淺談完善我國煤礦防突工作的技術措施

師亮亮

（山西霍爾辛赫煤業有限責任公司，山西 長治 046600）

1 我國煤礦防突工作現狀分析

1.1 不能及時發現瓦斯突出預兆

目前我國煤礦防突工作存在的一個問題是無法及時發現瓦斯突出預兆，從而無法及時采取有效應對措施，也因此成為煤礦事故屢次發生的一個重要因素。及時發現瓦斯突出預兆之所以有重要意義，是因為在煤礦開采過程中，突出事故的發生往往伴隨著瓦斯濃度的異常變化，這被視為煤礦突出的一種征兆。如果能夠及時發現瓦斯異常變化，就能及時采取有效的預控措施，避免可能產生的生命財產損失。但是，瓦斯突出是一種十分隨機的動態變化過程，這從客觀上也增加了煤礦防突工作的難度，更需要包括管理人員、瓦檢工、安監員和生產隊職工等在內的煤礦各級員工共同關注，實時監控工作面和回風流瓦斯的變化情況，提高警惕，加強預警，盡力掌握第一手資料，在發現瓦斯濃度異常變化的第一時間迅速做出反應，采取有針對性的措施[1]。

1.2 煤礦突出危險性預測工作不規范

煤礦突出危險性預測是煤與瓦斯突出綜合防治措施的基礎，煤礦突出危險性預測工作不規范，從根本上就破壞了煤礦防突工作的有效性和預控性。因為煤礦突出危險性預測是對煤礦是否有突出危險的測定，如果測定出工作面有突出危險，則要采取防突措施，規避工作面的突出危險。若煤礦突出危險性測定不規范，其測定結果可想而知，很可能無法發現煤礦潛在的突出危險，從而沒有采取應有的防突措施，造成嚴重后果。煤礦突出危險性預測工作不規范主要表現在兩個方面：一是沒有準確預測工作面的突出危險性，如預測鉆孔沒有按照規定的角度、位置和深度施工，未按照要求測定有關參數，從而導致預測數據不準確，對工作面的防突工作造成誤導，增加工作面施工過程的安全隱患。二是缺乏警惕，沒有正確對待預測指標。工作面的預測指標如果比平常高出許多，即使沒有達到臨界值，也應當高度重視，但是實際操作中，對預測指標的突然增大缺乏重視導致，導致沒有預判到工作面前方可能存在較大瓦斯壓力，未及時降低推進速度，施工中也沒有密切注意煤體及瓦斯濃度的變化情況，缺乏相應的防突措施，從而導致發生事故和人員傷亡的可能性加大。

1.3 防突鉆孔施工操作不規范

防突鉆孔施工是指在煤礦突出預兆發生時，向工作面前方煤體深部施工鉆孔，引導地應力和瓦斯充分釋放，同時增加煤體強度的防突措施，是“四位一體”綜合防突措施中的最關鍵環節。但是當前我國煤礦防突措施受各方面因素制約無法落實，防突鉆孔施工操作不規范[2-3]。

2 煤與瓦斯突出的一般規律

煤礦瓦斯突出機理及突出的規律較復雜，下面就目前多數煤礦存在的共性規律進行列舉和探討。

1）隨著煤礦開采深度增加，煤礦突出次數也會增加，突出強度加大，突出煤層數會增加，由此導致突出危險區擴大。實際開采中往往出現這樣的情況，有的礦區在淺部開采時沒有煤與瓦斯突出，隨著開采深入，也會出現煤與瓦斯突出情況。

2）突出多發生于地質構造區；煤礦突出常常出現在地質構造區，地質構造區常見如褶皺、斷層處以及巖漿巖侵入地區，這些地區受到板塊擠壓扭曲，容易發生突出。

3）煤體破壞程度越嚴重，煤的強度越小，突出危險性越大；煤層本身的厚度大、傾角大或者經開采后厚度、傾角都發生變化，以及煤層的軟分層變厚等情況都屬于煤體受到破壞，強度變小，容易發生突出。

4）突出的氣體主要是沼氣，少數情況下突出二氧化碳；大量數據檢測表明，多數煤與瓦斯突出時瓦斯壓力均在0.6MP以上，說明沼氣含量和壓力越大，突出危險越大。

5）采掘工作面應力集中區容易發生突出；突出發生情況以煤巷掘進時最多，回采工作面次之。掘進過程中又常發生在應力集中區，如兩巷相向貫通前的煤柱，接近鄰近層的上下煤柱等地區，突出次數多，突出強度大，危險性更大。

6）突出常發生于外力沖擊作用下；煤體突出發生的條件一是煤體內儲存了大量潛能，二是潛能受到作用釋放出來，外力沖擊是一種常見的外部誘導，特別是爆破等活動，會使煤體震動，突出可能性增大。

7）圍巖的透氣性越差，致密的巖層越厚，且所占的比重越大，突出危險性越大；圍巖透氣性越差，致密巖層越厚，越多，越有利于瓦斯的儲存，瓦斯含量越大，越容易發生突出，突出危險性越大。

8）在煤與瓦斯突出之前大都出現預兆；在煤礦發生突出時往往有預兆，如瓦斯濃度異常變化。這同時也為防突成為可能創造了條件[4]。

3 完善我國煤礦防突工作的技術措施

前面分析了我國煤礦防突工作的現狀，同時說明了煤礦突出的一般規律，因此在此基礎上結合目前國內外防突工作取得的經驗提出了完善我國煤礦防突工作的技術措施[5-6]。

3.1 采區和工作面突出危險性預測

對煤層采取和工作面突出危險性的測定是防突的基礎工作，只有對煤層不同采取和工作面進行充分分析，測定突出危險性，并在此基礎上劃分不同突出危險性的區域，才能因地制宜，有針對性地采取不同的防突技術管理措施。

