礦井煤與瓦斯動力現(xiàn)象防治研究

何東華

摘要：煤與瓦斯動力現(xiàn)象是一種復(fù)雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象，與礦井生產(chǎn)安全密切相關(guān)，本文通過對礦井生產(chǎn)中煤與瓦斯突出現(xiàn)象的研究，提出一系列煤與瓦斯動力現(xiàn)象的防治與治理措施。

關(guān)鍵詞：礦山;煤與瓦斯;突出;防治

煤與瓦斯動力現(xiàn)象是一種復(fù)雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象，迄今為止，對各種地質(zhì)、開采條件下發(fā)生的規(guī)律還沒有完全掌握，特別是這類地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜高瓦斯礦井，一定程度上經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際均缺乏對瓦斯地質(zhì)異常的認(rèn)識。因此，防治措施的制定和實(shí)施，應(yīng)因地制宜，切合實(shí)際，同時需遵循相應(yīng)的原則。

一、煤與瓦斯動力現(xiàn)象防治的原則

根據(jù)目前對煤與瓦斯動力現(xiàn)象的認(rèn)識，地應(yīng)力和煤層瓦斯壓力是其發(fā)生的主要動力，為了制定合理的煤與瓦斯防治措施，應(yīng)遵循以下幾個基本原則：

（一）部分卸除煤層或采掘工作面前方煤體應(yīng)力，使集中應(yīng)力區(qū)移至煤體深部;（二）部分排出煤層或采掘工作面前方煤體中的瓦斯，將降低瓦斯壓力，減小工作面前方的瓦斯壓力梯度;（三）增大工作面附近煤體的承載能力和穩(wěn)定性;（四）改變煤體的力學(xué)性質(zhì)，使其不易發(fā)生動力現(xiàn)象;如煤層注水后，煤體濕潤、彈性減小、塑性增大，不易發(fā)生動力現(xiàn)象;（五）改變采掘工藝條件，使采掘工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動力學(xué)狀態(tài)平緩變化，達(dá)到工作面本身自我卸壓的目的;如水平分層開采、淺截深機(jī)組采煤、間歇作業(yè)等。

上述前兩個原則的目的是減小發(fā)生動力現(xiàn)象的動力源，從根本上防止煤與瓦斯動力現(xiàn)象的發(fā)生，因此，成為國內(nèi)外絕大多數(shù)防突措施的主要依據(jù)。諸如開采保護(hù)層、預(yù)抽瓦斯、超前鉆孔、水力沖孔和沖刷、松動爆破等，都屬于建立在卸壓和排放瓦斯原則上的措施。第三個原則的目的是為了增大發(fā)生動力現(xiàn)象時的阻力，包括超前支架、金屬骨架、注漿加固煤體等，實(shí)踐表明，采用這類方法對于防治小型動力現(xiàn)象特別是傾出類型的動力現(xiàn)象較為有效。

二、煤與瓦斯動力現(xiàn)象防治措施

根據(jù)作用范圍的不同，防治措施一般分為兩類：區(qū)域性防治措施和局部防治措施。

（一）區(qū)域性防治措施的作用在于使煤層的某一區(qū)域（如一個采區(qū)）消除危險性。這類措施包括開采保護(hù)層、預(yù)抽煤層瓦斯和煤層注水等，其優(yōu)點(diǎn)在于具有一定的超前性，即能夠在突出煤層采掘工作開展前預(yù)先采取防突措施，不干擾采掘作業(yè)的正常進(jìn)行，而且其效果較好，故在采用防治措施時，應(yīng)優(yōu)先選用區(qū)域性防治措施。（二）局部防治措施的作用在于使工作面前方小范圍內(nèi)煤體喪失危險性。這類措施包括超前鉆孔、水力沖孔、松動爆破、金屬骨架等，其優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的針對性，根據(jù)應(yīng)用巷道類別又可分為石門措施、煤巷措施和采煤工作面措施。

