付新

【摘要】在分析東保衛(wèi)煤礦安全科技工作現(xiàn)狀和趨勢基礎(chǔ)上，介紹了近年來我礦瓦斯災害防治技術(shù)應用取得的進展和新成果。

【關(guān)鍵詞】 危險性評價 煤與瓦斯突出 災害治理

1 概述

瓦斯是我礦的主要災害因素之一。東保衛(wèi)煤礦2010年礦井絕對瓦斯涌出量為19.319m?/min，主要來自于一采區(qū)和三采區(qū)的高瓦斯區(qū)域，一采區(qū)絕對瓦斯涌出量為9.241m?/min，占礦井瓦斯涌出量的47.8%；三采區(qū)瓦斯絕對涌出量為6.625 m?/ min，占礦井瓦斯涌出量的34.3%，因此一、三采區(qū)為重點瓦斯區(qū)域。

根據(jù)歷年瓦斯等級鑒定結(jié)果，2010年，東保衛(wèi)煤礦瓦斯等級鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井。但近兩年礦井相對瓦斯涌出量已超過10m3/t，隨著開采深度的增加，我礦應用了大量瓦斯治理新技術(shù)。

2 瓦斯治理技術(shù)應用情況

2.1 瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術(shù)應用

我礦根據(jù)粉塵云著火及燃燒過程簡化模型，得出的粉塵空氣混合物點火過程中慢速導熱燃料模式到快速輻射燃燒模式的轉(zhuǎn)變具有爆炸特征，建立了礦井瓦斯煤塵爆炸危險性評價模型，用事故樹方法分析了掘進、采煤工作面瓦斯煤塵爆炸發(fā)生的影響因素擴權(quán)重、可能發(fā)生事故的模式和避免爆炸事故發(fā)生所要采取的途徑。確立了礦井采煤工作面、掘進工作面瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價指標體系，并將指標分為爆炸易發(fā)性指標和爆炸后果嚴重性指標。引進了瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術(shù)和專家系統(tǒng)軟件，并建立了瓦斯煤塵爆炸的危險性評價和防治專家系統(tǒng)。

2.2 煤與瓦斯突出區(qū)域預測技術(shù)應用

（1）我礦根據(jù)瓦斯地質(zhì)理論與物探技術(shù)相結(jié)合的方法進行突出區(qū)域預測，引進了采用瓦斯地質(zhì)方法，建立了瓦斯地質(zhì)理論與物探技術(shù)相結(jié)合的多技術(shù)集成的多尺度瓦斯突出區(qū)域預測瓦斯地質(zhì)新方法。

（2）引進了具有信息輸入、動態(tài)管理和空間分析功能的瓦斯突出區(qū)域預測WebGIS信息平臺，實現(xiàn)了瓦斯突出區(qū)域瓦斯地質(zhì)方法的自動化和可視化；

采用地球物理探測技術(shù)，形成了一套礦井瓦斯富集部位地震探測技術(shù)與方法，建立了由3D3C地震技術(shù)、AVO技術(shù)、地震反演技術(shù)、地震屬性分析技術(shù)、地震波形分類技術(shù)、瓦斯地質(zhì)技術(shù)等構(gòu)成的瓦斯富集部位地質(zhì)—地震預測模式，形成了瓦斯富集部位探測的核心技術(shù)；

（3）采用地質(zhì)動力區(qū)劃的方法，確定了活動構(gòu)造和巖體應力狀態(tài)對突出的影響，并劃分出應力升高區(qū)、應力降低區(qū)和應力梯度。引進突出多因素模式識別概率預測計算機軟件，確定了活動斷裂、最大主應力、應力梯度等8個主要影響因素，并可方便地劃分突出的危險區(qū)、威脅區(qū)和安全區(qū)，開發(fā)出了突出區(qū)域預測決策分析系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了圖、文、聲和像的可視化；

這些技術(shù)成果的研究和應用，完善并發(fā)展了我礦瓦斯突出區(qū)域預測技術(shù)體系，提高了突出預測的準確性，非突出危險區(qū)預測準確性達到100%，突出危險區(qū)預測準確性超過70%，最大限度地降低了掘進和回采過程中的瓦斯影響，顯著提高掘進速度和提高回采工作面產(chǎn)量。

2.3 煤與瓦斯突出動態(tài)預測技術(shù)應用

煤與瓦斯突出的非接觸式預測是通過對瓦斯或煤體本身的信號的實時監(jiān)測而進行的連續(xù)動態(tài)預測技術(shù)。這種方法具有測試簡單、不與生產(chǎn)發(fā)生沖突、實時連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點。

通過分析瓦斯涌出動態(tài)變化規(guī)律與突出危險性的關(guān)系、實時監(jiān)測瓦斯動態(tài)涌出特征波形、提取與突出危險性相關(guān)的特征指標，綜合判斷工作面所處地點的安全狀況以及前方的潛在危險性，實現(xiàn)了炮掘工作面瓦斯動態(tài)涌出預測，為我礦提供了一種新的瓦斯涌出量預測方法和煤與瓦斯突出預測工藝技術(shù)；

引進一套AE聲發(fā)射監(jiān)測煤與瓦斯突出的技術(shù)裝備，提出了AE聲發(fā)射濾噪綜合處理技術(shù)和方法，通過阻噪、隔噪、抑噪、濾噪和有效AE信號提取等途徑，實現(xiàn)了有效濾噪的目的。

