滴道煤礦立井二采區位于礦區主背斜的南翼,東起一、二采區采境線,西到二、三采區采境線,煤層系城子河煤系,設計生產能力為9萬t/a。

采區有可采煤層12#、17#、18#層,煤層厚度1.2~1.5m,屬薄煤層,煤層傾角21°~24°,12層與17層間距74m,12層與18層間距80m,采區自-160m水平發生第一次突出以來,至今已發生煤與瓦斯突出151次,其中,12層突出69次,占采區突出總數的45.7%,18層突出82次,占突出總數的54.3%,該采區預防煤與瓦斯突出的區域性主要措施是以開采保護層,首先開采18層作為上保護層,然后開采17層,最后開采突出比較嚴重的12層,近幾年,17、18層已不開采,主要開采12層。屬煤與瓦斯嚴重突出層。

二采區12層自1970年4月16日發生的第一次突出后,相繼以發生突出69次,突出煤量為2935t,瓦斯量60933m3,平均煤量42.5t/次,瓦斯量883m3/次,采煤工作面發生突出6次,掘進工作面發生突出63次。采區瓦斯涌出量較大,相對瓦斯涌出量43.6m3/t,絕對瓦斯涌出量8.7m3/min,從而給安全生產帶來了較大的威脅,必須采取更加有效的防治措施加以解決,保證安全生產,提高產量和經濟效益。

2煤與瓦斯突出原因分析

2.1煤與瓦斯突出情況

隨著開采深度的延深,地應力、瓦斯壓力的增加,煤與瓦斯突出的強度和頻率也隨之增大,1990年以后采掘發生突出情況見表1~表4。

表1二采12#/右5片掘進大巷時突出情況

序號

突出時間

突出煤量/t

突出瓦斯量/m3

1

1993-11-1122:20

50

400

2

1996-10-3012:20

15

150

合計

65

550

平均

32.5t/次

275m3/次

表2二采12#/右6片掘進大巷時突出情況

序號

突出時間

突出煤量/t

突出瓦斯量/m3

1

1999-06-2821:20

5

100

2

1999-09-2119:00

40

4000

3

1999-09-2900:00

10

1500

合計

55

5600

平均

18.3t/次

1866.7m3/次

表3二采12#/右5片采煤時突出情況

序號

突出時間

突出煤量/t

突出瓦斯量/m3

1

1997-05-057:50

107

1125

2

1997-01-084:20

30

1100

3

1997-07-281:45

13

288

4

1997-0-1812:15

86

5454

5

1998-11-0922:15

137

1500

6

1999-01-052:30

175

5600

7

1999-02-20

410

5300

合計

958

20367

平均

136.9t/次

2909.6m3/次

表4二采12#/右6片采煤時突出情況

序號

突出時間

突出煤量/t

突出瓦斯量/m3

1

2000-08-2122:00

10

350

合計

10

350

平均

10t/次

350m3/次

2.2煤與瓦斯突出原因分析

(1)煤層瓦斯含量高。根據二采所測得的煤層瓦斯含量,4片為10m3/t,5片為12.3m3/t,6片為16.2m3/t。

(2)煤層瓦斯壓力大。二采4片見煤點處測得的煤層瓦斯壓力為5.8MPa,是滴道礦煤層瓦斯壓力測壓史上得到的最大瓦斯壓力,二采5片見煤點處測得的煤層瓦斯壓力為4.0MPa,二采6片見煤點處測得的煤層瓦斯壓力為4.0MPa,遠遠大于規程規定的0.74MPa。

(3)煤層突出指標參數值數偏大。對4、5、6片大巷掘進都采用了防突參數測試,其瓦斯放散初速度ΔP=10~14,煤的堅固性系數?=0.23~0.25,綜合指標參數Kb=43~56,都處于嚴重突出傾向區域,利用撫順煤科院生產的“四位一體”測試儀鉆屑指標法測得的鉆屑量S=10~10L/m,鉆孔瓦斯涌出初速度qm=10.7~12L/min,Δh2=280Pa,衰減系數C=2.4~2.5,也都遠遠大于突出指標臨界值。

