郭有慧

(山西陽煤寺家莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西晉中045300)

1 我國煤與瓦斯突出現(xiàn)狀

自20 世紀(jì)80 年代開始，隨著煤炭行業(yè)發(fā)展，我國礦井?dāng)?shù)量成倍增加，突出礦井?dāng)?shù)量也相應(yīng)增多，為應(yīng)對煤與瓦斯突出事故，煤炭部在1988 年先后制定并出臺了《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，并于1995 年重新補(bǔ)充修訂，新細(xì)則有效地指導(dǎo)了防治煤與瓦斯突出工作，突出事故發(fā)生率明顯下降。但近年來，隨著開采規(guī)模的擴(kuò)大，特別是個別地區(qū)開采地形比較復(fù)雜，埋藏深度深，煤與瓦斯突出事故發(fā)生率又開始逐日上升。據(jù)統(tǒng)計2000 年7 月～2009 年11 月我國各省市發(fā)生嚴(yán)重煤與瓦斯突出事故共362 起，事故累計死亡人數(shù)2 105 人;自2010 年后煤與瓦斯突出事故發(fā)生次數(shù)和死亡人數(shù)成倍增加，僅2013 年上半年發(fā)生較大煤與瓦斯突出事故26 起，占全年總瓦斯事故(59起)的44.06%左右。

2 我國煤礦煤與瓦斯突出事故頻發(fā)的原因分析

從上述數(shù)據(jù)分析不難看出:發(fā)生煤與瓦斯突出事故導(dǎo)致的人員傷亡觸目驚心，損失慘重，究其原因在于:①受各礦區(qū)開采煤層結(jié)構(gòu)特征的影響:個別礦區(qū)煤層透氣性系數(shù)低，瓦斯壓力達(dá)1.5 MPa 以上，瓦斯含量在10 ～24 m3/t，各項指標(biāo)均遠(yuǎn)超過突出規(guī)定界限。②煤層瓦斯含量高與瓦斯壓力大的客觀因素沒有得到根除性解決。③受地質(zhì)構(gòu)造與地應(yīng)力的影響，個別礦區(qū)煤層埋藏深，地應(yīng)力高，成煤復(fù)雜，構(gòu)造覆蓋廣，構(gòu)造區(qū)發(fā)生突出占90%以上。④礦井開采方式、開采順序(多煤層開采)、礦山壓力等其他導(dǎo)致突出的因素。

3 我國煤礦煤與瓦斯突出防治對策

3.1 提高煤與瓦斯突出礦井開采條件

1)未開采上鄰近或下鄰近保護(hù)層的礦區(qū)嚴(yán)禁進(jìn)行采掘煤層作業(yè)，嚴(yán)禁進(jìn)行揭煤作業(yè)。

2)未實施地面煤層氣鉆井技術(shù)預(yù)抽采瓦斯，嚴(yán)禁進(jìn)行采掘煤層作業(yè)。

3)井下采掘空間實施定向長鉆孔(千米鉆機(jī))、順煤層網(wǎng)格長鉆孔，結(jié)合地面井壓裂增透技術(shù)與井下長鉆孔相對接，實現(xiàn)井上、下立體聯(lián)合抽采;否則嚴(yán)禁組織采掘煤層作業(yè)。

4)嚴(yán)格界定煤與瓦斯突出礦井產(chǎn)能，既不能超過礦井瓦斯抽采能力和核定通風(fēng)能力，也不能超過按確保區(qū)域、局部兩個“四位一體”防突措施所能達(dá)到的生產(chǎn)能力，突出礦井產(chǎn)能不得超過 5.0 Mt/a。

3.2 裝備先進(jìn)的防治煤與瓦斯突出預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)

