煤与瓦斯突出的预兆

煤与瓦斯突出的预兆（精选8篇）

煤与瓦斯突出的预兆 第1篇

在井下采掘过程中, 煤与岩石一瞬间被从煤体中抛出, 并喷出大量瓦斯, 这种现象叫煤与瓦斯突出, 简称为“突出”。煤与瓦斯突出事故不仅会造成采掘工作面和通风系统的破坏, 同时大量煤与瓦斯以极快的速度喷出, 还可能会充塞巷道, 造成人员窒息和瓦斯爆炸、燃烧及煤 (岩) 埋人事故。

煤与瓦斯突出前, 一般都有预兆, 突出预兆可分为有声预兆和无声预兆。 (1) 有声预兆:煤层发出劈裂声、闷雷声、机枪声、响煤炮以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。声音由远到近, 由小到大, 有短暂的, 有连续的, 时间间隔长短也不一致;煤壁还会发生震动和冲击, 顶板来压, 支架发出折裂声。 (2) 无声预兆:工作面顶板压力增大, 煤壁被挤压, 片帮掉渣, 顶板下沿或底板鼓起;煤层层理紊乱、煤暗淡无光泽、煤质变软;瓦斯忽大忽小, 煤壁发凉, 打钻时有顶钻、卡钻、喷瓦斯等现象。

井下工作人员发现上述预兆后, 应立即向有关部门报告, 及时采取措施;情况严重时, 应立即停止作业, 迅速迎着风流撤出。

防治煤与瓦斯突出浅谈 第2篇

摘要：有煤、岩和瓦斯参与的动力现象我们称为煤与瓦斯突出，这也是煤矿中较为严重的自然灾害之一。本文通过分析煤矿中煤与瓦斯突出规律，有效的防突措施，为矿井煤与瓦斯的治理提供借鉴经验。

关键词：煤与瓦斯  突出  防治措施

1 矿井基本概况

阿拉善盟天荣煤炭公司（以下简称天荣公司）为神华集团乌海能源公司子公司，位于阿拉善盟阿拉善左旗宗别立镇，主要开发二道岭矿区的无烟煤资源。

天荣公司属于煤与瓦斯突出矿井，矿井各煤层瓦斯含量、瓦斯压力较大，天荣公司一矿可采各煤层瓦斯测定最大含量分别为：一煤15.969m3/t、二1煤14.78m3/t、二2煤14.877m3/t、四煤17.064m3/t，瓦斯压力分别为1.2MPa、1.1MPa、1.04MPa、1.2MPa。

对于矿井的煤层瓦斯，一般都是采取井下钻孔的方式来实现卸压瓦斯抽放的目的。在采掘过程中，对于瓦斯突出的问题，特别是瓦斯超限的问题，直接影响着煤矿资源的开采，威胁着开采人员的安全，因此，如何降低甚至消除瓦斯的威胁，合理采集煤层气资源，想方设法使瓦斯含量大大减少，最大限度减轻瓦斯压力，保证工作面能够进行安全生产，是摆在我们面前的重要问题。

2 煤与瓦斯突出的机理、规律

2.1 煤与瓦斯突出的机理

许多国家都非常重视对于煤和瓦斯突出机理的研究，许多国通过长时间的努力在这方面也取得了相应的成就。但就目前对突出机理的研究和认识来说，这些还只是处于假说阶段。究其根本是煤与瓦斯突出机理具有复杂性并且突出现象具有多样性，所以在研究过程中掌握和了解其内部的原理并非易事。就目前的研究成果来说，地应力假说和瓦斯作用假说、化学本质假说以及综合作用的假说等等，是国外对煤与瓦斯突出机理的基本认识。

其中，中心扩张学说、流变假说与二相液体假说、固流耦合失稳理论和球壳失稳理论等是我国在这方面的研究。另外，突出破坏过程及瓦斯渗流的机制方程是我国科学院力学研究所从力学角度对突出过程的研究成果。

煤与瓦斯突出的机理有很多种假说，得到大家公认的比较有权威的假说是煤与瓦斯突出主要是由地应力、煤与瓦斯的物理力学性质等三者综合的结果。这也是目前最有影响力的说法。

2.2 煤与瓦斯突出的基本规律

①突出与地质构造之间的关系，在地质构造带的内部一般会较多的发生突出，如断层、褶曲和火成岩侵入区域的附近。②突出与瓦斯之间的关系，概括来说，影响突出发生的最重要的因素是煤层中瓦斯的压力与含量。大体来说，瓦斯压力和瓦斯含量与突出的危险性成正比。虽然多种因素综合作用形成突出，但是煤层的瓦斯含量和压力与突出之间，没有特别固定的关系。③突出与地压之间的关系，地压越大，突出的危险性越大，即这两者成正比关系。④突出与煤层构造之间的关系，一般情况下煤的破坏类型愈高强度愈小，突出的危险性愈大。因此在软煤层或软分层中突出的发生较多。⑤突出与围岩性质之间的关系，突出危险性会随着煤层顶底板坚硬而致密的岩层且厚度的变大，其集中应力就会较大，瓦斯不容易排放，反之就会小。⑥突出与水文地质之间的关系，研究表明，矿井中水的涌出量会随着湿润度的改变而改变。由于地下水的流动可以溶解某些矿物，给瓦斯流动创造了条件，因此突出的危险性也会降低。⑦突出具有延期性，我们所说的突出的延期性变化是震动放炮后没有立刻诱发突出的发生，而相隔一段时间后才发生。延迟时间会从几分钟到几个小时。

3 煤与瓦斯突出预兆与预测

3.1 煤与瓦斯突出预兆

研究表明，发生突出是因为从震源传出震波（或声波）的强度和频率增加到一定程度时，就可能出现煤的突然破坏。引起突出的最主要也是最重要的原因是连续的多起断裂，而且异常的微震发射通常在断裂之前5～45s内产生，所以作为常用的突出预报方法的微震法有很广阔的前景及应用。煤层温度状况可以预测出突出的危险性。根据温度状况预测突出危险性的理论我们可以得到“瓦斯解吸时吸热，导致煤层温度降低”。

3.2 煤与瓦斯突出的预测

区域预测和工作面预测组成煤与瓦斯突出预测的两大类。

3.2.1 区域性预测

确定井田、煤层和煤层区域的危险性是区域性预测的主要任务，在地质勘探、新井建设和新水平开拓时进行。区域性预测主要有以下几种方法：

①单向指标法。预测指标以煤的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力为依据，各种指标的突出危险临界值应根据实测资料确定。②按照煤的变质程度。煤层的突出危险程度与其挥发分之间是紧密相关的：没有突出危险的，烟煤的挥发分大于35%和无烟煤的比电阻的对数值小于3.3;但挥发分在18%～22%时，突出危险性最高。③地质统计法。根据已开采区域突出点分布与地质构造之间的关系，然后结合未采区域的地质构造条件大致可以预测突出可能发生的范围。