(4)軟分煤層是突出的薄弱環節。12層煤層厚1.3~1.5m,其中軟分層煤厚0.69~1.2m,根據煤的破環類型分類,其軟分層煤屬Ⅲ~V類強烈破壞煤,節理不清,呈魚鱗片或土狀,用手捻可成粉末,硬度較低,疏松,各種突出都發生在該分層。

(5)地應力集中。受F3、F4逆斷層的影響,該區域在絞車道右部200m左右地應力集中,是突出的主要區域。

3局部防突措施

(1)多排鉆孔結合震動炮揭石門。6片在石門工作面掘至距離煤層垂距10m以外,打2個穿透煤層鉆孔,并進行測煤層瓦斯壓力。在5m以外處,共打排放鉆孔21個計260m,孔徑75mm。在距煤層1.5m處利用震動炮一次揭開石門。

(2)超前鉆措施。6片煤層揭開后,大巷掘進就采取了超前鉆措施,利用MAZ-200型鉆機,NBB-250/40型千米泵,根據工作面的實際情況扇形布置鉆孔4~8m,下幫保護范圍2~4m,充分釋放瓦斯4h后,允許掘進,保留5m余孔,再進行第二次打鉆(見圖1)。該大巷共打鉆37次,打鉆工程量3129.6m,安全保護大巷掘送440m。

圖1超前鉆孔布置圖

(3)本煤層抽放。在6片大巷每隔25m布置1個鉆場,每個鉆場布3個孔,共布置了7個鉆場21個孔,孔深40~60m,該鉆孔第一可起到充分釋放瓦斯的目的,第二封孔后可進行抽放。

(4)頂、底板瓦斯巷進行瓦斯抽放。5片在煤層的頂板20m處掘送了一條瓦斯巷,6片在煤層的底板15m處,掘送了一條瓦斯巷,并向12層打抽放鉆孔18個,孔深為39.5~66m,總鉆進工程量1003.3m。

(5)工作面長鉆孔措施。在采煤工作面沿走向打長鉆孔,每隔2m一個孔,孔深6.2m,可回采2個循環,進度2m,保留5m的余孔,再重新打下循環長孔,直至回采完。

(6)局部抽放。將6片本層抽放鉆孔、5片頂板瓦斯巷、6片底板瓦斯巷對接到YD-4型移式抽放泵進行抽放,每分鐘可抽放出瓦斯1.0m3,該3處共抽出瓦斯30萬m3。

篇2:Z礦井瓦斯綜合防治措施

一、宣東礦井概況

宣東礦業公司是邯礦集團張家口盛源公司下屬的子公司。宣東礦井92年開始籌建,97年正式建井,20**年底通過省局安全設施和生產許可證驗收,投入試生產。設計生產能力90萬噸,服務年限為64.3年。礦井可采煤層三組5層,即ⅲ3、ⅳ1、ⅳ2、ⅳ3、ⅴ2煤層,其中主采煤層為ⅲ3、ⅴ2煤層;礦井地質儲量為一億二千八百萬噸,可采儲量8682萬噸。其間20**年產煤68萬噸,2003年83萬噸,2004年78萬噸。

礦井為立井開拓方式,兩水平開采,即-230m和-350m水平;開采深度為800~1000米。采煤方法為傾向長壁采煤法,采煤工藝為綜采;掘進巖巷、半煤巖巷采用鉆爆法施工,煤巷主要使用綜合機械化掘進方法。

礦井通風方式為主井回風,副井進風的中央并列式;通風方法為抽出式。通風機工作風量9300m3/min,風壓3.2kpa,能夠滿足目前礦井安全生產的需要。

投入試生產初期,布置二個采區,二個回采面生產,即一采區、二采區;后由于瓦斯涌出量大,通風能力不足,改為一井一面生產;2004年6月一采區回收完畢且封閉,至此礦井生產區域全部集中到二采區。今年的主要回采工作面為33205采面,面長140米,推進長度1500米,煤層傾角5~10o,煤層厚度3.5~5.0米;采用zz5200-21/42支撐掩護式支架和mg300-700/wd型采煤機與sgz-764/400型刮板輸送機配套使用。全年計劃產量96萬噸。

