淺談我國煤礦煤與瓦斯突出的現(xiàn)狀及其預(yù)警技術(shù)

摘 要:21世紀(jì)以來隨著國民經(jīng)濟(jì)對煤炭能源需求的激增和開采新技術(shù)的運(yùn)用，我國煤礦的開采強(qiáng)度和開采深度不斷增加，復(fù)雜的地質(zhì)條件與高端的工藝、管理要求使煤與瓦斯突出的威脅不斷加劇。雖然國家已經(jīng)對該問題給予了高度的關(guān)注，但作為一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，煤與瓦斯突出仍是煤礦安全工作中的難點。本文深入介紹了我國礦井煤與瓦斯突出的現(xiàn)狀、基本規(guī)律與預(yù)兆特征，并分析了通過綜合預(yù)警技術(shù)，從根本上解決礦井煤與瓦斯突出這一難題的可行性及具體措施。

關(guān)鍵詞:煤與瓦斯突出 防突管理 綜合預(yù)警技術(shù)

中圖分類號:TD7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0076-01

1 我國煤礦煤與瓦斯突出的現(xiàn)狀及其規(guī)律

1.1 我國煤與瓦斯突出的現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代開始，隨著煤炭行業(yè)的飛速發(fā)展，我國突出礦井?dāng)?shù)量激增，煤與瓦斯突出對煤礦的生產(chǎn)安全與生產(chǎn)效率構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，在這一背景下，煤炭部于1988年頒布了《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，并于1995年進(jìn)行了重新修訂?！都?xì)則》的執(zhí)行為我國綜合防突措施的規(guī)范提供了依據(jù)，防突工作也取得了顯著的成效。90年代后半，煤與瓦斯突出事故降至20年來的低點，因突出事故造成的死亡或重大損失也明顯減少。然而，21世紀(jì)以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)對煤炭能源需求的激增和開采新技術(shù)的運(yùn)用，我國煤礦的開采強(qiáng)度和開采深度不斷增加，復(fù)雜的地質(zhì)條件與高端的工藝、管理要求使煤與瓦斯突出的威脅不斷加劇，僅2000年-2004年5年間，全國國有煤礦共發(fā)生煤與瓦斯突出事故815起，共造成760人死亡，其中一次死亡10人以上的12起，死亡334人。雖然國家已經(jīng)對該問題給予了高度的關(guān)注，但作為一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，煤與瓦斯突出仍是煤礦安全工作中的難點。統(tǒng)計表明，我國已累計(截至2010年底)發(fā)生煤與瓦斯突出20000余次，占世界煤礦突出總數(shù)的37%，成為了世界上煤與瓦斯突出問題最嚴(yán)重的國家之一。特別是在為數(shù)眾多、技術(shù)力量薄弱的小型煤礦，其防治技術(shù)還難以扭轉(zhuǎn)目前嚴(yán)峻的局面。這就要求相關(guān)技術(shù)人員深入了解礦井突出的規(guī)律與防治手段，并在各級部門的大力支持下聯(lián)合攻關(guān)，以先進(jìn)、全面、有效、可靠的綜合預(yù)警技術(shù)和管理手段，從根本上解決礦井煤與瓦斯突出這一難題。

1.2 我國煤與瓦斯突出的特點及規(guī)律

詳細(xì)分析近年來我國煤與瓦斯突出事故的報告可發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律:首先，突出危險與開采深度、煤層厚度成正比，煤層越厚、開采越深，突出次數(shù)和強(qiáng)度就越大。工作面中以煤巷掘進(jìn)工作面突出次數(shù)最多，其次是回采工作面，再次是石門揭煤工作面，但揭煤工作面的突出強(qiáng)度最大，80%以上的特大型突出均發(fā)生在石門揭煤工作面。其次，突出事故多發(fā)生在巷道密集布置區(qū)、采場周邊的支撐壓力區(qū)、鄰近層的應(yīng)力集中區(qū)及相向采掘鄰近區(qū)等位置，除支護(hù)不力等人為因素外，還與地質(zhì)構(gòu)造帶的分帶特征有關(guān)。狀構(gòu)造收斂端、煤層扭轉(zhuǎn)區(qū)、煤層產(chǎn)狀變化區(qū)、壓性和壓扭性斷層帶等位置都是突出事故的多發(fā)地帶，且突出煤層一般具有軟煤分層結(jié)構(gòu)，軟煤分層越厚，突出危險性越大，當(dāng)層厚＜0.3m時，通常無突出事故發(fā)生。此外，石炭-二疊系煤層也是突出多發(fā)位置。目前我國的石炭-二疊系煤炭總量212萬億t，占煤炭總資源量的35%以上;瓦斯資源量大于17萬億m3，占全國資源量52%以上。值得注意的是，已發(fā)生的煤與瓦斯突出事故中，90%以上都有預(yù)兆可循，其預(yù)兆特征包括:(1)地壓顯現(xiàn)。支架來壓、煤壁外鼓、掉渣、打鉆時頂鉆、鉆孔嚴(yán)重變形以及炮眼裝不進(jìn)炸藥等;(2)聲音。煤炮聲、劈裂聲、悶雷聲等;(3)煤體結(jié)構(gòu)。煤層層理紊亂、軟分層增厚、煤層產(chǎn)狀急劇變化(如煤層波狀隆起)等;(4)鉆孔施工。打鉆時頂鉆、夾鉆、噴孔等;(5)瓦斯涌出。瓦斯涌出異常、濃度忽大忽小、打鉆噴孔及出現(xiàn)哨叫聲、蜂鳴聲等。除此之外，還可能出現(xiàn)煤壁發(fā)冷、氣味異常等預(yù)兆。

