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[摘 要]在我国已发生多起瓦斯爆炸造成大量人员伤亡,煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中发生最为严重的自然灾害。我国对其防治措施十分严格,和许多国外的技术相比具有一定优势,但是随着我国矿井开采深度逐渐加大,煤层瓦斯浓度越来越高,其危险性也越来越高,所以我国对瓦斯防治措施进行研究具有重要意义。近几年,我国为防治煤与瓦斯突出做了许多研究,已有不少新成果,本文初步分析安全科技的工作现状,简单阐述在瓦斯防治方面需要解决的问题。
[关键词]煤与瓦斯突出;防治;灾害治理
中图分类号:D1T73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)31-0259-01
煤炭业是我国经济社会的发展基础,社会的发展离不开煤矿产业,我国为发展经济全面建设小康社会做出了不懈努力,其能源的开采安全性直接关系到千家万户的生活能源。随着我国煤矿业发展日益壮大,每年瓦斯溢出矿井的量不断增大,由于瓦斯突出造成伤亡人数逐年直线上升,严重威胁到我国民众生命财产安全。所以防治煤与瓦斯突出刻不容缓。
1、我国煤与瓦斯防治现状
煤与瓦斯突出是一种在煤矿开采过程中时常发生的自然灾害,事故严重影响煤矿开采人员生命安全和煤矿开采质量。我国很多省市在陆续发生煤与瓦斯突出事故以后,采取很多治理的办法,国内防突科技人员先后进行试验,应用松动爆破、超前排放钻孔、深孔控制卸瓜爆破、水力化等多项防突措施,目的在于降低煤巷内瓦斯溢出浓度,保证开采人员生命安全。目前,已经取得初步成效,这些方法的实施有效降低突出强度、突出粗疏,对于防治措施的研究具有重要意义。选择合理的防治措施是解决突出矿井问题,是矿井实现高产高效的关键。
2、煤与瓦斯突出区域防治措施
2.1危险煤层的抽放和湿润
对突出煤层进行预抽可以有效降低煤层的瓦斯潜能【1】。在煤巷内的瓦斯得到释放,空间内的瓦斯密度下降,可以缓和瓦斯的应力紧张状态,并释放出部分弹性势能,大大降低突出发生危险的可能性。因此抽放是一种能够缓解瓦斯压力,从而降低突出威胁的方法。
湿润的方法主要是防止瓦斯向自由状态转变,首先保证煤层湿润,使煤层裂缝中的瓦斯难以泄漏出来,增加瓦斯局部封闭性并提高煤的可塑性。这种方式能够有效阻止煤与瓦斯混合以后呈自由状态转变趋势,能够降低危险发生的可能性。上述两种方式根据施工地的条件和环境变化而定,湿润的方式操作比较简单,但是没有产品能够根本上减少空间内瓦斯含量。抽放的方法需要有合适的施工环境和设施,工艺比较复杂【2】。
2.2超前开采保护层
超前开采保护层是在开采前方或者后方实施卸压,在很早以前就已经应用到这种技术保护煤矿开采工作顺利进行。主要改变被保护层的应力变形状态和改变煤结构等一些列参数。这种卸压方式出现就改变了煤矿工作状态,当膨胀变形速度加快时,瓦斯动力参数才会发生变化,虽然工艺比较复杂但是效果特变显著【3】。
2.3煤层水力松动
施工方式就是将施工煤层进行钻孔,然后将一种特殊溶液注入钻孔中,使该溶液渗入煤层结构里面,破坏煤层结构的瓦斯状态和应力变力状态。当煤层背强行灌注水溶液以后,煤层就会受到水力压裂,在巨大的压力下通过裂缝渗透到煤层深处,在暴露面形成一层平行保护膜。进行水力松动的主要目的就是使煤巷工作表面形成裂缝,煤层失去支撑作用,引导媒体集体向深部移动,形成对空气的挤压。这种手段可以是工作面附近的煤层形成卸压带,将空气中一定浓度的瓦斯向外排放,已达到缓解煤巷中的瓦斯浓度作用【4】。
2.4超前钻孔
