我国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策

郭有慧

(山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司，山西晋中045300)

1 我国煤与瓦斯突出现状

自20 世纪80 年代开始，随着煤炭行业发展，我国矿井数量成倍增加，突出矿井数量也相应增多，为应对煤与瓦斯突出事故，煤炭部在1988 年先后制定并出台了《防治煤与瓦斯突出细则》，并于1995 年重新补充修订，新细则有效地指导了防治煤与瓦斯突出工作，突出事故发生率明显下降。但近年来，随着开采规模的扩大，特别是个别地区开采地形比较复杂，埋藏深度深，煤与瓦斯突出事故发生率又开始逐日上升。据统计2000 年7 月～2009 年11 月我国各省市发生严重煤与瓦斯突出事故共362 起，事故累计死亡人数2 105 人;自2010 年后煤与瓦斯突出事故发生次数和死亡人数成倍增加，仅2013 年上半年发生较大煤与瓦斯突出事故26 起，占全年总瓦斯事故(59起)的44.06%左右。

2 我国煤矿煤与瓦斯突出事故频发的原因分析

从上述数据分析不难看出:发生煤与瓦斯突出事故导致的人员伤亡触目惊心，损失惨重，究其原因在于:①受各矿区开采煤层结构特征的影响:个别矿区煤层透气性系数低，瓦斯压力达1.5 MPa 以上，瓦斯含量在10 ～24 m3/t，各项指标均远超过突出规定界限。②煤层瓦斯含量高与瓦斯压力大的客观因素没有得到根除性解决。③受地质构造与地应力的影响，个别矿区煤层埋藏深，地应力高，成煤复杂，构造覆盖广，构造区发生突出占90%以上。④矿井开采方式、开采顺序(多煤层开采)、矿山压力等其他导致突出的因素。

3 我国煤矿煤与瓦斯突出防治对策

3.1 提高煤与瓦斯突出矿井开采条件

1)未开采上邻近或下邻近保护层的矿区严禁进行采掘煤层作业，严禁进行揭煤作业。

2)未实施地面煤层气钻井技术预抽采瓦斯，严禁进行采掘煤层作业。

3)井下采掘空间实施定向长钻孔(千米钻机)、顺煤层网格长钻孔，结合地面井压裂增透技术与井下长钻孔相对接，实现井上、下立体联合抽采;否则严禁组织采掘煤层作业。

4)严格界定煤与瓦斯突出矿井产能，既不能超过矿井瓦斯抽采能力和核定通风能力，也不能超过按确保区域、局部两个“四位一体”防突措施所能达到的生产能力，突出矿井产能不得超过 5.0 Mt/a。

3.2 装备先进的防治煤与瓦斯突出预警监控系统

借助综合指标法、物探法等来对采、掘面进行突出危险性区域预测，并根据电磁辐射法、瓦斯涌出动态法等进行工作面危险性预测，实时分析井下工作面瓦斯涌出数据，自动对全矿井范围内的突出危险工作面进行全方位突出危险性分析、评价与预警，提示管理人员对矿井突出危险性工作面采取有效措施，预防煤与瓦斯突出事故发生。

3.3 加强煤与瓦斯突出矿井的安全监管

煤矿企业应制定可操作、针对性强的防治煤与瓦斯突出全面跟踪检查制度，同时制定各种防治预案，重点明确瓦斯抽采、煤与瓦斯突出防治措施等，严格落实一矿一策，一面一策规定。各级监管部门要加强对各项措施、管理制度等进行逐级监管，以求达到四位一体防控目标［1］。

3.4 防治煤与瓦斯突出综合防治对策

防治煤与瓦斯突出必须采用综合防突技术。防治煤与瓦斯突出是一项涉及面广、主客观影响因素多、技术性强、工程量大、投资高的复杂系统工程。单一防治技术很难得到治理效果，只有综合分析考虑各煤矿开采过程中存在的突出危险性并进行预测，集开采上、下保护层预抽，井上、下立体抽放，井下网格预抽等措施，并结合新技术、新工艺的合理推广运用，针对性制定出适合本矿井的防突方案和技术安全措施，真正实现防突二个“四位一体”达标，达到从源头消除突出和在管理中防治突出的目的。