3.2 正確選擇、編制防突措施

在測定不同煤層采區和工作面的突出危險性并劃分區域后，應當結合不同采區的生產條件和突出特點采取有針對性的防突措施。比如，大量實踐已經證明綜采工作面的瓦斯涌出量比一般普炮采工作面瓦斯涌出量多出兩倍不止，針對瓦斯涌出量大的礦井，要通過抽放減少瓦斯突出的可能性，而在瓦斯涌出量大的綜采工作面僅僅通過加大風量來試圖排除瓦斯，反而會因為工作面風速增大造成煤塵飛揚和溫度下降，工作面勞動條件惡化，采用瓦斯抽放則不僅可以起到排除瓦斯的作用，抽放的瓦斯還能加以利用，同時減少了工作面的通風量。所以，根據工作面和采區的實際情況，正確選擇、編制防突措施，可以起到事半功倍的效果。

3.3 確定鉆孔的位置

在煤礦防突中，確定鉆孔位置是最為重要的一個環節，鉆孔位置是否合理決定著深挖時鉆頭能否正常工作，是否可以安全釋放瓦斯，能否保證挖掘進行過程中工作面合理的瓦斯濃度，所以務必要謹慎、正確布置防突鉆孔的位置。鉆孔時要在巷道兩邊按照固定距離安置抽放鉆場，每個鉆場配置四個和鉆孔平行的抽放鉆孔，鉆孔上下放置，兩個為一組，一般而言，鉆孔要與巷道平行，同時避免特別貼近巷道。此外，還可能采取高壓注水等防突措施，高壓注水前，要準確計算工作面煤層和周邊環境間的各個參數。

3.4 切實做好防突措施效果檢驗和安全防護措施

單純采取防突措施并不意味著防突工作到位，也不意味者防突實現了預期作用，還應當對采取的防突措施進行效果檢驗，證明防突措施切實有效的情況下，才能繼續采取防突措施進行施工。同時，突出預測并非完全精準，防突措施也不一定完全有效，所以為了防止預測錯誤或防突失效等情況發生，務必把好安全防護關。突出危險工作面經過測定沒有突出危險的情況下，也要認真實施安全防護措施。

3.5 高壓注水綜合防突技術

高壓注水綜合防突技術的防突原理是，通過在煤巷正頭布置長鉆孔，提前向煤體內進行高壓注水，是煤體變得濕潤，提高煤體的可塑性，當壓裂破壞煤體后，煤體透氣性會大大提高，從而排除大量游離瓦斯，達到減低甚至消除煤層突出危險的防突目標。高壓注水防突需在掘進循環開始前進行，首要的工作就是防突鉆孔，鉆孔孔深、方向都要根據實際情況正確確定，增加注水范圍，同時要進行封孔，注水過程中要注意注水時間以煤體濕潤有水滲出為宜，注水壓力要恰到好處，既要使煤體濕潤又要避免出現煤層水力壓裂現象，見圖1所示。

圖1 高壓注水系統布置圖

3.6 推廣應用防突消突新技術

煤礦防突是一項復雜長期的工作，因為煤與瓦斯突出是一種十分復雜的礦井瓦斯動力現象，時常出現新的情況，這就需要不斷發現新的防突消突技術，并加以推廣應用。比如，高位巷抽放技術較之高位鉆孔技術，在抽放效果方面更加顯著，同時由于采用了邊采邊抽、預抽等方法，花費的抽放時間更短，效率更高，彌補了高位鉆孔工程量少、封孔質量差、抽放系統不匹配等多方面的缺陷。在開采鄰近保護層時，開采前采取回風和運輸平巷，同時布置長鉆孔向煤層注水，這樣可以增加煤體的可塑性，降低工作面前方的地應力集中，緩解煤體潛能和瓦斯潛能可能的突然釋放，從而可以實現降低甚至消除煤層突出的防突效果。

3.7 提升技術水平，調整抽放系統

煤礦防突工作中，掘進掛耳抽放會受到打鉆和封孔質量等因素的影響，打鉆或封孔質量差會導致抽放效果差，因此要努力提高煤礦開采相關職工的技術水平，進行技術培訓，改進鉆孔工藝，提高封孔質量。例如，針對移動抽放系統功率低的問題，要提高井下抽放泵功率，達成各個系統間的配合，達到安全生產標準。

3.8 加強防突教育和職工培訓工作

防突技術的使用和防突措施的實施最終還是要靠煤礦各級人員的共同推進，所以要加強防突教育和培訓工作，是突出煤礦的全體職工都具備必備的防突基礎知識和防突技能，對于技術人員更要著重加強其防突技術培訓和學習，提高煤礦防突工作的質量，減少煤礦突出事故發生。

4 結 論

煤礦開采中居于主要地位的應當是煤炭生產的安全，而非煤炭開采數量和質量。采取全面有效的防突措施，是對煤礦工人生命安全的最大限度地尊重和保障，也是煤炭企業獲得長期可持續發展的重要舉措。長期以來，我國煤礦防突處于較低水平，亟待完善。做好煤礦防突工作不僅有利于提高采掘速率，保證煤炭產量，更能最大限度減少煤礦開采事故發生，保障煤礦工人的生命安全，是煤礦開采工作的重心之一。煤和瓦斯突出時一種異常復雜的礦井瓦斯動力現象，因此煤礦防突是一項長期系統的工作，需要不斷改進完善。