也是以排放瓦斯的方式降低工作危险系数,在施工地段前方7cm~30cm处软土层进行打孔,孔深一般在15cm~20cm之间,在钻孔周围形成卸压带,将瓦斯通过前放土质松软、透气性好的煤层排放出去,以防止突出的发生。一般情况下会选择煤层较厚、较软的进行钻孔,但是若前方煤层密度较大,钻孔施工难度较大,也可以采用微差爆破来实施排出瓦斯工作。施工的时候也具有一定的危险性,需要做好安全防护措施【5】。
2.5煤层的水利爆破处理
此方法主要是避免在爆破的时候,产生的火花将瓦斯引燃发生危险,其炸药爆破类似在冲水钻孔中的爆破。在水力爆破之前对煤层进行处理,预先将水注入煤层,若环境良好也可不做处理直接爆破。然后通过水力爆破方式引起媒体松动,同时附近工作面应力重新分布,瓦斯才可以顺利排放。想防止瓦斯突出作用,保证煤层爆破后煤的松动程度和卸压排放参数达到要求,需要控制钻孔方式及大小。钻孔是媒体水力爆破的基础工作,并且对施工质量的影响很大,一般钻孔直径在60mm以下时,能够有效减小煤与瓦斯发生突出的概率。
2.6“四位一体”综合防突技术
这种综合放图技术能够充分考虑煤层的复杂性和突发性状况,能够大力提高人生安全、避免突发性事件发生时采取盲目的防护措施,同时减少人力、物力等资源浪费、减少突发状况的发生,最终提高矿井效率。将预防、措施、效果和安全四个环节综合防止煤与瓦斯突出。
3、未来发展建议
3.1防突技术的发展
国家各级政府都十分关心防突技术的研究工作,积极开展调查,对开采区瓦斯危险性进行深入研究,并汇总分析成图表,明确展示突出危险区域具体分布。针对预测信息对实际检测的瓦斯压力和瓦斯含量进行对比,根据参数结合当地地质结构和动力表现等因素综合考察,确定该区域的防治方案。基本的检测方法有很多种,其中包括瓦斯地质法、钻孔动力现象判断法,还可以根据实际情况有针对性的制定检测方案,综合判断瓦斯危险系数,为未来的研究治理方向提供数据支持。
3.2将研究数据可视化,提高检测精确度
经过长期的研究,通过对所有收集的数据整理、分析,形成了给予物力、瓦斯动力和动力区划方法,并形成一套完整的瓦斯突出区域预测方案和检测指标,在今后的工作中对于检测结果有一定的参考作用。并改善非接触式连续预测研究方法,对于无线电波透视技术进一步的完善,不断改进装备,以达到精确测量结果的目的。检测技术的精确度已经提高很多,对于非突出区域检测精确度达到100%,有突出区域的检测精确度发到70%以上,研究已经得到初步成果,但是还需要进一步深入研究有突出区域的检测设备精确度,在之后的检测中更加精确,保护煤矿安全。
3.3采用综合防突技术
形成了保护层,并结合瓦斯抽放采用综合防止突出技术,且以形成一整套完整技术。其中包括远距离下保护层、上层保护结合底板穿层钻孔、地面钻孔、煤层首采分层还有高抽巷抽瓦斯等等,都被应用于瓦斯抽放技术。
结语:综上所述,煤与瓦斯的危险性极大,很难预知其发生时间,所以想要从根本上减少突出,必须根据实际情况做出合适的判断,然后有针对性的制定抽放方案。现有的防治突出方案能够在一定程度上解决瓦斯浓度问题,但是还需要加强防突预测技术的研究工作,检测发生地区的范围,从而能够采取有效的防治措施,提高检测设备条件,通过技术改变突出发生条件,使事故发生率大大降低。改變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。
参考文献
[1]吴世杰.采煤工作面防治煤与瓦斯突出实践[J].低碳世界,2013,02(10):91-92.
[2]甘树华.丰城矿务局瓦斯防治措施综述[J].江西煤炭科技,2012,11(4):13-15.
[3]肖知国,王兆丰.煤层注水防治煤与瓦斯突出机理的研究现状与进展[J].中国安全科学学报,2009,19(10):150-158.
