高瓦斯矿井煤与瓦斯突出防治技术研究何玉宝

发表时间:2020/4/14   来源:《城镇建设》2020年第2期   作者:何玉宝
[导读] 最近几年来,由于井下煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等安全事故频繁发生,严重威胁了职工的生命和财产安全
        摘要:最近几年来,由于井下煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等安全事故频繁发生,严重威胁了职工的生命和财产安全。尤其是针对高瓦斯矿井,其潜在危险更大。文章针对当前高瓦斯矿井煤与瓦斯突出方面存在的问题进行分析,针对性的拿出防治技术加以解决,旨在为减少煤与瓦斯突出事故的发生奠定理论基础。
        关键词:高瓦斯矿井;煤与瓦斯突出;危害;突出机理;防治技术
        1 高瓦斯矿井煤与瓦斯突出的危害
        高瓦斯矿井相比低瓦斯矿井发生煤与瓦斯突出的几率更大一些,高瓦斯矿井煤与瓦斯突出的危害主要表现在以下方面:
        1.1 损坏、埋压井下巷道、机器、设备、设施、开关、电门等,比如没有瓦斯突出后的大量煤炭破坏巷道棚子、锚网、轨道、电门、开关、电缆,以及通风设施等。
        1.2 造成瓦斯浓度积聚上升,以至于缺氧伤及工人生命安全。比如瓦斯突出的地点,瓦斯浓度直线上升,造成人员缺氧后出现窒息死亡等。
        1.3 引发瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤尘爆炸等更大的事故,比如发生瓦斯突出后大量的瓦斯流经回风路线上电缆漏电时会引发瓦斯燃烧、瓦斯爆炸,还有可能激起煤尘爆炸,扩大事故的灾害。
        1.4 造成人员伤亡,使得家庭破损。比如现场工作的工人在遇到煤与瓦斯突出事故时撤离不及时或者方法不得当造成伤害、死亡,使得完整的家庭破损。
        1.5 扰乱生产单位的生产秩序,阻碍经济的良好发展。比如当发生煤与瓦斯突出事故后势必采取撤离人员、组织勘察、进行抢救、进行整改,验收没有问题后才复工,这样一来扰乱了生产单位的生产秩序,阻碍经济的良好发展。
        2 煤与瓦斯突出的机理
        2.1 采掘工作面进行采掘作业时接近煤体内存储的高压瓦斯带
        采掘工作面进行采掘作业时接近存储的高压瓦斯带,由于受到采掘影响,破碎的煤与瓦斯在高压作用下向采掘空间突出,并随之伴有动力现象。
        2.2 矿压或地应力运动时接近煤体内存储的高压瓦斯带
        煤炮、板炮即矿压或地应力运动时,使原生煤体内存储的高压瓦斯带遭到破坏,向采掘工作面突出的动力现象。
        2.3 煤层本身或者局部地区瓦斯含量高发生煤与瓦斯突出的可能性更大
        瓦斯含量高的煤层或者局部地区在原有的煤层结构或层理遭到破坏后破碎的煤和瓦斯突然向外释放。
        2.4 煤层本身或者局部地区瓦斯涌出量大发生煤与瓦斯突出的规模性更大
        瓦斯涌出量大的煤层或者局部地区在一定的诱导因素影响下发生破碎的煤和瓦斯突然向外释放。
        2.5 采掘工作面而言掘进工作面发生煤与瓦斯突出的几率更大
        相比采煤工作面而言,掘进工作面发生煤与瓦斯突出的几率更大一些,掘进过程中对前方的地质构造的预知、预判都有局限性,发生煤与瓦斯突出的几率更大。
        2.6 采掘过程中遇到地质构造带时发生煤与瓦斯突出的频率更大
        井下进行掘进和回采过程中当遇到断层、褶曲等地质构造带时比正常采掘作业时发生煤与瓦斯突出的频率更大。
        2.7 放炮相比其他工艺而言发生煤与瓦斯突出的概率更高一些
        相比其他工艺而言,放炮对煤体破损程度要高一些,诱发煤与瓦斯突出的概率更高一些。
        2.8 采掘深度的逐步增加发生煤与瓦斯突出的强度更大一些
        煤矿随着产量的增加、开采范围的扩大,掘进和开采深度的也在逐步增加,压力也在逐步增加,相比而言发生煤与瓦斯突出的强度更大一些。
        2.9 方向上向上方掘进时发煤与瓦斯突出次数较多
        煤矿在进行采掘作业时,向上方掘进时煤体更容易破损,发生煤与瓦斯突出的次数较多。


        2.10 倾角上角度大发生没有瓦斯突出的频次较多
        相对而言,煤层倾角大的比倾角小的煤的稳定性较差,发生煤与瓦斯突出的频次较多。
        2.11 相关人员安全意识不高,安管人员防突知识专业性不足
