论文部分内容阅读
摘要：煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的自然灾害之一。我国是一个煤与瓦斯突出比较严重的国家。因此，学习、掌握煤与瓦斯突出基本知识，搞好防治突出工作，保证安全生产，是广大煤矿职工的一项艰巨和长期的任务。文章对瓦斯的生成过程、危害、煤与瓦斯突出的危害及发生必要条件进行了分析，最后就防治煤与瓦斯突出提出了一些措施。
关键词：矿井；瓦斯；突出
Abstract: coal and gas outburst is a serious threat to coal mine safety production of natural disasters. China is a country with coal and gas outburst more serious countries. Therefore, learning, mastery of the outburst of coal and gas outburst prevention knowledge, do well the work, ensure safe production, is a broad colliery worker is a long and arduous task. The gas generation process, hazard, coal and gas outburst hazards and the necessary conditions are analyzed, finally the coal and gas outburst prevention measures.
Key words: coal mine; gas; outstanding
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、引言
煤与瓦斯突出事故是煤矿生产中最严重的灾害之一。近几年来，随着矿井开采深度的不断增加，煤与瓦斯突出日益严重，煤与瓦斯突出事故连续发生，造成了大量人员伤亡和财产损失。因此要及时采取有针对性地预防煤与瓦斯突出的技术措施，就能避免煤与瓦斯突出的发生，确保矿井安全生产。
2、瓦斯的生成过程及危害
首先我们来了解瓦斯的生成过程。煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的，成气过程可分为两个阶段。
(1)生物化学成气时期
在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过650C的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，生成的瓦斯易排放到古大气中去，一般不会保留在现有煤层内。随着泥炭层下沉，上覆盖层变厚，温度和压力增高，生物化学作用逐渐减弱直至结束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤，并逐渐进入煤化变质作用阶段。
(2)煤化变质作用成气时期
褐煤进一步沉降，压力与温度作用加剧，便进入煤化变质作用造气阶段。有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2 。从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量也越多。
瓦斯的危害：污染环境，加剧大气“温室效应”；可造成瓦斯窒息事故；可酿成瓦斯燃烧事故；引起瓦斯爆炸事故；产生煤与瓦斯突出事故。
3、煤与瓦斯突出的危害及发生必要条件
煤与瓦斯突出是煤开采过程中严重的自然灾害之一，是井工开采煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯（个别有二氧化碳）参与的瓦斯动力现象。在煤矿井下采掘过程中，在极短的时间内（几秒或几十秒），在瓦斯和地应力的作用下，突然从煤岩体内喷出大量的煤岩与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出。是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，是煤矿最为严重的灾害之一。
煤与瓦斯突出的危害主要有：
（1）突出煤流充塞巷道，摧毁巷道设施，破坏通风统；
（2）突出煤流埋人造成人员伤亡，高浓度瓦斯造成人员窒息死亡；
（3）遇火源引发瓦斯燃烧和爆炸；
（4）破坏正常的采掘生产，严重制约矿井劳动生产率的提高，突出矿井吨煤成本高，采掘速度慢，采掘关系紧张、经济效益差。
煤与瓦斯突出发生必要条件：
地应力条件：围岩或煤层的弹性潜能释放作功，使煤体产生突然破坏和位移；地应力场对瓦斯压力场起控制作用；地应力状态对煤层的透气性起到一定的控制作用。
