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【摘 要】 在煤矿开采过程中,煤与瓦斯突出是严重的自然灾害之一。煤与瓦斯突出具有突发性,严重危害到了生产人员的安全。其目前仍处于假说阶段的突出机理,造成其影响因素随机性大,难以完全控制。本文就将对我国煤矿防治煤与瓦斯突出的相关技术进行探讨。
【关键词】 煤矿;瓦斯;技术;措施
煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体内突然喷出到采掘空间的现象。这是煤矿生产中一种复杂的动力现象,它能在极短的时间内由煤体向巷道或采场突然喷出大量的煤炭及涌出大量的瓦斯,并会导致非常巨大的动力效应,是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。在发生煤与瓦斯突出时,采掘工作面的煤壁会遭到破坏,大量的煤与瓦斯会从煤层内部以极快的速度向巷道或采掘空间喷出,充塞巷道,煤层中可能形成空洞,并可能伴随有强大的冲击力,巷道设施可能被摧毁,通风系统会遭到破坏,有时还出现风流逆转,造成人员窒息和发生瓦斯爆炸、燃烧以及煤流埋人事故,严重时会造成整个矿井正常生产系统的瘫痪。
1、煤与瓦斯突出的基本特征
煤与瓦斯突出的基本特征主要包括有:突出的煤向外抛出距离较远,具有分选显现;具体表现为堆积煤体粒度内粗外细,块体由巷道或工作面里往外倒覆;抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角;对特大型突出,煤粉抛出距离达数百米;抛出的煤破碎程度较高,含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉;经分布有的达微米级;有明显的动力效应、破坏支架、推到矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施;有大量的瓦斯涌出,瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量,有时会使风流逆转;突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。
2、煤与瓦斯突出地质控制因素分析
2.1断裂构造对煤与瓦斯突出的控制
在煤矿开采过程中,断裂构造是岩层受到应力作用后发生塑性变形的一种表现。根据断裂面的位移情况可分为节理和断层两种类型。根据两盘相对位移方向,可将破裂面发生明显位移的断层分为多种类型;按断裂力学性质的不同,断层又可分为压性、张性、扭性等几种形式。不同规模、不同力学性质、不同构造特征的断层,不仅对瓦斯保存和排放有影响,而且与瓦斯突出也有密切关系。压扭性断层对煤层中煤与瓦斯突出最为有利,而张性断层则相反,不利于煤层中形成瓦斯聚集,发生煤与瓦斯突出。逆断层、正断层、顺层断层,如果处于压扭性环境,都会形成煤与瓦斯突出的有利地段。在煤层中,还发育着各种类型的小型断裂构造,因为规模比较小,对瓦斯的保存和排放影响不大,但在小断层发育、分布比较密集的地方,是煤与瓦斯突出潜在危险区。
2.2褶皱构造对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,褶皱构造是岩层受到水平方向挤压后发生塑性形变的一种表现。褶皱的不同部位,突出危险性也会有很大的差别,同时突出危险性与褶皱的复杂程度、闭合程度也有很大的关系。向斜轴部比背轴部更有利于煤与瓦斯突出。褶曲两翼发育的主要是扭性节理,封闭瓦斯能力较强,存在较高应力水平时,就有利于发生煤与瓦斯的突出;在煤层气开采矿井,当褶皱发育不协调时,煤层的突出危险性与煤层褶皱幅度、密度密切相关。
2.3煤岩层产状变化对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,受地质构造运动的影响,煤层产状发生了较大的变化,形成了急倾斜煤层、厚煤包、倒转煤层或薄煤带等各种产状,这些产状为煤层瓦斯积聚提供了良好的条件,同时由于存在残余构造应力形成应力集中快段,应力变化梯度较大,为发生突出危险性提供了有利的地质条件。
