淺談煤與瓦斯突出的規(guī)律及其在回采工作面中的防治方法

1、淺談煤與瓦斯突出的規(guī)律及其在回采工作面中的防治方法    摘要：近年來(lái)，礦井煤與瓦斯突出事故屢有發(fā)生，反映出目前我國(guó)煤炭開采中對(duì)礦井瓦斯超限及煤與瓦斯突出問題的治理尚存在很大的改進(jìn)空間。本文從煤與瓦斯突出的發(fā)展過程出發(fā)，分析了煤與瓦斯突出的規(guī)律，簡(jiǎn)述了基于模糊綜合評(píng)判的煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)的建立方法，并對(duì)回采工作面中煤與瓦斯突出防治，提出了富有針對(duì)性的對(duì)策措施。 關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出回采工作面規(guī)律防治方法預(yù)警系統(tǒng) 中圖分類號(hào)：P618.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 煤與瓦斯突出規(guī)律研究 隨著采掘技術(shù)與裝備的不斷更新與發(fā)展，我國(guó)煤礦的開采能力得

2、到了顯著的提升，然而隨著開采深度的增加，礦井中地應(yīng)力不斷增大，煤層與圍巖的透氣性降低，巷道中封存著的瓦斯含量越來(lái)越高，給井下安全生產(chǎn)造成了極其不利的影響。近年來(lái)，礦井煤與瓦斯突出事故屢有發(fā)生，反映出目前我國(guó)煤炭開采行業(yè)針對(duì)煤層內(nèi)導(dǎo)致煤與瓦斯突出的動(dòng)力現(xiàn)象及其規(guī)律研究的不足，相關(guān)預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建立也未臻完善。在這一背景下，相關(guān)技術(shù)人員必須充分認(rèn)識(shí)到對(duì)煤與瓦斯突出對(duì)礦井作業(yè)的重大威脅，不斷加深對(duì)瓦斯的形成、分布、涌出規(guī)律的了解，通過建立健全基于模糊綜合評(píng)判的煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)降低突出的危險(xiǎn)性，并通過一系列行之有效的措施，對(duì)高瓦斯工作面進(jìn)行治理，確保礦井生產(chǎn)安全、穩(wěn)定地進(jìn)行。 研究表明，煤與瓦

3、斯突出的發(fā)生和發(fā)展主要受到瓦斯壓力、地應(yīng)力以及煤體力學(xué)性質(zhì)等三個(gè)主要因素的影響，而這三個(gè)因素又都是在地質(zhì)作用過程中產(chǎn)生的，可以說(shuō)，煤與瓦斯突出與煤層的地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系緊密。而通過在開采實(shí)踐中的測(cè)量與分析可以發(fā)現(xiàn)：首先，瓦斯涌出總量隨開采向深部進(jìn)行而不斷增加，這主要是由于地層壓力和煤層封閉性的增強(qiáng)，使瓦斯壓力不斷上升造成的。加之隨著煤層揮發(fā)分減少，及其變質(zhì)程度的增高，微孔隙增多，對(duì)瓦斯的吸附能力增強(qiáng)，也導(dǎo)致了瓦斯涌出量增大。其次，瓦斯的涌出來(lái)與其生產(chǎn)區(qū)域也存在較為緊密的關(guān)聯(lián)，這主要是由于不同煤層、不同區(qū)域中的瓦斯含量不同。一般而言，瓦斯含量越高，其涌出量也就越大。再次，瓦斯涌出量也與開采規(guī)模、工藝、

4、順序、以及回采方式有關(guān)。如通常涌出量較高的都是先開采、且回采率低的煤層。回采速度不高時(shí)，絕對(duì)瓦斯涌出量和回采速度、產(chǎn)量成正比，相對(duì)瓦斯涌出量保持穩(wěn)定。當(dāng)回采速度較高時(shí)，相對(duì)瓦斯涌出量降低，而絕對(duì)瓦斯涌出量隨回采速度、產(chǎn)量的增快、增加而增大。由此可見，快速的采煤工藝與運(yùn)輸可明顯減少瓦斯涌出。而采用陷落法管理頂板會(huì)造成頂板較大范圍的破壞與松動(dòng)，也能造成瓦斯涌出量的增大。此外，在地面大氣壓力下降的情況下，掘進(jìn)區(qū)的瓦斯涌出量受的影響相對(duì)較小，而很多老采區(qū)和工作面后部采空區(qū)的瓦斯涌出量則會(huì)增加，特別是當(dāng)采空區(qū)密閉性能不良時(shí)，瓦斯涌出量將進(jìn)一步增大。 2 煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià) 為從根本上消除礦井