瓦斯条件：高压游离瓦斯产生的瓦斯膨胀能；高压瓦斯分子全面缩煤的骨架，促使煤体中产生弹性潜能；吸附在微孔表面的瓦斯分子对微孔起楔子作用，降低 煤的强度；工作面前方形成的瓦斯压力梯度，造成作用于压力降低方向的力。
煤结构和力学性质条件：强度条件：煤愈硬，所需的破碎功愈大；瓦斯解析和放散能力；煤层透气性能；不均质性条件。
4、防治煤与瓦斯突出措施
随着我国煤炭工业的迅速发展，开采范围不断扩大，开采深度逐渐加深，矿井突出危险性日趋严重。我国《防治煤与瓦斯突出细则》规定：“开采突出煤层时，必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施、措施效果检验和安全防护措施的综合措施。当前对突出理论的认识是：煤层（包括围岩）中地应力和瓦斯压力是突出的主要原动力；煤层是受力体，是被破碎和抛出的对象；采掘工艺条件是突出发生的外部诱导因素。基于这种认识，制定防治突出措施，可归结为以下几点：
（1）巷道布置和开采方式要提供足夠的时间和空间，有利于实施综合防突措施；煤层巷道应尽量布置在非突出煤层或突出煤层的保护区内；保护层实行连续开采不留煤柱；地质构造复杂的矿井，则应按地质构造划分盘区，每个盘区自成一个开采系统。
（2）部分卸除煤层区域或采掘工作面前方煤体的应力，使煤体卸压并将集中应力区推移至远离工作面。
（3）部分排放煤层区域或采掘工作面前方煤体中的瓦斯，降低瓦斯压力（含量），减小工作面前方煤体中的瓦斯压力梯度。
（4）增大工作面附近煤体的承载能力，提高煤体稳定性，如金属骨架、超前支护和注浆加固煤体等。
（5）改变煤体的性质，使其不易于突出。如煤层注水后，煤体弹性减小，塑性增大，煤的放散瓦斯初速度降低，使突出不易发生。
（6）改变采掘工艺条件，使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯压力状态平缓变化，达到工作面自身卸压和排放瓦斯，消除和减小突出危险性。如水平分层开采、刨煤机和浅截深机组采煤、间歇作业等皆属此类。
5、结论
总之，煤与瓦斯突然袭击出防治工作是一项长期复杂的系统工程。在矿井生产过程中，必须坚持相关规定的贯彻落实，要结合本矿的实际情况，采取有效的措施和方法，长期坚持，从根本上达到有效防治突出的目的。防突工作，重在落实，避免事故，狠抓管理，要建立一套行之有效的防突工作管理机制，层层落实，层层监督，确保监督到位，措施落实到位，只有这样，才有可能避免突出事故的发生，实现矿井的安全生产。
参考文献
[1］蒋承林，俞启香，煤与瓦斯突出球壳失德机理及防治技术ＩＭ］．徐州：中国犷业大学出版社，1998
[2］俞启香，瓦斯防治技术ＩＭ］．徐州；中国矿业大学出版社，1992
[3] 陈伟，谋与瓦斯突出危险性预浏及防治技术网、国矿业大学出版社，2003
关键词：矿井；瓦斯；突出
Abstract: coal and gas outburst is a serious threat to coal mine safety production of natural disasters. China is a country with coal and gas outburst more serious countries. Therefore, learning, mastery of the outburst of coal and gas outburst prevention knowledge, do well the work, ensure safe production, is a broad colliery worker is a long and arduous task. The gas generation process, hazard, coal and gas outburst hazards and the necessary conditions are analyzed, finally the coal and gas outburst prevention measures.
Key words: coal mine; gas; outstanding
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、引言
煤与瓦斯突出事故是煤矿生产中最严重的灾害之一。近几年来，随着矿井开采深度的不断增加，煤与瓦斯突出日益严重，煤与瓦斯突出事故连续发生，造成了大量人员伤亡和财产损失。因此要及时采取有针对性地预防煤与瓦斯突出的技术措施，就能避免煤与瓦斯突出的发生，确保矿井安全生产。
2、瓦斯的生成过程及危害
首先我们来了解瓦斯的生成过程。煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的，成气过程可分为两个阶段。
(1)生物化学成气时期
