煤矿瓦斯突出事故致因分类研究

卢婉怡　曹磊

【摘 要】世界各主要产煤国都不同程度地发生过煤矿瓦斯突出事故，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，煤矿瓦斯突出矿井的数量也随之不断的增多，瓦斯治理难度加大，煤矿瓦斯突出的危险性也越来越显著，因此有必要对矿井煤矿瓦斯突出进行更深入的研究。本文从煤矿瓦斯突出预测的分类、煤矿瓦斯突出的影响因素及防治技术多方面进行了分析。

【关键词】煤礦瓦斯；突出；因素；防治

【Abstract】All major coal-producing countries in the world have experienced coal mine gas outburst accidents in varying degrees， which poses a serious threat to the safe and efficient production of mines. With the continuous increase in the depth of mine excavation， the number of coal mine gas outburst mines will continue to increase， and gas management will continue to increase. With increasing difficulty， the danger of gas outburst in coal mines is becoming more and more significant. Therefore， it is necessary to conduct more in-depth research on gas outbursts in coal mines. This paper analyzes the classification of gas outburst predictions in coal mines， the influencing factors of coal mine gas outbursts， and control technologies.

【Key words】Coal mine gas；Outstanding；Factors；Prevention

煤矿瓦斯突出的发生具有一定的不可预知性和突发性，甚至没有轻微的征兆现象，杜绝这种现象还是比较困难的。只要理解了它的主要影响因素并及时采取合理适当的措施，进行预测和防治即可。同时，正确处理好生产与安全的关系，就能够尽可能地减少甚至避免该种危害的出现，满足矿井的安全高效生产。

1. 煤矿瓦斯突出预测的分类

现今随着新手段的应用和研究的深入，对煤和瓦斯突出情况产生了更多新的认识。其基础是人们对突出的发生和影响原因的理解，后续经过多代人的集体奋斗，得出了许多预测方法。结合范围划分，大致整理为区域和局部预测两类。前者又被称为长期预测方法，主要在于其任务是确定整个矿井或煤层等的危险情况，而后者常常被称为短期或工作面预测，其任务主要是结合前者情况，及时地预测工作面等的危险情况。进一步依据预测前提和连续状态，将其分为连续和不连续预测两大类。连续预测又被称为动态预测，主要通过动态连续的去监测煤体内的某种状态指标，进而确定井下煤层的安全与否，而不连续预测又被称为静止状态预测，主要是指从井下具体开采位置包括含有瓦斯的煤体内找去某一具体时间段其所处的情况含有的指标，进而确定井下煤层瓦斯的安全状态。

2. 煤矿瓦斯突出的影响因素

煤矿下煤矿瓦斯突出最主要是因为瓦斯、地应力和煤的力学性质等发生了共同的影响和作用。经国内外专家学者大量分析和统计矿区的突出资料表明，影响瓦斯突出的主要因素有构造软煤、煤层埋深、瓦斯的含量、地质构造和作业工艺。

2.1 构造软煤。

构造软煤是煤层发生瓦斯突出的必备条件之一。构造软煤对瓦斯突出最为主要的影响包括降低煤体本身具有的强度及减小其抵抗瓦斯突出的能力等。论文仅列举淮南矿业集团和平煤集团为例，淮南矿业集团130次突出中就有105次发生得地点位于“煤层变软”、“软煤发育”等软煤条件下，而平顶山十矿戊组煤发生的8次突出中，均位于软分层附近，由此可见突出发生的地方主要在于软煤方面。

2.2 煤层埋深。

煤矿瓦斯突出是瓦斯具有的内能和煤体所含有的弹性能急速释放的时刻。据研究分析得知，煤层埋深愈大，其煤体被赋予的地应力和本身具有的瓦斯压力就越高，煤体储存的内能就比较大，同时出现突出的危险性也就越大。实践表明，突出的频率和力度伴随着开采深度的加深逐渐增大。