5、生產(chǎn)中瓦斯超限可能給作業(yè)帶來(lái)的安全隱患，應(yīng)通過建立健全煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)及預(yù)警機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤與瓦斯突出等問題的提前控制。實(shí)踐中可通過對(duì)煤層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜度、最大開采深度、最大瓦斯壓力、最大鉆孔瓦斯涌出初速度等因子的監(jiān)測(cè)，應(yīng)用層次分析法對(duì)其突出的危險(xiǎn)性和危害性進(jìn)行評(píng)估。應(yīng)對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)程度采用多級(jí)綜合模糊評(píng)判，確定好各項(xiàng)指標(biāo)的值后，利用MATLAB軟件計(jì)算出矩陣運(yùn)算的結(jié)果，并可以根據(jù)該結(jié)果判定其危險(xiǎn)級(jí)別（較弱、一般、嚴(yán)重），并根據(jù)不同的級(jí)別提出警報(bào)，幫助作業(yè)人員對(duì)下一步的防治措施進(jìn)行決策。 3 在回采工作面中防治煤與瓦斯突出的具體措施 3.1 對(duì)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊目刂?根據(jù)煤礦安全規(guī)程的相關(guān)

6、規(guī)定，一般工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^1.0%，因此必須根據(jù)現(xiàn)有的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行有效控制。首先，必須做到定期維護(hù)和檢修通風(fēng)設(shè)備，確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理、可靠。應(yīng)使回采工作面具有獨(dú)立的回風(fēng)和進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，并盡可能減少通風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)量，維持工作面內(nèi)氣壓的平衡。其次，由于漏風(fēng)強(qiáng)度與漏風(fēng)源和漏風(fēng)帶之間的壓差大小成正比關(guān)系，因此對(duì)采空區(qū)瓦斯的治理應(yīng)通過加大采空區(qū)灌漿量或掛設(shè)風(fēng)簾等方法，加大該區(qū)的漏風(fēng)風(fēng)阻。此外，還可以利用抽出式風(fēng)機(jī)等設(shè)備直接將采空區(qū)的瓦斯排入采區(qū)總回風(fēng)流中，以降低采面回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛取?3.2 局部治理措施 對(duì)通風(fēng)設(shè)備效果不佳的區(qū)域，還應(yīng)采取鉆孔抽放進(jìn)行局部防突作業(yè)，以工作面前

7、方卸壓區(qū)補(bǔ)打本煤層深孔抽放為例?；夭蓵r(shí)邊回采邊在工作面回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷補(bǔ)打本煤層深孔抽放鉆孔，鉆孔應(yīng)超前工作面25m，運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷本煤層鉆孔施工到工作面終采線以外20m處，鉆孔施工結(jié)束后及時(shí)封孔。作業(yè)中，還應(yīng)采用有效措施解決工作面初次來(lái)壓與周期來(lái)壓期間的煤與瓦斯突出問題，如采取工作面淺孔抽放和深孔強(qiáng)化等措施，工作面最后1個(gè)抽放鉆孔的抽放時(shí)間應(yīng)4h，工作面每循環(huán)還應(yīng)增設(shè)效果檢驗(yàn)1次。 3.3 回采期間的其他安全防護(hù)措施 檢查員必須加強(qiáng)系統(tǒng)巷道和通風(fēng)設(shè)施的檢查，發(fā)現(xiàn)巷道變形或片幫冒頂、礦車材料等雜物堆積堵塞巷道或者巷道通風(fēng)設(shè)施損壞等情況時(shí)必須及時(shí)處理，確保通風(fēng)線路暢通無(wú)阻。應(yīng)保證安全監(jiān)測(cè)裝置靈敏準(zhǔn)

8、確，因此監(jiān)測(cè)人員每天必須對(duì)工作面斷電監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行校對(duì)檢查，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，及時(shí)切斷工作面進(jìn)回風(fēng)巷所有電器設(shè)備。工作面放炮時(shí)要切斷工作面及回風(fēng)巷內(nèi)所有電器設(shè)備電源，人員全部撤到進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)且距放炮地點(diǎn)100m，并關(guān)閉反向風(fēng)門。此外，還應(yīng)按規(guī)定安設(shè)足夠的壓風(fēng)自救裝置，并保證管路暢通和24h不停風(fēng)。 4 結(jié)語(yǔ) 綜上所述，面對(duì)日益嚴(yán)峻的礦井煤與瓦斯突出問題，必須在全面掌握其涌出規(guī)律的前提下予以預(yù)防和治理。因此，作業(yè)前必須對(duì)礦井的生產(chǎn)范圍、深度、順序、以及地質(zhì)構(gòu)造和回采方式進(jìn)行充分的調(diào)查和反復(fù)的論證，應(yīng)用層次分析法提前確定其特點(diǎn)與危險(xiǎn)程度，以便能夠采用安全、高效的防治對(duì)策，杜絕瓦斯超限及煤與瓦斯突出等事故的發(fā)生，確?；夭善陂g工作面安全作業(yè)的實(shí)現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) 1 張繼銀. 淺談煤與瓦斯突出機(jī)理及預(yù)案J. 能源與節(jié)能, 2012, (07). 2 張愛然. 瓦斯抽放效果的影響因素分析及對(duì)策J. 山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009, (04). 3 肖俊賢, 李希建, 孟昭君. 基于模糊綜合評(píng)判的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)J. 煤炭技術(shù), 20