浅谈煤与瓦斯突出防治技术存在的问题及其处理对策

时间：2015-12-20 23:32:16 所属分类：天然气工业 浏览量:

摘 要：我国煤与瓦斯突出危险程度高的矿井数量多、分布广、事故频率高、影响因素复杂，因此必须在充分研究和把握突出机理与规律的前提下，不断改进防治技术，确保井下作业的效率与安全。本文分析了煤与瓦斯突出产生的机理及其发生规律，阐述了几种常见防突技

摘　要：我国煤与瓦斯突出危险程度高的矿井数量多、分布广、事故频率高、影响因素复杂，因此必须在充分研究和把握突出机理与规律的前提下，不断改进防治技术，确保井下作业的效率与安全。本文分析了煤与瓦斯突出产生的机理及其发生规律，阐述了几种常见防突技术的方法和特点，并针对目前突出防治技术中存在的问题，提出了若干可行性处理对策，以期有效避免煤与瓦斯突出给煤矿生产作业带来的安全隐患。

关键词：煤与瓦斯； 突出治理； 防治技术； 问题； 对策
1.煤与瓦斯突出的原理及其规律概述
煤与瓦斯突出是指在煤矿生产过程中，煤层内部的煤与瓦斯在极短的时间内产生突然的运动，向巷道、采场等空间内喷出大量煤尘和瓦斯气体的动力现象，该现象通常伴有猛烈的力能效应及声音，可能造成埋人、窒息甚至瓦斯爆炸等重大人员伤亡事故，必须得到有效的预防和治理。然而，我国煤与瓦斯突出危险程度高的矿井数量多、分布广、事故频率高、影响因素复杂，因此必须在充分研究和把握突出机理与规律的前提下，不断改进防治技术，确保井下作业的效率与安全。
　　根据引发煤与瓦斯突出的动力及表现，通常可以将其分为突出、压出和倾出等三个类型，而突出的成分主要有：煤与甲烷、煤与CO2、岩石与甲烷、岩石与CO2等几种。突出发生时，通常具有以下规律：随着开采深度和煤层破坏程度的增加，突出的强度和危险性都有所增加；煤层易在倾角大、厚度高的位置和地质构造区域发生突出事故，且围岩的透气性越差，突出风险就越高；突出易发生在掘进工作面应力集中的地区或存在外力冲击的位置；应注意的是，突出事故发生前通常都有预兆，因此可根据这些预兆布置预防措施，如利用微震技术、在线测温技术、电磁辐射信息综合探测技术、及神经网络方法等进行预测，提高生产的安全系数。
　　应该看到，目前我国煤与瓦斯的防治技术已取得了一定的成果，但由于煤矿区地质环境复杂，引发煤与瓦斯突出的因素非常多，各种开采条件下的突出规律仍未得到全面的了解。防突措施必须根据不同矿井的具体条件，进行有针对性的布置，通过实时监测准确把握作业环境中潜在突出风险，并及时调整防治技术。
2.常见防治技术及存在的问题
　　2.1区域性防突技术分析
2.1.1区域性防突技术的方法与特点
　　首先，在具有突出危险的环境中进行生产时，应优先开采危险性较低的保护层，通过其释放危险煤层中的大量瓦斯，使危险煤层泄压，降低危险位置发生突出的可能性。其次，开采前，应通过钻孔等方法提高煤层的透气性，对其进行预先抽放，降低周围煤体的瓦斯压力。预先抽放时可采用的技术包括网格穿层钻孔和本层长钻孔等技术，不同的技术具有不同的特点和适用范围，如网格穿层钻孔技术具有工程量小、施工安全等特点，而本层长钻孔技术则适用于规模更大的预抽作业中，并具有成本低、抽放率高等优点。此外，还可以应用高压注水等技术使煤层力学性质发生变化，被水湿润的煤体塑性提高，弹性模量减小，大大减小了突出释放弹性潜能的功率水平；同时降低了瓦斯放散初速度，削弱了瓦斯在突出过程中的作用。
　　2.1.2 区域性防突技术中存在的问题
　　预抽施工时，由于本层钻孔的成孔长度是影响其抽放效果和应用范围的重要因素，如果成孔不能达到一定的长度，工作面的瓦斯抽放效率就会降低。而在注水过程中，如果水压过高，水流易沿煤体弱面流失，难以全面湿润煤体；水压过低，又注不进水。此外，如果封孔不严密，造成漏水对瓦斯的释放率降低，造成巷道积水，影响生产。
　　2.2 局部性防突技术分析
　　2.2.1局部性防突技术的方法与特点
　　局部性防突措施主要包括水力冲孔、钻孔排放、超前钻孔、金属支护、震动性放炮以及深孔爆破等，需要根据局部煤层特点进行选择。以水力冲孔为例，该技术是在进行采掘工作前，使用高压水射流，在有突出危险的煤层或石门揭煤中，冲出若干直径较大的孔洞，形成局部卸压区域。水力冲孔常用于石门揭煤、煤层巷道掘进和回采工作面。钻孔排放、是通过简单的钻孔布置，排放瓦斯以降低突出风险，适用于急倾斜煤层的瓦斯防治。超前钻孔则是在工作面前方打入孔径75mm~300mm，孔深15m~20m的钻孔，以形成孔周的泄压带，较适用于煤层软厚、透气性高的作业环境。金属支护主要用于中等厚度的急倾斜煤层，但不适合在瓦斯压力过大的情况下适用。震动型放炮主要是通过放炮的方式诱导突出发生，使其人为得到压力释放以减低工作中的突出风险。深孔爆破技术则是指在工作面前方引爆几个深炮眼形成煤体松动爆破，炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈，使原有集中应力带与高压瓦斯带移向深部，为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。该方法适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。
　　2.2.2 局部性防突技术中存在的问题
　　局部性防突技术的关键是对其适用范围的把握，这就需要对煤层的地质条件进行正确判断，并在施工中对各种主客观因素进行严格的控制。以水力冲孔为例，该技术要求其煤的坚固系数f一般＜0.5，所用的水量一般为30m3/h ~35m3/h。经过水力冲孔后，煤层透气性可增大，煤的膨胀率提高，但水力冲孔所用的水量大、工艺复杂，容易造成大量积水。而在深孔爆破作业中，由于在突出煤层中打长钻孔困难，且难以保持钻孔形状完整，对于上山掘进工作面在放炮时很容易造成煤体垮塌。由于客观条件和主观因素的影响，钻孔深度、数量、装药长度和装药位置及封孔长度等常难以完全达到设计要求。
3.提高煤与瓦斯防治技术的具体对策
要提高煤与瓦斯突出防治技术的效率与针对性，首先必须加强对瓦斯突出预测技术的研究，提高预测的准确性和及时性。实践中可采用比例系数法、分源法、巷道测定或壁罩测定法预测工作面瓦斯的涌出量，并建立在线多媒体安全监测监控系统加强对矿井内部的瓦斯控制。同时，应提高低透气性煤层的抽采率以提高煤体的透气性，并以高效先进的封孔技术确保预抽瓦斯的施工效果。此外还应通过配备大功率抽采钻机和配套抽采管路、建立高低负压抽采系统、加装移动式压风设备以增加压风风压等方式提高抽采率，改善采掘平衡，并确保抽采时间。工作中，还应加强管理，健全制度，以保障各项安全措施的严格落实。
4.结语
综上所述，煤与瓦斯突出的影响范围广、危害性强，必须得到充分的重视和高效

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