煤與瓦斯突出的影響因素與防治措施研究

林廣偉

(七臺(tái)河市黑龍寶清潔煤有限責(zé)任公司，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

煤與瓦斯突出的影響因素與防治措施研究

林廣偉

(七臺(tái)河市黑龍寶清潔煤有限責(zé)任公司，黑龍江 七臺(tái)河 154600)

本文對(duì)煤與瓦斯突出的影響因素進(jìn)行了分析，提出了煤與瓦斯突出的預(yù)測方法。在治理瓦斯措施中，提出了煤礦采煤生產(chǎn)的瓦斯治理措施和巷道掘進(jìn)施工中的防突技術(shù)等。

煤與瓦斯突出；影響因素；防治措施

1 煤與瓦斯突出的影響因素

A.煤層的埋藏深度。首次發(fā)生煤與瓦斯突出的深度稱為始突深度。B.構(gòu)造應(yīng)力。煤與瓦斯突出受地質(zhì)構(gòu)造控制，表現(xiàn)為突出主要發(fā)生在某些特殊地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)。如:在強(qiáng)烈擠壓的褶皺帶、扭折帶、傾角變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、斷裂帶附近，構(gòu)造應(yīng)力集中，容易引起煤與瓦斯突出。C.煤體結(jié)構(gòu)破壞程度。發(fā)生煤與瓦斯突出的煤層，多表現(xiàn)為煤體的原生結(jié)構(gòu)受到破壞，成為構(gòu)造煤。構(gòu)造煤在宏觀上表現(xiàn)為煤的原生條帶狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，層理紊亂，破碎嚴(yán)重，具有滑動(dòng)鏡面、煤體松軟易碎等特征。隨著構(gòu)造煤的機(jī)械強(qiáng)度降低，煤的孔隙空間和內(nèi)表面積增大，為瓦斯的積聚創(chuàng)造了條件，使突出的危險(xiǎn)程度增高。D.變質(zhì)程度高的煤比變質(zhì)程度低的煤瓦斯含量及瓦斯壓力大，煤與瓦斯突出的可能性也增大。

2 煤與瓦斯突出的預(yù)測方法

煤與瓦斯突出預(yù)測的基礎(chǔ)是人們對(duì)突出過程及其影響因素的認(rèn)識(shí)。根據(jù)突出預(yù)測過程及其連續(xù)性，日常預(yù)測又可分為靜態(tài)(或不連續(xù))和動(dòng)態(tài)(或連續(xù))兩類預(yù)測方法。靜態(tài)法是指從現(xiàn)場工作面含瓦斯煤體中提取煤體或瓦斯在某一時(shí)刻所處狀態(tài)的某種量化指標(biāo)，確定危險(xiǎn)性的方法。動(dòng)態(tài)法是指通過動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測能夠綜合反映含瓦斯煤體所處應(yīng)力(或變形)狀態(tài)的某種指標(biāo)，確定工作面附近煤層危險(xiǎn)性的方法。另外，還有突出警報(bào)預(yù)測等。

