煤礦瓦斯突出礦井安全探討

唐保忠

摘要：我國(guó)的煤礦資源相當(dāng)豐富，但開采條件比較復(fù)雜，存在著很多嚴(yán)重的自然災(zāi)害，在煤炭礦井中，高瓦斯或瓦斯突出的礦井高達(dá)47%。近年來(lái)，國(guó)家、地方政府對(duì)礦井安全工作高度重視，尤其是礦井防突工作更是安全管理的重點(diǎn)。本文對(duì)瓦斯突出的含義入手，對(duì)瓦斯突出的原理與機(jī)制以及瓦斯突出的防治方面做了探討。

關(guān)鍵詞：煤礦 瓦斯突出 安全管理

1 瓦斯突出的含義

瓦斯突出是一個(gè)災(zāi)害的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，指隨著煤礦開采深度以及瓦斯含量的增加，在煤層中形成了在地應(yīng)力作用下，瓦斯釋放的引力作用下，使軟弱煤層突破抵抗線，瞬間釋放大量瓦斯和煤而造成的一種地質(zhì)災(zāi)害。瓦斯突出是一種復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，也是礦井“一通三防”的重大災(zāi)害中的一種，瓦斯突出往往會(huì)給礦井帶來(lái)嚴(yán)重的破壞。截至目前，人們對(duì)瓦斯突出的原理、機(jī)制以及規(guī)律仍未完全掌握，煤與瓦斯突出仍然是制約目前煤炭工業(yè)發(fā)展的一個(gè)世界性難題。

2 瓦斯突出的原理與機(jī)制

目前對(duì)瓦斯突出的原理與機(jī)制的認(rèn)識(shí)，絕大多數(shù)人都認(rèn)為是瓦斯壓力、地應(yīng)力、煤的物理學(xué)性質(zhì)以及規(guī)程措施的編審、執(zhí)行等多種原因的綜合作用的結(jié)果。就我國(guó)目前的裝備水平、科技技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力而言，把地應(yīng)力充分卸掉，改變煤的物理學(xué)性質(zhì)是比較困難的，但是規(guī)程措施和瓦斯力是可以控制的，故對(duì)瓦斯突出原理與機(jī)制應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

2.1 左右瓦斯突出的主導(dǎo)因素是瓦斯壓力。通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和事故統(tǒng)計(jì)的調(diào)查分析，低瓦斯礦井發(fā)生瓦斯爆炸和瓦斯燃燒的事故時(shí)有發(fā)生，但突出事故確是較少發(fā)生，所以瓦斯突出的主導(dǎo)影響是瓦斯壓力。另外，地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造段以及煤的物理學(xué)性質(zhì)都會(huì)不斷發(fā)生變化，增大了瓦斯突出的危險(xiǎn)性，相當(dāng)于起到“火上澆油”的作用，需要嚴(yán)加防范。

2.2 瓦斯突出的根本原因是未卸掉瓦斯壓力以及未落實(shí)規(guī)程措施。盡管各個(gè)礦區(qū)的煤與瓦斯的自然條件存在著差異，導(dǎo)致瓦斯突出的機(jī)制與原理千差萬(wàn)別，但集中起來(lái)都是防突設(shè)計(jì)或防突相關(guān)參數(shù)不合理的選擇，導(dǎo)致在技術(shù)防突設(shè)計(jì)不能有效地指導(dǎo)防突工作，或是良好的防突設(shè)計(jì)沒有得到貫徹落實(shí)，沒有卸掉瓦斯力，從而引發(fā)突出事故。

2.3 走出防突誤區(qū)，做好防突工作。有部分人認(rèn)為瓦斯突出在理論以及技術(shù)上都是未解決的世界性難題，并對(duì)瓦斯相關(guān)防突工作失去了信心，導(dǎo)致事故的發(fā)生，必須對(duì)這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)立即糾正。應(yīng)當(dāng)明確的是：超出常規(guī)的異常性突出是比較少見的，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)綜合性防突加強(qiáng)探索，并采取相應(yīng)的防范措施，避免突出事故的發(fā)生。

