煤与瓦斯突出的影响因素及其预防措施

来源:用户上传      作者: 周传法

　　摘要 煤与瓦斯突出是煤矿生产作业过程中，可能产生的自然安全灾害之一，其造成的后果不堪设想。本文将对影响煤与瓦斯突出问题的因素进行分析，并提出预防措施。
　　关键词 煤与瓦斯突出；影响因素；预防
　　中图分类号TD4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0133-02
　　在矿井作业过程中，如果出现煤与瓦斯突出事故，大量的瓦斯气体、煤岩固体物就会迅速喷出，超大冲击力既会破坏井下装备，喷射的煤岩也可能将巷道堵塞，影响作业人员的安全撤出，同时破坏井下通风系统，造成人员伤亡事故。如果突出的瓦斯遇到火源，就可能发生燃烧、爆炸风险，甚至井毁人亡。因此，煤与瓦斯突出问题不容忽视。
　　1 煤与瓦斯突出的影响因素
　　1.1 地应力
　　地应力是产生地质运动的主要动力，也是发生煤与瓦斯突出现象的动力来源。一般情况下，可以将地应力分为采掘附加应力、地质构造应力、自身重力三大类型。采掘附加应力主要来自采掘作业影响，将原有的应力状态破坏，造成应力状态的重新分布，而应力的改变，直接造成煤与瓦斯突出；地质构造应力来自矿区内的地质构造影响，也可认定为常数；自身重力来自岩体自重，在一个较小范围内，地表不会产生较大变化，也可认定为定值。
　　1.2 地质构造
　　矿井的地质构造，可包含褶曲、断层、节理等形式，在煤与瓦斯突出的诸多影响因素中，地质构造的影响力具有一定决定性、控制性。一般断层和褶皱等现象，出现在成煤的后期构造作用下。由于地质构造对矿区的控制作用，尤其是断层与褶皱的重要性，往往是形成煤与瓦斯突出的重要条件，且具有的风险易损不同，因此必须加强重视。由于断层造成的煤与瓦斯突出较为复杂，可以将断层分为逆断层和正断层两种形式，其落差大小、断层性质以及延伸长度等有所不同，这些因素的差别既可能造成煤的原生结构破坏，也助推突出的发展。张性断裂利于排放瓦斯，而压性断裂则不利于排放瓦斯，封闭作用明显，聚集瓦斯，提升了瓦斯的内容，成为突出动力。另外，褶曲构造对煤与瓦斯突出问题的影响力也不容忽视，据大量工程实践表明，一般容易出现煤与瓦斯突出问题的部位，主要是褶皱的紧密部位或者强烈部位、背斜的倾伏端、向斜的轴部端、褶皱的牵引部位等。
　　1.3 煤的物理性质
　　煤的物理性质主要是煤对瓦斯的吸附和解吸能力，力学性质则主要指煤的强度，也就是在煤受到外力作用时，产生的抵抗能力大小，包括抗剪强度、抗压强度、抗拉强度、粘结力、内摩擦角等。由于煤的各种性质对煤与瓦斯突出问题影响较大，因此需引起足够重视。一般情况下，如果煤的力学性质偏弱，那么缝隙越多，破坏力也偏小，煤层的受力破坏严重，而突出恰好发生在煤层的破坏位置。因此，煤的物理性质既决定了抵抗破坏力的功效，同时也体现了煤的承载力，另外，如果煤层中有瓦斯，且煤对瓦斯的吸附能力、煤的强度等逐渐下降，那么在一定的地应力条件中，煤中的裂缝较为严重，且连通性不佳，影响了煤的透气性，尤其在含有高瓦斯的情况下，可能出现瓦斯压力对煤层的破坏，也有可能形成过强的瓦斯气流，造成安全隐患。因此，加强煤的物理性质研究，对预防煤与瓦斯突出也很重要。
　　1.4 瓦斯的参数
　　在煤与瓦斯突出问题中，瓦斯压力的作用较明显，也作为突出的动力来源，瓦斯压力和瓦斯突出的关系较为复杂，一般瓦斯压力随着开采深度的增加而增加，瓦斯压力越大，那么发生煤与瓦斯突出的可能性就越大。在煤层中，含有的瓦斯量越大，那么煤与瓦斯突出的涌出量和强度也越大，一般煤中含有的瓦斯是吸附瓦斯与游离瓦斯，一般游离瓦斯会在突出中自由溢出，吸附瓦斯则以解吸功能进行释放。
　　1.5 煤层的厚度变化
　　煤层作为生成瓦斯、储存瓦斯的重要场所，给煤与瓦斯突出提供了物质基础。实际上，煤层的厚度在一定程度上影响了瓦斯的生成量大小，显示了原始沉积的条件差异，也可体现突出的分布压力。煤层厚度变化体现的梯度，实际上也是瓦斯变化的梯度表现，影响了瓦斯涌出。对于突出的煤层来说，较厚的煤层，尤其在软煤带位置，最容易发生煤与瓦斯突出。
　　由于煤的厚度具有不均匀性，在受到外力作用的情况下，应力分布不均，尤其在煤层厚度的集中点，应力也较为集中，构造运动会造成煤层的厚度变化，成为应力的异常点以及瓦斯集中地点，存在较大安全隐含。也就是说，在较为稳定的多煤层突出矿井中，随着煤层厚度的增加，可能存在的危险性也有所增加。在同一个煤层中，厚度较强的区段相比厚度薄弱的区段，危险性更大；而厚度变化较大的煤层相比厚度变化较小的煤层，危险性更大。
　　2 预防煤与瓦斯突出事故的几点对策
　　1）加强煤与瓦斯突出的预防工作重视程度，纳入到非突出矿井的整个生产建设过程中，包括地质勘探、建井、矿井生产等环节。由于煤与瓦斯突出既可以产生在矿井的浅部位置，也可能产生在深部位置、掘进面、采煤面等，因此需加强全过程控制；2）提高工作人员的安全作业意识，学好“防突”知识。煤矿企业的全体人员都应掌握预防煤与瓦斯突出问题的基本能力，一般在煤与瓦斯突出发生之前都有一定的预兆，可从地应力、煤的物理性质、瓦斯压力等方面分析，如果加强重视，可以察觉，虽然不能完全制止突出的产生，但是可以将危险降到最低。另外，还应加大对技术人员、技术设备的投入。人才是做好防突工作的根本保障，应由企业上级部门统一管理、统一协调；3）建立健全防突制度。任何手段的落实都离不开制度支持，因此加强防突管理制度，实现人、机、环境的和谐发展，只有这样，才能调动员工的工作积极性，提高设备的应用安全性能，提高防突工作效率与工作效果；4）有关突出矿井和非突出矿井的界定问题，不用以是否发生过突出为绝对标准。而是综合测定地应力、煤的物理性质、瓦斯参数、地质构造等，也可在一定程度上减少突出发生的可能性；5）将地应力、瓦斯压力等测定工作纳入到日常管理工作中，通过绘制瓦斯压力动态图、地应力动态图等，深入分析，尤其矿井进入新水平或者新采区，应及时测量突出危险性的相关参数，以便及时采取措施。另外，做好煤与瓦斯突出的预防工作，必须加强对现场管理的重视，综合性做好防突工作；6）加强对地质构造的调查与分析工作，深入了解矿井的地质构造，编制矿井瓦斯动态图，加强煤与瓦斯突出的预防管理工作力度。严格落实各种针对性、预见性较强的安全技术工作，从根本杜绝危险源。
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