2.3 瓦斯含量。

由瓦斯研究的综合作用假说可以知道，瓦斯是主导煤层发生突出的重要因素。瓦斯突出最主要的能量源和基础条件是高压瓦斯，它既是煤体发生破碎的重要原因，又是造成煤体发生运动的动力来源。

2.4 地质构造。

中国部分煤矿出现突出矿井的资料得知，发生的突出次数中与地质构造情况有关的煤矿占据了90%以上。尤其是断层情况发生的突出现象，是所有瓦斯突出比例的50%以上，同时褶皱及煤层产状起伏各自占到25%和30%，鉴于此，足以证明掌控煤矿瓦斯突出的重要因素即是地质状况。它的具体促进作用表现在以下两个方面：（1）残余的地质构造力会经常复存在构造地域，进一步提升了煤体的弹性能，使危险程度大幅度增加；（2）另外构造区域的煤体受到的破坏比较严重，经常伴随着构造软煤，同时大幅度地降低了煤体强度，导致防御突出的能力急剧降低。

2.5 作业工艺。

采煤作业工艺是诱发突出的外在因素，尤其是放炮、打钻扩孔、普采等采煤工艺，在淮南、淮北、安徽、黑龙江等地区均发生过该种现象的诱导现象。在众多的作业操作中，井下放炮造成的突出次数最多，占所有发生现象的50%以上，而风镐作业诱发率也非常高，仅次于放炮情况，占据了总发生次数的20%左右。

3. 防治瓦斯突出技术

3.1 保护层的开采。

当煤层群具备了采用保护层开采条件的时候，煤矿应该首先考虑并尽可能地采用保护层开采的方法，来达到防治瓦斯突出的目的。假若矿井的煤层群分布间距较近时，煤层不是突出危险的煤层时，应该采用上保护层开采的措施。具体做法是将无突出危险性的煤层作为上保护层，同时选择无突出危险性的煤层担当另一突出煤层的下保护层。一般来讲上保护层的煤层间距设置为20m～60m，下保护层煤层间距一般设置为30m～40m。在保护层措施的基础上，为进一步治理瓦斯，继续采用穿层钻孔抽放瓦斯。上述措施采取后，被保护煤层的瓦斯压力大幅度降低，同时煤体的强度得到提高，进而煤层透气性持续增大30～100倍左右，保证了煤体瓦斯突出危险性的消失。同时，完成以上保护措施后，被保护层工作面的瓦斯涌出情况大体上表现为以下规律：被保护的地方，瓦斯的涌出情况大范围的降低，保护的效果显而易见。

3.2 边抽边掘方法。

具体做法是，在巷道两帮各自开挖一个钻场，另外施工沿巷道的掘进的走向挖钻孔，利用走向长度较长的优势实现抽采。采用这种方法有利于探明掘进前部的地质构造，避免地质问题的影响，并且该措施探测范围较大，还可以提前打通前方的其他具体特点，使该项工作更具有针对性，更好的防止瓦斯突出的发生。

3.3 加强突出危险性。

鉴定工作。为了从根本上杜绝煤矿瓦斯突出事故，应从矿井设计前期就对煤层进行煤矿瓦斯突出鉴定工作，根据鉴定结果，合理设计矿井各大系统，从决策高度重视煤矿瓦斯治理工作。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. 结束语

4.1 为了加强煤矿瓦斯治理工作，笔者提出以下三点展望。（1）煤矿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，宏观上表现为煤矿瓦斯的喷出。（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。

4.2 由于煤層赋存条件、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] 张正国. 防治煤矿瓦斯突出的地质工作[J]. 技术与市场，2018，25（01）：173+175.

[2] 王俊峰，高佳星，吴玉国. 煤矿瓦斯突出过程中瓦斯动能的计算与试验研究[J]. 中国煤炭，2018，44（01）：106～109+115.

[3] 刘德南. 研究高瓦斯突出矿井的治理技术[J]. 低碳世界，2018（02）：57～58.

[文章编号]1619-2737（2018）03-15-763