3.2.2 工作面预测。工作面预测也称日常预测，其任务是确定工作面附近煤体的突出危险性，即工作面继续向前推进时有无突出危险。

①石门揭煤突出危险性预测。石门揭煤突出危险性预测的方法大体可以分为以下几种：a综合指标法。在石门向煤层至少打两个测压孔，测定煤层瓦斯压力，并在打钻过程中采样，测定煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度，按综合指标进行预测。b钻屑指标法。在距煤层最小垂距3～5m时至少向煤层打两个预测钻孔，用1～3mm的筛子冲洗液中钻屑，测定其瓦斯解吸指标。c钻孔瓦斯涌出初速度结合瓦斯涌出衰减系数。当石门距煤层3m以外时，至少打两个穿透煤层全厚的预测钻孔，打钻结束后马上用充气式胶囊封孔器封孔，充气压力0.5MPa。打钻结束到开始测量的时间一般不应超过5min。封孔后应先测第1min的瓦斯涌出初速度，第2min测定解吸瓦斯压力，一旦瓦斯涌出初速度超过预定的工作指标，还应测定第5min的钻孔涌出时的速度，以便算出瓦斯涌出衰减系数。②煤巷突出危险性预测。煤巷突出危险性预测的方法主要有：a钻孔瓦斯涌出初速度法。在距巷道两帮0.5m处，各打一个平行于巷道掘进方向的钻孔，用充气式胶囊封孔器封孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度，从打钻结束到开始测量的时间不应超过2min。b钻屑指标法。在工作面打2个或3个钻孔。钻孔每打1m测定一次钻屑量，每打2m测一次。根据每个钻孔沿孔深每米的最大钻屑量和钻屑解吸指标预测工作面突出危险性。

3.3 神经网络方法进行突出预测

地应力、高压瓦斯、煤的结构性能、地质构造、煤厚变化、煤体结构及围岩特征等等这些因素所共同作用是形成煤与瓦斯突出的发生的主要因素。在各种力学作用和之前所讲到的这些影响因素的共同作用下，突出灾害的发生都是很不规则的，且处于一个不断变化的系统，呈现出了复杂而又难以判断的非线性状态。

形成煤与瓦斯突出的发生的主要因素是地应力、高压瓦斯、煤的结构性能、地质构造、煤厚变化、煤体结构及围岩特征等等这些因素所共同作用。在各种力学作用和之前所讲到的这些影响因素的共同作用下，突出灾害的发生都是很不规则的，且处于一个不断变化的系统，呈现出了复杂而又难以判断的非线性状态。

人工神经网络对其进行预测和判定是人们为了解决这一问题所用的方法。神经网络可以通过样本来“学习”，一方面它与传统的各种预测方法区别开来，另一方面训练完成后的网络能以任何精度逼近真值（只要训练数据足够多）。与传统方法不同的是该方法能够抽提、捕捉隐藏在历史数据中的规律，特别是那些尚未被人类认识和发现的规律。研究表明，在地震之前有氡和氦的反常涌出现象。煤中涌出的氦可以作为预测突出的一个指标进行实验和加以判定。

4 煤与瓦斯突出的预防措施

煤与瓦斯突出作为一种极其复杂的动力现象，既要搞清楚它发生的地区、范围，以便更好的采取防治措施，改变其发生突出时应具备的基本条件，又要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便将来更好的防治突出，所以要抓好以下工作很重要。

4.1 揭煤防突

目前国内采用揭开煤层的方法基本上都是远距离震动放炮，把好“七关”是揭煤防突最主要的方法。分别为设计关、施工关、验收关、封孔关、抽放卸压关、检验关、二次卸压关。

4.2 煤巷掘进防突

各国实践证明，煤巷掘进过程中会较多的有煤与瓦斯突出的发生。超前排放钻孔、浅孔松动爆破、深孔控制爆破、预抽瓦斯及上述措施与边掘边抽相结合的综合防突措施，可以有效地防治煤巷掘进突出。采取打少数超前卸压钻孔是一般和中等程度突出危险区域解突方法;超前钻孔、煤体固化和金属骨架等多种措施综合防治是严重突出危险区域大都采用的方法。

4.3 大倾角不稳定煤层防突

大倾角不稳定煤层中比较常用的方法有超前密集钻孔和煤层注水防突措施。超前密集钻孔利用煤体前方的钻孔使煤体应力得以释放和转移，释放煤体前方的高压瓦斯，以使掘进头前方一定范围内形成低应力、低瓦斯区，以达到防突或降低突出强度。

应用煤层注水措施来降低或消除瓦斯突出危险性是目前国内外采用的较为普遍的方法，实验测试结果表明：当煤样含水量达到饱和程度时，干煤相比干湿煤来说，其透气系数要上升一个数量级，研究表明，湿润煤的瓦斯解吸量可达常压下煤的瓦斯解吸量的17%～27%。国内外不少矿井煤层注入充足的水后再打开钻孔时几乎就不会再有瓦斯涌出现象，而且注水后再进行采掘时，瓦斯涌出量也会明显下降，并且放炮后的瓦斯涌出量也会相对比较均匀。

4.4 防治突出的技术措施

区域性措施和局部性措施是防治突出的技术措施的两大类。针对大面积范围消除突出危险性的措施是区域性措施，在采掘工作面执行的主要是局部性措施，它针对采掘工作面前方煤岩体一定范围消除突出危险性的措施。预留开采保护层、大面积瓦斯预抽放和控制预裂爆破，是目前主要的区域性措施;卸压排放钻孔、深孔或浅孔松动爆破、卸压槽、固化剂、水力冲孔等是局部措施的种类。

4.5 “四位一体”综合防治突出措施

所谓“四位一体”综合防治突出措施，就是说首先应对开采煤层及其对开采煤层形成影响的邻近煤层进行突出危险性预测。对确认的突出危险性区域，应采取区域性防治突出技术措施，对确认的突出危险工作面，一定要采取局部性防治突出技术措施。采取防治突出技术措施之后，务必对防治突出技术措施和消除突出危险性的效果进行检验，一旦检验有效，则采取安全防护措施的前提下进行采掘作业;如果检验无效，必须补充防治突出技术措施，直至再次检验为有效时方可在采取安全防护措施前提下进行采掘作业。否则，必须继续补充技术措施。

4.6 安全防护措施

控制突出危害程度的措施是安全防护措施，也就是说即使发生突出，也要使突出强度降低，对现场人员进行保护不致危及人身安全。如震动性放炮、远距离放炮、反向防突风门、压风自救器、个体自救器等。

5 解决瓦斯涌出异常问题的措施

通过对矿井瓦斯涌出的原因及异常形成的分析，我们可以从以下几方面去采取措施，解决矿井瓦斯涌出异常问题：

5.1 加强通风、设备、设施管理

①在瓦斯涌出异常的施工巷道、工作地点安装风电闭锁、瓦斯电闭锁装置，并调试确保灵敏可靠和正常监控。②每天对瓦斯涌出异常的区域或巷道中的所有电气设备进行防爆检查，杜绝设备失爆。开关等电气设备出现故障需检修时，严禁施工人员擅自拆卸，必须经瓦斯检查员检查瓦斯，确定可以实施检修后由机电专职检修人员检修。③在瓦斯涌出异常的区域或工作面、巷道中安设瓦斯传感器，随时监测瓦斯变化情况。④及时校验瓦斯检测仪，最大限度降低误差，对该地点实行有效监测。⑤应在瓦斯涌出异常区域回风巷内成组安设隔爆水幕，并保持水幕中有足够水量。

5.2 加强瓦斯检测管理

①选配责任心较强的瓦斯检查员对瓦斯涌出的区域，特别是有瓦斯涌出异常的掘进施工巷道、地点和地段，要进行专人、专头、专职检测，并随时确保正常通风。②在瓦斯涌出异常地点进行专职检测的瓦斯检查员，入井必须随身携带光学式瓦斯检查仪和便携式瓦斯检查仪，两种仪器配合使用，确保检测无误。③严格执行瓦斯检查员现场交接班制度，严禁瓦检员脱岗、串岗。④每天、每班必须有专人对有瓦斯涌出异常的区域和施工地点进行巡查，实行现场重点监管，及时解决存在的“一通三防”问题。

