第一章 概述.doc

第三篇 防治煤与瓦斯突出技术 第一章 概述 煤与瓦斯突出是煤矿中的一种动力现象，因发生机理复杂，且突出要素之间相互制约，因而预测突出地点与突出强度，难度较大。煤与瓦斯突出具有突发性，且破坏性极大，是煤矿安全生产中主要的灾害之一。自1879年4月12日比利时的阿格拉波2号矿突出后引起瓦斯爆炸以来，引起世界各国采矿工程技术界对煤与瓦斯突出问题的关注。随着矿井开采深度增大，导致地压加大，煤层瓦斯含量增加，突出发生的频率和强度日益加大，发生煤与瓦斯突出的国家也越来越多。百余年来，为了防治突出，各国采矿工程科技界对煤与瓦斯突出机理、预测和防治措施等进行了大量科学研究和试验，取得了明显的成效，但迄今尚不能完全杜绝突出，因而突出造成的伤亡仍屡见不鲜。 第一节 煤与瓦斯突出国内外概况 一、国外概况 1834年法国依萨克矿发生了世界上第一次煤与瓦斯突出，随后比利时、波兰、匈牙利、捷克、罗马尼亚、澳大利亚、加拿大、原苏联、英国、日本、保加利亚、西班牙、土耳其、南非、墨西哥、南斯拉夫和荷兰也相继发生突出。1989年的统计资料标明，国外已有19个国家250对矿井发生了突出，突出总次数达2.67万次，有11个国家突出强度超过了1000t。1969年7月3日，在乌克兰顿巴斯加加林矿石门揭穿煤层时发生世界上突出强度最大的突出，强度为1.4万t，瓦斯25万m3。 除发生煤与瓦斯突出外，还发生岩石与瓦斯突出，例如顿巴斯矿区在19651984年期间共发生砂岩与瓦斯突出3474次，都是由爆破作业引起的，最大突出强度为3500t。另外，在德国韦拉地区门村格拉本矿，曾发生过钾盐与二氧化碳突出，突出强度达10万t。 二、国内概况 图3-1-1-1 全国国有重点煤矿历年煤与瓦斯突出次数统计图 我国是世界上发生煤与瓦斯突出现象最严重、危害性最大的国家之一。在1950年5月2日辽源矿务局富国二矿煤巷掘进时发生我国首次煤与瓦斯突出。 随着采掘深度加深、地压与瓦斯压力的增加，导致突出矿井数量和突出的次数增多，突出强度也不断加大，突出已成为我国煤矿主要自然灾害之一。 1975年8月8日在天府矿务局三汇一矿280m水平平峒揭穿煤层时发生我国最大的煤与瓦斯突出，突出强度达12780t，突出瓦斯140万m3。 我国绝大多数的突出为煤与瓦斯突出，但在北票矿区的深部、阜新矿务局东梁矿、王营矿和吉林营城矿、甘肃窑街矿务局三矿也发生过岩石与瓦斯和岩石与二氧化碳突出。 随着人们对煤与瓦斯突出的认识不断深入，为了防止它， 采用了突出危险性预测预报、煤层预抽及超前排放钻孔等防治突出的措施，有效的地减轻了煤与瓦斯突出对安全生产的危害。 从全国煤与瓦斯突出次数统计图图3-1-1-1可以看出,自1950年后，全国的煤与瓦斯突出次数呈逐年上升的趋势，到1980年突出次数达到高峰，而后又呈下降的趋势。尤其是在原煤炭工业部1988年颁发“防治煤与瓦斯突出突出细则”，在全国推行了“四位一体”综合防突措施后，突出得到了有效的控制。使年突出次数维持在200-300次。另外从历年的煤与瓦斯突出类型分类图上（图3-1-1-2）看，也间接地证实了这一点。 图3-1-1-2 历年煤与瓦斯突出类型分类图 第二节 突出发生的一般规律 迄今为止，对突出的机理尚未完全弄清，但对大量的突出事例的分析表明，煤与瓦斯突出有以下一些基本规律 一、突出危险性随深度的增加而增大 我国煤层的始突深度变化范围很大，由数十米到数百米。