一、煤與瓦斯突出防治的重要性:
??????? 1、隨著開采深度的增加,開采規(guī)模的擴大以及新的生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用,我國煤與瓦斯突出死亡事故日趨嚴重,不僅使國家和人民的經(jīng)濟財產(chǎn)遭受重大的損失、而且對當代煤礦工作人員的生命構(gòu)成極大的威脅,給社會造成不良影響,煤與瓦斯突出的多發(fā)性和嚴重性是我國煤礦安全生產(chǎn)所面臨的極大挑戰(zhàn)。
??????? 近幾年國家對瓦斯治理和管控的力度提高,瓦斯爆炸事故顯著下降,相對來講,煤與瓦斯突出事故逐漸成為影響煤礦安全形勢持續(xù)好轉(zhuǎn)的主要災(zāi)害事故。
??????? 2、煤與瓦斯突出防治培訓(xùn)的重要性:根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第三十二條規(guī)定,突出礦井的管理人員和井下工作人員必須接受防突知識的培訓(xùn),經(jīng)考試合格后方準上崗作業(yè)。
??????? (一)突出礦井的井下工作人員的培訓(xùn)包括防突基本知識和規(guī)章制度等內(nèi)容;
??????? (二)突出礦井的區(qū)(隊)長、班組長和有關(guān)職能部門的工作人員的培訓(xùn)包括突出的危害及發(fā)生的規(guī)律、區(qū)域和局部綜合防突措施、防突的規(guī)章制度等內(nèi)容;
??????? (三)突出礦井的防突員,屬于特種作業(yè)人員,每年必須接受一次煤礦三級及以上安全培訓(xùn)機構(gòu)組織的防突知識、操作技能的專項培訓(xùn)。專項培訓(xùn)包括防突的理論知識、突出發(fā)生的規(guī)律、區(qū)域和局部綜合防突措施以及有關(guān)防突的規(guī)章制度等內(nèi)容;
??????? (四)有突出礦井的煤礦企業(yè)和突出礦井的主要負責人、技術(shù)負責人應(yīng)當接受煤礦二級及以上安全培訓(xùn)機構(gòu)組織的防突專項培訓(xùn)。專項培訓(xùn)包括防突的理論知識和實踐知識、突出發(fā)生的規(guī)律、區(qū)域和局部綜合防突措施以及防突的規(guī)章制度等內(nèi)容。
??????? 二、防突基礎(chǔ)知識
??????? 1、煤與瓦斯突出概述
??????? 在煤礦井下采掘過程中,在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下破碎的煤、巖體和瓦斯在極短時間內(nèi)(數(shù)秒至幾分鐘)突然從煤(巖)體內(nèi)向采掘空間拋出的異常動力現(xiàn)象,稱為煤與瓦斯突出,簡稱突出。
??????? 煤與瓦斯突出是煤礦嚴重的自然災(zāi)害之一,是煤、巖和瓦斯參與下的一種復(fù)雜的動力現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為在數(shù)秒至幾十秒鐘極短的時間內(nèi)向巷道、采面等采掘空間拋出大量的煤巖,并噴出大量的瓦斯。煤量從幾噸到上萬噸,瓦斯量從幾十立方米到數(shù)百萬立方米。危害輕的摧毀巷道支架,推倒礦車,破壞通風設(shè)施,引起局部地區(qū)風流反風,嚴重的使井巷充滿煤巖和瓦斯,造成人員窒息、埋人,甚至可能引起礦井瓦斯爆炸等煤礦惡性傷亡事故。
??????? 2、煤與瓦斯突出分類
??????? 按瓦斯動力現(xiàn)象力學的基本特征,可分為:突出、壓出和傾出;
??????? 按參與突出特種類分為:煤與瓦斯突出、巖石與瓦斯突出、煤與二氧化碳突出、巖石與二氧化碳突出。原在東德發(fā)生過巖鹽與CO2突出,窯街局三礦發(fā)生了特大強度的煤、巖石、CO2和瓦斯突出。
??????? 按突出發(fā)生地點分為:石門突出、平巷突出、上山突出、下山突出以及回采面突出等。
??????? 按突出強度一般可分為:小型突出<100t,中型突出100~500t,大型突出500~1000t,特大型突出大于1000t。
??????? 3、煤與瓦斯突出發(fā)生的一般規(guī)律
??????? ㈠煤層突出危險性隨采深增加而加大。
??????? ㈡突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶。如在斷層、褶曲和火成巖侵入的地區(qū),受擠壓扭曲嚴重易發(fā)生突出。
??????? ㈢突出的氣體主要是CH4,少數(shù)情況下為CO2。一般情況下,瓦斯壓力和瓦斯含量越大,突出危險越嚴重。