借助綜合指標(biāo)法、物探法等來對采、掘面進(jìn)行突出危險性區(qū)域預(yù)測，并根據(jù)電磁輻射法、瓦斯涌出動態(tài)法等進(jìn)行工作面危險性預(yù)測，實時分析井下工作面瓦斯涌出數(shù)據(jù)，自動對全礦井范圍內(nèi)的突出危險工作面進(jìn)行全方位突出危險性分析、評價與預(yù)警，提示管理人員對礦井突出危險性工作面采取有效措施，預(yù)防煤與瓦斯突出事故發(fā)生。

3.3 加強(qiáng)煤與瓦斯突出礦井的安全監(jiān)管

煤礦企業(yè)應(yīng)制定可操作、針對性強(qiáng)的防治煤與瓦斯突出全面跟蹤檢查制度，同時制定各種防治預(yù)案，重點明確瓦斯抽采、煤與瓦斯突出防治措施等，嚴(yán)格落實一礦一策，一面一策規(guī)定。各級監(jiān)管部門要加強(qiáng)對各項措施、管理制度等進(jìn)行逐級監(jiān)管，以求達(dá)到四位一體防控目標(biāo)［1］。

3.4 防治煤與瓦斯突出綜合防治對策

防治煤與瓦斯突出必須采用綜合防突技術(shù)。防治煤與瓦斯突出是一項涉及面廣、主客觀影響因素多、技術(shù)性強(qiáng)、工程量大、投資高的復(fù)雜系統(tǒng)工程。單一防治技術(shù)很難得到治理效果，只有綜合分析考慮各煤礦開采過程中存在的突出危險性并進(jìn)行預(yù)測，集開采上、下保護(hù)層預(yù)抽，井上、下立體抽放，井下網(wǎng)格預(yù)抽等措施，并結(jié)合新技術(shù)、新工藝的合理推廣運用，針對性制定出適合本礦井的防突方案和技術(shù)安全措施，真正實現(xiàn)防突二個“四位一體”達(dá)標(biāo)，達(dá)到從源頭消除突出和在管理中防治突出的目的。

1)根據(jù)各礦區(qū)煤層賦存條件，按礦井準(zhǔn)備區(qū)域劃分組織對突出煤層實施上行或下行開采保護(hù)層，輔助施工上行或下行長鉆孔進(jìn)行預(yù)抽，實現(xiàn)以巖巷保護(hù)煤層掘進(jìn)、以上鄰近層采區(qū)(工作面)保護(hù)突出煤層區(qū)(工作面)。上行開采保護(hù)層在淮南得到現(xiàn)場實踐，下行開采保護(hù)層(上行)在陽泉礦區(qū)三礦試驗成功，上行或下行開采保護(hù)層從源頭防治突出在淮南、陽泉均取得了明顯效益，從瓦斯治理和安全管理的角度更是受益非淺。

2)開采前瓦斯預(yù)先抽放。煤層開采前必須對瓦斯進(jìn)行預(yù)先抽放，盡可能地消除高地應(yīng)力，抽放煤層瓦斯主要是通過井上、井下布置在突出危險煤層中的鉆孔(地面鉆井壓裂)，經(jīng)預(yù)定時間實行瓦斯預(yù)先立體抽放，實現(xiàn)集地面鉆井高負(fù)壓抽采、井下鄰近層(已采區(qū))低負(fù)壓和本煤層高負(fù)壓綜合抽采系統(tǒng)，以達(dá)到降低礦井瓦斯壓力與含量的目的。同時，在開采的過程中，隨瓦斯排出量增加煤層也逐慚收縮變形，煤礦的地應(yīng)力(與初始相比)呈下降趨勢，煤層的透氣性系數(shù)增大，地應(yīng)力降低，達(dá)到由防突措施型向采掘工程系統(tǒng)型轉(zhuǎn)變，該預(yù)抽體系在山西晉煤集團(tuán)實施效果最好。