原礦井初步設計為低瓦斯礦井,瓦斯相對涌出量為5.54m3/t,但礦井投產后瓦斯等級鑒定結果遠遠大于初步設計,屬高瓦斯礦井。

歷年來的礦井瓦斯涌出量統計如下:

20**年相對量:23.75m3/t絕對量:5m3/min

20**年相對量:32.04m3/t絕對量:43.45m3/min

2003年相對量:43.54m3/t絕對量:70.29m3/min

2004年(抽放后)相對量:40.6m3/t絕對量:68.68m3/min

瓦斯涌出量呈逐年增加的趨勢。隨著開采區域的加大,瓦斯涌出量還將有明顯的增加。瓦斯涌出量比地質報告提供的高7~8倍。瓦斯涌出嚴重制約著礦井正常生產能力的有效發揮,對礦井安全生產造成重大威脅。多年來,我們對瓦斯涌出規律及來源進行了研究,并有針對性地采取了各種防治措施,我公司對礦井通風系統進行了改造,對礦井瓦斯進行了綜合治理,取得了良好的效果。從而保證了回采工作面的正常生產。

二、礦井“一通三防”措施

1、通風系統改造

①、更換礦井主扇,增加礦井風量。

把原來的bdk-8-no24通風機改為fbcdz54-8-no26礦用防爆抽出式對旋軸流通風機,礦井風量增加3000m3/min,總回風瓦斯濃度降低0.3%。

②、增加巷道斷面。

對-230大巷其中300米進行擴大斷面,由原來的9m2擴大到13m2減少了礦井風阻。

③、調整通風系統。

20**年對礦井通風系統進行了調整,原通風方式為-230軌巷及-200軌巷進風,-230機巷及-200機巷回風。經礦井通風阻力測定后改為-230軌巷及-230機巷進風,-200機巷及-200軌巷回風。礦井通風阻力降低20mmh2o。

④、改變采煤工作面通風方式。

由初采時的u型通風改為u+l型通風,逐步進化到現在的一進兩回通風方式,徹底消除了采煤工作面隅角瓦斯超限的不安全隱患。

⑤、新建風井改變礦井通風方式。

由中央并列式改為邊角式通風方式。預計礦井總進風量在14000m3/min,增加礦井通風能力(預計2006年6月完成系統)。

2、瓦斯治理

①、根據國家煤礦安全監察局第21號令,在2005年初,成立了公司瓦斯綜合治理機構。形成以總經理為組長,總工程師為副組長的瓦斯管理體系,嚴格落實瓦斯治理“十二字方針”,杜絕超通風能力、超設計能力生產。

②、成立專門的瓦斯抽放區,負責全礦井的瓦斯抽放工作和煤層注水、煤體加固等工作。

③、建立瓦斯臨時和永久抽放系統。

20**年9月臨時抽放系統正式運行,該系統主要抽放采空區瓦斯,防止采空區高濃度瓦斯溢出。2004年初,建立瓦斯永久抽放系統,5月份正式對采煤工作面進行瓦斯抽放,其中臨時抽放系統的瓦斯抽放量為10m3/min,永久抽放系統的瓦斯抽放量為20-25

m3/min。抽放方法采用巷道密閉抽放、高位頂板頂層鉆孔抽放和低位頂板斜叉鉆孔抽放。采面抽放率為40%,經抽放后采煤工作面回風及礦井總回風基本未出現瓦斯超限現象,杜絕了重大瓦斯事故的發生。