6 结束语

综上所述，煤与瓦斯突出作为一种极为复杂的动力现象，主要是由于其突发性和不完全的可知性而闻名的。我们很难完全避免它的发生，所以，防治煤与瓦斯的工作的重中之重是有一套综合而全方位的防治煤与瓦斯突出的系统工程，主要合理的采掘部署、预测突出的危险性以及正确地、有措施性的防治效果和通风及抽放瓦斯等综合防突措施等。这就需要我们了解煤与瓦斯突出的突发过程及演化机理对提高矿井产量，减少财产损失和人员伤亡具有重大的科学意义，虽然目前突出机理还未有统一的定论，但通过我们对煤与瓦斯的现有认识，加深对煤与瓦斯突出的理性思考，积极做好防御工作，就可以减少甚至避免这种灾难性事故的发生。

参考文献：

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浅谈煤与瓦斯突出的防治 第3篇

1 煤与瓦斯突出概念

煤与瓦斯突出是由于地应力和瓦斯压力的共同作用下, 在极短的时间内, 破碎的煤和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。

2 煤与瓦斯突出类型

煤与瓦斯突出按动力现象的力学特征, 可分为:突出、压出和倾出;按突出强度可分为:小型突出 (强度小于100T) 、中型突出 (强度等于或大于100T、小于500T) 、大型突出 (强度等于或大于500T、小于1000T) 、特大型突出 (强度等于或大于1000T) 。

煤与瓦斯突出一般是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后随即发生的。这样的突出称之为正常突出。还有一种突出是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后延迟一定时间才发生, 称之为延期突出。延期突出由于延期时间有长有短, 难以确定, 不好预防。那么, 煤与瓦斯突出的机理是如何的呢?讨论瓦斯抽放和突出治理的资料很多, 但对突出机理进行详细描述的资料却很少, 因此了解这方面知识对于研究和治理突出显得很有必要。

3 煤与瓦斯突出危害与突出机理:

煤与瓦斯突出系指煤矿中这样一种煤体动力现象, 即在极短时间内, 由煤体向巷道 (包括采场) 中突然喷出巨量的瓦斯和粉碎的煤, 并在煤体中形成某种特殊形状的空洞, 喷出的粉煤被瓦斯流所携带运动, 并造成一定的动力效应 (推倒矿车, 巨石, 破坏支架等) , 大突出时粉煤可以充填数百米巷道, 而喷出的瓦斯-粉煤流有时带有暴风般的性质, 逆风流充满数千米长的巷道。

因此, 煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的最严重的自然灾害。自从1834年法国发生世界上第一次煤和瓦斯突出以来, 40多个产煤国家发生了突出。我国的瓦斯突出极为严重, 至今为止, 已发生突出万次以上。近年随着煤炭开采的向地下深部延伸和开发力度的加大, 煤与瓦斯突出也随之加剧。云南东源集团的羊场煤矿, 田坝煤矿, 恩洪煤矿均是突出矿井, 恩洪突出还很严重。云南在建的最大规模井工煤矿——白龙山煤矿也已经发生瓦斯突出。因此瓦斯突出灾害的严重性云南已经凸现。研究和掌握治理技术已经很迫切。

人类对煤与瓦斯突出机理的研究已经近200年了, 对突出机理的假说不下40种, 尽管各有差别, 但归纳起来有六类, 主要的仍然是三大类:瓦斯主导学说;地压主导学说;综合作用假说。本文介绍有代表性的几种假说。

3.1 瓦斯主导学说

该类学说认为, 瓦斯是突出的主要原因和能源, 而地压和煤的物理力学性能则是为突出创造了有力条件。该类学说主要包括以下假说。

(1) “瓦斯包”说 (前苏联贝可夫提出) 。

突出的原因在于煤层中存在“瓦斯包”。该瓦斯包中的瓦斯压力比邻近区域要高得多, 且包围“瓦斯包”的煤体透气性极小, 使高压瓦斯得以保存。当工作面接近这一“瓦斯包”时, 高压瓦斯破坏了煤壁, 瓦斯携带破碎煤猛烈喷出, 发生瓦斯突出。

(2) 突出波说 (前苏联赫利斯特尔维切提出) 。

突出是煤层中所含潜能的显现, 每吨煤中所含瓦斯的潜能要比煤层储蓄的弹性变形能大10倍左右。在煤强度低的区域, 煤层中的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度, 在采掘工作面接近这些区域时, 在瓦斯压力作用下, 可产生连续破坏煤体的“突出波”。

(3) 瓦斯膨胀说。

(1) 煤层中存在高压瓦斯含量地带, 吸附瓦斯引起了煤体膨胀, 增加了煤层应力, 且在这样的煤层中透气系数接近于零。当巷道接近这一区域时, 使应力急剧降低, 造成煤的破坏和突出。

(2) 突出是由于含有高压瓦斯的煤层, 煤结构不均匀。透气性低的硬煤包围着透气性高的软煤, 当巷道工作面接近硬煤与软煤边界时, 运动着的高压瓦斯就可以冲破煤壁夹带着碎煤而喷出发生突出。

(4) 瓦斯水化物说 (前苏联学者提出) 。

在一定温度和压力下, 空隙煤体中有可能形成瓦斯的水化物CH4·6H2O。当它与水结合时, 在一立方米的水中可以含有200m3的瓦斯。煤层中的瓦斯水化物以不稳定的化合物存在, 储存着巨大的潜能, 受到采动影响即能迅速分解, 形成高压瓦斯, 突破煤体而造成突出。

3.2 地应力为主导作用的假说

(1) 岩石变形潜能说。

在地质构造带储藏着构造应力, 在煤层顶底板的岩层中积蓄着强大的弹性能。当巷道接近厚的岩层弹性变形地区时, 围岩象弹簧一样地伸张, 破碎和粉碎煤体, 瓦斯随之大量涌出发生突出。瓦斯在突出过程中仅起辅助作用。

(2) 集中应力说。

在回采工作面前方的支撑压力带, 由于厚的坚硬顶板悬顶突然折断而引起的附加应力, 致使煤体在集中应力的作用下遭受破坏而引起突出。

(3) 应力叠加说。

瓦斯突出是由于地质构造应力, 自重应力, 火山与岩浆活动的热力变形应力, 采矿应力和放顶动压等应力叠加而引起的。

3.3 综合作用假说

此假说的主要特点是:(1) 除了地层重力, 高压瓦斯外, 在煤层中不存在任何其他能源。突出是地应力, 瓦斯压力和煤的物理力学性能综合作用的结果。(2) 地压破碎煤体是造成突出的首要原因, 而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用。从突出总能量来说, 瓦斯是完成突出的主要能源。(3) 实验资料表明, 只有煤强度很低, 与围岩摩擦力不大时, 地压造成的煤的变形前能和围岩功能, 才能把煤体破碎形成突出。煤强度是形成突出的一个极为重要的因素。

从上面介绍的突出机理不难看出, 瓦斯是突出的主要因素, 没有瓦斯就谈不上瓦斯突出。没有瓦斯的动力现象称之为冲击地压;:没有动力效应的瓦斯急剧涌出称之为瓦斯喷出。因此可以说:治理瓦斯突出的方向是消除高压瓦斯的存在。所以我国治理瓦斯的行政强制手段是“四位一体”防突。国家煤矿安全监察局要求:国有煤矿中的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井, 要严格按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求, 制定和落实瓦斯先抽后采的措施, 推进高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井加大瓦斯抽采力度, 真正做到“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”, 实现抽、掘、采关系平衡, 确保不抽不采, 达不到瓦斯抽采指标要求的不采。发现达不到抽采指标要求的采掘工作面, 要立即停止生产, 限期达标, 逾期仍不达标的, 必须按瓦斯抽采达标煤量核减煤炭产量计划;对小煤矿中的煤与瓦斯突出矿井和应进行瓦斯抽采的高瓦斯矿井, 必须制定并落实瓦斯抽采规划, 建立瓦斯抽采系统, 2008年底前全部装备到位并投入使用, 逾期未安装或不投入使用的, 一律停止生产。高压的游离瓦斯是突出的根源, 防治瓦斯的关键就是要消除煤层中的突出瓦斯。其方向是:采取开采解放层、抽放等措施, 减少乃至消除煤层瓦斯, 使之形不成瓦斯突出的条件;采取控制地压新举措, 消除采掘工作面周边应力集中, 从而解除瓦斯在“应力三区”作用下运移形成突出条件。根据瓦斯运移的理念, 在采掘工作面前方一定距离抽放瓦斯, 可以有较好的抽放效果。