3 治理瓦斯措施

3.1 煤礦采煤生產(chǎn)的瓦斯治理措施

A.加強(qiáng)通風(fēng)管理，按要求配足風(fēng)量，確保通風(fēng)系統(tǒng)的安全、合理、可靠。B.加強(qiáng)瓦斯檢查。每班配備兩名專職瓦斯檢查員，一人負(fù)責(zé)檢查上隅角、回風(fēng)巷和抽排巷內(nèi)瓦斯，另一人重點(diǎn)跟機(jī)檢查采煤工作面瓦斯。杜絕假檢、漏檢，做到井下牌板、檢查記錄手冊(cè)、瓦斯臺(tái)賬三對(duì)口。C.嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定和爆破設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行爆破。爆破時(shí)要使用水泡泥，根據(jù)規(guī)定要求封泥，防止爆破火焰引燃瓦斯。班組長、采煤機(jī)司機(jī)、電工上崗要隨身攜帶便攜式甲烷檢測報(bào)警儀。班組長所攜帶的甲烷檢測報(bào)警儀懸掛在采煤工作面上隅角附近。D.運(yùn)輸機(jī)巷進(jìn)行垛袋封堵，每推進(jìn)一刀，垛袋一道，要封堵嚴(yán)密，接頂接幫。輸送機(jī)機(jī)頭處設(shè)擋風(fēng)障，長度大于30 m，沿支架立柱外側(cè)吊掛且接頭搭接嚴(yán)密，風(fēng)障上沿距支架頂梁小于0.2 m，下沿與架腳接觸。E.輸送機(jī)機(jī)尾設(shè)四道風(fēng)障，其中，第一道風(fēng)障掛在切頂線處。第二道距離第一道500 mm，擋住最后一架四連桿處，形成抽放空間。第三道為機(jī)尾風(fēng)障，從最后一架上幫距離煤壁1 m處至上隅角，末端離上幫和第二道風(fēng)障1 m，負(fù)責(zé)吹散上隅角瓦斯。第四道風(fēng)障為備用風(fēng)障，即當(dāng)最后兩架間超限時(shí)，掛風(fēng)障吹散架間瓦斯，從倒數(shù)第三架下幫電動(dòng)機(jī)后尾處開始吊掛至最后一架內(nèi)。F.上隅角瓦斯排放管口置于兩道擋風(fēng)障之間，吸風(fēng)口放置箅子或采取其他有效措施，避免把風(fēng)障吸入排放管。管口靠回風(fēng)巷上幫布置，距頂板不大于1 m。為方便生產(chǎn)管理，上隅角抽放管末端使用ф300 mm×4 m的抽拉管，抽拉管與抽放管搭接處套ф300 mm×2 m的骨架風(fēng)筒，生產(chǎn)中要根據(jù)當(dāng)班進(jìn)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)長度。抽拉管末端剩余長度不足1 m時(shí)，防突隊(duì)與回采單位相互配合進(jìn)行掐接，掐接前先做好準(zhǔn)備工作，盡可能縮短掐接時(shí)間，需要改柱時(shí)，要先維護(hù)好頂幫，防止片幫掉砟。G.工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸機(jī)巷按規(guī)定設(shè)置隔爆水棚。隔爆棚距煤壁60～120 m，長度不少于20 m，排距1.2～3 m。每棚4個(gè)水袋，水袋容積不小于30 L，水袋總量不少于52個(gè)。隔爆棚掛牌管理，專人負(fù)責(zé)，水棚的尺寸、水質(zhì)、水量要滿足相關(guān)規(guī)定要求。在工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸機(jī)巷設(shè)置壓風(fēng)自救裝置。運(yùn)輸機(jī)巷壓風(fēng)自救裝置距離煤壁不大于100 m，回風(fēng)巷壓風(fēng)自救裝置距離煤壁保持在25～40 m，每組不少于25個(gè)自救袋。同時(shí)，在回風(fēng)巷設(shè)備道出口10 m范圍內(nèi)設(shè)一組壓風(fēng)自救裝置，自救袋以5個(gè)為宜。H.加強(qiáng)工作面前探卸壓抽放注水孔的施工與管理，鉆孔密度、深度、注水量瓦斯排放效果要滿足設(shè)計(jì)要求。I.提高工作面支架支護(hù)質(zhì)量，保證支架接頂有效，確保足夠的初撐力，以防止工作面片幫、冒頂積聚瓦斯。J.工作面上隅角加設(shè)一組噴霧裝置，保持上隅角的濕度。上隅角風(fēng)障應(yīng)合理吊掛，每班要指定具體人員對(duì)上隅角風(fēng)障和噴霧裝置進(jìn)行管理。

3.2 巷道掘進(jìn)施工中的防突技術(shù)

煤巷掘進(jìn)防突的技術(shù)原理是利用原有卸壓帶的保護(hù)、松動(dòng)或疏松煤體，創(chuàng)造一個(gè)瓦斯易于涌出的條件，形成一個(gè)更長的卸壓帶，防止含有高壓瓦斯的煤體突然暴露，以避免突出。

3.2.1 深孔松動(dòng)爆破防突措施

煤體松動(dòng)后，裂隙增多，瓦斯泄漏，在工作面前方造成了較長的卸壓帶，只要人員在卸壓帶內(nèi)工作，就能避免突出的發(fā)生。采用深孔松動(dòng)爆破防突措施，在掘進(jìn)時(shí)必須留有大于5 m的超前距。實(shí)施深孔松動(dòng)爆破過程中最困難的是裝藥，為保證裝藥到位，一般將藥卷與竹片捆綁在一起，形成一個(gè)特制藥卷，長度為1 m，每個(gè)藥卷裝入一個(gè)雷管。深孔松動(dòng)爆破后，必須進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。如果措施無效，必須采取補(bǔ)救措施。

