煤與瓦斯突出機理淺析及預防對策展望

摘 要：煤與瓦斯突出事故嚴重影響礦井的安全生產，在綜合國內外煤與瓦斯突出研究的基礎上，分析了煤與瓦斯突出作用機理，對煤與瓦斯預防措施進行了歸納總結，并對煤與瓦斯突出的預防對策和控制措施出了幾點展望，以期能為礦井防突工作作出貢獻。

關鍵詞：煤與瓦斯突出；作用機理；預防對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.057

1 引言

世界各主要產煤國都不同程度地發生過煤與瓦斯突出事故[1]，給礦井安全高效生產帶來嚴重威脅，隨著礦井采掘深度的不斷增加，煤與瓦斯突出礦井的數量也隨之不斷的增多，瓦斯治理難度加大，煤與瓦斯突出的危險性也越來越顯著，因此有必要對礦井煤與瓦斯突出進行更深入的研究。

2 煤與瓦斯突出的機理

煤與瓦斯突出預防的基礎是認清楚煤與瓦斯突出機理。

2.1 瓦斯主導作用假說

瓦斯主導作用假說主要有瓦斯包說。煤粉帶說、卸壓瓦斯說等11中假說[2]，該假說認為低透氣性煤層中存儲的瓦斯起到主導作用，在采煤或者掘進工作面臨近該區域時，由于受到采掘影響，煤層的透氣性增加，導致瓦斯突然涌出，引起煤與瓦斯突出事故發生。煤與瓦斯突出是連續的發展過程，如圖1所示。

2.2 地應力主導假說

地應力主導假說認為地用力在煤與瓦斯突出過程中起到主導作用，由于采掘作用，煤體周邊存在能量釋放空間，在應力重新分布引導下，存儲在圍巖中的地應力得到釋放，導致煤體破碎，并伴隨著煤與瓦斯的大量噴出。

2.3 化學本質作用假說

煤與瓦斯突出是由于煤層在高溫、高壓等適合環境下，發生化學反應，產生高壓瓦斯、水及其他易燃易爆氣體。當煤層受采動等擾動影響，壓力一旦得到是釋放，以瓦斯為主的氣體不斷解析出來，壓力迅速增大，使煤與瓦斯涌出，并且隨著涌出的不斷進行及壓力的不斷釋放，越來越多的瓦斯開始解析，從而造成大量煤與瓦斯涌出。因此在地溫較高及開采深度較深的礦井采掘工程中，應高度重視壓力溫度變化下煤層性質的變化，注重預防工作。

2.4 綜合作用假說

該假說認為，煤與瓦斯突出是地應力、復存在煤層中的瓦斯、煤體自身的物化性質、地質構造等多種因素共同作用的結果，但各個因素在煤與瓦斯突出過程中起到的作用仍未有統一的認識。圖2為胡千庭等[3]關于煤與瓦斯突出的力學作用過程的描述。

3 預防和控制措施

（1）因地制宜的運用防突措施。由于煤與瓦斯突出影響因素及發生的地質條件的復雜多樣，學者們從不同的角度對突出的機理進行了分析和探討。但是針對某一具體條件下的礦井及煤層，選用哪一套理論進行防突的指導，沒有形成統一的機制。（2）加強突出危險性鑒定工作。為了從根本上杜絕煤與瓦斯突出事故，應從礦井設計前期就對煤層進行煤與瓦斯突出鑒定工作，根據鑒定結果，合理設計礦井各大系統，從決策高度重視煤與瓦斯治理工作。（3）開采過程中監測預警技術。在易發生突出的地點進行實時的監測預警，并且對預警信號進行危險性等級劃分，使現場作業人員及地面控制人員及時進行信息的獲取和傳輸[4-5]。在危險到來前，以便及時撤離危險區域或者避免突出的發生或者采取相應的措施，避免突出的發生。（4）區域性防突措施。區域性防突就是較大范圍的對煤層進行消突，并嚴格執行“四位一體”防突體系，合理部署采掘情況。（5）發展煤與瓦斯共采技術。發展煤與瓦斯共采技術或者在煤層開采前就進行瓦斯的抽采不僅能夠有效防治突出的發生，而且能夠在一定程上緩解我國的清潔能源短缺的局面。

4 展望

為了加強煤與瓦斯治理工作，筆者提出以下三點展望。

（1）煤與瓦斯突出圍觀上是煤層空隙、瓦斯、裂隙等煤體自身物性質在地應力、高溫、高壓及采動影響作用下作用的結果，宏觀上表現為煤與瓦斯的噴出。（2）現場工程人員與科研人員必須有效的合作和交流，從理論分析和現場實踐相結合的角度制定針對不同煤層條件、不同開采技術條件的防突機制。（3）加強煤礦自動化技術的研發工作，針對突出煤層的采掘工作面，發展無人采煤、無人掘進技術，并針對整個井田進行三維監測預警技術研究。

5 結束語

由于煤層賦存條件、瓦斯含量、煤層物化性質復雜多樣，突出影響因素的不確定性，采掘方法的差異性，導致目前為止仍未有較為統一、通用的防突體系。煤礦科研人員及廣大的礦井工程技術人員應根據現有條件，因地制宜的對礦井防突措施進行研究，并較強溝通，不斷探索出新的更有效的放突手段、有效的預警信息系統，為煤礦的安全高效生產做出貢獻。

參考文獻：

[1]閆江偉，張小兵，張子敏.煤與瓦斯突出地質控制機理探討[J].煤炭學報，2013，38（07）：1174-1178.

[2]李希建，林柏泉.煤與瓦斯突出機理研究現狀及分析[J].煤田地質與勘探，2010，38（01）：7-13.

[3]胡千庭，周世寧，周心權.煤與瓦斯突出過程的力學作用機理[J]. 煤炭學報，2008（12）：1368-1372.

[4]王鵬，崔鋒，郭鋒.煤與瓦斯突出實時監測及預警系統研究[J]. 陜西煤炭，2011，30（01）：6-8.

[5]李波，王凱，魏建平等.2001—2012年我國煤與瓦斯突出事故基本特征及發生規律研究[J].安全與環境學報，2013（03）：274-278.

作者簡介：黃永佳（1972-），男，貴州遵義人，工程師，紅林煤礦通防副總，主要從事一通三防防治工作。