4 煤与瓦斯突出规律

煤与瓦斯突出在其孕育、发展和能量释放的过程中, 呈现出一定的规律性, 一般表现如下。

(1)突出与地质构造的关系, 突出多发生在地质构造带内, 如断层、褶曲和火成岩侵入区附近。

(2)突出与瓦斯关系, 煤层中的瓦斯压力与含量是突出的重要因素之一。一般说来, 瓦斯压力和瓦斯含量越大, 突出的危险性越大。但突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间, 没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可以发生突起;反之, 瓦斯压力高, 含量大的煤层也可能不突出, 因为突出是多种因素综合作用的结果。

(3)突出与地压的关系, 地压愈大, 突出的危险性愈大。当深度增加时, 突出的次数和强度都可能增加;在集中压力区内突出的危险性增加。

(4)突出的煤层构造的关系, 煤层构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。一般情况下煤的破坏类型愈高强度愈小, 突出的危险性愈大。故突出多发生在软煤层或软分层中。

(5)突出与围岩性质的关系, 若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时, 其集中应力较大, 瓦斯不易排放, 故突出危险性愈大;反之则小。若顶底板中具有容易风化和遇水变软的岩层时, 将减少突出危险性。

(6)突出与水文地质的关系, 实践表明, 煤层比较湿润, 矿井涌水量较大, 则突出危险性较小;反之则大, 这是由于地下水流动, 可带走瓦斯, 溶解某些矿物, 给瓦斯流动创造了条件。

(7) 突出具有延期性突出的延期性变化就是震动放炮后没有透异突出而相隔一段时间后才发生突出。其延迟时间从几分钟到几小时。

只有掌握了煤与瓦斯突出的规律, 对我们进一步研究和防治煤与瓦斯突出打下良好的基础。

5 煤与瓦斯突出预兆

《煤矿安全规程》规定:开采突出煤层时, 每个采掘工作面的专职瓦斯检查工, 必须随时检查工作机瓦斯, 掌握突出预兆。当发现工作地点有突出预兆时, 瓦斯检查工有权停止工作面作业, 并协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出, 报告矿调度室。绝大多数突出有明显的预兆, 只要我们掌握了突出预兆, 并能按《煤矿安全规程》的要求, 及时地按避灾路线撤出, 在发生突出事故时, 就可以将灾害带来的损失降低到最低程度。煤与瓦斯突出预兆根据其孕育、发展、能量释放三个过程可分为:早期预兆、中期预兆和临突预兆。

早期预兆也称变化预兆, 主要特征为:工作面煤变软、煤的光泽变暗、节理层理混乱。这时, 煤与瓦斯突出危险性增大, 所以要密切观察, 加强工作面防护监控, 提高防护意识。

中期预兆也称动力预兆, 主要特征为:采掘工作面钻沫多、钻进慢, 夹钻、顶钻、喷孔异常。中期动力预兆在突出威胁区表现并不明显, 但在突出危险区域表显较为强烈。“喷孔”是突出危险区的常见现象, 是瓦斯卸压的“必然结果”, 是瓦斯能量释放的具体形式。遇到这种情况, 《煤矿安全规程》规定, 停止工作面作业, 组织人员按避灾路线撤人, 并汇报矿调度室, 待突出危险消除后, 方可继续作业。

临突预兆也称异常预兆, 主要特征为:工作面来压、煤炮响、瓦斯涌出异常。通常三种现象几乎同时发生, 表现强烈。工作面来压是指掘进面突出前夕顶板来压、底臌、两帮来压、片帮掉顶、支架变形、损坏、发抖、迎头煤体外移等剧烈现象, 压力异常, 这是矿压现象的表现。煤炮响是指与压力异常时, 出现煤炮频发, 顶板与煤体撕裂声, 瓦斯射流哧哧声等多种声音汇集在一起, 显现异常强烈, 因此也称“声音异常”。瓦斯涌出异常, 是指与压力声响异常时, 瓦斯涌出忽大忽小, 极值悬殊数倍, 但总体趋势涌出量增大。这时, 瓦斯涌出异常导致突出与不突出两种结果。当工作面发生煤与瓦斯突出时, 现场人员快速按避灾线路全部撤出危险区, 并立即停止工作面供电, 停风, 并汇报调度室, 设置警戒。这时, 回风系统和相关区域也要立即撤人、停电、警戒。矿调度室接到汇报后, 立即成立事故抢险指挥部进行抢险工作;当工作面未发生突出时, 现场人员按《规程》要求, 快速撤出后, 停负荷电, 并设警戒, 向调度室汇报。一小时后, 组织通风、安全、区队长三人组进工作面, 观察情况, 记录分析, 再向调度室汇报, 当班不得复工。由矿井总工程师组织有关人员, 重新分析研究施工方案和安全措施, 专题处理。

6 煤与瓦斯突出防治

《煤矿安全规程》规定:矿井在采掘过程中, 只要发生过一次煤与瓦斯突出, 该矿井即为突出矿井, 发生突出的煤层即为突出煤层。开采突出煤层时, 必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防突措施效果检验和突出防护措施“四位一体”的措施配套系统, 它是防治突出的总的技术原则, 其目的是: (1) 防止突出发生。 (2) 避免突出造成人身伤亡事故, 采取防突综合措施更加有的放失, 提高措施的有效性。

突出危险性预测是防治突出综合措施的第一环节, 目的是确定突出危险性的区域和地点, 在煤矿建井初期可采用超前钻孔、控制煤层层位、测定瓦斯压力、煤的坚固性系数、煤层围岩性质及厚度、地质构造、煤层赋存条件, 预测方法有:综合指标法、岩心法和预测法, 这几种预测方法的技术参数《防突规定》中有明确的指标数据, 突出危险性预测确定有突出危险性时, 就必须执行防突措施。

防突措施是指在突出煤层进行开采前, 对突出煤层进行扩大范围采取的防突措施, 区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两大类。开采保护层必须按《防突规定》选择保护层, 应优先选择上保护层, 在选择开采下保护层时, 不得破坏被保护层的开采条件, 在开采保护层的同时应预抽被保护层的瓦斯, 预抽被保护层的瓦斯应按相关的规定进行, 应做好预抽钻孔施工的各项记录、参数、控制的区域等综合防突措施。

防突措施效果检验是防突综合措施的第三环节, 是在防突措施执行后, 对其防突的有效性进行现场检验。如钻孔瓦斯涌出初速度法和最大钻屑量、瓦斯解析指标法。钻屑解析指标应符合《煤矿安全规程》的各种数据, 确认无突出危险倾向性后才能进行采掘生产并执行安全防护措施。

安全防护措施是为井下人员在煤与瓦斯突出时免遭伤害而采取的措施, 是综合防突措施的一环, 井巷揭穿突出煤层时或突出煤层进行采掘作业时, 采用的安全防护措施包括:震动爆破、远距离爆破、避难硐室、防突风门、压风自救系统和隔离式自救器。《防治煤与瓦斯突出规定》对各种安全防护措施的使用条件、要求做了规定。