3.2.2 水力沖孔防突措施

當(dāng)鉆孔在煤層中鉆進(jìn)及高壓水射流沖擊破壞煤體時(shí)，深部煤體不斷地暴露出來，鉆頭前方及周圍的煤體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了突然改變，在地應(yīng)力的作用下破碎，初始釋放瓦斯膨脹能，如果初始釋放瓦斯膨脹能大于其突出的臨界值，就有可能在鉆孔內(nèi)發(fā)生突出，順著管道排向巷道。鉆孔內(nèi)的壓力降低，產(chǎn)生新的突出。這樣鉆孔內(nèi)部越突出越大，形成較大的孔洞。即使停止沖孔，孔洞周圍的煤體也會(huì)在地應(yīng)力的作用下產(chǎn)生流變，擠向孔洞，在孔洞周圍產(chǎn)生一個(gè)較大的卸壓圈，為煤體內(nèi)的瓦斯排放創(chuàng)造了有利的條件。

水射流的作用：一是切割煤體；二是在孔洞中產(chǎn)生極不穩(wěn)定的流動(dòng)，時(shí)而附著在煤體上，時(shí)而在低洼處聚集，時(shí)而沿管路流動(dòng)。在它附著在煤體上及在低洼處聚集時(shí)，它阻礙著煤體內(nèi)部的瓦斯泄漏，使瓦斯局部積聚。在孔洞中的水流與沖出的煤體集中向管路排出時(shí)，孔洞中氣壓降低，使局部瓦斯積聚處產(chǎn)生較大的壓差，引起噴煤、噴瓦斯的現(xiàn)象。煤礦中向瓦斯煤層打鉆時(shí)若用水排渣常引起噴孔。

由于沖孔是通過鉆孔進(jìn)行的，而鉆孔排瓦斯、排渣的通道有限，當(dāng)噴煤、噴瓦斯連續(xù)發(fā)生一段時(shí)間，孔洞中就會(huì)壓力升高，阻礙突出的發(fā)展。在煤渣瓦斯沿管路排出一些后，壓力下降，又可能出現(xiàn)新的突出。所以，這種突出是受管路排放煤和瓦斯的能力控制的，是一種人工控制的突出。

當(dāng)工作面距突出煤體為5 m左右時(shí)，先在安全巖柱或煤柱內(nèi)鉆出直徑為φ108的鉆孔，深度為0.8～1.0 m，然后換成φ90的鉆頭，打孔到見煤時(shí)停止。在孔口處安裝固定φ108的防噴套管及三通排煤管，三通管的一端與排煤軟管，射流泵，輸煤管和煤、水、瓦斯分離器等相連接，上述工作完成后，把逆止鉆頭插入套管，并用安全密封卡頭固定在套管上，后端與鉆機(jī)上的鉆桿相連，邊鉆進(jìn)邊送入高壓水。高壓水的壓力為3～5 MPa，供水量為40～50 m3/h，在鉆頭和高壓水的作用下，誘發(fā)煤體噴出。噴出的煤、水和瓦斯通過鈷桿與套管之間的環(huán)形空間進(jìn)入三通，再經(jīng)排煤軟管進(jìn)入射流泵，在射流泵的作用下經(jīng)輸煤管送入煤、水和瓦斯分離器，分離后瓦斯進(jìn)入瓦斯抽采管路，煤和水則進(jìn)入沉淀池。經(jīng)過高壓水在鉆孔中的反復(fù)沖擊，使煤和瓦斯大量噴出，直到停止噴出為止。

[1] 殷元祥，周訪玉，朱康華.局部綜合防突措施在煤巷掘進(jìn)工作面的應(yīng)用[J].科技信息，2010，(05):61-62.

[2] 孫多潤，牽帥.雙突工作面開采技術(shù)實(shí)踐[J].云南煤炭，2009，(03):43-44.

[3] 錢光東.綜采放頂煤工作面防治煤與瓦斯突出危險(xiǎn)研究[J].煤炭技術(shù)，2006，(10)：86-87.

Study on influencing factors and preventive measures of coal and gas outburst

LIN Guang-wei

(Qitaihe Heilongbao Clean Coal Ltd., Co., Qitaihe 154600, China)

In this paper, the influencing factors of coal and gas outburst are analyzed, and the prediction method of coal and gas outburst is put forward. In the treatment of gas measures, gas control measures and anti-out technology in roadway excavation are put forward.

Coal and gas outburst; Influencing factors; Prevention and control measures

2017-04-19

林廣偉(1986-)，男，助理工程師。

TD713

B

1674-8646(2017)14-0072-02