煤与瓦斯突出的防治技术.doc

煤与瓦斯突出的防治技术1.突出矿井的鉴定煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的严重自然灾害之一,因其具有突发性,对生产人员的安全危害极大.由于突出机理目前仍处于假说阶段,影响它的因素随机性又大,要完全控制它的发生,还有一定的难度,但采取一些行之有效的措施后,仍可以做到不发生或减少伤亡事故.根据目前所掌握的规律,随着采掘深度的增加,突出发生的可能性与危害性也日趋严重,例如:矿井在开采浅部煤层时,从未出现过瓦斯动力现象,当采掘到一定的深度时,就会出现瓦斯动力现象.瓦斯动力现象出现的初期,缓倾斜煤层多以压出形式出现,它与片帮现象很难区分.急倾斜煤层则多出现受煤体自重作用而诱发的倾出,而这种现象又与冒顶现象难以区分.因而判断瓦斯动力现象的性质,需要经验丰富的专业机构通过实测煤层瓦斯压力,取样分析化验和现场勘查,综合判断该矿是否已具备发生煤与瓦斯突出的三大要素,以免判断失误,给生产带来不必要的损失.判断瓦斯动力现象的基本技术与装备,一般在首次出现瓦斯动力现象的矿井都是不具备的,难以进行正确的鉴定,因此需经国家煤矿安全监察局授权的单位鉴定.同样,在一个突出矿井,由于受地质条件的影响,采掘地区的变更或采掘条件的变化,经过多年来的采掘实践,没有再次出现瓦斯动力现象,要对此现象出现真实的原因做出正确的判断,同样难度也是较大的.为了查明原因,做出正确的判断,同样也需做现场调查,实测瓦斯参数,取样分析化验,综合判断突出矿井是否已不具备发生突出的三大要素.为了慎重的对待此项工作,以免造成由于判断失误而造成的重大人身伤亡事故,同样也需要经原鉴定单位确认后,才能撤消突出煤层或突出矿井的称号.新建突出矿井煤层突出危险性的再确认在新建矿井,煤层的突出危险性是由地质勘探部门提供的基础资料确定的,这些资料一般是根据相邻矿区或矿井的瓦斯,瓦斯动力现象资料和煤层的物理力学性质资料确定的,具有一定的可信程度.因此在新建矿井的设计任务书必须明确确定该矿是否为突出矿井,并按相应的技术要求进行设计,以免矿井投产后,由于发生瓦斯动力现象,矿井不具备防治突出的生产条件而造成的停产补套现象,给新投产矿井造成重大的经济损失或瓦斯事故.勘探部门所提供的瓦斯基础资料虽具有一定的可信程度,但尚未进行验证,所以新建矿井在建设期间,需进一步验证勘探期间对煤层突出危险性判断的可信程度,以便及时调整防治突出的措施,在新井建设期间,还必须根据揭穿各煤层的实际情况重新验证煤层的突出危险性.#综合防治突出措施.煤与瓦斯突出是一种自然现象,它具有突发性,不完全的可知性,要想完全防止它的产生是难以达到的.根据现实情况,我国现有的防治突出方法首先要摸清楚它发生的地区,范围,采取必要的防治措施,改变其发生突出所应具备的基本条件,使其不发生或降低其突出强度,并采取必要的安全防护措施,以保证施工人员的安全.从上述的思路可知,防治煤按语:目前在我国煤矿中,煤与瓦斯突出问题仍然比较突出.为此,组织有关专业人员撰写此稿,分批刊出,供相关专业管理和技术人员参考.煤与瓦斯突出工作,它已不是单一的技术措施,而是一套完整的综合防治突出的系统工程,我们称它为综合防治突出措施.现分两部分加以叙述;突出预测,措施及效果检验.突出预测可分两种,即区域预测和工作面预测.预测的目的就是将突出矿井中有限的防突资金与人力用在突出矿井最需要,最危险的地方,以提高突出矿井的防突效率和降低突出矿井的生产成本.根据统计资料表明,突出矿井发生的突出区段,仅占采掘总面积或掘进总长度的()*%+),进行预测的目的是将()*%+)的区段尽可能的区分出来.要想一次用预测的方法,准确无误地划分出突出危险区段或找出突出的地点,显然在目前的条件下,具有相当大的难度.目前,世界各主要采煤国家,都未能达到上述水平.我国采取的预测途径是采用缩小范围的方法,逐步查明突出区域或突出地点.