(1) 震动爆破用于石门或井巷揭穿突出煤层工作面, 要求一次全断面揭穿煤层, 利用强大的炸药爆破震动主动诱发突出措施, 突出时人员不在现场, 所以不会造成人员伤亡。

(2) 井下避难硐室是当灾害发生时, 人员无法及时撤出, 为防止突出的瓦斯和煤的侵袭而设立的避难场所, 设在采掘工作面附近和放炮地点。避难硐室必须有向外开启关闭严密的隔离门, 硐室净高不低于2 m, 长度与宽度根据同时容纳最多人数确定, 每人占用面积不少于0.5m2。室内支护必须保持良好且有与调度室直通的电话, 必须有压风供给管路, 每人还必须配备足够数量的自救器。

(3) 压风自救系统安设在采掘工作面40～75 m的巷道一侧, 放炮、撤离人员与警戒人员所在位置, 在长距离掘进的巷道中, 每隔50 m设置一组急救袋, 可供5～8人使用。

(4) 防突反向风门设在石门掘进工作面的进风侧, 控制突出时的瓦斯经回风道流入回风系统, 避免瓦斯逆流到进风系统。反向风门在放炮时关闭。

(5) 远距离爆破是爆破人员远离爆破地点的爆破作业。地点设在反向风门以外或避难硐室内, 爆破30 min后方可进入工作面检查和作业, 未形成负压通风的新建矿井, 必须实施井外爆破, 确保作业人员的安全。

(6) 自救器是一种轻便、体积小、便于携带的个人呼吸保护装置, 有过滤式和隔离式两种, 在突出危险区域必须佩戴隔离式自救器。

安全责任, 重在落实, 只要认真贯彻执行“安全第一, 预防为主, 综合治理”的安全生产方针, 提高“以人为本, 科学管理, 技术攻坚”的原则, 坚持“管理、装备、培训”三并重的原则, 加强矿井防突安全管理工作, 是可以有效地防止煤与瓦斯突出事故的发生。以上是我本人在煤与瓦斯突出防治工作的一些认识, 不妥之处, 请各位领导老师批评指正。

参考文献

[1]煤矿安全规程[S].2010.

煤与瓦斯突出的预兆 第4篇

关键词：煤矿 渐进神经网络 煤与瓦斯突出

1 概述

对于煤矿各煤层的煤与瓦斯突出危险性的区域预测，一般是先确定突出危险性参数，建立一个初步的预测模型，然后根据该矿区已经发生的煤与瓦斯突出事故的情况来不断验证，直到得到合理的区域预测模型，这样整个区域预测模型的建立需要做大量调试，耗费很长的时间。

本文尝试利用渐进神经网络的特点，建立利用结果反求矿井的煤与瓦斯突出危险性区域预测模型，使得建立的模型能更加适合不同矿井发生煤与瓦斯突出的实际情况。此外，还能大大减少模型调试所消耗的大量时间[3]。

2 关于建立煤与瓦斯突出区域预测模型的分析

目前为止，国内外对影响煤与瓦斯突出参数的问题进行了很多研究，而随着力学、动力学理论等学科的发展，分析矿井煤与瓦斯突出是如何发生的方法也越来越多。在众多的突出理论中，能让从事该行业的绝大多数人认同和接受的就是综合假说。

综合假说的主要理论是：煤与瓦斯突出是矿井中一种极其复杂的动力现象，它包括三个因素：地应力、高压瓦斯和煤的结构性能，它的发生是三个主要因素综合作用的结果。

从能量转换角度分析，突出的能量来自煤岩体弹性弹性潜能和煤体中的瓦斯膨胀能，这些能量在突出过程中主要转换为煤体的破碎功和碎煤在巷道中的移动功等。因此，在由煤岩层和瓦斯组成的这样一个力学系统中，就有四种相互作用和相互转化的能量体系，它们之间的消长关系够长了煤与瓦斯突出全过程的能量条件。当煤岩体弹性潜能和煤体中的瓦斯膨胀能大于煤体的破坏功和移动功时，就发生煤与瓦斯突出，否则就不发生。

3 基于渐进神经网络的煤与瓦斯突出危险区域预测模型的建立

神经网络是由大量的神经元相连接的网络，针对影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯压力、煤体结构的复杂关系，通过对渐进神经网络的训练、控制和识辩可以反求到影响不同矿井对煤与瓦斯突出影响的参数及其权重值[2]。

基于地应力、瓦斯压力、煤体结构参数反求流程如图1所示。假设模型的各项参数为某一组数值，可以仿真得到相应的突出参数的神经网络的初始训练样本，将各种参数值Xm输入神经网络，即可反求得到对于的参数Yi，并将其作为煤与瓦斯突出的影响参数，可以得到影响参数的计算值Xn。如果计算值Xm和测量值Xn偏差超过许可误差，必须重新选取样本，对神经网络在训练，直到计算值Xm和测量值Xn的偏差在许可范围内，即为反求得到的煤与瓦斯突出影响参数Yj。

神经网络模型的结构，需要根据具体求解问题的复杂程度决定[3]。图2为煤与瓦斯突出影响参数反求的神经网络结构，神经网络由可能代表影响煤与瓦斯突出因素的N个输入单元组成输入层，网络的输出层由实际代表影响煤与瓦斯突出的M个单元组成，网络还包含一个隐含层。通过神经网络可以建立影响煤与瓦斯突出因素的非线性关系：

神经网络的训练，就是根据训练样本来计算权值矩阵W，根据求出影响参数及权值矩阵计算煤层的突出危险性程度。神经网络训练以后，不管实际问题怎么复杂，神经网络都可以快速的计算输出变量，因此，神经网络是适合用于煤与瓦斯突出危险性区域预测模型的建立的。

4 结论

本文应用反求的思想，从满足预测的观点出发，通过建立渐进神经网络的方法来反求满足不同矿区实际情况的突出危险性区域预测模型，从而反求出影响不同煤矿的煤与瓦斯突出危险性的影响参数，从而避免了建立煤与瓦斯突出危险性区域预测模型过程中繁杂的调试过程，缩短了该模型建立过程，并使得区域预测模型具有较好的针对性及预测效果。

参考文献：

[1]候媛彬，杜京义，汪梅.神经网络[M].西安电子科技大学出版社.

[2]张青贵.人工神经网络导论[M].中国水利水电出版社.

[3]刘海波，施式亮等.人工神经网络对矿山安全状态的评判能力分析[J].安全与环境学报，2004（5）：69～72.

[4]胡千庭，邹银辉等.瓦斯含量法预测突出危险新技术[J].煤炭学报，2007（3）：277～280.

[5]魏风清.煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[M].2010.

