浅析大湾煤矿防突技术

摘要：大湾煤矿隶属贵州水城矿业股份有限公司，位于贵州省六盘水市钟山区大湾镇和毕节地区威宁县东风镇境内，井田处于二塘向斜的中深部；大湾煤矿东井自建井以来，在煤炭开采的过程中，共发生了17次煤与瓦斯动力现象，给矿井安全生产带来了极大威胁。本文根据实际情况，对煤矿防突关键技术与应用问题进行了研究，分析了煤矿防突工作中常见的问题，阐述了煤矿防突的关键技术。

关键词：煤矿；防突工作；关键技术；安全生产

一、煤矿防突工作中常见的问题

1.煤矿突出危险性的预测工作不规范。对煤矿的安全生产而言，对突出危险性进行准确的预测是防突出的第一个也是最为重要的环节之一。如果能够成功的对突出危险进行有效的预测，就为消除工作面的突出危险性提供了时机，增加了安全生产的几率。但是，倘若预测钻孔并没有按照规定去施工，就难以准确预测工作面的突出危险性，这对工作面的防突工作将会造成严重的威胁，工作面在施工过程时就极易发生突出事故，使煤矿生产的生命财产安全受到威胁。因此，在施工预测钻孔的过程中，应该按照规定的角度和位置，以特定的深度和操作规范去施工，同时按照要求对有关参数进行测定，只有这样，才能够获得准确的预测数据，为突出信息的生成提供客观的依据。

2.难以及时发现瓦斯突出的征兆。在煤矿开采过程中，突出事故的发生往往都有一些征兆，这些征兆以瓦斯的变化最多，无论是工作面炮后瓦斯浓度的增大，还是工作面作业时瓦斯浓度的异常变化，都能够被看做是一种突出的征兆。但是，瓦斯突出是一个典型的动态过程，其随机性很强，这就对防突工作提出了很高的要求，如果无法及时的发现征兆和采取有效的措施，就极有可能因此而产生生命和财产损失。从这一点讲，煤矿的各级人员，包括管理人员、瓦检工、安监员和生产（区队）的职工等，都应该全面的密切关注工作面和回风流瓦斯的变化情况，实时监测，加强预警掌握第一手资料，如果发现瓦斯异常就应该第一时问采取有针对性的措施。

二、煤矿防突的关键技术

1.高压注水综合防突技术。煤矿防突的原理主要指的是通过在巷道正迎头布置长钻孔的方法，以提前进行高压注水的方式来实现。通过注水，煤体会变得更加湿润，煤的可塑性得到了增强。当压裂破坏煤体后，煤体透气性会得到增加，能够降低或者能够消除煤层的突出危险。这一技术在掘进循环开始前进行，首先要在巷道正头一次布置几个钻孔，确定必要的孔深，方向与前进方向平行或者适当向偏斜，以此来增加注水的范围。同时，要通过水力自动封孔煤层注水器进行封孔，注水的压力应该以既能湿润煤体又不出现煤层水力压裂现象为宜，注水时间应以达到煤体湿润、有水渗出为宜。这一技术如果能够和超前排放钻孔结合起来使用，将会产生更好的防突效果。

2.自动抽排切换技术。对开采工作面采空区而言，防突工作的抽放步骤一般通过埋管抽放、采空区靠切眼侧密闭抽放、地面、顶板、底板钻孔抽放等方法完成。其中，自动抽排切换技术是其中的重要一项。其原理为：通过抽放点抽放管路瓦斯浓度、矿井瓦斯抽放系统瓦斯浓度和排放段环境瓦斯浓度的监测，实现在低浓度抽放中抽放点浓度或者系统浓度有一个不低

于设定值时，由抽放系统进行抽放：如果两个值都低于设定值时，就自动切换为压气引射器引射状态，通过引射器引排到排放段通风稀释；如果排放处环境浓度超限，就自动停止引排。通过这样的工作流程，实现在不使系统瓦斯浓度低于设定值、保证安全的情况下，对被抽放点瓦斯进行低浓度强化抽排。该技术已经在我国多家煤矿的综放工作面初采期开放式采空区瓦斯强化抽放中得到了应用，效果显著。

3.水力冲孔揭煤技术。该技术一般以特定厚度的岩柱或者煤柱为安全的屏障，通过钻头的切割与高压水对煤体进行冲击，以此来激发煤层发生可控的喷煤喷瓦斯。其工作原理是：煤和瓦斯的排出，能够使揭煤地点周围的地应力下降，增加其透气性，同时，瓦斯压力和含量也会同时减小，而煤的强度得到了提高，释放了瓦斯潜能，以此达到消除该范围内煤体的突出危险性的目的。具体而言，水力冲孔揭煤技术的实施是通过高压水流的强力冲刷，使之和地应力与瓦斯产生共同的作用，将煤体破碎，使其沿着孔深与孔道的周围扩散，破碎的煤炭就会在这一过程中不断的被排出到孔外，形成的孔洞网组还会彼此连通，最终形成一定宽度与长度的卸压带，把形成的集中应力推向深部，这样一来，在一定范围内的煤体将会得到充分的卸压，瓦斯也得到了充分的排放，以此来实现防突。