2 綜合預(yù)警技術(shù)

2.1 綜合預(yù)警技術(shù)的原理

煤與瓦斯突出綜合預(yù)警技術(shù)是以災(zāi)害防治理論為指導(dǎo)，以突出事故發(fā)生規(guī)律為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等的綜合分析，對煤礦作業(yè)中各種危險預(yù)兆進(jìn)行評價，以確定工作面所處的危險等級及其發(fā)展趨勢，為采掘工作的決策提供準(zhǔn)確、科學(xué)的技術(shù)支持。預(yù)警系統(tǒng)基于三維地理信息系統(tǒng)的礦井?dāng)?shù)字信息庫，分別參考作業(yè)環(huán)境中的瓦斯地質(zhì)賦存分布、涌出特性、鄰近空間應(yīng)力的相互影響、防突措施中的重大缺陷以及管理隱患等信息，根據(jù)預(yù)警規(guī)則評定現(xiàn)場安全等級，并發(fā)布包括潛在危險隱患在內(nèi)的預(yù)警結(jié)果，使防突工作能夠有針對性地進(jìn)行。

2.2 具體組成與功能

煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)主要包括瓦斯地質(zhì)分析系統(tǒng)、瓦斯涌出分析系統(tǒng)、動態(tài)防突管理與分析系統(tǒng)和地質(zhì)測量信息管理系統(tǒng)。地質(zhì)分析主要是對煤層瓦斯地質(zhì)賦存信息的管理和評價，對煤層厚度，瓦斯涌出量進(jìn)行智能測繪;涌出分析則可將自動遙測的瓦斯?jié)舛扰c其他指標(biāo)進(jìn)行換算，從而預(yù)測出工作面的突出危險程度及其發(fā)展趨勢;防突管理在管理防突措施剖面圖等圖件的基礎(chǔ)上，將各種參數(shù)和指標(biāo)值繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，以比對出實際防突措施缺陷;地質(zhì)測量信息則能夠完成井巷工程及地質(zhì)構(gòu)造的繪制與編輯、地質(zhì)鉆孔資料管理、測量導(dǎo)線信息管理、采掘工作面管理、及地測資料的查詢和統(tǒng)計分析。綜合預(yù)警系統(tǒng)的要點是在保證各子系統(tǒng)能獨(dú)立完成各項功能的同時實現(xiàn)無縫連接，使各種信息集于一體，以便從各個角度全面分析出不同位置的突出危險性。實踐證明，綜合預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)用可在保證礦井工作安全的前提下，提高防突工作的效率，使工作量減少60%以上。

3 結(jié)語

礦井煤與瓦斯突出一旦發(fā)生便可能導(dǎo)致威脅煤礦工作者生命安全的惡性事故，必須得到充分的重視。但由于突出發(fā)生的機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多，僅依靠傳統(tǒng)的防治技術(shù)與管理手段已無法滿足目前礦井開采規(guī)模與強(qiáng)度的需要。因此應(yīng)在深入了解瓦斯災(zāi)害規(guī)律、突出發(fā)生特征、礦井地質(zhì)條件等的基礎(chǔ)上采取綜合預(yù)警技術(shù)，對工作面的潛在風(fēng)險作出前瞻性的準(zhǔn)確預(yù)判，使防治手段更具效率與針對性，從根本上杜絕煤與瓦斯的突出事故，保障煤礦作業(yè)的生產(chǎn)安全。

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