2.4层间滑动构造对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,层间滑动作用是煤层的原生结构遭到破壞,造成突出煤层中构造煤发育,降低了煤体强度;同时,层间滑动一般对煤层的顶底板不会产生影响,这样煤层剖面呈现出,二硬加一软,的三层结构。煤层围岩一般为有利于弹性能积聚的砂岩和利于保存瓦斯的低渗透性泥岩,为煤层瓦斯富集提供了良好的条件;构造煤的表面积增大,也有利于瓦斯的赋存;当上述条件同时存在时,层间滑动区的煤层更有利于煤与瓦斯突出的发生。同一煤层的不同自然分层,煤层结构遭层间滑动破坏的程度有所差别,煤体结构破坏越严重,煤层突出危险性也越大。
2.5火成岩侵入对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,岩浆的侵入作用是煤的变质程度增大,促进了瓦斯的形成,同时破坏了煤层原始裂隙系统,形成构造煤带,越接近岩浆岩体,煤的变质程度越高,从而使煤层产生煤质分带现象,煤层的渗透率也发生了变化,进而影响到了区段内瓦斯的储存和运移。在岩浆岩体和煤层接触地带,天然焦中的大量游离瓦斯受到封闭,形成了潜在的煤与瓦斯突出高危区。
3、瓦斯防治技术
3.1在采煤期间,瓦检人员要认真检查各地点瓦斯浓度,出现问题及时采取相应施。严格按规定悬挂好瓦斯传感器,随时监测工作面及回风流中的瓦斯浓度。断电仪的安装位置、报警、断电、复电浓度要符和煤矿安全规程中的规定。
3.2工作面上隅角安设一部便携仪,在必要时采用挂风障或风动扇进行处理,以防造成瓦斯积聚。工作面作业时,班长应随身携带便携仪,经常对工作面风流中的瓦斯浓度进行检查。深煤机上悬挂便携仪。工作面各种电气设备及线路要每天检查一次,杜绝失爆。
3.3在煤矿开采过程中,相关的施工人员要强化对瓦斯的管理意识,具体的爱护好相关的通风设施。在煤矿开采过程中对于综合机械化采煤,要有效的加强其支架放煤口以及回风流中的瓦斯监测。与此同时,还要保证在煤矿开采过程中严格瓦斯检查的相关制度,保证在具体的工作中,相关的瓦斯检查工每班检查的次数要大于3次,在煤矿开采过程中,严禁空班、漏检以及弄虚作假现象的出现,在工作中如果发现异常的情况要及时的进行分析处理。
3.4在煤矿开采过程中,对于相关的煤矿开采工作面要注意采用高位钻孔辅以上隅角埋管的抽放方式,以此来进行采空区瓦斯的有效抽放,这样来解决在煤矿开采过程中相关工作面上隅角的瓦斯问题。在煤矿开采过程中对于防突区的设计也要严格化,在煤矿开采过程中严格的建立、健全相关的抽放系统,以此来保证其抽放系统的正常运转。 4、煤与瓦斯防突技术
4.1综合防突技术
在煤矿开采过程中,对于煤与瓦斯的防突技术,要注意在具体的工作中要综合施工中的防突各个方面,其综合的防突技术注意包括有在煤矿开采过程中对煤与瓦斯突出危险性的预测,以及相应防治突出措施的提出应用、相关的防突效果的检验等等。
4.2区域性防治技术
在煤矿开采过程中,要推广一次采全高技术的广泛应用,加强了我国对区域性防治煤与瓦斯突出技术的重视。对于不同情况要采取不同的区域性防治突出技术,将煤层突出危险性消除,安全实现一次采全高回采,在使用保护层措施时,要高度重视对首采层的瓦斯治理,被保护层的瓦斯抽放;在采取顺煤层长钻孔强化预抽瓦斯时,必须注意预测各条块区域的突出危险性、预抽工艺、预抽后的效果评价。
4.3煤与瓦斯突出危险性的预测预报技术
煤矿安全规程中规定:只要发生过一次突出,该矿井即为煤与瓦斯突出矿井,该煤层即为突出煤层。对煤层尚未开采的新建矿井,主要是在煤矿开采过程中,通过预测煤层突出危险性来确定矿井瓦斯的突出危险性,比如在煤矿开采过程中,如果预测在矿井开采的煤层中有突出危险,就认定其为有突出危险矿井。由于近几年研究发现,地勘期间测定的瓦斯压力和含量普遍偏低,在考虑测定数据可能存在的误差的同时进行资料分析,现场测定并验证相关参数后才能准许采掘工程进入煤层,对突出危险煤层,在加密测点后可根据以上方法和指标预测各采掘区域的突出危险性;测点密度越大,预测准确性越高,还可以通过类比和统计分析已进行采掘区域突出点分布规律来提高预测准确性。
综上所述,防治煤与瓦斯突出技术的使用可以大幅度降低煤与瓦斯的突出危险性,提高防突预测以及效检技术的可靠性,并保证了施工人员的人身安全。所以在具体的工作中,防突管理系统的实施是协调和监督各部门的工作的必要条件,是顺利开展防突工作的有利条件,必须得到重视,以此来保证工程的安全性。
参考文献:
[1]李彬.某礦区瓦斯防治及预防煤与瓦斯突出技术分析[J].电子制作,2013,14:192.
[2]冀托.煤与瓦斯突出鉴定方法的理论研究[D].河南理工大学,2012.
[3]赵尚书.涟源小型煤矿煤与瓦斯突出防治对策与措施[J].职教与经济研究,2013,03:59-62.
[4]刘年平,李仕雄.煤与瓦斯突出危险性评价的集对分析方法[J].现代矿业,2014,01:97-100.