2.4 高產(chǎn)高效礦井瓦斯災害綜合治理技術(shù)應用

加強瓦斯災害的治理是防止煤礦重特大事故發(fā)生的重要保證。高瓦斯煤層群保護層開采、低透氣性煤層瓦斯強化抽放、巷道邊掘邊抽等技術(shù)是瓦斯治理的有效措施，也一直都是煤礦瓦斯治理的重點和難點。在煤層群保護層開采方面，我礦從理論上計算了保護層開采后卸壓范圍向頂、底板方向發(fā)展的深度，為確定被保護層的保護效果和卸壓范圍提供了可靠的理論依據(jù)。

針對首采保護層開采時，上下高瓦斯突出煤層的瓦斯集中向首采工作面涌出的特點，并考慮到確保和提高防突效果的要求，試驗成功了多種首采層瓦斯綜合治理技術(shù)措施：

保護層底板巷道+上向穿層鉆孔抽放瓦斯技術(shù)、被保護層頂板煤（巖）巷道+下向穿層鉆孔抽放技術(shù)、首采層（保護層）頂板巷道抽放技術(shù)。

在順煤層強化抽放方面上，通過引進一套在順煤層鉆孔中運用高壓水射流擴孔和鉆擴一體化技術(shù)提高瓦斯抽放效果的成套技術(shù)和裝備，以及對石門揭煤抽、排瓦斯鉆孔擴孔的工藝技術(shù)和方法。擴孔后鉆孔直徑達到200-300mm，為擴孔前的4.5倍，最大擴孔直徑達600mm。擴一個鉆孔的時間相當于施工一個鉆孔時間的1/6，而一個擴孔鉆孔的抽排放瓦斯及防突效果相當于2個以上的鉆孔，明顯提高了瓦斯抽放的效果；

在瓦斯抽放效果評價方面，應用了根據(jù)煤層的最小突出瓦斯壓力、瓦斯含量為依據(jù)，合理確定評價預抽防突措施有效性的預抽率指標和臨界值的方法。下向鉆孔及深孔預裂爆破是提高瓦斯抽放效果的另一重要技術(shù)途徑。應用了適合于高瓦斯低透氣性、有突出危險煤層深孔控制預裂爆破強化抽放瓦斯技術(shù)和石門快速揭煤技術(shù)；

2.5 礦井通風系統(tǒng)安全可靠性評價與決策技術(shù)

礦井通風是保障煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，合理的通風是防止瓦斯積聚、抑制煤炭自燃和火災蔓延擴大的重要手段，通風系統(tǒng)布置不合理或管理不當，則是導致瓦斯積聚和 自然 發(fā)火及造成瓦斯、火災事故進一步擴大的主要原因。

我礦引進礦井通風系統(tǒng)安全可靠性評價和決策技術(shù)，建立了基于評價指標體系和網(wǎng)絡(luò) 仿真技術(shù)的兩種礦井通風系統(tǒng)可靠性評價理論體系、評價方法和數(shù)學模型，實現(xiàn)了智能化、可視化通風系統(tǒng)可靠性評價和決策支持系統(tǒng)軟件。

在災變風流動態(tài)模擬及虛擬現(xiàn)實技術(shù)方面，引進了礦井災害風流流動模擬的GIS顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井災變動態(tài)模擬結(jié)果在礦井通風系統(tǒng)圖各巷道通風參數(shù)的動態(tài)顯示，減少礦井災害防治及救災決策中應用災變狀態(tài)各參數(shù)的失誤率，提高決策效率。

在通風系統(tǒng)自動調(diào)控方面，成功應用了井下自動控制風門及遠程控制技術(shù)，研制出了帶有卸壓窗和撞桿自動開啟裝置的遠程自控風門，實現(xiàn)了井下人、車信號分離，采用控制命令分級管理的方法，徹底貫徹了“生產(chǎn)服從救災，行人服從行車”的風門管理理念，有效地提高了通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全可靠性。

初步實現(xiàn)了礦井通風系統(tǒng)從監(jiān)測、分析、決策到控制等各環(huán)節(jié)的閉環(huán)運行。

3結(jié)論

瓦斯災害治理新技術(shù)在我礦進行了試驗和應用，取得了經(jīng)濟、社會、安全環(huán)境的多重效益。這些研究成果對我礦生產(chǎn)條件和瓦斯災害特點具有很強的針對性和適應性，具體成果表現(xiàn)為：

（1）瓦斯煤塵爆炸危險性預測評價技術(shù)在我礦應用表明，評價結(jié)果準確可靠，具有很強的操作性和實用性，為預防瓦斯煤塵爆炸提供了重要技術(shù)支撐。

（2）瓦斯地質(zhì)、動力區(qū)劃和地球物理探測方法的煤與瓦斯突出預測技術(shù)有效減小防突工程量、提高防突效果。

（3）保護開采、順煤層瓦斯強化抽放技術(shù)是我礦治理瓦斯的有效技術(shù)途徑。

（4）通風系統(tǒng)的監(jiān)測、可靠性評價技術(shù)隨著礦井集約化水平的提高會越來越突現(xiàn)其基礎(chǔ)作用。