[4]刘高峰,张子戌,张小东等.气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附-解吸特征[J].岩石力学与工程学报,2009,28(8):1587-1592.
[5]石磊.浅谈对突出煤层掘进巷道冲击地压的防治技术[J].科学咨询,2015,22(9):39-40.
[关键词]煤与瓦斯突出;防治;灾害治理
中图分类号:D1T73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)31-0259-01
煤炭业是我国经济社会的发展基础,社会的发展离不开煤矿产业,我国为发展经济全面建设小康社会做出了不懈努力,其能源的开采安全性直接关系到千家万户的生活能源。随着我国煤矿业发展日益壮大,每年瓦斯溢出矿井的量不断增大,由于瓦斯突出造成伤亡人数逐年直线上升,严重威胁到我国民众生命财产安全。所以防治煤与瓦斯突出刻不容缓。
1、我国煤与瓦斯防治现状
煤与瓦斯突出是一种在煤矿开采过程中时常发生的自然灾害,事故严重影响煤矿开采人员生命安全和煤矿开采质量。我国很多省市在陆续发生煤与瓦斯突出事故以后,采取很多治理的办法,国内防突科技人员先后进行试验,应用松动爆破、超前排放钻孔、深孔控制卸瓜爆破、水力化等多项防突措施,目的在于降低煤巷内瓦斯溢出浓度,保证开采人员生命安全。目前,已经取得初步成效,这些方法的实施有效降低突出强度、突出粗疏,对于防治措施的研究具有重要意义。选择合理的防治措施是解决突出矿井问题,是矿井实现高产高效的关键。
2、煤与瓦斯突出区域防治措施
2.1危险煤层的抽放和湿润
对突出煤层进行预抽可以有效降低煤层的瓦斯潜能【1】。在煤巷内的瓦斯得到释放,空间内的瓦斯密度下降,可以缓和瓦斯的应力紧张状态,并释放出部分弹性势能,大大降低突出发生危险的可能性。因此抽放是一种能够缓解瓦斯压力,从而降低突出威胁的方法。
湿润的方法主要是防止瓦斯向自由状态转变,首先保证煤层湿润,使煤层裂缝中的瓦斯难以泄漏出来,增加瓦斯局部封闭性并提高煤的可塑性。这种方式能够有效阻止煤与瓦斯混合以后呈自由状态转变趋势,能够降低危险发生的可能性。上述两种方式根据施工地的条件和环境变化而定,湿润的方式操作比较简单,但是没有产品能够根本上减少空间内瓦斯含量。抽放的方法需要有合适的施工环境和设施,工艺比较复杂【2】。
2.2超前开采保护层
超前开采保护层是在开采前方或者后方实施卸压,在很早以前就已经应用到这种技术保护煤矿开采工作顺利进行。主要改变被保护层的应力变形状态和改变煤结构等一些列参数。这种卸压方式出现就改变了煤矿工作状态,当膨胀变形速度加快时,瓦斯动力参数才会发生变化,虽然工艺比较复杂但是效果特变显著【3】。
2.3煤层水力松动
施工方式就是将施工煤层进行钻孔,然后将一种特殊溶液注入钻孔中,使该溶液渗入煤层结构里面,破坏煤层结构的瓦斯状态和应力变力状态。当煤层背强行灌注水溶液以后,煤层就会受到水力压裂,在巨大的压力下通过裂缝渗透到煤层深处,在暴露面形成一层平行保护膜。进行水力松动的主要目的就是使煤巷工作表面形成裂缝,煤层失去支撑作用,引导媒体集体向深部移动,形成对空气的挤压。这种手段可以是工作面附近的煤层形成卸压带,将空气中一定浓度的瓦斯向外排放,已达到缓解煤巷中的瓦斯浓度作用【4】。
2.4超前钻孔
也是以排放瓦斯的方式降低工作危险系数,在施工地段前方7cm~30cm处软土层进行打孔,孔深一般在15cm~20cm之间,在钻孔周围形成卸压带,将瓦斯通过前放土质松软、透气性好的煤层排放出去,以防止突出的发生。一般情况下会选择煤层较厚、较软的进行钻孔,但是若前方煤层密度较大,钻孔施工难度较大,也可以采用微差爆破来实施排出瓦斯工作。施工的时候也具有一定的危险性,需要做好安全防护措施【5】。