[5]韩玉龙.煤矿煤与瓦斯突出的局部防突措施[J].科技创业家,2014,03:111.
【关键词】 煤矿;瓦斯;技术;措施
煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体内突然喷出到采掘空间的现象。这是煤矿生产中一种复杂的动力现象,它能在极短的时间内由煤体向巷道或采场突然喷出大量的煤炭及涌出大量的瓦斯,并会导致非常巨大的动力效应,是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。在发生煤与瓦斯突出时,采掘工作面的煤壁会遭到破坏,大量的煤与瓦斯会从煤层内部以极快的速度向巷道或采掘空间喷出,充塞巷道,煤层中可能形成空洞,并可能伴随有强大的冲击力,巷道设施可能被摧毁,通风系统会遭到破坏,有时还出现风流逆转,造成人员窒息和发生瓦斯爆炸、燃烧以及煤流埋人事故,严重时会造成整个矿井正常生产系统的瘫痪。
1、煤与瓦斯突出的基本特征
煤与瓦斯突出的基本特征主要包括有:突出的煤向外抛出距离较远,具有分选显现;具体表现为堆积煤体粒度内粗外细,块体由巷道或工作面里往外倒覆;抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角;对特大型突出,煤粉抛出距离达数百米;抛出的煤破碎程度较高,含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉;经分布有的达微米级;有明显的动力效应、破坏支架、推到矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施;有大量的瓦斯涌出,瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量,有时会使风流逆转;突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。
2、煤与瓦斯突出地质控制因素分析
2.1断裂构造对煤与瓦斯突出的控制
在煤矿开采过程中,断裂构造是岩层受到应力作用后发生塑性变形的一种表现。根据断裂面的位移情况可分为节理和断层两种类型。根据两盘相对位移方向,可将破裂面发生明显位移的断层分为多种类型;按断裂力学性质的不同,断层又可分为压性、张性、扭性等几种形式。不同规模、不同力学性质、不同构造特征的断层,不仅对瓦斯保存和排放有影响,而且与瓦斯突出也有密切关系。压扭性断层对煤层中煤与瓦斯突出最为有利,而张性断层则相反,不利于煤层中形成瓦斯聚集,发生煤与瓦斯突出。逆断层、正断层、顺层断层,如果处于压扭性环境,都会形成煤与瓦斯突出的有利地段。在煤层中,还发育着各种类型的小型断裂构造,因为规模比较小,对瓦斯的保存和排放影响不大,但在小断层发育、分布比较密集的地方,是煤与瓦斯突出潜在危险区。
2.2褶皱构造对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,褶皱构造是岩层受到水平方向挤压后发生塑性形变的一种表现。褶皱的不同部位,突出危险性也会有很大的差别,同时突出危险性与褶皱的复杂程度、闭合程度也有很大的关系。向斜轴部比背轴部更有利于煤与瓦斯突出。褶曲两翼发育的主要是扭性节理,封闭瓦斯能力较强,存在较高应力水平时,就有利于发生煤与瓦斯的突出;在煤层气开采矿井,当褶皱发育不协调时,煤层的突出危险性与煤层褶皱幅度、密度密切相关。
2.3煤岩层产状变化对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,受地质构造运动的影响,煤层产状发生了较大的变化,形成了急倾斜煤层、厚煤包、倒转煤层或薄煤带等各种产状,这些产状为煤层瓦斯积聚提供了良好的条件,同时由于存在残余构造应力形成应力集中快段,应力变化梯度较大,为发生突出危险性提供了有利的地质条件。
2.4层间滑动构造对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,层间滑动作用是煤层的原生结构遭到破壞,造成突出煤层中构造煤发育,降低了煤体强度;同时,层间滑动一般对煤层的顶底板不会产生影响,这样煤层剖面呈现出,二硬加一软,的三层结构。煤层围岩一般为有利于弹性能积聚的砂岩和利于保存瓦斯的低渗透性泥岩,为煤层瓦斯富集提供了良好的条件;构造煤的表面积增大,也有利于瓦斯的赋存;当上述条件同时存在时,层间滑动区的煤层更有利于煤与瓦斯突出的发生。同一煤层的不同自然分层,煤层结构遭层间滑动破坏的程度有所差别,煤体结构破坏越严重,煤层突出危险性也越大。