④、礦井裝備了kj66瓦斯監控系統。

在井下所有工作面及硐室、進回風巷按照《煤礦安全規程》要求安裝了瓦斯傳感器及其他參數傳感器,并實行計算機聯網。井下所有探頭由瓦斯員分片負責,并由專人及時調校。

⑤、控制掘進工作面進度。

掘進工作面掘進速度由1.6米循環改為0.8米循環,減少了單位時間內的瓦斯涌出量。

⑥、在掘進工作面的掘進設備方面全部淘汰煤電鉆,改為風鉆。杜絕了因煤電鉆失爆引起的各類事故。

⑦、進一步與科研院所合作攻關,著手進行本煤層打鉆、注水、抽放工作,研究探討ⅲ3本煤層瓦斯抽放方法,從源頭治理煤塵和瓦斯,徹底實現先抽后采,先抽后掘。

3、防滅火

由于我礦井煤塵自然發火期短,為做到防患于未然對采煤工作面及采面煤柱作如下措施:

①、購置了高效泡沫滅火劑,用風鉆打眼,對可疑地點進行澆注。

②、購置了兩臺多功能高壓泵對采空區每天進行阻化劑噴灑,阻止了采空區浮煤氧化。

③、2004年底購置兩臺二氧化碳發生器,主要對采空區灌注。一方面阻止浮煤氧化,另一方面降低采空區瓦斯濃度;有利于阻止采空區自然發火和瓦斯事故發生。

④、為防止進回風聯絡巷受壓形成裂隙漏風而導致自然發火,我礦購置了馬麗散加固劑,對所有片幫裂隙進行了充填加固,減少了裂隙漏風。

⑤、在地面建立了黃泥灌漿系統,注漿管路緊跟回采工作面。

⑥、為加強氣體監測手段,購置了氣象色譜分析儀,由專人負責定期對井下各地點氣體進行分析化驗。

⑦、委托撫順煤研所對我礦井的煤樣進行分析化驗,已確定我礦自燃發火的標志性氣體。經化驗得出我礦的標志性氣體為乙烯,為我礦預防自燃發火提供了可靠的科學依據。

4、防塵

①、在回采工作面支架安設了架間噴霧,完善了采煤機內外噴霧。

②、采煤機和掘進機均采用內外噴霧抑制煤塵飛揚。

③、各掘進工作面均采用濕式打眼,水炮泥,凈化通風。

④、建立完善的井下防塵系統,對煤倉和溜煤眼上、下口煤炭運輸轉載點等進行自動噴霧灑水,同時設置粉塵探頭,以控制各產塵點的粉塵濃度。

⑤、在采面回風側建筑新型擋塵簾,基本杜絕了回風流煤塵超限。

⑥、新購進兩臺巖石電鉆,準備對采掘工作面打鉆進行煤層注水。

⑦、配備煤塵檢測儀器、儀表對井下各作業場所和風流中的粉塵濃度進行檢測,超限時立即采取措施。

⑧、按照規定設置隔爆水槽,防止煤塵爆炸擴散。

三、綜采工作面瓦斯防治措施

1、綜采工作面瓦斯涌出規律及來源分析

實踐表明,綜采工作面的瓦斯涌出,受頂板初次來壓、周期來壓、采空區面積、地質構造等因素的影響。工作面絕對瓦斯涌出量隨著回采距離的增加有明顯上升趨勢。隨著工作面的回采推進,工作面絕對瓦斯涌出量一直持續上升,最高時達53m3/min,一般在45m3/min;工作面本煤層絕對瓦斯涌出量基本維持在12m3/min之間;而采空區的瓦斯涌出量達33m3/min。經調查和分析,確定與工作面回采到一定距離,采空區老頂來壓垮落,聯絡密閉被壓裂、壓壞,垮落的松散巖石充填采空區有關,尤其是從l巷涌出的瓦斯量高達41m3/min左右。從ⅲ3205工作面瓦斯來源和構成分析來看,綜采工作面瓦斯涌出主要來源于工作面落煤和采空區以及上覆巖層的瓦斯,其中采空區瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的72%~75%,工作面落煤瓦斯涌出量占25%~28%。采空區瓦斯涌出的大幅度增加是造成綜采工作面機巷及專用回風巷瓦斯超限的主要原因。主要瓦斯涌出點為l巷及其滯后的兩、三個聯絡巷。