2.5煤层的水利爆破处理
此方法主要是避免在爆破的时候,产生的火花将瓦斯引燃发生危险,其炸药爆破类似在冲水钻孔中的爆破。在水力爆破之前对煤层进行处理,预先将水注入煤层,若环境良好也可不做处理直接爆破。然后通过水力爆破方式引起媒体松动,同时附近工作面应力重新分布,瓦斯才可以顺利排放。想防止瓦斯突出作用,保证煤层爆破后煤的松动程度和卸压排放参数达到要求,需要控制钻孔方式及大小。钻孔是媒体水力爆破的基础工作,并且对施工质量的影响很大,一般钻孔直径在60mm以下时,能够有效减小煤与瓦斯发生突出的概率。
2.6“四位一体”综合防突技术
这种综合放图技术能够充分考虑煤层的复杂性和突发性状况,能够大力提高人生安全、避免突发性事件发生时采取盲目的防护措施,同时减少人力、物力等资源浪费、减少突发状况的发生,最终提高矿井效率。将预防、措施、效果和安全四个环节综合防止煤与瓦斯突出。
3、未来发展建议
3.1防突技术的发展
国家各级政府都十分关心防突技术的研究工作,积极开展调查,对开采区瓦斯危险性进行深入研究,并汇总分析成图表,明确展示突出危险区域具体分布。针对预测信息对实际检测的瓦斯压力和瓦斯含量进行对比,根据参数结合当地地质结构和动力表现等因素综合考察,确定该区域的防治方案。基本的检测方法有很多种,其中包括瓦斯地质法、钻孔动力现象判断法,还可以根据实际情况有针对性的制定检测方案,综合判断瓦斯危险系数,为未来的研究治理方向提供数据支持。
3.2将研究数据可视化,提高检测精确度
经过长期的研究,通过对所有收集的数据整理、分析,形成了给予物力、瓦斯动力和动力区划方法,并形成一套完整的瓦斯突出区域预测方案和检测指标,在今后的工作中对于检测结果有一定的参考作用。并改善非接触式连续预测研究方法,对于无线电波透视技术进一步的完善,不断改进装备,以达到精确测量结果的目的。检测技术的精确度已经提高很多,对于非突出区域检测精确度达到100%,有突出区域的检测精确度发到70%以上,研究已经得到初步成果,但是还需要进一步深入研究有突出区域的检测设备精确度,在之后的检测中更加精确,保护煤矿安全。
3.3采用综合防突技术
形成了保护层,并结合瓦斯抽放采用综合防止突出技术,且以形成一整套完整技术。其中包括远距离下保护层、上层保护结合底板穿层钻孔、地面钻孔、煤层首采分层还有高抽巷抽瓦斯等等,都被应用于瓦斯抽放技术。
结语:综上所述,煤与瓦斯的危险性极大,很难预知其发生时间,所以想要从根本上减少突出,必须根据实际情况做出合适的判断,然后有针对性的制定抽放方案。现有的防治突出方案能够在一定程度上解决瓦斯浓度问题,但是还需要加强防突预测技术的研究工作,检测发生地区的范围,从而能够采取有效的防治措施,提高检测设备条件,通过技术改变突出发生条件,使事故发生率大大降低。改變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。
参考文献
[1]吴世杰.采煤工作面防治煤与瓦斯突出实践[J].低碳世界,2013,02(10):91-92.
[2]甘树华.丰城矿务局瓦斯防治措施综述[J].江西煤炭科技,2012,11(4):13-15.
[3]肖知国,王兆丰.煤层注水防治煤与瓦斯突出机理的研究现状与进展[J].中国安全科学学报,2009,19(10):150-158.
[4]刘高峰,张子戌,张小东等.气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附-解吸特征[J].岩石力学与工程学报,2009,28(8):1587-1592.
[5]石磊.浅谈对突出煤层掘进巷道冲击地压的防治技术[J].科学咨询,2015,22(9):39-40.