煤与瓦斯突出特点分析及预控措施

时间：2024-04-25

胡昌贵

贵州省六盘水市钟山区能源局贵州六盘水 553000

1 煤与瓦斯突出的特点

煤与瓦斯突出的发生虽然具有瞬发性和多样性，但它也有很多的相关特点，这些特点可以作为预防煤与瓦斯突出的基础。（1）煤与瓦斯突出多发生于水文地质构造复杂、岩层分层不清呈漩涡状或箕斗状区域、接近断层或煤层厚度变化剧烈处。（2）随着矿井开采深度变大，矿山压力增强，煤与瓦斯突出的危险性变强，发生的概率增加。（3）瓦斯含量大的煤层发生突出的可能性就大。通常煤体中瓦斯量大，蕴含的瓦斯压力就大，容易受到采动影响发生突出。若煤层的瓦斯含量少且压力低，只有在煤的物理力学参数极差及地应力不稳定的情况下，才会发生喷出。（4）煤体自身的坚固性系数低，抗压强度差，煤体重心在暴露面，很容易从受到挤压破坏的软弱分层处突出。（5）煤与瓦斯突出和矿井的采掘方法及采掘关系也有很大的关系，因矿井开采破坏了煤岩体原有的应力平衡状态，应力重新分布，也加大了突出的可能性，尤其是在煤体下方或是相向开采的情况下，更易发生突出[1]。

2 煤与瓦斯突出的防治措施

2.1 声发射频

该方式是瓦斯地质法在煤与瓦斯突出预测运用过程中，常见的一种形式，主要指地下煤层和岩石内部大量缝隙和裂痕是弹性应力波存在的一种现象，并且弹性应力波可以产生辐射能量，这也就是声发射。那么，在该方式运用的过程中，主要是通过利用物理现象将信号的频率范围，进行一定程度上的扩大，由原来的几赫兹扩大到30赫兹左右，根据这样的情况可以及时的了解地质结构变化的状态，为预测预报工作的展开提供了相对便利的条件。另外，该方式也可以根据煤层结构和岩石裂缝结构的变化，以及属性的不同，进行一定程度上的调整，这样可以在一定程度上保证各项数据的准确性。

2.2 局部瓦斯聚集处理方法

（1）引导巷道风流穿过瓦斯聚集局部，稀释瓦斯浓度，这是一种操作方面，且行之有效的方法。需要特别提醒的是，对于瓦斯浓度较高的局部处理时，要检测其出风侧，如果瓦斯浓度过高，要马上降低风量或停止；（2）有关封闭墙前的瓦斯聚集处理，需要从两方面入手：其一，提高堵漏措施效率，从根本上消除；其二，利用伸缩骨架风筒，通过矿井风压导风方法进行处理；（3）关于开采工作面采煤机周围的处理，需要提高工作面进风量，基于对应降尘手段实施的基础上，最大限度提升工作面风速，但要保证低于4m/s；（4）巷道顶板四周的处理，可以通过提高巷道风速的方式，将风速控制在1m/s以内。

2.3 区域防突措施

（1）开采保护层。在高瓦斯矿井，开采有突出危险的煤层时，先开采保护层，破坏保护层内部煤岩体原有的应力平衡状态，减小或解除保护层内部瓦斯压力，使煤岩体可以提前卸压，内部蕴藏的瓦斯提早涌出，降低煤岩体的应力，增强煤体的抗压强度和透气性，以达到减小和消除突出的效果。但开采保护层，并不能对所有的突出煤层都起到保护作用，是有一定的保护范围的。保护范围的大小主要由保护层与突出煤层的相互位置、保护层的开采厚度以及煤层倾角等因素决定。而不同的地质条件，保护的范围大小也不相同，主要还取决于现场的实际条件。（2）预抽放煤层瓦斯。在未开采保护层和单一突出危险煤层的高瓦斯矿井，可以采取预抽放煤层瓦斯来减小或消除突出危险。预抽放煤层瓦斯可分为地面井预抽放煤层瓦斯、井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽放煤层瓦斯、穿层钻孔预抽放条带煤层瓦斯三种方式。

2.4 电磁辐射

电磁辐射是瓦斯地质法在煤与瓦斯突出预测运用中，不可缺少的一项内容，主要是与煤岩体的荷载量相对较高，地下煤层和岩体的变形以及破裂程度，也会相对较为明显，因此，瓦斯地质法在煤与瓦斯突出预测运用的过程中，通过利用电磁辐射可以将煤层的危险性，进行一定程度上的突出[2]。另外，该方式与其它传统的方式相比，其操作流程相对较为简单，工作环节也相对较为简单，并且也在一定程度上保证各项数据和阐述的准确性。

2.5 煤与瓦斯突出危险性的预测预报技术

我国出台的相关规程中有规定，出现过一次突出的矿井就属于煤与瓦斯突出矿井。对于预测存在突出危险的矿井开采煤层，同样将其划分为突出危险矿井。我国煤矿中煤层的基础事故预防，多在地质勘查中便开始布局，并以周边矿井或环境相似矿井为标准，对其中存在危险性的信息分别统计和归类，并对其详细分析，从而获得有关该矿井危险性的信息。

2.6 局部防突措施

（1）超前支架。在巷道掘进工作面的前方范围布置一定数目的瓦斯探孔，用来排放煤层瓦斯，减少煤层中瓦斯含量和压力，但只适用于赋存条件好的煤层。（2）深孔预裂爆破。是利用钻机在煤岩体的应力集中范围内钻出一定数量的深孔，利用爆破技术，通过冲击震动使煤体松动碎裂释放瓦斯、降低瓦斯压力，使应力集中区向深部转移，从而形成一条瓦斯卸压带。（3）金属骨架。当石门掘进到煤层周边范围内，使用钢管或钢轨作为金属骨架插入提前钻进好的煤层钻孔中，利用振动使煤层破开，释放瓦斯压力[3]。（4）煤层注水。利用高压水向具有自喷能力的煤层注水，使煤体湿润，脆性变小、塑性增强，煤体中瓦斯的逸散初速度减慢，同时煤体中的瓦斯压力得到释放，减小了煤体突然破碎的可能，达到消突的目的。