2.綜采工作面瓦斯治理措施及效果

從ⅲ3204工作面的瓦斯涌出情況分析可知,綜采工作面的瓦斯主要來源是采空區和工作面落煤。所以,降低瓦斯危害的主要措施是減少采空區瓦斯涌出或改變采空區瓦斯涌出地點,同時減少落煤瓦斯涌出和增加工作面的供風量。

⑴設置專用回風巷和l巷:由于工作面的下隅角易積聚瓦斯,嚴重制約工作面的安全生產。為解決這一問題,在工作面機巷側增設一條專用回風巷。同時在采面后沿空留設一段巷道與采后的聯絡巷形成l巷道,以解決采面下隅角瓦斯超限問題。通過增設專用回風巷和l巷道的措施,使下隅角的瓦斯基本控制在1.0%以下,同時專用回風巷的設置,緩解了機巷的通風壓力。

⑵采空區瓦斯抽放:針對工作面的瓦斯涌出主要來源于采空區,所以采取采空區瓦斯抽放這一治本措施。采空區瓦斯抽放的方法有:

①206軌巷低位頂板斜交穿層鉆孔

從206工作面的軌巷(進風巷)向205采面回風側頂板打穿層鉆孔。鉆孔終孔點垂直位置落在采面煤層頂板以上27~40m的裂隙帶內,水平位置距采面回風巷幫20~25m,鉆孔沿206軌巷平行布置。鉆孔間距10米,孔深81米,孔徑φ94或φ113mm,鉆孔與206軌巷水平夾角為65。,鉆孔傾角一般為25~30。左右,鉆孔傾角根據煤層起伏作適當調整。

②205機巷高位頂板傾向順層鉆孔。

垂直205機巷向采面做頂板巖石鉆場,爬高8~12米,落平段10m。鉆場間距100米,每個鉆場布置鉆孔10個。孔呈扇形均勻布置。徑孔點距煤層頂板高度25~30m。孔深120米,孔徑φ113mm。因做鉆場成本大,走矸困難,鉆孔傾角小,遇到破碎巖層或煤線不易成孔,高位頂板傾向順層鉆孔205采面只做了一個鉆場。

③205機巷低位頂板穿層鉆孔。

沿205機巷每隔40m做一個低位鉆場,鉆場沿煤層向采面掘進5米,每個鉆場布置5個鉆孔,鉆孔呈扇形布置,孔深120米,孔徑φ94mm或φ113mm,徑孔點垂直方向距煤層頂板25~32m,水平方向距回風巷幫22~80m。相鄰兩鉆場間鉆孔空間重疊距離為70m,單孔抽放瓦斯量最高為8.07m3/min,在有效抽放期內一般穩定在4m3/min左右。

⑶工作面落煤涌出瓦斯的治理:工作面落煤瓦斯涌出量占25%~28%。落煤涌出瓦斯的治理是確保工作面高產的必備措施。其治理方法是:

①本煤層預抽放和邊采邊抽:本煤層預抽系統設在工作面進風巷,鉆孔布置方式采用交叉布置方式。鉆孔設計深度70米,孔徑為φ75,鉆孔高差取4~6倍鉆孔孔徑,鉆孔間距取2.5~3米。鉆孔施工完后先進行高壓注水使煤體產生裂隙,而后進行預抽放。單孔流量0.05m3/min。

②增加工作面的供風量。工作面的風量由2000m3/min增加到2500m3/min。

⑷利用相鄰工作面進風巷進行配風:由于受采動影響,專用回風巷會出現嚴重頂板下沉、幫鼓和底鼓的現象,使巷道有效斷面減少。為確保專用回風巷瓦斯濃度控制在1.5%以下,從下一工作面進風巷做一聯絡巷向專用回風巷配風,配風量在400~500m3/min。

通過上述措施工作面絕對瓦斯涌出量降到24~32m3/min。工作面機巷、專用回風巷、采面回風隅角風流中的瓦斯濃度均不超限。

3.結論

①采空區瓦斯涌出的增加是綜采工作面下隅角及回風巷瓦斯超限的主要原因。采空區瓦斯涌出量占整個工作面瓦斯涌出量的72%~75%,工作面落煤瓦斯涌出量占28%~25%。