煤与瓦斯突出的预兆 第5篇

阳泉煤业 (集团) 有限责任公司是山西省五大煤炭集团之一, 全国最大的无烟煤生产基地和中国三强煤化工企业集团。随着煤矿瓦斯治理水平的不断提高, 在通风瓦斯管理实践中, 对瓦斯涌出变化分析要求务必准确, 尽量做到与现场实际相符, 方能有利于及时查找分析引发原因, 为制定针对性措施提供支持。

1 问题提出

煤矿井下瓦斯经常变化, 特别是在煤与瓦斯突出或瓦斯喷出等异常情况下, 瓦斯涌出量短时间内突然增大, 同时巷道断面受突出煤体堵塞会引起过风量发生变化, 而瓦斯检查工常不能及时测量瓦斯浓度和风量, 瓦斯监控系统也只能记录突出时段内部分瞬时瓦斯浓度数据, 如利用算术平均计算误差较大, 给指导实际生产带来较大不便。但经过分析瓦斯监控系统实时数据生成的浓度曲线, 发现其所包含的风量信息, 结合生产地点实际, 可合理计算风量。同时利用定积分近似计算方法, 可得出瓦斯突出较为准确的瓦斯涌出量。计算时将瓦斯突出时间区域划分为以巡检周期为单位的较小时间段, 取每个巡检周期内的瓦斯平均浓度, 将所有单位时间内瓦斯涌出量为平均浓度与风量的乘积, 累加后可得出总的瓦斯量。现通过一实例分析, 说明如何应用该方法。

2 实例工作面突出前概况

2004年11月11日, 阳煤集团新景公司7303综采工作面零点班生产期间, 第77架至第86架处发生了煤与瓦斯突出, 为建井以来遇到的首次煤与瓦斯突出。突出的煤量约为70 t左右, 同时伴随大量瓦斯量涌出。该工作面通风系统采用“U+L”型布置, 即一条进风巷, 一条回风巷, 一条专用排瓦斯巷, 走向长度1 225m, 倾斜长度173.5 m, 煤层厚度2.44 m。该工作面共安设CH4传感器4个, 回风上隅角1个, 距回风巷口10m处1个, 机尾距工作面8 m处1个, 距专用排瓦斯巷口10 m处1个, 发生突出前后各个传感器工作状态均正常。工作面布置见图1。

3 实例工作面突出后风量确定

工作面于7:12分第77架至第86架处发生煤与瓦斯突出, 突出的煤量约为70 t左右, 大量煤体涌向工作面形成堆积, 造成通风断面狭小, 通风阻力增大, 过风量减小。同时大量瓦斯短时间涌出, 使空间气体体积增大, 故当时工作面实际风量与之前的测风量显然不同。

由于该工作面未安设风速传感器, 可以利用CH4传感器的实时数据间接确定当时风量。突出后监测系统显示机尾CH4传感器T1最大值在7:12, 回风巷CH4传感器T5最大值在7:23, 时间间隔△t=T5-T1=11 min, 两传感器之间的距离为1 201 m, 见图2。瓦斯浓度峰值流经两传感器间的时间, 反映了风流的流动速度。回风顺槽断面9 m2, 得出突出后回风风量:

式 (1) 中, Q1为回风风量, m3/min;l为两个CH4传感器间的距离, 1 201 m;T5、T1为回风巷、机尾CH4传感器达到峰值的时间, 11 min;S为回风巷断面积, 9 m2。经计算得出突出后回风风量Q1为983 m3/min。

瓦斯监控系统显示, 突出期间专用排瓦斯巷瓦斯浓度同时增大, 说明工作面突出瓦斯部分经采空区进入专用排瓦斯巷。突出后煤体堵塞部分工作面断面, 影响了工作面风量, 但未改变专用排瓦斯巷与回风巷间并联通风系统。故此按并联网络自然分配关系, 突出前后两巷道风阻未发生变化, 所以突出前后两巷道风量为线性关系, 即。突出前回风巷风量Q1前为1 230 m3/min, 专用排瓦斯巷风量Q2前为9 35 m3/min。突出后回风风量Q1按上述结果为983m3/min, 经计算专用排瓦斯巷风量为747 m3/min。

4 实例工作面突出后瓦斯涌出量计算

工作面突出的瓦斯量包括回风瓦斯量和尾巷瓦斯量两部分, 下面分别计算。

4.1 回风巷瓦斯涌出量

用定积分矩形近似计算突出后流经回风巷的瓦斯量。瓦斯涌出在机尾时混合仍不均匀, 风流流经回风瓦斯传感器时, 已经充分混合, 故采用回风瓦斯传感器的分钟瓦斯浓度数据及监测系统形成的瓦斯浓度历史曲线。

发生突出后监测系统显示, 回风巷瓦斯浓度在7:20 (t1) 突然增大, 上升最大值后逐渐回落, 直到7:37 (t2) 恢复至正常值1.0%以下。上述时间段内流进回风巷的瓦斯量计算公式如下:

式 (2) 中, V1为回风巷突出期间瓦斯涌出量, m3;t1为瓦斯浓度突然增大超过1%的起始时间点;t2为瓦斯浓度下降到1%的终止时间点;f (x) 为实时瓦斯浓度函数;Δx为瓦斯异常涌出时间区域内划分的最小计算单位时间, 取1 min;yi为最小单位时间 (1 min) 内瓦斯浓度的平均值, %;Q1为实时风量值, 考虑突出发生时间短暂, 近似取突出后风量983 m3/min;N为瓦斯异常涌出时间区域包含最小单位计算时间的个数, 共计17个。

通过瓦斯监控系统历史数据分析, 突出后瓦斯异常涌出时间共17 min, 系统记录的每分钟内平均瓦斯浓度, 分别是4.7%、15.65%、22.48%、21.61%、18.28%、14.57%、12.02%、10.47%、9.53%、8.53%、7.73%、7.05%、6.55%、6.05%、5.82%、5.47%、1.26%。代入上述公式, 得出:回风巷瓦斯涌出量V1为1 747.48 m3。

4.2 专用排瓦斯巷瓦斯涌出量

发生突出后监测系统显示, 尾巷瓦斯浓度在7:35 (t3) 突然增大, 上升最大值后逐渐回落, 直到8:00 (t4) 恢复至正常值2.5%以下。上述时间段内流经专用排瓦斯巷的瓦斯量, 比照回风巷采用的方法计算, 专用排瓦斯巷计算时风量取747 m3/min, 突出后瓦斯异常涌出时间22 min, 系统记录的每分钟内平均瓦斯浓度, 分别是2.52%、2.57%、2.7%、3.11%、3.31%、3.44%、3.53%、3.53%、3.49%、3.44%、3.37%、3.28%、3.22%、3.15%、3.08%、2.94%、2.74%、2.69%、2.64%、2.6%、2.57%、2.54%。代入上述公式, 得出:专用瓦斯排放巷瓦斯涌出量V2为496.46 m3。

4.3 工作面突出后涌出瓦斯量

工作面发生突出后, 异常涌出的瓦斯全部经回风巷和专用排瓦斯巷排出, 合计涌出瓦斯量V=V1+V2=1 747.48+496.46=2 243.94 m3。

5 误差分析

Δx越小误差越小, 即缩短监测系统采集数据的间隔时间, 缩短巡检周期可提高计算精度。采用定积分矩形法近似计算的中点法, 其理论相对误差可精确到0.003, 能够满足现场生产的需要。

6 结语

矿井瓦斯涌出总是在不断变化, 涌出过程中瓦斯量很难及时测定, 利用上述方法, 在瓦斯突出、喷出及放炮后等瓦斯异常涌出后, 可利用监测系统记录的实时浓度数据, 通过近似计算准确掌握上述过程中涌出的瓦斯量, 以指导生产实践。

摘要：对井下发生煤与突出后巷道断面变化及瓦斯涌出突然增大给瓦斯涌出量计算带来的影响进行了研究, 结合采煤工作面发生煤与瓦斯突出后现场情况的调查, 提出了利用瓦斯监控系统瓦斯浓度实时数据和峰值移动时间, 采用定积分近似计算对数据进行处理, 得出了准确定量分析井下煤与瓦斯突出后瓦斯涌出量变化的方法。

煤与瓦斯突出煤层瓦斯运移规律分析 第6篇

1 数值模拟方法分析

由于瓦斯在煤层中的运移是极其复杂的, 为了便于研究分析, 本文假设瓦斯为理想气体, 其流动符合达西定律, 据此建立瓦斯渗流基本方程如下式:

式 (1) 中S (p) 的表达式为:

其中: λx、λy、λz分别为煤层瓦斯透气性系数分量; a、b为煤的吸附常数; p为煤层瓦斯压力; γm为煤的密度; p1为标准大气压, p1= 0. 1MPa; n为孔隙率。

