煤礦在生產(chǎn)過程中,大量的煤和瓦斯突然拋向采掘空間,且伴隨著強烈的動力和聲響的現(xiàn)象,稱為煤與瓦斯突出。井下發(fā)生突出時,煤流埋人,造成人員窒息死亡;突出時的動力,能摧毀巷道、通風設施、機械設備、破壞通風系統(tǒng),造成災害擴大;甚至能引起火災或瓦斯爆炸。它是礦井最嚴重的災害之一。
第一節(jié) 煤與瓦斯突出的一般規(guī)律
煤與瓦斯突出多數(shù)發(fā)生在采、掘工作面,其中大多數(shù)發(fā)生在掘進工作面。
隨著開采深度的增加,突出的強度增大、突出的次數(shù)增多、突出的層數(shù)增加、突出的危險性增大。
突出的次數(shù)和強度隨著瓦斯壓力的升高而升高。
煤的結(jié)構(gòu)變化大、透氣性差、瓦斯擴散速率大、煤的濕度小容易發(fā)生突出。
有構(gòu)造殘余應力的地方,煤體強度變形能量大,容易突出。如:斷層帶、破碎帶、火成巖侵入帶、煤層厚度變化帶、褶曲地點和煤層傾角變化地點都是容易發(fā)生突出的地方。
有外力激發(fā)容易發(fā)生突出。如:放炮、打眼、沖孔等都容易透發(fā)突出。
突出大多伴有預兆,石門突出多伴無聲預兆。
突出危險性隨著硬而厚的圍巖存在而增高。
第二節(jié) 煤與瓦斯突出的預兆
絕大多數(shù)的煤與瓦斯突出,在突出前都伴有預兆,沒有預兆的突出是極少數(shù)。
有聲預兆:由于各礦區(qū)、各采掘工作面的地質(zhì)條件、采掘方法、瓦斯大小及煤質(zhì)特征等的不同,所以預兆聲音的大小、間隔時間、煤體深處發(fā)出的響聲種類也不同。有的象炒豆似的劈劈叭叭聲。有的象鞭炮聲,有的象機槍連射聲,有的似跑車樣的悶雷聲、嘈雜聲、嗡嗡聲以及氣體穿過含水裂縫時的吱吱聲等。
無聲預兆:煤層結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的表現(xiàn):煤層層理紊亂,煤變軟、變暗淡、無光澤,煤層干燥和煤塵增大,煤層受擠壓褶曲、變粉碎、厚度變大,傾角變陡;地壓顯現(xiàn)方面的表現(xiàn):壓力增大使支架變形,煤壁外鼓、片幫、掉碴,頂板出現(xiàn)冒頂、斷裂,底板出現(xiàn)鼓起,炮眼變形裝不進藥,打鉆夾鉆、頂鉆等;其它方面的表現(xiàn):瓦斯涌出異常、忽大忽小,煤塵增大,空氣氣味異常、悶人,煤溫或氣溫降低或升高。
上述突出的預兆并非每次突出時都同時出現(xiàn),而僅僅是出現(xiàn)一種或幾種。
《煤礦安全規(guī)程》對采掘工作面防突的規(guī)定
礦井在采掘過程中,只要發(fā)生過1次煤(巖)與瓦斯突出,該礦井即為突出礦井,發(fā)生過突出的煤層即為突出煤層。突出礦井及突出煤層的確定,由煤礦企業(yè)提出報告,經(jīng)國家煤礦安全監(jiān)察局授權(quán)單位鑒定,報省(自治區(qū)、直轄市)煤炭管理部門審批,并報省級煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)備案。
開采突出煤層時,必須采取突出危險性預測、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗、安全防護措施等綜合防治突出措施。
開采突出煤層時,每個采掘工作面的專職瓦斯檢查工,必須隨時檢查瓦斯,掌握突出預兆,當發(fā)現(xiàn)有突出預兆時,瓦斯檢查工有權(quán)停止工作面作業(yè),并協(xié)助班組長立即組織人員按避災路線撤出,報告礦調(diào)度室。
有突出危險的采掘工作面爆破落煤前,所有不裝藥的炮眼、孔都應用不燃性材料充填,充填深度不小于孔深度的1.5倍。
井巷揭穿煤層和在突出煤層中進行采掘作業(yè)時,必須采取震動爆破、避難硐室、反向風門、壓風自救系統(tǒng)等安全防護措施。
預防煤與瓦斯突出的主要措施
區(qū)域性防突措施
開采保護層、預抽煤層瓦斯和煤層注水是區(qū)域防突的主要措施。
開采保護層
在突出礦井中,在煤層群中首先開采的,并能使相鄰的突出煤層消除突出危險的煤層叫保護層,開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)濟的措施之一。
預抽突出煤層瓦斯
開采保護層時,已有瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井,應同時抽放被保護層的瓦斯。單一煤層和無保護層可采的突出危險煤層,經(jīng)試驗預抽瓦斯有效果時,也必須采用抽放瓦斯的措施。
突出煤層注水
煤體注水不僅可以預防煤與瓦斯突出,也可以減少開采過程中粉塵的產(chǎn)生和飛揚。當水中加入一些阻化劑時,還可以防止煤炭自燃。
局部防突措施
1、石門揭煤防治突出措施
石門和其他巖石井巷揭穿突出危險煤層時的防突措施中,除抽放瓦斯外,還有超前排放鉆孔、水力沖孔、水力沖刷、金屬骨架和震動放炮等。
(1)水力沖孔。當石門揭煤打鉆出現(xiàn)噴煤、噴瓦斯的自噴現(xiàn)象時,可采用水力沖孔措施進行揭煤。水力沖孔要求石門沖出的總煤量(噸)數(shù)量上不小于煤層厚度(米)的20倍。
(2)水力沖刷。水力沖刷是利用高壓水力沖刷石門工作面前方煤體,形成超前孔洞,使煤體得到卸壓和排放瓦斯以消除石門揭煤時的突出危險性。要注意的是沖刷出的煤和瓦斯就地排放,形成了工作地點不安全環(huán)境。
(3)超前排放鉆孔。超前排放鉆孔是在石門掘至離煤層垂距5~8米處向突出危險煤層沿傾斜和走向均勻地布置2~3圈鉆孔,控制范圍達到石門周邊外3~5米,形成足夠的卸壓和排放瓦斯范圍,在設計要求的范圍內(nèi),瓦斯壓力全部降到0.74兆帕以下。這一措施適用于不同厚度和傾角的突出煤層,對于瓦斯壓力較高的煤層,也有較好的防突效果。
(3)金屬骨架。金屬骨架是用于石門揭煤的一種超前支架。在距煤層2~3米時,在工作面上部和兩側(cè)周邊打鉆孔,鉆孔要穿透煤層全厚并進入巖層0.5米,單排孔間距一般不大于0.2米,雙排孔間距一般不大于0.3米,然后在鉆孔中插入長度大于孔深0.5米以上的鋼管或鋼軌,將其尾部固定架牢,形成一個整體防護架。
金屬骨架措施的防突作用:一是鉆孔卸壓;二是鉆孔排放瓦斯;三是保護煤體。主要作用是保護煤體,增大突出的阻力。