白沙、涟邵、梅田等矿区始突深度仅为7080m，而抚顺本层煤的始突深度为620 m。多数突出矿井煤层的始突深度在200300 m。 对同一煤层来说。在始突深度以下，突出的次数和强度随深度的增加而增大。 二、突出危险性随煤层厚度增加而增，大尤其是软分层的增厚 对同一煤田来说，突出煤层愈厚突出危险性愈大。例如南桐矿务局的6号煤层厚1.0-1.5m，4号煤层厚2.5-3.2m。发生突出的次数分别为97次和325次；突出平均强度分别为43t／次和88t／次；最大突出强度分别为450t和5000t。 三、突出大多数发生在掘进工作面 根据1951-1981年突出事例的统计，掘进工作面的占81．8％；采煤工作面占15.8％执行防突措施时发生突出占2.4％。在掘进工作面中，石门揭煤发生的突出虽然次数较少，,占总次数的5.76％，但平均突出强度最大，达316t／次。千吨以上的特大型突出的绝大多数是在石门揭开煤层时发生的。 四、突出多发生在地质构造带 地质构造带包括 断层、摺曲、 火成岩侵入和煤层赋存条件煤层厚度、倾角和走向变化等区域。 五、突出预兆 煤与瓦斯突出发生前，都会出现各种各样有声和无声预兆。有声预兆包括煤体中的闷雷声、机枪声、爆竹声、嗡嗡声等。无声预兆包括支架来压、掉碴、片帮、工作面煤壁开裂、煤壁外臌、底臌和炮眼严重变形、风流瓦斯浓度忽大忽小、顶钻、喷煤喷瓦斯、煤层层理紊乱，煤变松软、暗淡无光泽、煤变干燥和煤尘增多等。有时在突出发生前，还会出现煤壁和工作面气温降低、有特殊气味等。 六、突出前作业方式 除自然因素外，对突出来说，采掘作业是一个诱导因素。工作面有人作业时会发生突出，但无人作业时也有不少的突出事例。 第三节 防突技术的发展 煤与瓦斯突出的发生与发展过程容易受自然与人为因素的影响， 现有的突出假说很难解释清楚煤与瓦斯突出的发生与发展过程，难以制定出有效地防治突出的措施， 这也是世界各国在防治突出工作中未能有效地防止突出发生的根蒂所在。 从近150余年来的防突出措施发展来看，防治突出措施可分以下三个阶段 第一阶段为避免发生人身伤亡而采取的以震动放炮为主的安全防护措施； 第二阶段以消除突出因素为主要目的的防止突出措施，例如开采保护层；超前排放钻孔。此阶段存在的主要问题是一些局部措施的防止突出效果不理想； 第三阶段为综合防治突出阶段，此阶段起源于20世纪80年代末期，在解决了工作面突出预测方法后，为此阶段提供了技术支持。综合防治突出措施，是由突出危险性预测、防止突出措施实施、防治突出措施效果检验和为防止人员伤亡而采取安全措施等所组成。 随着矿井的采掘深度的不断加深，采掘强度不断的加大，对防治突出的要求也将不断提高，主要表现为已有防突方法已不适应自然条件和采掘方式的变化，例如自然条件的变化对执行防治突出措施不利，受市场经济的影响，突出矿井要求高效低成本，因而要求防突措施必须在提高效率降低成本上下功夫，防突的发展趋势要采用高科技手段来预测煤层的突出危险性和提高措施的有效性。为此，在工作面预测上采用声发射（地音检测）、电磁辐射等非接触式预测方法，在区域预测上要采用物探法（无线电波透视或槽波地震CT成像）技术。在防突措施方面，提高措施的有效作用范围，例如水力扩孔技术、气体致裂低透气性煤层技术等。