②采用專用回風巷和l巷是解決回風隅角瓦斯超限,確保工作面高產、高效的有效措施。

③采空區抽放是解決綜采工作面瓦斯涌出的治本措施,合理的通風方式是工作面“以風定產”的必備條件。

④瓦斯治理措施必須有針對性,只有找到瓦斯涌出的主要源頭,采取有效措施,取得最好效果。瓦斯治理必須采取綜合措施,才能確保綜采工作面的高產高效和安全生產。

4、措施

針對宣東礦采面布置特點以及采空區瓦斯涌出量大等特點,結合204采面抽放經驗,目前205采面抽放比較理想的鉆場組合方案是:在采面回風巷布置低位疊式鉆場,鉆場間距40~60米,每個鉆場布置5個鉆孔,鉆孔呈扇形狀均勻布置,孔深120米,終孔點距煤層頂板的高度為30米,后面鉆場鉆孔覆蓋前面鉆場鉆孔,當前面鉆場鉆孔抽放效果下降時,后面鉆場鉆孔接著抽放。在與其相臨的下一個采面的進風巷仍然布置低位鉆場,鉆孔沿著巷道平行布置,鉆孔間距10米,孔深81米,終孔點距煤層頂板的高度一般為30~40米。這種鉆場最大的優點是采面推過后,鉆孔不遭受破壞,能繼續使用,鉆孔壽命長,而且鉆孔傾角大,長度短,施工很容易,是一種效果很不錯的鉆孔。

總之,隨著對瓦斯抽放工作各方面認識的不斷深入,瓦斯抽放效果會變得越來越理想,礦井瓦斯抽放量、抽放率、瓦斯濃度、采面產量等各項指標逐月遞增,不斷刷新記錄。到今年8月份回采工作面瓦斯抽放率已接近50%,礦井瓦斯抽放濃度已達40%,礦井瓦斯月均抽放量已突破100萬米3,目前公司正在籌建瓦斯電廠,礦井“五大災害”之魔首“瓦斯”已被我公司降服,并將把它“變害為寶”充分利用。

2005年1~3月份除受支架影響外,4~8月份礦井月產量均突破10萬噸,沒有因為瓦斯影響到生產,目前瓦斯抽放已具備保證礦井年產100萬噸的能力,公司投資1.1億的風井建設工程將于2006年7月投入使用,屆時將徹底改善礦井的通風系統,有效保證礦井安全生產,2007年礦井年產量有望達到150萬噸。

篇3:煤與瓦斯突出預測及防治措施

1煤與瓦斯突出的機理、類型與一般規律

11煤與瓦斯突出的機理

許多國家對煤與瓦斯突出機理的研究都很重視,并取得了一定成果,但由于突出機理的復雜性及突出現象的多樣性,目前對突出機理的認識仍處于假說階段。國外對煤與瓦斯突出機理的認識可歸納為4種:地應力假說、瓦斯作用假說、化學本質假說和綜合作用假說。

我國從60年代起就對突出煤層的應力狀態、瓦斯賦存狀態、煤的物理力學性能等開展了一系列的研究,根據現場資料和實驗研究對突出機理進行了探討,提出了新的見解和觀點,概括起來主要有中心擴張學說、流變假說、二相液體假說、固流耦合失穩理論、球殼失穩理論等。此外中國科學院力學研究所從力學角度對突出過程做了大量的研究工作,并提出了突出破壞過程及瓦斯滲流的機制方程。

12煤與瓦斯突出的類型

煤與瓦斯的突出包括:煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、煤與co2突出、巖石與co2突出等。由于突出時的原動力和所表現現象的不同,煤與瓦斯突出可分為突出、傾出、壓出3種情況。

13煤與瓦斯突出的一般規律

(1)突出的次數和強度隨開采的深度增加而增加;

(2)突出多發生在地質構造地區,如褶曲、斷層處及巖漿侵入地區;