1)根据各矿区煤层赋存条件，按矿井准备区域划分组织对突出煤层实施上行或下行开采保护层，辅助施工上行或下行长钻孔进行预抽，实现以岩巷保护煤层掘进、以上邻近层采区(工作面)保护突出煤层区(工作面)。上行开采保护层在淮南得到现场实践，下行开采保护层(上行)在阳泉矿区三矿试验成功，上行或下行开采保护层从源头防治突出在淮南、阳泉均取得了明显效益，从瓦斯治理和安全管理的角度更是受益非浅。

2)开采前瓦斯预先抽放。煤层开采前必须对瓦斯进行预先抽放，尽可能地消除高地应力，抽放煤层瓦斯主要是通过井上、井下布置在突出危险煤层中的钻孔(地面钻井压裂)，经预定时间实行瓦斯预先立体抽放，实现集地面钻井高负压抽采、井下邻近层(已采区)低负压和本煤层高负压综合抽采系统，以达到降低矿井瓦斯压力与含量的目的。同时，在开采的过程中，随瓦斯排出量增加煤层也逐惭收缩变形，煤矿的地应力(与初始相比)呈下降趋势，煤层的透气性系数增大，地应力降低，达到由防突措施型向采掘工程系统型转变，该预抽体系在山西晋煤集团实施效果最好。

3)水力割缝技术。通过高压水射流在煤层中切割一条宽度30 ～50 mm 的水平裂缝，使裂缝两侧的煤层在自重和原始地应力作用下向裂缝处变形移动，使煤体在破裂过程中增加大量裂隙，与煤层中的原始裂隙连通，在裂缝周围形成大范围的卸压区，增加煤层的透气性，提高抽放效果。水力割缝试验在寺家庄公司15116 工作面回风巷和15203 工作面回风巷进行了试验，割缝深度110 m(孔口预留20 m 的安全距)，割缝压力为40 ～60 MPa，割缝速度为 0.5 ～1 m/min，水力割缝钻孔百米钻孔瓦斯流量是普通抽放钻孔的4.5 倍。

4)水力压裂技术。水力压裂技术是借鉴石油领域成熟的压裂技术和地面煤层气压裂开发工艺，并将其移植到井下，通过高压泵将压裂液压入煤层，克服最小阻应力、煤岩的破裂压力和闭合压力，使得煤层中原有的弱面张开、延伸、相互沟通产生裂隙，达到导流的目的，以提高煤层的透气性和抽采效果。水力压裂试验在寺家庄公司15203 工作面回风巷、内错尾巷、进风行人巷等地点进行了试验，压裂压力为10 ～30 MPa，压裂后抽采半径平均增大3 倍以上，抽采半径达6 m 以上;透气性系数平均增大5.2 倍以上，最大达到了13.5 倍;压裂孔抽放纯量最大增加到33 倍，平均增大12.3 倍;钻孔瓦斯的自然涌出量增加3 倍以上，最高的钻孔瓦斯自然涌出量提高了8.6 倍。

5)深孔爆破技术。根据巷道断面设计深孔爆破数量，通过向深孔爆破钻孔(60 ～90 m)内装入炸药，利用炸药的瞬间爆破力，增加煤层的透气性，达到煤层区域(局部)增透、消突、卸压的效果。深孔爆破技术在寺家庄公司井下采、掘工作面、揭煤工作面及以岩保煤巷道进行了全面试验，深孔爆破后，回采、掘进过程中，预测预报瓦斯含量值明显降低，减少了排放孔的施工数量，回采工作面平均每个小班推进度增加0.7 m(由0.93 m/班增加至1.63 m /班);掘进工作面平均每天单进水平增加0.8 m(由 4 m/日增加至 4.8 m/日)。

3.5 不断完善煤与瓦斯突出防治相应技术标准制度

不断修订和完善煤与瓦斯突出防治技术标准制度，加快出台、修订煤与瓦斯突出防治相关准则，如《突出煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术规范》《突出煤层地面钻孔预抽煤层瓦斯技术规范》等，并尽快应用到现场实践中，使防治突出工作更加程序化、规范化。

4 结语

防治煤与瓦斯突出仍有许多技术需进一步探索和研究，唯有严格执行《防治煤与瓦斯突出规定》，并根据矿井实际情况制定可行、有效的防突技术措施和防突预案，结合防突预警系统，有效地指导安全生产，同时科学合理运用新技术、新工艺、新装备，构建综合防治煤与瓦斯突出体系，最终实现矿井安全。

［1］董根深. 薛湖煤矿煤与瓦斯突出预测及防治技术研究［J］.中州煤炭，2013(9):122 －123.