3 瓦斯突出的防治

近年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)煤礦的安全管理，十分重視防突工作，并在瓦斯防突方面積累豐富的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)目前我國(guó)的瓦斯突出防治主要分為兩大類五種情況，它們是區(qū)域性防突的大面積預(yù)抽、開采層保護(hù)和局部防突的煤巷掘進(jìn)、煤炭工作面防突以及石門揭煤三種情況。對(duì)于有條件的礦井，應(yīng)當(dāng)采取煤層大面積預(yù)抽和開采保護(hù)層等區(qū)域性防突措施，降低或消除突出的危險(xiǎn)程度。沒有實(shí)施區(qū)域防突條件的礦井，應(yīng)當(dāng)采取局部防突措施。下面對(duì)“煤巷掘進(jìn)”和“石門揭煤”的防突工作談幾點(diǎn)意見。

3.1 煤巷掘進(jìn)的防突工作。在突出煤層中掘進(jìn)的防突方法較多，各個(gè)礦區(qū)根據(jù)自身的礦井的特點(diǎn)和實(shí)際開采情況，綜合防治。我國(guó)目前在突出威脅區(qū)域或突出危險(xiǎn)區(qū)域中的掘進(jìn)煤巷大多采用“四位一體”的打超前、鉆孔、抽放、卸壓等綜合防治措施，此方法在實(shí)際施工時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

3.1.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化。 設(shè)計(jì)優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)對(duì)卸壓方式（抽放、自然排放等）、鉆孔參數(shù)（比如鉆孔個(gè)數(shù)、布孔、孔的深度和直徑、孔的方位等）、打鉆工藝（風(fēng)力排渣、水力排渣）、鉆具選擇（無(wú)縫鋼管、麻花鉆、鉆機(jī)型號(hào)）以及安全措施等方面進(jìn)行優(yōu)化。

3.1.2 堅(jiān)持“兩個(gè)五米”原則?！皟蓚€(gè)五米”原則是指在鉆孔的布孔和參數(shù)選擇上，必須保持巷道周邊和掘進(jìn)工作面的前方始終有大于五米的“安全卸壓煤柱”保護(hù)。

3.1.3 鉆孔卸壓半徑。通過對(duì)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐的研究發(fā)現(xiàn)，在突出危險(xiǎn)區(qū)的煤巷中打第一個(gè)卸壓孔是存在著比較顯著的“動(dòng)力現(xiàn)象”的，容易發(fā)生噴孔、頂鉆、卡鉆以及夾鉆等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了進(jìn)鉆速度。然而打完第一鉆后，會(huì)在其鉆孔周圍形成卸壓區(qū)，后面的鉆孔可以充分利用前一個(gè)鉆孔形成的泄壓半徑，從而加快打鉆進(jìn)度。

3.1.4 加強(qiáng)支護(hù)。加強(qiáng)支護(hù)是指為了防止冒頂誘導(dǎo)突出，在施工過程中要加強(qiáng)頂板管理和支護(hù)，在必要時(shí)可以采取煤層固化、金屬骨架等相關(guān)措施。

3.1.5 確保卸壓充分。確保泄壓充分是指在鉆孔數(shù)、泄壓方式以及泄壓時(shí)間上，一定要確保解突、卸壓的充分，采取寧愿把時(shí)間放在打鉆、抽放以及卸壓上，也不冒險(xiǎn)掘進(jìn)的指導(dǎo)思想。

3.2 石門揭煤防突。目前，石門揭煤防突方法有很多，國(guó)內(nèi)大都采用的是通過遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮這一科學(xué)實(shí)用、簡(jiǎn)便易行的方法來(lái)揭開煤層，在實(shí)際操作中應(yīng)當(dāng)做好以下幾方面：