4.超前排放钻孔防突技术。该技术是在工作面正头向前方煤体上打一定数量的钻孔，同时始终保持一定的超前距离，使前方的煤体得到卸压，并排放瓦斯，以此来实现减弱与防止突出的目的，这一技术的应用，在瓦斯涌出量与瓦斯压力并不太大时的效果更好一些。而当瓦斯的涌出量与瓦斯压力处于较高程度时，夹钻、卡钻的现象会比较严重，此时，打钻工作应由全液压坑道钻机完成。该钻机的操作平稳、工作安全，能够通过水力与风力排煤交替进行使用，这不但有利于煤粉与瓦斯的排出，还能够避免卡钻的现象，工效虽低，但安全性较高。此外，如果先施工指标较小处煤体，后施工指标较大处煤体，还能够有效的减少卡钻、夹钻的频率。比如，当液压钻机钻至5m～8m处时，瓦斯压力值将处于高峰状态，喷孔与卡钻现象较容易发生，在这种情况下，可以考虑通过风力排煤粉，这样能够有效的稀释瓦斯的浓度（当然要采取必要的防尘措施）。

三、煤矿防突关键技术的应用及其效果

1.正确选择、编制防突措施。根据煤层不同采区、不同的生产条件和突出的特点，在制订防突措施中应该正确选择防突措施。一般而言，回采工作面的瓦斯来源有两个：一个是开采煤层本身的瓦斯，另一个是围岩和邻近煤层涌出的瓦斯。大量的实践证明，综采工作面的瓦斯涌出量一般是普、炮采工作面瓦斯涌出量的2倍还多。因此，瓦斯涌出量大的矿井，需要采取抽放的措施。在瓦斯涌出量较大的综采工作面，单纯采用加大风量的方法排除瓦斯，会使工作面的风速大大增加。而风速增大后，将会造成工作面煤尘飞扬与温度的降低，使劳动条件逐渐恶化。而在采用瓦斯抽放后，不但能够减少工作面的通风量，抽放出的瓦斯还可以利用。

2.确定钻孔的位置。首先要布置防突措施钻孔的位置，因为在防突工作中，钻孔位置的确定是最为重要的一环，它直接决定着在挖掘较深处的时候钻头能否正常的工作，能否安全的释放瓦斯，并保证工作的过程中一个合理的瓦斯浓度。为此，在钻孔期间，应每隔一定距离在巷道的两边各安置一个抽放钻场，同时每个钻场要安置四个和钻孔位置平行的抽放钻孔，两个为一组，采用上下放置的形式，保证钻孔的方向，一般情况下，钻孔应平行于巷道放置，同时不能特别贴近巷道。在防突措施中，还要通过高压注水等的方式，而在采取高压注水作业之前，应该准确计算出工作地点所在煤层和周围环境之间的各个参考系数。

3.提高技术水平，调整抽放系统。在煤矿开采的过程中，掘进挂耳抽放一般要受到封孔质量和打钻技术等因素的影响，致使抽放的效果处于较差的水平。因此，有必要对相关的人员进行技术培训，通过必要的方式改进打钻工艺、提高封孔质量，最大限度的改善抽放效果。比如，移动抽放系统的功率不足，容易造成孔口负压低、抽放流量小、真空度低的情况，最终影响到抽放效果，为此，需要增加井下抽放泵功率，以此来实现系统之间的匹配，满足安全生产的需要。

4.推广应用防突消突新技术。实施高位巷抽放代替高位钻孔技术，可以使抽放效果显著提高，同时采前预抽或边采边抽的方法，缩短抽放时间，弥补钻孔工程量不足、封孔质量差、抽放系统不匹配以及管理不到位的缺陷。进一步的，要通过增加钻孔工程量、提前预抽、加强技能管理、保证封孔质量的方法，全面的改善抽放效果。同时，在开采邻近保护层、穿层钻孔抽放方面，工作面开采前采取回风和运输平巷同时布置长钻孔进行煤层注水，增加煤的可塑性，可减小工作面前方的应力集中，减缓煤体弹性潜能和瓦斯潜能的突然释放，降低或消除煤层的突出危险性。

四、结语

煤和瓦斯突出是煤矿生产过程中遇到的一种非常复杂的矿井瓦斯动力现象，而随着开采深度和瓦斯含量的增加，煤层中的地应力与瓦斯压力也会随之增加，当其地应力与瓦斯压力超过煤层的抗拒线时，就可能使煤层中瞬问释放出大量的瓦斯和煤，造成煤和瓦斯突出事故，其后果往往是极为严重的，不但国家的财产会受到损失，还会威胁矿工的生命安全。

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作者简介：沈强（1986― ），男，云南曲靖人，助理工程师，2009年毕业于河南理工大学，现任贵州水城矿业股份有限公司大湾矿通防科科长，从事矿井“一通三防”工作。Tel：15519881525，E-mail：dwmktfgq@163.