(3)煤體破壞程度越嚴重,煤的強度越小,突出危險性越大;

(4)煤層中的厚度大、傾角大或其厚度和傾角發生變化以及煤層中的軟分層由薄變厚的地區,容易發生突出;

(5)掘進工作面應力集中的地區易發生突出;

(6)在外力沖擊作用下,如放炮或采煤機割煤時煤體受到震動,誘導瓦斯發生突出;

(7)圍巖的透氣性越差、致密的巖層越厚,煤層的瓦斯含量越高,其突出的危險性也就越大;

(8)突出多發生在揭煤和煤層掘進工作面;

(9)在突出前大都出現預兆。

2煤與瓦斯突出的預測

21突出預測方法的分類

按預測預報范圍和時間的不同,預測方法可分為3類:第一是區域性預測,主要是確定煤田、井田、煤層和采掘區域性的突出危險性;第二是局部預測,它是在區域性的基礎上,根據鉆探、采掘工程等資料,進一步對局部地區或要點的突出危險性作出判斷;第三是日常預測,它是在區域性預測、局部預測的基礎上,根據突出預兆的各種異常效應,對突出危險發出警告。

22國內外煤與瓦斯突出的預測方法

221微震技術預測突出危險性

研究表明,煤和圍巖受力破壞過程中發生破裂和震動,當從震源傳出震波或聲波的強度和頻率增加到一定數值時,可能出現煤的突然破壞,發生突出。突出是由連續的多起斷裂引起的,而且異常的微震發射通常在斷裂之前5~45s內產生,故微震法作為突出預報方法,有其廣闊的應用前景。俄羅斯在地震聲學預測方法中取得了較好的研究成果。

222煤層溫度狀況預測突出的危險性

溫度狀況預測突出危險性的理論根據是:瓦斯解吸時吸熱,導致煤層溫度降低。溫度降低越多,說明煤層瓦斯解吸能力越強,則突出危險性越大。

前蘇聯na雷任科等學者,對采掘工作面近工作面地段的煤體溫度狀況進行了考察研究,用于突出危險性日常預測,并對掘進中發生的6次突出全部作出了預報。原蘇聯的另一些學者,采用近工作面地帶的溫度與煤體原始溫度之差作為突出預測指標,該預測方法被原蘇聯防突委員會推薦使用。

223煤層中涌出的氦或氡濃度的變化預測突出

研究表明在地震之前不僅有氡的反常涌出現象,而且有氦的反常涌出。前蘇聯學者考察了頓涅茨煤田中2個不突出煤層和4個突出煤層的氦含量后指出:自由釋放的瓦斯中,氦含量高,瓦斯壓力也相應的高。煤中涌出的氦可以作為預測突出的一個指標,該項目正在繼續進行。

224電磁輻射強度預測突出危險

電磁輻射(eme)是煤巖體受載變形破裂過程中向外輻射電磁能量的過程或物理現象,與煤巖體的受載狀況及變形破裂過程密切相關。采用電磁輻射法預測煤與瓦斯突出的優點是:電磁輻射信息綜合反映了煤與瓦斯突出等災害動力現象的主要影響因素;可實現真正的非接觸預測,無需打鉆,對生產影響小,易于實現定向及區域性預測,不受含瓦斯煤體分布不均勻的影響;可實現動態連續監測及預報,能夠反映含瓦斯煤體的動態變化過程;既能探測煤壁附近的突出危險性及突出危險帶的方位,又能檢驗防突措施的效果。

目前巖石破裂電磁輻射效應的研究取得了很多有益的成果,研究表明:在煤巖層受力變形破壞過程中會產生電磁輻射,電磁輻射強度取決于所受力的大小和煤巖層的物理力學性質。煤炭科學研究總院重慶分院利用這一原理研制的煤與瓦斯突出危險探測儀,在四川芙蓉礦務局進行了實際應用,取得了較好的效果。