        一些矿井作业人员缺乏防突知识的安全防护意识,导致他们不能及时发现问题,实现自救。还有现场的一些安管人员防突知识专业性不强,导致他们无法给矿井作业人员提供有效的瓦斯防突知识防治技术帮助。
        3 高瓦斯矿井煤与瓦斯突出防治技术
        3.1 建立150-200立方米/分的大功率直径325mm的大管径瓦斯抽放泵站,实现抽采达标
        对于高瓦斯矿井中的煤与瓦斯突出的防治,在通风能力达到一定限度的情况下最有效的防治技术就是瓦斯抽采。主要是通过建立矿井瓦斯抽放系统,即在工业厂区、井下井底车场、生产采区等地点建立150-200立方米/分的大功率和直径325mm的大管径的矿井永久或临时瓦斯抽放泵站,合理布置矿井瓦斯抽放系统。对高瓦斯矿井的掘进工作面掘进之前采取预抽措施,对于高瓦斯综采综放工作面采取采前预抽、采空区对角抽放、上隅角埋管抽放、邻近层抽采、走向钻场抽放、走向高位钻孔抽采放等抽采措施。
        3.2 合理布置巷道结构、合理调整通风系统、合理设置通风设施,作为防突防治技术的根本保证
        采掘工作面进行采掘作业的前提是采区的通风系统稳定、可靠。因此通过合理布置巷道结构、合理调整通风系统、合理设置通风设施,实行采掘工作面独立通风,保证供风充足、配风合理、风量有效、系统稳定、瓦斯防治治理到位。
        3.3 区域防突措施中首推开采保护层,减少煤与瓦斯突出的危险性
        开采保护层是指为消除或削弱相邻煤层的突出或冲击地压危险而先开采的煤层或矿层。开采保护层是迄今为止防突上最有效、最经济的区域性措施。开采保护层需要一定的适用条件,包括煤层间距、煤层赋存、瓦斯含量等条件。也就是说,先开采无突出危险的煤层,或者先开采突出危险性小的煤层,使其下部或突出危险性较高煤层中的瓦斯,通过采动裂隙向保护层大量释放,从而达到开采一个层煤、解放其他层煤的区域性治理瓦斯的目的。
        3.4 区域防突措施中积极推广预抽煤层瓦斯,减少煤与瓦斯突出较高的系数
        预抽煤层瓦斯指的是,在突出煤层内布置一定数量的钻孔,对煤层内瓦斯进行抽放,使煤层瓦斯含量减少,煤体卸压,煤强度增加,消除突出危险。主要是通过建立矿井瓦斯抽放系统,即在工业厂区、井下井底车场、生产采区等地点建立大功率和大管径的矿井永久或临时瓦斯抽放泵站进行预抽瓦斯。预抽煤层瓦斯可采用的方式有:地面井预抽煤层瓦斯、井下穿层钻孔或顺层钻孔抽区段煤层瓦斯。穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯,顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。
        3.5 区域防突措施中加强日常煤层注水管理,实现常态化
        煤层注水在区域防突措施中是最经济、最简便的方法,煤层注水按钻孔深度分深注水和浅孔注水。深孔注水是在回采工作面前方进风巷或回风巷沿煤层倾斜平行于工作面打孔,孔深一般为工作面斜长的2/3,孔径75-100mm。与浅孔注水相比,深孔注水成本较高,打钻较困难,只用于中厚与厚层煤层。
        3.6 加强技术研发,实现合理利用资源
        瓦斯也是一种能源,一些地区的煤矿开采中,已经开始使用瓦斯发电,同时利用发电的余热工程提供的暖气和热水,这种变废为宝的瓦斯防治技术能取得良好效果。要加强技术研究,攻克低透气性煤层瓦斯抽采、低浓度瓦斯发电等一系列瓦斯治理难题,实现瓦斯防治的经济效益、环保效益和社会效益的“三赢”。
        3.7 强化瓦斯防治局部瓦斯防突措施,实现局部消突
        针对局部区域或巷道,可采用超前钻孔、排放钻孔、水力冲孔、水力冲刷、松动爆破、金属骨架等措施,减缓瓦斯所带来的压力。
        3.8 灌输相关人员安全意识和防突知识专业知识,提高自身能力
        通过防突培训、讲座、参观、考察、交流、借鉴、讲解、演示、操作等多种形式对相关人员安全意识和防突知识专业知识进行灌输,提高自身能力,更好的为职工提供瓦斯防突知识防治技术的帮助。
        4 结语
        总之,新时期,做好高瓦斯矿井煤与瓦斯突出防治技术的工作十分关键,不仅保证了煤矿资源的有序生产,同时也提高了生产人员的安全系数,为煤矿经济发展提供了有效保障。
        参考文献:
        [1]刘德南.研究高瓦斯突出矿井的治理技术[J].低碳世界,2018(02):57-58.
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