3.2.1 設(shè)計(jì)方面。礦井工程師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)做好以下工作：第一，揭煤巷道的位置應(yīng)當(dāng)盡量避開應(yīng)力集中區(qū)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶。白龍山煤礦一井副一井均因?yàn)榻褻7+8煤石門處于構(gòu)造帶，在突出煤層大于10米時(shí)發(fā)生了巖煤瓦斯突出。第二要合理選用技術(shù)參數(shù)。此外，編寫的防突設(shè)計(jì)和規(guī)程措施應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)的針對(duì)性、指導(dǎo)性、科學(xué)性、可行性以及安全性。

3.2.2 施工方面。各類鉆孔和巷道的施工必須按照?qǐng)D（上接第201頁(yè)）紙的設(shè)計(jì)進(jìn)行，并確保施工質(zhì)量到位；為了防止冒頂誘發(fā)突出，在揭煤過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)頂板管理和支護(hù)，熟悉“噴孔”和“堵孔”的特征與區(qū)別，并能對(duì)其進(jìn)行正確的處理。

3.2.3 驗(yàn)收方面。在驗(yàn)收方面要有高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)各類鉆孔按照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)逐個(gè)驗(yàn)收，并建檔管理。安全揭煤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是技術(shù)人員把好各個(gè)驗(yàn)收關(guān)，應(yīng)當(dāng)健全獎(jiǎng)懲制度以及各級(jí)責(zé)任制度，礦井的總工程師應(yīng)當(dāng)親自審閱各類驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)組織不定期地驗(yàn)收質(zhì)量抽查。白龍山煤礦一井自從由本礦瓦斯檢查人員對(duì)所有施工的鉆孔驗(yàn)孔以來(lái)，目前也揭煤數(shù)十次且沒有發(fā)生一次突出，取得了顯著的防突效果。

3.2.4 封孔方面。在封孔方面對(duì)于采用的是抽取卸壓方式的礦井應(yīng)當(dāng)采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料以及新工藝來(lái)確保封孔的質(zhì)量并提高抽放效果。對(duì)于測(cè)壓孔的封孔更加要確保其封孔質(zhì)量，在必要時(shí)可以采用下套管封孔。

3.2.5 卸壓方面。對(duì)于采用抽放卸壓的煤礦，應(yīng)當(dāng)采取按表計(jì)量的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行卸壓。

3.2.6 效果檢驗(yàn)方面。在揭煤前，必須按照防突規(guī)定的相關(guān)要求來(lái)對(duì)礦井進(jìn)行防突措施的效果檢驗(yàn)，且必須在檢驗(yàn)合格后才能揭煤。這里需要再次強(qiáng)調(diào)的是：左右突出的決定因素是瓦斯壓力，突出的根本原因是瓦斯壓力沒有完全卸掉。在檢驗(yàn)指標(biāo)以及減壓方法的選擇上，可以采取鉆屑量、瓦斯壓力等多項(xiàng)不同標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行檢查，無(wú)論使用哪種方法檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)中若出現(xiàn)原有中期預(yù)兆的動(dòng)力消失現(xiàn)象時(shí)，一般都不會(huì)發(fā)生瓦斯突出。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖說人們對(duì)瓦斯突出的原理、機(jī)制以及規(guī)律仍未完全掌握，煤與瓦斯突出仍然是制約目前煤炭工業(yè)發(fā)展的一個(gè)世界性難題，但我們應(yīng)當(dāng)堅(jiān)強(qiáng)探索，采取針對(duì)性的綜合防突措施，絕大部分的突出事故是可以避免的。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙夢(mèng)濤.芻議煤礦瓦斯突出礦井安全探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（34）.

[2]張文明.煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的探討與分析[J].世界華商經(jīng)濟(jì)年鑒·科技財(cái)經(jīng)，2012（10）：126.

[3]王正偉.礦井煤與瓦斯突出防治安全管理[J].科技展望，2010（10）：105-106.

[4]梁浩.關(guān)于突出煤層卸壓瓦斯抽采消突技術(shù)的探討[J].科海故事博覽·科技探索，2013（2）：39.

[5]苑子陽(yáng).關(guān)于煤礦綜掘工作面防突技術(shù)的分析[J].神州（上旬刊），2013（5）：56.