3)水力割縫技術(shù)。通過高壓水射流在煤層中切割一條寬度30 ～50 mm 的水平裂縫，使裂縫兩側(cè)的煤層在自重和原始地應(yīng)力作用下向裂縫處變形移動，使煤體在破裂過程中增加大量裂隙，與煤層中的原始裂隙連通，在裂縫周圍形成大范圍的卸壓區(qū)，增加煤層的透氣性，提高抽放效果。水力割縫試驗在寺家莊公司15116 工作面回風(fēng)巷和15203 工作面回風(fēng)巷進(jìn)行了試驗，割縫深度110 m(孔口預(yù)留20 m 的安全距)，割縫壓力為40 ～60 MPa，割縫速度為 0.5 ～1 m/min，水力割縫鉆孔百米鉆孔瓦斯流量是普通抽放鉆孔的4.5 倍。

4)水力壓裂技術(shù)。水力壓裂技術(shù)是借鑒石油領(lǐng)域成熟的壓裂技術(shù)和地面煤層氣壓裂開發(fā)工藝，并將其移植到井下，通過高壓泵將壓裂液壓入煤層，克服最小阻應(yīng)力、煤巖的破裂壓力和閉合壓力，使得煤層中原有的弱面張開、延伸、相互溝通產(chǎn)生裂隙，達(dá)到導(dǎo)流的目的，以提高煤層的透氣性和抽采效果。水力壓裂試驗在寺家莊公司15203 工作面回風(fēng)巷、內(nèi)錯尾巷、進(jìn)風(fēng)行人巷等地點進(jìn)行了試驗，壓裂壓力為10 ～30 MPa，壓裂后抽采半徑平均增大3 倍以上，抽采半徑達(dá)6 m 以上;透氣性系數(shù)平均增大5.2 倍以上，最大達(dá)到了13.5 倍;壓裂孔抽放純量最大增加到33 倍，平均增大12.3 倍;鉆孔瓦斯的自然涌出量增加3 倍以上，最高的鉆孔瓦斯自然涌出量提高了8.6 倍。

5)深孔爆破技術(shù)。根據(jù)巷道斷面設(shè)計深孔爆破數(shù)量，通過向深孔爆破鉆孔(60 ～90 m)內(nèi)裝入炸藥，利用炸藥的瞬間爆破力，增加煤層的透氣性，達(dá)到煤層區(qū)域(局部)增透、消突、卸壓的效果。深孔爆破技術(shù)在寺家莊公司井下采、掘工作面、揭煤工作面及以巖保煤巷道進(jìn)行了全面試驗，深孔爆破后，回采、掘進(jìn)過程中，預(yù)測預(yù)報瓦斯含量值明顯降低，減少了排放孔的施工數(shù)量，回采工作面平均每個小班推進(jìn)度增加0.7 m(由0.93 m/班增加至1.63 m /班);掘進(jìn)工作面平均每天單進(jìn)水平增加0.8 m(由 4 m/日增加至 4.8 m/日)。

3.5 不斷完善煤與瓦斯突出防治相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制度

不斷修訂和完善煤與瓦斯突出防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制度，加快出臺、修訂煤與瓦斯突出防治相關(guān)準(zhǔn)則，如《突出煤層順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)規(guī)范》《突出煤層地面鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)規(guī)范》等，并盡快應(yīng)用到現(xiàn)場實踐中，使防治突出工作更加程序化、規(guī)范化。

4 結(jié)語

防治煤與瓦斯突出仍有許多技術(shù)需進(jìn)一步探索和研究，唯有嚴(yán)格執(zhí)行《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，并根據(jù)礦井實際情況制定可行、有效的防突技術(shù)措施和防突預(yù)案，結(jié)合防突預(yù)警系統(tǒng)，有效地指導(dǎo)安全生產(chǎn)，同時科學(xué)合理運用新技術(shù)、新工藝、新裝備，構(gòu)建綜合防治煤與瓦斯突出體系，最終實現(xiàn)礦井安全。

［1］董根深. 薛湖煤礦煤與瓦斯突出預(yù)測及防治技術(shù)研究［J］.中州煤炭，2013(9):122 －123.