在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过650C的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。在这个阶段生成的泥炭层，埋深浅，生成的瓦斯易排放到古大气中去，一般不会保留在现有煤层内。随着泥炭层下沉，上覆盖层变厚，温度和压力增高，生物化学作用逐渐减弱直至结束，在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤，并逐渐进入煤化变质作用阶段。
(2)煤化变质作用成气时期
褐煤进一步沉降，压力与温度作用加剧，便进入煤化变质作用造气阶段。有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2 。从褐煤到无烟煤，煤的变质程度越高，生成的瓦斯量也越多。
瓦斯的危害：污染环境，加剧大气“温室效应”；可造成瓦斯窒息事故；可酿成瓦斯燃烧事故；引起瓦斯爆炸事故；产生煤与瓦斯突出事故。
3、煤与瓦斯突出的危害及发生必要条件
煤与瓦斯突出是煤开采过程中严重的自然灾害之一，是井工开采煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯（个别有二氧化碳）参与的瓦斯动力现象。在煤矿井下采掘过程中，在极短的时间内（几秒或几十秒），在瓦斯和地应力的作用下，突然从煤岩体内喷出大量的煤岩与瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出。是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，是煤矿最为严重的灾害之一。
煤与瓦斯突出的危害主要有：
（1）突出煤流充塞巷道，摧毁巷道设施，破坏通风统；
（2）突出煤流埋人造成人员伤亡，高浓度瓦斯造成人员窒息死亡；
（3）遇火源引发瓦斯燃烧和爆炸；
（4）破坏正常的采掘生产，严重制约矿井劳动生产率的提高，突出矿井吨煤成本高，采掘速度慢，采掘关系紧张、经济效益差。
煤与瓦斯突出发生必要条件：
地应力条件：围岩或煤层的弹性潜能释放作功，使煤体产生突然破坏和位移；地应力场对瓦斯压力场起控制作用；地应力状态对煤层的透气性起到一定的控制作用。
瓦斯条件：高压游离瓦斯产生的瓦斯膨胀能；高压瓦斯分子全面缩煤的骨架，促使煤体中产生弹性潜能；吸附在微孔表面的瓦斯分子对微孔起楔子作用，降低 煤的强度；工作面前方形成的瓦斯压力梯度，造成作用于压力降低方向的力。
煤结构和力学性质条件：强度条件：煤愈硬，所需的破碎功愈大；瓦斯解析和放散能力；煤层透气性能；不均质性条件。
4、防治煤与瓦斯突出措施
随着我国煤炭工业的迅速发展，开采范围不断扩大，开采深度逐渐加深，矿井突出危险性日趋严重。我国《防治煤与瓦斯突出细则》规定：“开采突出煤层时，必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施、措施效果检验和安全防护措施的综合措施。当前对突出理论的认识是：煤层（包括围岩）中地应力和瓦斯压力是突出的主要原动力；煤层是受力体，是被破碎和抛出的对象；采掘工艺条件是突出发生的外部诱导因素。基于这种认识，制定防治突出措施，可归结为以下几点：
（1）巷道布置和开采方式要提供足夠的时间和空间，有利于实施综合防突措施；煤层巷道应尽量布置在非突出煤层或突出煤层的保护区内；保护层实行连续开采不留煤柱；地质构造复杂的矿井，则应按地质构造划分盘区，每个盘区自成一个开采系统。
（2）部分卸除煤层区域或采掘工作面前方煤体的应力，使煤体卸压并将集中应力区推移至远离工作面。
（3）部分排放煤层区域或采掘工作面前方煤体中的瓦斯，降低瓦斯压力（含量），减小工作面前方煤体中的瓦斯压力梯度。
（4）增大工作面附近煤体的承载能力，提高煤体稳定性，如金属骨架、超前支护和注浆加固煤体等。
（5）改变煤体的性质，使其不易于突出。如煤层注水后，煤体弹性减小，塑性增大，煤的放散瓦斯初速度降低，使突出不易发生。
（6）改变采掘工艺条件，使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯压力状态平缓变化，达到工作面自身卸压和排放瓦斯，消除和减小突出危险性。如水平分层开采、刨煤机和浅截深机组采煤、间歇作业等皆属此类。
5、结论
总之，煤与瓦斯突然袭击出防治工作是一项长期复杂的系统工程。在矿井生产过程中，必须坚持相关规定的贯彻落实，要结合本矿的实际情况，采取有效的措施和方法，长期坚持，从根本上达到有效防治突出的目的。防突工作，重在落实，避免事故，狠抓管理，要建立一套行之有效的防突工作管理机制，层层落实，层层监督，确保监督到位，措施落实到位，只有这样，才有可能避免突出事故的发生，实现矿井的安全生产。
参考文献
[1］蒋承林，俞启香，煤与瓦斯突出球壳失德机理及防治技术ＩＭ］．徐州：中国犷业大学出版社，1998
[2］俞启香，瓦斯防治技术ＩＭ］．徐州；中国矿业大学出版社，1992
[3] 陈伟，谋与瓦斯突出危险性预浏及防治技术网、国矿业大学出版社，2003