首先采用区域预测将突出矿井中的各个区段,采区划分为突出危险区,突出威胁区和无突出危险区.然后,在突出危险区中用工作面预测方法将采掘工作面进一步区分为突出危险工作面和无突出危险工作面.在突出危险区内或突出危险工作面必须采取相应的防治突出措施,以改善或消除突出的三大要素,但是由于煤层特性变化频繁,采用固定的防突措施.参数施工,有时难以达到预期目的,因而还必须采取措施效果检验,以保证工作安全.2.安全措施众所周知,突出矿井的防治突出工作,每天都在重复的进行,时间一长,难免在技术装备上,思想上会出现失误,为了防止由于这方面的失误而导致的突出伤亡事故,综合防治突出措施中规定,在执行了预测,措施,措施效果检验后,还必须采用安全防护措施施工,以确保工作人员的安全.安全措施主要指震动放炮和远距离放炮.工作面落煤时是应力明显活动期,岩爆破落煤时,工作人员远离工作面,可防止由于应力激活诱发的突出对工作人员的伤害.而防护措施包括设置一些安全装备或装置或必要的组织措施,例如反向风门,安全避难硐室,压风自救装置,自救器等.3.突出矿井专门防突机构与人员的设置煤与瓦斯突出有明显的区域性特征,各地区或矿井所采取的防治突出措施与手段也不尽相同,所以煤与瓦斯突出防治工作是一种专业性很强的工作,防突人员不仅需要采矿,矿压,物理,化学等方面的基本专业知识,同时还需要积累丰富的实践经验,而丰富的实践经验来自于突出资料的积累,尤其是本矿的突出资料积累.因而突出矿井设置专门的机构与人员进行管理是非常必要的,对积累突出资料和培养防突人材是非常有利的,这一点对突出矿井管好防治突出工作是至关重要的.经验告诉我们,凡是重视此项工作的突出矿井,防治突出管理工作就很正规,突出事故发生率较低.从另外一点看,现在学校还未能培养出防治突出的专业人员满足突出矿井的需要,因此突出矿井要想安全生产,必须立足于自行培养自己所需的防治突出的专业人员.4.突出矿井防治突出计划的编制突出矿井根据矿井生产采掘计划,结合区域预测所划分的突出危险区,突出威胁区,制定出矿井的年度,季度,月度防治突出计划,目的是将防治突出工作纳入矿井正常的生产计划中,以便对防治突出工作加强管理.除此而外,可根据采掘计划的安排,结合区域预测结果,可事先知道将被开采的采区,煤层的突出危险程度,提前做好防治突出措施的编制和人力物力的安排,同时也可根据突出危险性程度,将采区或工作面事先做出轻,重,缓,急的安排,使防治突出的工作做到有序不乱.这样,可最大限度地减少突出对生产的影响.A.新建突出矿井,新水平,新采区投产时的要求新建矿井,新水平,新采区投产时各种生产设施已完全齐备,已具备生产条件,但是防治突出设计中规定的工程设备,安全设施没有或不符合规定要求时,强行投产后,必然对安全生产造成严重的危害.若勉强投产后再补套,势必造成生产与安全两者不能兼顾.因而,当新建突出矿井,突出矿井的新水平,新采区验收时,发现防治突出设计中规定的工程设备或安全设施不符合要求时,不要验收移交生产.B新建突出矿井,突出矿井的新水平,新采区设计中要编制煤层防治突出设计突出矿井防治突出效果的好坏,关键取决于矿井采掘计划中是否考虑到了突出的防治,在开采前所必须做的防治突出工程.例如:有无采保护可开采,通风系统能否达到突出工作面的通风要求,根据煤层的突出危险性程度,采用何种形式的防治突出措施,需要做那些工程准备,这些都需要在煤层开采前研究确定.为了做好防治突出工作,就需要把上述确定的方案,设施做好规划,编制出突出煤层防治突出的专门设计.C.布置突出矿井的采掘工作面应考虑的因素为了减少突出对生产的危害,尽量少扰动突出煤层,在有条件的地方,把主要巷道布置在岩石,无突出或突出危险性较低的煤层中.在开采了保护层的地方,要充分利用其保护范围,将巷道布置在保护范围内.地质剧烈变化地带,最易发生突出,且突出强度高,所以不能将石门布置在该带中,以免增加危险和防治突出工作的难度.