2.5火成岩侵入对煤与瓦斯突出的影响
在煤矿开采过程中,岩浆的侵入作用是煤的变质程度增大,促进了瓦斯的形成,同时破坏了煤层原始裂隙系统,形成构造煤带,越接近岩浆岩体,煤的变质程度越高,从而使煤层产生煤质分带现象,煤层的渗透率也发生了变化,进而影响到了区段内瓦斯的储存和运移。在岩浆岩体和煤层接触地带,天然焦中的大量游离瓦斯受到封闭,形成了潜在的煤与瓦斯突出高危区。
3、瓦斯防治技术
3.1在采煤期间,瓦检人员要认真检查各地点瓦斯浓度,出现问题及时采取相应施。严格按规定悬挂好瓦斯传感器,随时监测工作面及回风流中的瓦斯浓度。断电仪的安装位置、报警、断电、复电浓度要符和煤矿安全规程中的规定。
3.2工作面上隅角安设一部便携仪,在必要时采用挂风障或风动扇进行处理,以防造成瓦斯积聚。工作面作业时,班长应随身携带便携仪,经常对工作面风流中的瓦斯浓度进行检查。深煤机上悬挂便携仪。工作面各种电气设备及线路要每天检查一次,杜绝失爆。
3.3在煤矿开采过程中,相关的施工人员要强化对瓦斯的管理意识,具体的爱护好相关的通风设施。在煤矿开采过程中对于综合机械化采煤,要有效的加强其支架放煤口以及回风流中的瓦斯监测。与此同时,还要保证在煤矿开采过程中严格瓦斯检查的相关制度,保证在具体的工作中,相关的瓦斯检查工每班检查的次数要大于3次,在煤矿开采过程中,严禁空班、漏检以及弄虚作假现象的出现,在工作中如果发现异常的情况要及时的进行分析处理。
3.4在煤矿开采过程中,对于相关的煤矿开采工作面要注意采用高位钻孔辅以上隅角埋管的抽放方式,以此来进行采空区瓦斯的有效抽放,这样来解决在煤矿开采过程中相关工作面上隅角的瓦斯问题。在煤矿开采过程中对于防突区的设计也要严格化,在煤矿开采过程中严格的建立、健全相关的抽放系统,以此来保证其抽放系统的正常运转。 4、煤与瓦斯防突技术
4.1综合防突技术
在煤矿开采过程中,对于煤与瓦斯的防突技术,要注意在具体的工作中要综合施工中的防突各个方面,其综合的防突技术注意包括有在煤矿开采过程中对煤与瓦斯突出危险性的预测,以及相应防治突出措施的提出应用、相关的防突效果的检验等等。
4.2区域性防治技术
在煤矿开采过程中,要推广一次采全高技术的广泛应用,加强了我国对区域性防治煤与瓦斯突出技术的重视。对于不同情况要采取不同的区域性防治突出技术,将煤层突出危险性消除,安全实现一次采全高回采,在使用保护层措施时,要高度重视对首采层的瓦斯治理,被保护层的瓦斯抽放;在采取顺煤层长钻孔强化预抽瓦斯时,必须注意预测各条块区域的突出危险性、预抽工艺、预抽后的效果评价。
4.3煤与瓦斯突出危险性的预测预报技术
煤矿安全规程中规定:只要发生过一次突出,该矿井即为煤与瓦斯突出矿井,该煤层即为突出煤层。对煤层尚未开采的新建矿井,主要是在煤矿开采过程中,通过预测煤层突出危险性来确定矿井瓦斯的突出危险性,比如在煤矿开采过程中,如果预测在矿井开采的煤层中有突出危险,就认定其为有突出危险矿井。由于近几年研究发现,地勘期间测定的瓦斯压力和含量普遍偏低,在考虑测定数据可能存在的误差的同时进行资料分析,现场测定并验证相关参数后才能准许采掘工程进入煤层,对突出危险煤层,在加密测点后可根据以上方法和指标预测各采掘区域的突出危险性;测点密度越大,预测准确性越高,还可以通过类比和统计分析已进行采掘区域突出点分布规律来提高预测准确性。
综上所述,防治煤与瓦斯突出技术的使用可以大幅度降低煤与瓦斯的突出危险性,提高防突预测以及效检技术的可靠性,并保证了施工人员的人身安全。所以在具体的工作中,防突管理系统的实施是协调和监督各部门的工作的必要条件,是顺利开展防突工作的有利条件,必须得到重视,以此来保证工程的安全性。
参考文献:
[1]李彬.某礦区瓦斯防治及预防煤与瓦斯突出技术分析[J].电子制作,2013,14:192.
[2]冀托.煤与瓦斯突出鉴定方法的理论研究[D].河南理工大学,2012.
[3]赵尚书.涟源小型煤矿煤与瓦斯突出防治对策与措施[J].职教与经济研究,2013,03:59-62.
[4]刘年平,李仕雄.煤与瓦斯突出危险性评价的集对分析方法[J].现代矿业,2014,01:97-100.
[5]韩玉龙.煤矿煤与瓦斯突出的局部防突措施[J].科技创业家,2014,03:111.