225神經網絡方法進行突出預測

煤與瓦斯突出,其發生是由地應力、高壓瓦斯、煤的結構性能、地質構造、煤厚變化、煤體結構及圍巖特征諸多因素決定的。突出災害的發生是極不規則的,其所處的系統是一個不斷變化的系統,各種力學作用與這些作用所形成的地質體,大多數都處于復雜的非線性狀態。

人工神經網絡方法的出現,為解決這一問題開辟了一條新途徑。神經網絡具有通過樣本來“學習”的能力,一方面區別于傳統的各種預測方法,實際應用時無須做出因素與突出相關關系的任何假設,只需將實際數據直接提供給網絡來訓練;另一方面訓練完成后的網絡能以任何精度逼近真值(只要訓練數據足夠多),能夠抽提、捕捉隱藏在歷史數據中的規律,尤其是那些尚未被人類認識和揭示的規律,這些優點是傳統方法無法比擬的。

3煤與瓦斯突出預兆及其防治

31煤與瓦斯突出預兆

煤與瓦斯突出前一般都有預兆,沒有預兆的突出是極少數的。突出預兆伴隨其突出過程按其主要特征大體可分為“三個階段”,各階段的顯現程度和處理原則各不相同。

32煤與瓦斯突出的防治措施

煤與瓦斯突出是一種極其復雜的動力現象,因其具有突發性、不完全的可知性,很難完全防止它的產生。但是如果開展突出預測并采取行之有效的防治措施,仍可做到不發生或減少傷亡事故的發生。目前防治煤與瓦斯突出工作,已不是單一的技術措施,而是一套完整的綜合防治突出的系統工程。

防治突出首先要摸清楚它發生的地區、范圍,采取必要的防治措施,改變其發生突出應具備的基本條件,使其不發生或降低其突出強度,并采取必要的安全防護措施,重點要抓好以下幾點工作。

321揭煤防突

目前國內大都采用遠距離震動放炮的方法揭開煤層,揭煤防突主要是把好“七關”。

設計關:進行煤巷道的設計時,要避開地質構造帶和應力集中區;

施工關:巷道和抽放鉆孔必須按設計施工,落實到實處;

驗收關:巷道和抽放鉆孔必須有專人驗收,確保質量;

封孔關:凡有礦井系統抽放和局部抽放系統的礦井,應采用新設備、新技術、新工藝、新材料,確保封孔質量,提高抽放效果;

抽放卸壓關:應按表計算,掌握抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期等重要參數;

檢驗關:必須按照頒發的防突細則的有關規定進行效果檢驗,符合要求后方準揭煤;

二次卸壓關:揭煤前可再打一組卸壓孔,進行二次卸壓。

322煤巷掘進防突

國內外實踐證明,煤與瓦斯突出多發生在煤巷掘進過程中。為了有效地防治煤巷掘進突出,應用超前排放鉆孔、淺孔松動爆破、深孔控制爆破、預抽瓦斯以及上述措施與邊掘邊抽相結合的綜合防突措施。在一般和中等程度突出危險區域,大部分采取打少數超前卸壓鉆孔的方法解突;在嚴重突出危險區域,大都采用超前鉆孔、煤體固化和金屬骨架等多種措施綜合防治。

323大傾角不穩定煤層防突

在大傾角不穩定煤層中,重點采取超前密集鉆孔和煤層注水防突措施。超前密集鉆孔是通過煤體前方的鉆孔使煤體應力釋放和轉移,鉆孔使煤體前方的高壓瓦斯得以釋放,使掘進頭前方一定范圍內形成低應力、低瓦斯區,達到防突或降低突出強度的目的。

目前國內外都不同程度地應用煤層注水措施來降低或消除瓦斯突出危險性,實驗測試結果表明:濕潤煤的瓦斯解吸量可達常壓下煤的瓦斯解吸量的17%~27%,當煤樣吸水飽和后,濕煤較干煤的透氣系數要下降一個數量級。國內外不少礦井煤層注水后的實際結果表明,注水結束后打開鉆孔時幾乎沒有瓦斯涌出現象,在注水進行采掘時,瓦斯涌出量明顯下降,并且放炮后的瓦斯涌出量比較均勻。