如果条件许可,先用煤巷掘至石门揭煤地点,然后石门再与煤巷沟通,为了防止煤巷掘进工作面与石门掘进工作面前方应力的相互影响,应力叠加而诱发的突出,煤巷必须超过石门贯通位置(以上.为了防止石门与煤巷贯通时,炮眼底距煤巷帮的距离小于炮眼的最小抵抗线,火药容易发生爆燃或有火焰喷出,当煤巷中因通风不良或没有通风而造成瓦斯聚集时,就会发生瓦斯爆炸事故,因而采用石门贯通煤层必须保证煤巷的正常通风.应力在煤与瓦斯突出中是一个不可忽视的重要因素,一般说来,应力可分垂直应力)岩石自重所形成的应力*,水平应力)构造应力*及采掘附加应力.前二者在同一个采区或不大的范围内,无明显变化,而采掘附加应力是一个变量,它是由于人们采掘活动,破坏了煤)岩*的原始应力状态,使应力重新分布的结果.在高应力区内进行采掘工作,易触发应力突变,导致在采掘工作面前方快速形成卸压带,造成煤体破坏,煤层中的瓦斯快速解吸,大量的游离瓦斯出现在煤层的裂隙,空隙中,参与破碎煤体,并将被破碎的煤块搬运到远离工作面的地方,形成突出.在#个或相邻!个采区中,同一煤层的同一区段,两个工作面进行相向采掘工作,当!个工作面相互接近时,由于!个工作面的采掘附加应力相互叠加,产生高应力区,易发生突出.因而在上述条件下,不能布置!个相向采掘工作面.D.矿井瓦斯地质图瓦斯地质是研究矿井瓦斯涌出量,煤与瓦斯突出与地质构造的相互关系.在突出矿井中应统计,总结出本矿井煤与瓦斯突出与矿井地质构造的规律,并用于区域预测,划分突出危险区,突出威胁区和无突出危险区,能对防治瓦斯突出工作起到积极指导作用.突出矿井的瓦斯地质图,是一种突出历史资料的积累,它是在突出矿井日常工作中,对矿井瓦斯涌出量,煤与瓦斯突出和矿井地质资料不断积累完善的基础上得出的.突出矿井,为了治理突出,就必须及时编制好矿井瓦斯地质图,供今后生产用.E.防止误穿突出危险煤层严重突出矿井,为了防治瓦斯突出,常采用预抽突出煤层瓦斯的方法,防止在今后采掘工作中出现的煤与瓦斯突出,为了抽放突出煤层中的瓦斯,就要在突出煤层的顶底板岩石中开凿岩巷,通常岩巷距煤层要有一定的安全距离)其距离视煤层顶,底板的岩性而定*.但是当岩石巷道进入到地质变化带时,煤层的走向,岩性都发生了变化,若安全距离减少,岩石变软,受煤层中高压瓦斯推力的作用或岩石卸压的影响,会导致突出煤层自行揭穿或误穿煤层,形成突出.例如:中梁山矿务局南矿在掘进抽放钻场与六枝矿物局化处矿掘进底板抽放巷道时都发生了千吨级的大突出.除此之外,在开采了保护层的被保护层)已受保护的突出危险煤层*中进行采掘工作时,同样也要防止采掘工作面误入未保护区)尤其是接近未保护区的边缘地带,危险性更大*,此处为高应力集中地区,容易发生突出,且突出强度较大.例如南桐矿务局鱼田堡煤矿+#水平西三石门,煤层运输大巷,在进入,-煤层保护层采煤工作面采线附近的未保护区的边缘地带时,发生强度达-.的大突出.松藻矿务局石壕煤矿#$#,回采工作面,同样也进入上保护层回采工作面的采止线形成的未保护带的边缘地区,也发生了千吨级的大突出.突出危险煤层的采掘工作面需要设立专职的瓦斯检查员煤层发生突出之前,一般会出现突出预兆.预兆分有声和无声两类1)有声预兆:煤体中有闷雷声,且由远到近的发出闷雷声;煤体中出现机枪声,煤炮声;支柱受压发出的喳喳声.2)无声预兆:工作面空气中的瓦斯含量有明显的变化,忽大忽小,变化频繁;工作面片帮,掉渣;工作面顶板来压;煤层厚度变化明显,尤其是其中最容易发生突出的软分层的变化;煤层硬度变化,由硬变软,煤层的层理变得模糊不清,成鸡窝状;煤层有遭受强烈的挤压的痕迹;煤层的产状发生突变.充分掌握上述有声与无声预兆,对防止煤与瓦斯突出,减少人员的伤亡是至关重要的.但这些都需要人去观察与掌握,尤其是工作面空气中的瓦斯含量变化是最明显的预兆之一.因而开采突出危险煤层时,每个采掘工作面都应设置专职瓦斯检查员随时随地检查工作面的瓦斯,观察突出预兆,并随时准备撤退工作人员,防止突出事故对工作人员的伤害.F.