孔洞附近煤层在煤与瓦斯突出时的透气系数的表达方式[3]如下:

式中: r1为突出孔洞特征尺寸; r为周围煤层一点位置到突出孔洞壁距离; 0 为煤层中原始瓦斯透气性系数, 单位为m2/ ( MPa2d) ; m为瓦斯透气性系数增长参数, 通常取负数; r0为突出孔洞周围煤层的卸压带的范围, 简称为泄压范围, 令k =r0/ r1, 记为卸压系数。

2煤层参数的确定

2.1参数的确定

本文主要研究突出孔洞壁附近煤层瓦斯透气性系数对煤与瓦斯突出时突出孔洞附近煤层瓦斯涌出量的影响, 其他参数都一致, 分别为: 煤密度为1. 4t/m3, 突出强度为50t, 煤层的孔隙率为0. 1, 突出孔洞的半径2m, 煤吸附常数a为31. 45m3/ t, 煤吸附常数b为1. 012MPa- 1, 煤层吨煤瓦斯含量W的表达为

将参数带入式 ( 4) , 可得到本次模拟中吨煤瓦斯含量为31. 25m3/ t。

2. 2 边界条件、初始条件的设置

整个煤层设置为原始瓦斯压力p0的平方值p0= 4MPa2, 在突出空洞上将瓦斯压力设为大气压力的平方值P1= 0. 01MPa2。

3 影响瓦斯涌出规律因素的分析

( 1) 卸压范围大小的影响。图1 为不同卸压范围时突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随时间变化曲线, 图2 为吨煤瓦斯涌出量随卸压系数变化曲线。

由图1 可得, 卸压范围不同时对瓦斯涌出量的影响较大。在同一卸压范围时, 突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随时间增大先逐渐增大后不再变化; 在同一时刻, 突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随卸压范围增大逐渐增大。

由图2 可以看出, 在其他参数相等情况下, 吨煤瓦斯涌出量随卸压范围增大而增大。在卸压范围逐渐增大时, 吨煤瓦斯涌出量依次为30. 25m3/t、41. 31m3/ t、51. 51m3/ t和29. 79m3/ t, 约为瓦斯含量的1. 08 倍~ 2. 06 倍。

( 2) 煤层原始瓦斯透气性系数。图3 为瓦斯透气性系数不同时孔洞周围瓦斯涌出量随时间的变化曲线, 图4 为吨煤瓦斯涌出量随煤层原始瓦斯透气性系数变化曲线。

由图4 可得, 煤层原始瓦斯透气性系数不同时对瓦斯涌出量的影响较大。在煤层原始瓦斯透气性系数相同时, 突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随时间增大先逐渐增大后不再变化;

由图4 可得, 在其他参数都相等情况下, 孔洞周围煤层吨煤瓦斯涌出量随原始瓦斯透气性系数增大而变大。

由图5 可以看出, m值是影响突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量的重要的因素。在系数m相同的情况下, 突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随时间增大先逐渐增大后趋于不变。在同一时刻, 突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量随系数m增大逐渐减小。

3 结论

( 1) 通过对数值模拟结果分析可得, 在其他参数相等的情况下, 孔洞附近瓦斯涌出量随卸压范围增大而增大; 随系数m增大而减小; 孔洞附近瓦斯涌出量随煤层瓦斯透气系数增大而增大。

( 2) 煤与瓦斯突出时突出孔洞附近煤层瓦斯涌出量为瓦斯含量的0. 91 倍~ 4. 92 倍, 而煤与瓦斯突出时抛出煤体释放出的瓦斯量不超过瓦斯含量的1 倍, 可以看出突出孔洞附近煤层瓦斯涌出量是煤与瓦斯突出涌出瓦斯总量的重要组成部分。

摘要：为了研究煤与瓦斯突出时瓦斯的运移及变化规律, 进而为预防煤与瓦斯突出提供参考价值。本文运用ANSYS软件对煤和瓦斯突出时, 钻孔周围瓦斯运移的规律进行模拟研究。实验结果表明:煤层瓦斯透气性系数, 煤层原始瓦斯透气性系数和卸压范围, 是影响突出钻孔周围煤层瓦斯透气性系数的主要因素;在其他条件相等的情况下, 突出孔洞周围煤层瓦斯透气性系数越大, 则突出孔洞周围煤层瓦斯涌出量就越大。

关键词：瓦斯运移场,瓦斯透气系数,煤与瓦斯突出,涌出速度

参考文献

[1]周世宁, 林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版, 1999.

[2]董钢锋, 胡千庭.工作面瓦斯涌出及采空区瓦斯抽放的COSFLOW模拟预测[J].矿业安全与环保, 2007, 34 (2) :4-6.

对防治煤与瓦斯突出的认识 第7篇

第一类:以高地应力 (包括垂直应力和水平应力) 为主导作用, 高瓦斯压力加以配合引发的煤与瓦斯突出事故。

第二类:以瓦斯压力为主导作用, 高地应力加以配合引发的煤与瓦斯突出事故。

第三类:高地应力与高瓦斯压力联合作用产生的煤与瓦斯突出事故。这种突出潜能大, 破坏力最强。

二、两个四位一体防治煤与瓦斯突出措施

1、区域四位一体

1.1 区域突出危险性预测

在矿井防突工作中, 区域突出危险性预测主要以煤层原始相对瓦斯含量 (≥8m3/t为突出煤层) 、煤层原始瓦斯压力 (≥0.74Mpa为突出煤层) 、煤层瓦斯放散初速度 (≥10m/s为突出煤层) 为指标。

煤层原始相对瓦斯含量:主要是对未采动煤层布置钻孔取煤芯进行试验解吸而得。

煤层原始瓦斯压力:主要是对未采动煤层布置钻孔、安装压力表现场观察记录、待压力稳定72h的数据即为该煤层的原始瓦斯压力。

1.2 区域防突措施

开采保护层:根据各地区、各煤矿矿井煤层赋存情况、煤层相对瓦斯含量和绝对瓦斯含量及矿井实际地质情况, 经有资质的设计部门现场勘查出具具有指导性的《开采方案》和《安全专篇》选择保护层开采。

穿层钻孔预抽煤层瓦斯:根据矿井的采掘接续情况, 合理布置顶、底板瓦斯抽放巷。严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》读本的相关规定进行预抽煤层瓦斯。

顺层钻孔预抽煤层瓦斯:根据矿井的采掘情况, 合理布置钻孔预抽煤层瓦斯。

1.3 区域防突措施效果检验

残余瓦斯压力:主要是对采取区域防突措施以后的区域煤层严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》读本的规定布置测压孔、安装压力表现场观察记录、待压力稳定72h后的数据即为该区域煤层的残余瓦斯压力。

残余瓦斯含量:主要是对采取区域防突措施以后的区域煤层 (严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》读本的规定) 布置钻孔取煤芯进行试验解吸而得。

1.4 区域验证

钻屑指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的K1值。

复合指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的瓦斯涌出初速度。

2 局部四位一体

2.1 局部突出危险性预测

对采掘工作面局部煤层进行突出危险性预测, 其预测方法主要以钻屑指标法K1值{K1<5}、钻屑量和复合指标法瓦斯涌出初速度、钻屑量。

钻屑指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的K1值。

复合指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的瓦斯涌出初速度。

2.2 局部防突措施

松动爆破:在采掘工作面为增大煤体透气性、提高瓦斯抽放效果, 选取部分措施孔实施松动爆破, 达到快速卸压的目的。

预抽瓦斯钻孔:在采掘工作面施工大于或等于75mm的钻孔进行抽放, 达到抽放卸压目的。

超前钻孔:在采掘工作面施工孔径大于或等于75mm的超前钻孔排放瓦斯, 达到快速卸压的目的。

2.3 局部防突措施效果检验

钻屑指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的K1值。

复合指标法:对采掘工作面施工钻孔 (孔径42mm、孔深8~10m) 检测每米的钻屑量和每2m的瓦斯涌出初速度。

2.4 安全防护措施

安全防护措施主要是在采面和掘进巷道内按《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》读本的相关规定设置避难硐室、隔爆水袋、压风自救系统及按规定进行远距离放炮等。

