大众煤矿突出煤层瓦斯治理实践

买忠堂

新疆焦煤（集团）有限责任公司v830025

摘要：针对大众煤矿突出煤层的情况，采用穿层钻孔和顺层钻孔相结合预抽煤层瓦斯，同时采用水力冲孔消突及增透，并通过增加封孔段长度提高封孔质量，能够有效消除突出煤层采掘工作面的瓦斯灾害，为大众煤矿的安全生产提供了重要保障。

关键词：突出煤层；瓦斯治理；掘前预抽；采前预抽；水力冲孔；增加封孔段长度

一、突出煤层鉴定的单项指标

1．煤层破坏类型：临界值Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

煤层破坏类型共分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、vs类。它们的断面特征和强度有以下区别：

Ⅰ类——非破坏煤。断口为参差阶状、贝状、波浪状；强度为坚硬，用手难以掰开。

Ⅱ类——破坏煤。断口为参差多角；强度为中硬，用手极易剥成小块。

Ⅲ类——强烈破坏煤。断口为参差及粒状；强度低，用手捻之成粉末。

Ⅳ类——粉碎煤。断口为粒状；强度偶尔较硬，用手捻之成粉末。

Ⅴ类——全粉煤。断口为土状；强度为疏松，可捻成粉末。

2．瓦斯放散初速度△p：临界值≥10。

煤的瓦斯放散初速度是表明煤解析瓦斯的特征，该特征是由煤的物理力学性质来决定的。在瓦斯含量相同的情况下，煤的瓦斯放散初速度越大，煤的破坏类型越高，越易形成具有携带破碎煤能力的瓦斯流，越有利于突出的发生，所以，煤的瓦斯放散初速度间接地表明煤的破坏结构，因此它能表明煤的突出倾向性。

3．坚固性系数f：临界值≤0.5。

煤的坚固性系数表示煤抵抗外力能力的一个指标，由煤的强度、硬度、脆度来决定。所以，煤的坚固性系数也能较好地反映煤的破坏程度。煤的坚固性系数和煤的破坏程度存在着如下式所示关系：

f=15.23R2.66（4-1-1）

式中R-煤的揉皱性，%。

4．瓦斯压力（相对压力）p（MPa）：临界值≥0.74。

瓦斯压力是发生突出的基本因素之一，一般来说突出煤层瓦斯压力较大，小于0.74MPa可划为无突出危险；当大于0.74MPa时，仅凭该项指标还不能定为突出煤层，应结合其他指标进一步确定。

二、突出矿井与突出煤层的鉴定

第一百八十九条第一款至第四款在矿井井田范围内发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的煤（岩）层或者经鉴定、认定为有突出危险的煤（岩）层为突出煤（岩）层。在矿井的开拓、生产范围内有突出煤（岩）层的矿井为突出矿井。

煤矿发生生产安全事故，经事故调查认定为突出事故的，发生事故的煤层直接认定为突出煤层，该矿井为突出矿井。

有下列情况之一的煤层，应当立即进行突出煤层鉴定，否则直接认定为突出煤层；鉴定未完成前，应当按照突出煤层管理：

（一）有瓦斯动力现象的。

（二）瓦斯压力达到或者超过0.74MPa的。

（三）相邻矿井开采的同一煤层发生突出事故或者被鉴定、认定为突出煤层的。

煤矿企业应当将突出矿井及突出煤层的鉴定结果报省级煤炭行业管理部门和煤矿安全监察机构。

【执行说明】矿井井田范围是指由国土资源部门划定的矿井井田范围；开拓、生产范围的煤（岩）层包括开拓、生产的采掘工程直接进入的煤（岩）层以及可能威胁到采掘作业安全的煤（岩）层。

经鉴定、认定突出危险的煤（岩）层是指符合以下条件之一的情况：

（一）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的煤（岩）层。

（二）发生煤（岩）瓦斯动力事故并经事故调查组认定为突出事故的煤（岩）层。

（三）突出危险性鉴定结论为有突出危险的煤（岩）层。

（四）按照突出煤层管理但在半年内未完成突出危险性鉴定的煤（岩）层。

（五）煤矿企业认定为有突出危险的煤（岩）层。

突出煤（岩）层的鉴定或认定结果，应当由煤矿企业报省级煤炭行业管理部门和煤矿安全监察局。

三、预测防治措施

发生突出的现场条件千差万别，但突出发生位置一定存在着利于能量蓄积和能量突然释放的地质结构环境；突出发生时间虽然短暂，但其仍存在自身的发生阶段，一般认为会经历准备、启动、发展和终止4个阶段，突出准备阶段主要完成能量的蓄积，突出启动的直接原因与应力突变有关。从煤矿安全和防治突出的发生条件来看，最好是将突出遏制在最初阶段，即遏制在突出启动阶段以前。

