，分別是：地應力論、化學本質論、瓦斯作用論和綜合作用論。

我國也非常重視對煤與瓦斯突出機理的研究，于上個世紀60年代開始就開展了相關研究，并經過大量的研究工作后，提出了新的觀點，主要有中心擴張學說、二相液體假說、流變假說、固流耦合失穩理論、球殼失穩理論。

1.2煤與瓦斯突出的類型

根據煤與瓦斯突出發生時的原動力和表現現象不同，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氣體同時涌出，第三種則主要是瓦斯或二氧化碳氣體。

1.3煤與瓦斯突出的規律

在突出前都會出現預兆；突出大多都發生在揭煤和煤層掘進面；隨著開采深度的增加突出的次數和強度也會增加；突出危險性會隨著媒體破壞程度的增加而增大；在地址構造地區突出發生可能性越大；突出危險性會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，導致煤層瓦斯含量高；掘進工作面應力集中的地方容易發生突出。

2　煤與瓦斯突出的預測

2.1預測方法的類型

依據預測的時間和范圍，可以將預測方法分為3個類型，分別是：區域性預測、局部預測、日常預測。其中，區域性預測，主要是對整體的井田、煤田、煤層及采掘區進行大面積的預測；局部預測，主要是對一些重點地區的針對性預測，它是建立在區域性預測的基礎上，有目的性的對易發生突出的地方進行預測；日常預測，顧名思義，在平常工作中進行的一種安全性預測監督方式，對發生預兆的地方進行突出危險預警。

2.2預測方法

2.2.1微震技術

根據相關研究，得知當震源傳出震波或聲波的強度和頻率達到一定數值時，就可能造成煤的突然破壞，從而引發突出產生。但是，一次斷裂并不會引起突出，只有連續的多次斷裂才會引起突出，而在斷裂之前5-45秒內微震發射就會出現異常，無疑微震可以作為突出的預測預警方法。

2.2.2煤層溫度技術

利用煤層溫度技術預測突出的依據是：瓦斯解吸時需要吸收熱量，從而導致煤層溫度下降，當溫度降低特別多的時候，在一定程度上表明瓦斯解吸能力越來越強，則很容易引發突出發生。該方法非常適合日常預測中，據資料顯示，該方法的預測預報準確程度非常高，被世界一些國家防突委員會推薦使用。

2.2.3煤層涌出的氦或氡的濃度

據相關研究表明，在地震前會有氦和氡的異常涌出，通過檢測氦和氡涌出的濃度可以預報突出的發生。該檢測方法還在進一步的研究中，希望能夠得出更恰當的數值和監測手段。

2.2.4電磁輻射強度

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象，與煤巖體的受載狀況及變形破裂過程密切相關。利用該方法的優勢有：非接觸預測，不用鉆，不影響生產，能夠準確定向預測；能夠動態連續監測；能夠檢測出突出發生的方位及危險性，同時也能夠檢測防治措施的效果。基于以上優勢，電磁輻射強度預測方法被廣泛應用，另外煤炭科學研究總院重慶分院也利用這個原理研制出了相關的儀器，更加便捷。

3　煤與瓦斯突出預兆及防治措施

3.1煤與瓦斯突出預兆

生煤與瓦斯發突出前在通常情況下都會有預兆，沒有預兆的情況極罕見。預兆主要分為3個階段：第一個階段即瓦斯在煤體內聚集能量的階段，第二個階段即少量瓦斯在大突出前的演出階段，第三個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雜的動力現象，到目前為止我們還不夠了解它的發生機理，并且由于它的突發性、不完全的可知性等更增加了防止它發生的難度。但是經過大量的研究與實踐，我們通過行之有效的預測方法，再加上有針對性的防治措施，防止突出的發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生情況、地區的基礎上，改變突出發生的條件，從而降低突出發生的強度或阻止其發生，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”，即“設計關、施工關、驗收關、封孔關、抽放卸壓關、檢驗關、二次卸壓關”，把握好這七關，則可以做到揭煤防突。

設計關：設計煤巷道的時候要避開易發生突出的地方，例如：地質構造帶和應力集中區；施工關：一定要嚴格按照設計施工，巷道和抽放鉆孔的施工不能有一絲馬虎；驗收關：施工完畢，一定要嚴格按照設計驗收，不能出現一處紕漏；封孔關：對于有系統抽放或局部抽放系統的礦經，一定要嚴把封孔質量關，要采用先進的設備、先進的技術、先進的材料，從而提高工作質量，保證抽放效果；抽放卸壓關：要進過精確的計算，掌握某些重要參數，如：抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期；檢驗關：依據相關規定細則對效果進行檢驗，只有完全合格后才準許揭煤；二次卸壓關：這是必須保證的一個工作環節，在揭煤前再打一組卸壓孔。

3.2.2煤巷掘進防突

由于煤與瓦斯突出經常發生在煤巷掘進的過程中，因此，要加強在煤巷掘進過程中的防突工作。一般采用超前排放孔、淺孔松動爆破、深孔控制爆破、欲抽瓦斯等措施邊掘進邊抽取。

3.2.3大傾角不穩定煤層防突

在大傾角不穩定煤層中，重點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力釋放和轉移，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形成低應力、低瓦斯區，達到防突或降低突出強度的目的。

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