??????? ㈣煤體破壞程度越嚴重,煤的強度越小,突出危險性越大。
??????? ㈤采掘工作面應(yīng)力集中區(qū)容易發(fā)生突出。
??????? ㈥突出常發(fā)生于外力沖擊作用下。如放炮、支護、落煤等作業(yè)方式誘導(dǎo)。突出多數(shù)有突出予兆。石門突出危險性最大。
??????? ㈦煤層突出危險區(qū)常呈帶狀分布。統(tǒng)計表明在突出煤層中,突出危險區(qū)占突出煤層總區(qū)域面積不到10%,即突出煤層并非處處都危險,相反大多數(shù)地區(qū)無突出危險,這也是突出預(yù)測工作的意義所在。
??????? 4、煤與瓦斯突出預(yù)兆
??????? 突出煤層開采多年實踐表明,大多數(shù)突出前都會有有聲或無聲預(yù)兆,一些可以被人明顯感覺到,而另一些跟作業(yè)人員對突出事例的知識掌握程度有關(guān),經(jīng)驗豐富的人可以很好地利用所掌握的預(yù)兆知識,避免不必要的人身傷亡事故。因此熟悉并掌握好突出預(yù)兆,對于減少突出危害,保證人身安全以及避免突出災(zāi)害的發(fā)生都有著十分重要的現(xiàn)實意義。各種出預(yù)兆主要有:
??????? 有聲預(yù)兆:如煤體中發(fā)生的悶雷聲響、爆竹聲、機槍聲、嗡嗡聲等,這些聲響在突出礦井統(tǒng)稱為“響煤炮”。在5029次有預(yù)兆記錄的突出次數(shù)中,有1415次突出前有響煤炮預(yù)兆,是各種突出預(yù)兆中發(fā)生最為頻繁的預(yù)兆,值得重視。一般發(fā)生響煤炮時,工作面就視為突出危險工作面,應(yīng)停止繼續(xù)作業(yè)。
??????? 瓦斯預(yù)兆:瓦斯涌出異常,瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂?,打鉆噴瓦斯、噴煤以及出現(xiàn)哨聲、蜂鳴聲等。統(tǒng)計表明,瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂☆A(yù)兆,常常發(fā)生在大強度的突出前,如平頂山局,在各種預(yù)兆中,瓦斯忽大忽小預(yù)兆,平均突出強度最大。
??????? 煤層結(jié)構(gòu)預(yù)兆:如層理紊亂,煤體干燥、煤體變軟、色澤變暗而無光澤、產(chǎn)狀急劇變化,波狀隆起以及層理逆轉(zhuǎn)等,尤其應(yīng)引起注意的是煤層軟分層變厚,在各種煤結(jié)構(gòu)變化中,平均突出強度最大。
??????? 礦壓顯現(xiàn)預(yù)兆:支架來壓、煤壁開裂、掉碴、片幫、工作面煤壁外臌、巷道底臌、打鉆時鉆孔嚴重頂鉆、夾鉆、噴孔、鉆孔變形垮孔以及炮眼裝不進炸藥等等。
??????? 5、煤與瓦斯突出機理
??????? 綜合假說:這是國內(nèi)外多數(shù)學者所持有的觀點。即煤與瓦斯突出是由地應(yīng)力、 瓦斯與煤的物理力學性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果,是聚集在圍巖和煤體中大量潛能的高速釋放。但由于每人研究的出發(fā)點不同, 對上述三種因素在煤與瓦斯突出中所起到的作用,看法也不盡相同。有的認為高壓瓦斯在突出的發(fā)展過程中起決定性作用,地應(yīng)力是激發(fā)突出的因素。也有人認為地質(zhì)構(gòu)造是引起突出的決定因素,高壓瓦斯是突出的主要動力,煤層破壞是突出的有利條件,采掘活動是突出的誘發(fā)原因。
??????? 總體來說,煤與瓦斯突出的內(nèi)在因素是地應(yīng)力、瓦斯和煤的物理力學性質(zhì)。而外在因素是形成集中應(yīng)力和造成突然卸載的條件。為了防治煤與瓦斯突出,必需改善其內(nèi)在因素和消除其形成集中應(yīng)力和突然卸載的條件。
??????? 6、煤與瓦斯發(fā)展階段
??????? 煤與瓦斯突出的全過程,一般可劃分為四個階段:準備、發(fā)動、發(fā)展和停止階段。
??????? 突出的準備階段:即能量的積聚階段。由于地應(yīng)力的變化,瓦斯向某處運移、集中,形成高壓瓦斯區(qū),儲存大量的彈性潛能。
???????? 突出的發(fā)動階段:由于外力作用,煤體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生突然變化,巖石和煤的彈性潛能迅速釋放,這時可聽到從煤體或巖體中發(fā)出的破裂聲,并觀察到煤層發(fā)生壓縮變形,還出現(xiàn)掉煤碴、支架壓力增大,煤中出現(xiàn)劈裂聲及悶雷聲等預(yù)兆。