结语:

经两个“四位一体”防突措施进行煤层瓦斯治理, 降低煤层瓦斯压力、含量, 消除煤层瓦斯对采掘活动的威胁, 为矿工生命安全提供了根本的保障、提高了矿井的经营效益和促进了地方的经济发展。

摘要：防治煤与瓦斯突出是矿井安全生产的重中之重, 矿井必须严格按照两个“四位一体”防突措施对采掘工作面进行瓦斯治理。本文根据煤与瓦斯突出、防突指标和防突措施进行分析和论述。

煤与瓦斯突出机理及防治 第8篇

1 煤与瓦斯突出的预测

1.1 煤与瓦斯突出区域性预测

(1) 瓦斯地质分析法

瓦斯地质分析法主要是找出突出带的宽度与构造轴和采深的数量关系, 并不断发现新问题, 修正预测结果。对已开采煤层突出的特点进行综合分析后, 结合突出预测的指标从多方面综合判断煤层突出危险性, 提高预测突出危险的准确性。

(2) 煤层瓦斯参数法

煤层瓦斯参数法主要依据井下实测的煤层瓦斯压力和瓦斯含量等参数。预测所依据临界值应根据实验考察确定, 在确定前可暂按表1-1选取。

1.2 区域措施效果检验

当采用保护层开采或预抽瓦斯等区域防突措施后, 需进行区域防突效果的检验。对保护层开采卸压瓦斯抽采和预抽煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验时, 均应当首先分析、检查抽采钻孔的分布等是否符合设计要求, 不符合设计要求的, 应不予检验。

(1) 主要指标

开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经实验证实有效的指标和方法, 也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。

预抽煤层瓦斯区域防突措施检验的主要指标为残余瓦斯压力和残余瓦斯含量。

(2) 有效性的判定

当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时, 若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时, 则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效, 即为突出危险区。

采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验, 如果所有实测的指标值均小于临界值则为无突出危险区, 否则, 即为突出危险区, 预抽防突效果无效。

检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效, 所在区域煤层仍属于突出危险区。

(3) 效果验证

对于石门揭煤工作面对无突出危险区域进行的区域验证, 可以采用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法。在煤巷掘进工作面和采煤工作面对无突出危险区进行的区域验证, 可以采用钻屑指标法、复合指标法、R值指标法及其他经试验证实有效的方法。

2 煤与瓦斯突出的防治

2.1 基本措施

基本措施是施工钻孔抽排瓦斯, 是进一步降低瓦斯含量、彻底消除煤层突出危险必须采取的措施, 是决定性的, 是必须实施的。

(1) 超前钻孔

超前钻孔是在工作面前方一定范围煤体内打一定数量的钻孔, 抽排煤体瓦斯, 彻底消除煤层突出危险性的一种方法。

(2) 边掘边抽

边掘边抽是在工作面掘进过程中, 通过工作面和巷帮钻场向前方一定范围煤体施工钻孔, 抽采煤体瓦斯;同时在工作面掘进过程中, 巷帮钻孔仍可以抽排、拦截巷道两侧煤体的瓦斯, 减少掘进时的瓦斯涌出。

2.2 增强措施

增强措施是在保障有钻孔抽排瓦斯的前提下, 采用一定的技术工艺手段, 提高抽排瓦斯的效果, 主要有松动爆破、水力挤出、水力割缝等。

(1) 松动爆破

松动爆破是在工作面前方卸压煤体的防护下, 在较长的钻孔中采用药壶装药, 在前方5.5~6m以外爆破, 松动工作面前方的煤体产生大量裂隙, 增加煤体的渗透性能, 提高煤体抽排瓦斯效率。适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。

(2) 水力挤出

水力挤出是在掘进工作面前方打钻孔, 封孔后利用注水泵对钻孔进行中高压注水, 注水速度超过煤的渗透速度时, 煤体破裂, 并向掘进空间移动, 进而增加注水钻孔控制方位煤体的渗透性能, 提高煤体预抽瓦斯效率。

(3) 水力割缝

水力割缝是在煤层中先打一个钻孔, 然后在钻孔内利用高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割, 在钻孔两侧形成一条具有一定深度的扁平缝槽, 利用水流将切割下来的煤体带出孔外。

2.3 保障措施

保障措施是在执行过基本措施并经过效果检验有效后, 采取的改善煤体力学性能、进一步保障后续采掘工作的安全措施。

(1) 前探支架

前探支架是在掘进工作面前方顶部事先打上一排超前支撑悬露煤体的支架, 以防止工作面顶部松软的悬煤垮落引起的煤与瓦斯突出。前探支架主要用于松软煤层的平巷掘进。

(2) 煤层注水

煤层注水是在工作面基本措施执行之后, 通过钻孔向工作面前方煤体注水, 以改变煤体的力学性质, 促使集中应力带向深处移动, 减少回采过程中的瓦斯涌出, 从而达到进一步保障采掘过程安全的目的。

3 煤与瓦斯突出防治的保障体系

目前矿井煤与瓦斯突出的防治体系已在不断地研究和实践中建立和健全, 煤与瓦斯突出的防治技术也日趋成熟。随着国家相关部门对于矿井突出灾害的逐渐重视以及相关法规的出台, 只要严格按照目前较为完善的“四位一体”区域防突措施制定防突计划, 以现有的技术根据计划进行施工, 消突效果也较为显著。

然而, 防突体系的完善和防突技术的成熟并不代表煤与瓦斯突出不会再危害矿井安全生产。在制定出完善的防突计划的情况下, 管理的松懈、施工的偏差、安全意识的淡薄都会成为危害矿井安全生产的因素。

因而, 要想杜绝矿井煤与瓦斯突出灾害, 不仅要有健全的防突体系和成熟的防突技术, 更要有健全的防突管理保障体系。

所谓防突管理保障体系就是从思想规范、规章制度、技术创新、长效机制四个方面分别建立有效的防控体系、管理体系、支撑体系、保障体系以确保煤矿防突工作的顺利、有效地进行。

区域综合防突措施应坚持“四位一体”综合防突措施, 即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施。局部综合防突措施也应坚持“局部四位一体”, 即工作面预测、局部防突措施、局部防突效果检验和安全防护措施。

在管理上也应坚持管理的“四位一体”, 即工程设计、施工、验收及效果评价。管理体系又可分为以消除突出为目的的治本之策、杜绝超限的治标之举和保证落实的监督之措, 为实现矿井安全生产提供有力保障。

4 结论

煤与瓦斯突出作为矿井生产的主要灾害之一, 给矿井安全生产造成了巨大的危害, 通过“四位一体”综合防突体系以及科学的防突保障体系可以将矿井突出危险性降到最低, 为矿井安全生产营造有利条件。

摘要：随着我国经济的发展, 煤炭的需求越来越大, 矿山逐渐进入深部开采状态, 煤与瓦斯突出灾害也成为危害矿井安全生产的常见灾害频繁发生。本文着重从突出灾害的机理、突出危险性预测及效果检验、消突技术和突出防治保障体系四个方面对煤与瓦斯突出进行综述。

关键词：煤与瓦斯突出,突出机理,突出危险性预测,突出的防治,保障体系

参考文献