局部防治措施的缺點(diǎn)是：措施施工與采掘工藝相互干擾，且防治效果受地質(zhì)開采條件變化影響較大，因此，規(guī)定在局部防治措施執(zhí)行后，要對效果進(jìn)行檢驗(yàn)。另外，局部防治措施僅在沒有條件采取區(qū)域防治措施時才應(yīng)采用。

圖1為防治措施分類系統(tǒng)圖，圖中包括了國內(nèi)外礦井中應(yīng)用的主要防治措施。

三、“四位一體”綜合防治措施

為安全開采突出煤層，必須采取以防治措施為主，同時又避免人身事故的綜合措施，綜合措施的內(nèi)容包括：①突出危險性預(yù)測;②防治突出措施;③防治突出措施的效果檢驗(yàn);④安全防護(hù)措施。

1）突出預(yù)測是防突綜合措施的第一個環(huán)節(jié)。預(yù)測的目的是確定突出危險的區(qū)域和地點(diǎn)，以便使防突措施的執(zhí)行更加有的放矢。國內(nèi)外多年來開采突出煤層的實(shí)踐表明，突出呈區(qū)域分布，在突出煤層開采過程中，只有很少的區(qū)域或區(qū)段才發(fā)生突出。因此，不論是否有突出危險，在突出煤層采掘過程中普遍采取防突措施是不合理的。這樣執(zhí)行的結(jié)果使防突工作帶有一定的盲目性，且由于在原本無突出危險的區(qū)域采用了防突措施，必將導(dǎo)致人力和財力的浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，突出預(yù)測已逐漸從研究階段進(jìn)入實(shí)用階段，我國《防突規(guī)定》要求在各突出礦井中開展突出預(yù)測工作。

2）防治突出措施是防突綜合措施的第二個環(huán)節(jié)，它是防止發(fā)生突出事故的第一道防線。防突措施僅在預(yù)測有突出危險的區(qū)段采用，其目的是預(yù)防突出的發(fā)生。

3）措施的效果檢驗(yàn)是防突綜合措施的第三個環(huán)節(jié)，效果檢驗(yàn)方法與突出預(yù)測方法基本相同。效果檢驗(yàn)的目的是確保措施的防突效果。實(shí)踐表明，各種防突措施，特別是局部防突措施，盡管經(jīng)科學(xué)試驗(yàn)證實(shí)防突是有效的，但在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用后，都無例外地發(fā)生過多多少少的突出，這就使得對措施本身的防突效果產(chǎn)生了懷疑。即使在同一突出煤層，在一些區(qū)域證實(shí)所采取措施是有效的，但在有些區(qū)段則無效，其原因在于井下條件的復(fù)雜性，如煤層賦存條件變化、地質(zhì)構(gòu)造條件變化以及采掘工藝條件變化等。因此，要求在防突措施執(zhí)行后，對其防突效果進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)證實(shí)措施無效時，應(yīng)采取附加防突措施。

4）防突綜合措施的第四個環(huán)節(jié)是安全防護(hù)措施。它是防止發(fā)生突出事故的第二道防線。安全防護(hù)措施的目的在于突出預(yù)測失誤或防突措施失效發(fā)生突出時，避免人身事故。煤與瓦斯突出是一個極其復(fù)雜的瓦斯動力現(xiàn)象，當(dāng)前的科技發(fā)展水平尚難以完全避免發(fā)生，因此，采用安全防護(hù)措施是必要的。

四、結(jié)論

煤與瓦斯動力現(xiàn)象是一種復(fù)雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象，與礦井安全生產(chǎn)密切相關(guān)，對各種地質(zhì)、開采條件下發(fā)生的規(guī)律還沒有完全掌握，在預(yù)防煤與瓦斯突出事故時，建議遵循本文建議的原則，在進(jìn)行礦井安全防治時，財務(wù)“四位一體”綜合防治措施。

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