??????? 突出的發(fā)展階段:依靠釋放的彈性能和游離瓦斯的膨脹能,使煤體破壞并由瓦斯流把碎煤拋出。隨著煤的破碎和拋出,瓦斯壓力降低,瓦斯解吸,解吸瓦斯的膨脹加劇了這一過程,又促使煤進一步破碎,如此反復(fù)進行,直到煤被粉碎為粉煤并形成粉煤瓦斯流。 這種粉煤瓦斯流具有很大的能量,可以把煤拋出數(shù)十米甚至數(shù)百米的距離,它可逆著風流運動或沿拐彎的巷道運動,能推翻礦車、搬運巖石等,造成一定的動力效應(yīng)。
??????? 突出的停止階段:當激起突出的能量已經(jīng)耗盡,繼續(xù)放出的能量不足以粉碎煤體,突出孔道受到堵塞,不能繼續(xù)在突出空洞壁建立高的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度等。以上任何一種情況出現(xiàn)時,突出立即停止。突出停止后,碎煤及粉煤沉降,其中的瓦斯繼續(xù)解吸并涌向巷道。同時,由于煤的噴出,在煤體形成一些特殊形狀的孔洞,使其周圍參與突出的煤體繼續(xù)破碎,加劇了瓦斯放散
??????? 7、防突一般規(guī)定
??????? 防突工作堅持區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充的原則。突出礦井采掘工作做到不掘突出頭、不采突出面。未按要求采取區(qū)域綜合防突措施的,嚴禁進行采掘活動。區(qū)域防突工作應(yīng)當做到多措并舉、可保必保、應(yīng)抽盡抽、效果達標。
??????? (一)雙“四位一體”綜合防突措施包括:
??????? 區(qū)域“四位一體”綜合防突措施
??????? ①、區(qū)域預(yù)測
??????? ②、區(qū)域防突措施
??????? ③、區(qū)域防突措施效果檢驗
??????? ④、區(qū)域驗證
??????? 局部“四位一體”綜合防突措施
??????? ①、工作面預(yù)測預(yù)報
??????? ②、局部防突措施
??????? ③、防突措施效果檢驗
??????? ④、安全防護措施
??????? (二)區(qū)域綜合防突措施包括下列內(nèi)容:
??????? ①、區(qū)域突出危險性預(yù)測;
??????? ②、區(qū)域防突措施;
??????? ③、區(qū)域措施效果檢驗;
??????? ④、區(qū)域驗證。
??????? 局部綜合防突措施包括下列內(nèi)容:
??????? ①、工作面突出危險性預(yù)測;
??????? ②、工作面防突措施;
??????? ③、工作面措施效果檢驗;
??????? ④、安全防護措施。
??????? 5、安全防護措施
???????? 在執(zhí)行了突出危險性預(yù)測、防治突出措施和措施效果檢驗后,正常情況下,工作面是安全可靠的,但由于形成突出的因素隨機性很大,還有可能由于施工水平、儀器誤差、工作人員的知識水平、責任心等一系列因素,發(fā)生誤判。為此,必須采取安全防護措施,以避免人員的傷亡。
??????? 安全防護措施可體現(xiàn)在三個層面:一是盡量減少工作人員在落煤時與工作面的接觸時間,主要措施有遠距離爆破等;二是突出后工作人員應(yīng)有的一套完整的生命保證系統(tǒng),主要有避難所、避難窗、隔離式自救器、壓風自救裝置、急救袋等;三是突出后防止災(zāi)害擴大裝置,主要有反向風門、檔欄等。
??????? ①、遠距離爆破
??????? 理論分析和生產(chǎn)實踐都表明,在落煤過程中最容易發(fā)生煤與瓦斯突出,如落煤過程中有工作人員在場,發(fā)生突出最容易造成人員的傷亡。為此,井巷揭穿突出煤層和突出煤層的炮掘、炮采工作面,為了減少人員傷亡,都必須采取遠距離爆破安全防護措施。
??????? 遠距離爆破安全防護措施的目的是在爆破作業(yè)時,工作人員遠離爆破作業(yè)地點,突出物和突出時發(fā)生的瓦斯逆流波及不到發(fā)爆地點,以保證工作人員的安全。因此,煤巷掘進工作面采用遠距離爆破時,發(fā)爆地點必須設(shè)在進風側(cè)反向風門之外的全風壓通風的新鮮風流中或避難所內(nèi),距爆破工作面越遠越好,最小不應(yīng)小于300m;采煤工作面發(fā)爆地點到工作面的距離最小不應(yīng)小于100m。同時起爆地點應(yīng)設(shè)有壓風自救裝置或自救器等生命保障系統(tǒng)。在生產(chǎn)實踐中證明此措施十分有效,可以有效地避免人員的傷亡。