煤与瓦斯突出机理浅析及预防对策展望

摘 要：煤与瓦斯突出事故严重影响矿井的安全生产，在综合国内外煤与瓦斯突出研究的基础上，分析了煤与瓦斯突出作用机理，对煤与瓦斯预防措施进行了归纳总结，并对煤与瓦斯突出的预防对策和控制措施出了几点展望，以期能为矿井防突工作作出贡献。

关键词：煤与瓦斯突出；作用机理；预防对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.057

1 引言

世界各主要产煤国都不同程度地发生过煤与瓦斯突出事故[1]，给矿井安全高效生产带来严重威胁，随着矿井采掘深度的不断增加，煤与瓦斯突出矿井的数量也隨之不断的增多，瓦斯治理难度加大，煤与瓦斯突出的危险性也越来越显著，因此有必要对矿井煤与瓦斯突出进行更深入的研究。

2 煤与瓦斯突出的机理

煤与瓦斯突出预防的基础是认清楚煤与瓦斯突出机理。

2.1 瓦斯主导作用假说

瓦斯主导作用假说主要有瓦斯包说。煤粉带说、卸压瓦斯说等11中假说[2]，该假说认为低透气性煤层中存储的瓦斯起到主导作用，在采煤或者掘进工作面临近该区域时，由于受到采掘影响，煤层的透气性增加，导致瓦斯突然涌出，引起煤与瓦斯突出事故发生。煤与瓦斯突出是连续的发展过程，如图1所示。

2.2 地应力主导假说

地应力主导假说认为地用力在煤与瓦斯突出过程中起到主导作用，由于采掘作用，煤体周边存在能量释放空间，在应力重新分布引导下，存储在围岩中的地应力得到释放，导致煤体破碎，并伴随着煤与瓦斯的大量喷出。

2.3 化学本质作用假说

煤与瓦斯突出是由于煤层在高温、高压等适合环境下，发生化学反应，产生高压瓦斯、水及其他易燃易爆气体。当煤层受采动等扰动影响，压力一旦得到是释放，以瓦斯为主的气体不断解析出来，压力迅速增大，使煤与瓦斯涌出，并且随着涌出的不断进行及压力的不断释放，越来越多的瓦斯开始解析，从而造成大量煤与瓦斯涌出。因此在地温较高及开采深度较深的矿井采掘工程中，应高度重视压力温度变化下煤层性质的变化，注重预防工作。

2.4 综合作用假说

该假说认为，煤与瓦斯突出是地应力、复存在煤层中的瓦斯、煤体自身的物化性质、地质构造等多种因素共同作用的结果，但各个因素在煤与瓦斯突出过程中起到的作用仍未有统一的认识。图2为胡千庭等[3]关于煤与瓦斯突出的力学作用过程的描述。

3 预防和控制措施

（1）因地制宜的运用防突措施。由于煤与瓦斯突出影响因素及发生的地质条件的复杂多样，学者们从不同的角度对突出的机理进行了分析和探讨。但是针对某一具体条件下的矿井及煤层，选用哪一套理论进行防突的指导，没有形成统一的机制。（2）加强突出危险性鉴定工作。为了从根本上杜绝煤与瓦斯突出事故，应从矿井设计前期就对煤层进行煤与瓦斯突出鉴定工作，根据鉴定结果，合理设计矿井各大系统，从决策高度重视煤与瓦斯治理工作。（3）开采过程中监测预警技术。在易发生突出的地点进行实时的监测预警，并且对预警信号进行危险性等级划分，使现场作业人员及地面控制人员及时进行信息的获取和传输[4-5]。在危险到来前，以便及时撤离危险区域或者避免突出的发生或者采取相应的措施，避免突出的发生。（4）区域性防突措施。区域性防突就是较大范围的对煤层进行消突，并严格执行“四位一体”防突体系，合理部署采掘情况。（5）发展煤与瓦斯共采技术。发展煤与瓦斯共采技术或者在煤层开采前就进行瓦斯的抽采不仅能够有效防治突出的发生，而且能够在一定程上缓解我国的清洁能源短缺的局面。

4 展望

为了加强煤与瓦斯治理工作，笔者提出以下三点展望。

（1）煤与瓦斯突出围观上是煤层空隙、瓦斯、裂隙等煤体自身物性质在地应力、高温、高压及采动影响作用下作用的结果，宏观上表现为煤与瓦斯的喷出。（2）现场工程人员与科研人员必须有效的合作和交流，从理论分析和现场实践相结合的角度制定针对不同煤层条件、不同开采技术条件的防突机制。（3）加强煤矿自动化技术的研发工作，针对突出煤层的采掘工作面，发展无人采煤、无人掘进技术，并针对整个井田进行三维监测预警技术研究。

5 结束语

由于煤层赋存条件、瓦斯含量、煤层物化性质复杂多样，突出影响因素的不确定性，采掘方法的差异性，导致目前为止仍未有较为统一、通用的防突体系。煤矿科研人员及广大的矿井工程技术人员应根据现有条件，因地制宜的对矿井防突措施进行研究，并较强沟通，不断探索出新的更有效的放突手段、有效的预警信息系统，为煤矿的安全高效生产做出贡献。

参考文献：

[1]闫江伟，张小兵，张子敏.煤与瓦斯突出地质控制机理探讨[J].煤炭学报，2013，38（07）：1174-1178.

[2]李希建，林柏泉.煤与瓦斯突出机理研究现状及分析[J].煤田地质与勘探，2010，38（01）：7-13.

[3]胡千庭，周世宁，周心权.煤与瓦斯突出过程的力学作用机理[J]. 煤炭学报，2008（12）：1368-1372.

[4]王鹏，崔锋，郭锋.煤与瓦斯突出实时监测及预警系统研究[J]. 陕西煤炭，2011，30（01）：6-8.

[5]李波，王凯，魏建平等.2001—2012年我国煤与瓦斯突出事故基本特征及发生规律研究[J].安全与环境学报，2013（03）：274-278.

作者简介：黄永佳（1972-），男，贵州遵义人，工程师，红林煤矿通防副总，主要从事一通三防防治工作。