首先通过勘察研究划定突出区段，然后针对瓦斯突出所在煤层的特点，采取防治措施。具体措施有：①开采解放层。在多煤层矿井中，选择一个无突出煤层或突出危险性较小的煤层作为解放层，首先开采，使上下邻近煤层卸压，从而消除突出危险。这是比较有效的区域性措施。②抽放瓦斯，降低瓦斯压力，削弱瓦斯在煤层中的作用。③水力冲孔，煤层注水，安设专门支架等措施也有一定效果。④震动性放炮诱发突出。控制振动强度，采用挡栏措施可获一定效果。

目前瓦斯突出预测方法可以分为传统的接触式预测方法、新兴的非接触式预测方法以及现代数学理论方法三大类

煤与瓦斯突出接触式预测：20世纪60年代，杨力生先生结合国内有关瓦斯赋存与地质构造的相关研究提出了从地质构造的角度研究瓦斯治理问题的构想，开创了瓦斯地质研究的新局面。它主要以煤与瓦斯突出机理研究、突出危险性预测、煤层瓦斯含量预测、矿井瓦斯涌出量预测、煤矿瓦斯地质评价和瓦斯灾害综合治理、煤层气资源可采性评价以及瓦斯地质测试仪表的开发和应用等为主攻方向。瓦斯地质理论在煤与瓦斯突出预测中的应用主要包括地质指标法、地质统计法、瓦斯地质单元法、地质动力区划方法、构造物理学的理论和方法等。

非接触式动态预测：目前所采用的静态工作面突出危险预测方法，都是通过钻孔来实现的，因此义可称为静态的钻孔法。静态法打钻及参数测定需占用作业时间和空间，工程量很大，预测作业时间也较长，对生产有一定的影响，预测所需费用也较高。而且在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的，并不能完全代表整个预测步长范围内的突出危险性，在预测时刻取得的结果也只是静态的，并不能完全代表煤体稳定前整个时期内的突出危险性，因为煤体处于动态变化之中，延期突出就是例证。因此，动态连续预测的研究正日益引起人们的重视。目前，突出的连续预测有条途径：①声发射监测技术；②无线电波透视监测技术；③电磁辐射监测技术，在这些方面已经取得了一定得进展。

四、事故控制

1.杜绝灾区火源，防止瓦斯爆炸。救护队进入灾区前，必须果断切断灾区电源。如果发现灾区电源没有切断时，且电气设备附近20米范围内的瓦斯浓度达到爆炸界限时，不得随意切断电源，防止切断电源过程中产生电火花。若抢救工作需要，非停、送电时，应确保人员安全的前提下，进行电气操作。当瓦斯影响区遍及全矿井时，要慎重考虑停电后会不会造成全矿井被水淹，若不会被水淹，则应在灾区以外切断电源。若有被水淹的危险时，应加强通风，特别是加强电器设备处的通风，做到“送电的设备不停电，停电的设备不送电”。矿山救护队在处理突出事故时，必须做到①进入灾区前，检查矿灯，并提醒队员在灾区不要扭动矿灯开关或灯盖。②在突出区域要设专人定时定点用瓦斯检定器检查瓦斯含量，并及时向抢险救灾指挥部汇报。③设立安全岗哨，禁止不佩戴氧气呼吸器的人员进入灾区，非救护队人员只能在新鲜风流中工作。④当发现突出点有异常情况，可能发生二次突出时，要立即撤人。2.清除巷道堵塞物，恢复灾区通风。煤与瓦斯突出后常常造成巷道堵塞，破坏井下通风系统，影响救护队员井下侦察和救援，所以要对巷道的堵塞物进行清理。对于巷道堵塞严重，短时间内难以清除，但由于救灾需要，非清除不可时，救护队员在清理巷道过程中，应随时做好救援准备，一旦打通巷道，应立即进入灾区抢救遇险人员和侦察灾情。灾区在没有火源存在情况下，应迅速修复被破坏的巷道和通风设施，恢复正常通风，排出煤与瓦斯突出所产生的有毒有害气体。在恢复通风过程中，首先要恢复主要的、容易恢复的通风设施。损坏严重且一时难以恢复的通风设施，可采用临时设施代替。

五、结束语

地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布，控制着煤与瓦斯突出；煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时，卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏，煤层透气性高倍增加，同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸，靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体，类似点爆炸药包，造成煤层严重崩塌破坏，发生煤与瓦斯突出。

参考文献：

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