矿井工作人员,需要提高自我保护意识,掌握防治突出的基本知识开采突出矿井是一项难度大,技术复杂的工作.因为它的发生具有很大的随机性,为了防治它所采用防治突出的措施也需根据现场的实际情况,在原定的防治突出措施上进行适当的修改,方能对防治突出奏效.现场变化的信息反映到决策者时,需要有一定的时间,在这段时间内,工作人员对防治突出工作如不熟悉,继续或违章工作,就有可能酝酿出因突出而导致的重大人身伤亡事故.所以突出矿井的工作人员,必须接受防治突出知识培训,熟悉突出预兆和防治突出的基本知识,经考试合格后,方能上岗.突出矿井的工作人员掌握了防治突出的基本知识后,可以提高工作人员的自我保护意识,抵制一些因违章指挥而可能发生的突出事故.G.突出危险煤层中禁止使用放顶煤采煤法放顶煤采煤法是利用矿压,煤的自重落煤.突出煤层具有松软,瓦斯含量大的特征,这些特征有利于放顶煤采煤法,但这些特征恰恰是发生突出必不可少的条件.矿压应力(活动频繁,煤层松软,受煤体自重的影响,使煤层自顶板垮落冒顶(,形成了新的暴露面,新暴露面上的瓦斯压力梯度陡增,在煤层中游离瓦斯压力作用下,煤层被破碎,瓦斯快速解吸形成强大的瓦斯气流,将被地应力和瓦斯破碎的煤块搬运到采掘空间中来,形成突出,若瓦斯与煤块的混合气流在流动过程中没有遇到阻力,突出将继续进行,直到混合气流受阻,新暴露面上的瓦斯压力梯度下降,不能再破碎煤体时,突出才被迫停止.由此看来,放顶煤采煤法不但不利于防治煤与瓦斯突出,反而为突出的发生创造良好的条件.H.突出煤层不能使用风镐煤层在发生突出时,突出的三大因素都处于不稳定状态,其中尤其是应力,稍有震动,就会失去平衡,而导致突出.风镐是一种震动力很强的工具,使用它进行落煤时,对煤体会产生强烈的震动,加速煤层瓦斯解吸并触发工作面前方应力突变而导致突出.除此之外,高噪音也掩盖了突出有声预兆,使工作人员不能及时发现突出预兆,迅速撤离现场,极易造成人员伤亡.所以在突出煤层中进行采掘工作时,不能使用风镐.I.突出矿井爆破作业须采用安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药突出矿井为了避免人员伤亡,尽量避免人员与由于落煤工作诱发的应力突变时期接触,所以突出矿井采掘工作面的落煤工作多采用爆破落煤.在爆破落煤时,煤层受到强烈震动,容易发生突出,突出时必然会产生大量瓦斯,如火药安全性能不好,极易引发瓦斯爆炸.因而突出矿井对爆破落煤的炸药有严格的要求,即在有瓦斯存在,一定的技术条件要求下引发火药爆炸,不能引起瓦斯爆炸.目前煤矿使用的安全等级不低于三级的含水炸药,就能满足上述要求.J.爆破作业前,不装药的炮眼及孔,洞的处理采掘工作面在爆破作业前,对爆破工作面所有不装药的炮眼,要用不燃材料充填,充填深度要大于爆破孔深度的%)*倍.对爆破工作面的各种直径超前钻孔,水力冲刷或水力冲孔等措施在煤体形成的孔洞,爆破前,都必须充填或注满水,砂或填土.突出煤层中的人工形成的各种孔洞,洞穴,都不同程度的有瓦斯逸出或积聚.且爆破孔与孔洞之间的间距,一般都小于规程要求的钻孔爆破最小抵抗线煤层中不得小于$)*+(,在孔洞附近进行爆破作业时,有可能引发未充填孔穴内的瓦斯爆炸,所以当爆破孔深大于不装药的其它钻眼时,不装药的其它钻眼全部用不燃材料充填.当爆破孔深小于不装药的其它钻眼时,不装药的其它钻眼用不燃材料的充填深度应不小于爆破钻孔深度的%)*倍.各种直径的超前钻孔,水力冲刷或水力冲孔等措施在煤体中所形成的孔洞,因其体积大,积蓄在孔洞中的瓦斯量大,一旦引起瓦斯爆炸,其影响范围,爆炸强度都不容忽视,为了避免此类瓦斯爆炸事故,所以将这些孔洞用水,砂或土加以充填,目的是消除爆破地点附近的瓦斯聚集,防止瓦斯爆炸.第 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