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1、防突安全管理日常应对措施一、突出简介 在煤矿井下由于地应力和瓦斯(二氧化碳)的共同作用,在极短的时间内,破裂的煤和瓦斯由煤体内或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象,称为煤与瓦斯突出。 当发生煤与瓦斯突出时,采掘工作面的煤壁将遭到破坏,大量的煤与瓦斯将从煤层内部以极快的速度向巷道或采掘空间喷出,充塞巷道,煤层中会形成孔洞。同时由于伴随有强大的冲击力,巷道设施会被摧毁,通风系统会被破坏,甚至发生风流逆转,还可能造成人员窒息和发生瓦斯爆炸、燃烧及煤流埋人事故。 煤与瓦斯突出的分类,按动力现象的力学特征可分为突出、压出和倾出;按突出强度可分为小型突出(强度小于100t)、中型突出(强度等于或大于1
2、00t、小于500t)、大型突出(强度等于或大于500t、小于1000t)和特大型突出(强度等于或大于1000t)。 1、煤与瓦斯突出的预兆及规律 (1)煤与瓦斯突出的预兆。 绝大多数的煤与瓦斯突出在突动身生前都有预兆,没有预兆的突出是极少数的。突出的预兆可分为有声预兆和无声预兆。 1)有声预兆。 响煤炮。由于各矿区、各采掘工作面的地质条件、采掘方法、瓦斯及煤质特征的不同,所以预兆声音的大小、间隔时间、在煤体深处发出的响声种类也不同。有的像炒豆似的噼噼啪啪声,有的像鞭炮声,有的像机关枪连射声,有的似跑车一样的闷雷、嘈杂、沙沙声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。 其他声音预兆。发生突出前
3、,因压力突然增大,支架会出现嘎嘎响、劈裂折断声,煤岩壁会开裂,打钻时会喷煤、喷瓦斯等。 2)无声预兆。 煤层结构构造方面表现为:煤层层理紊乱,煤变软、变暗淡、无光泽,煤层干燥和煤尘增大,煤层受挤压褶曲变粉碎,厚度变大、倾角变陡。 地压显现方面表现为:压力增大,使支架变形,煤壁外鼓、片帮、掉渣,顶底板出现凸起台阶、断层、波状鼓起,手扶煤壁感到震惊和冲击,炮眼变形装不进药,打眼时垮孔、顶夹钻等。 其他方面的预兆有:瓦斯涌出异常、忽大忽小,煤尘增大,空气气味异常、闷人,有时变热。 上述突出预兆并非每次突出时都同时出现,而是出现一种或几种。当发觉有突出的预兆时,现场人员要马上按避灾路线撤离。撤离时每个
4、人都必需佩戴好隔离式自救器,同时要将发生突出的地点、预兆状况以及人员撤离状况向调度室汇报;马上切断突出地点及回风流中的一切电气设备的电源,撤离现场要关闭反向风门,并在突出区域或瓦斯流区域内设置栅栏,以防人员进入。当确定不能撤离突出的灾区时,要进入就近的避难硐室,关好铁门,打开供气阀,做好自救。 二、煤与瓦斯突出的一般规律。 国内外煤与瓦斯突出的统计资料表明,煤与瓦斯突出的发生有以下规律: 1)地压是发动突出的主要动力。 突出的危急性随着煤层埋藏深度的增加而增大。 采掘工作形成的集中应力区是突出密集区。 突出危急区集中在地质构造带呈带状分布。 产生强裂震惊的采掘作业可能诱发突出。 受煤自重的影响
5、,上山掘进工作面发生突出的次数多,强度小;下山掘进工作面发生的次数少,强度稍大。 2)瓦斯是抛出煤体完成突出过程的主要动力。 突出危急煤层的瓦斯压力一般在0.71.0mpa,同一煤层中瓦斯压力越高的区域,突出的危急性越大。 突出危急煤层的瓦斯含量和开采时的瓦斯涌出量都在10m3/t以上。突动身生时,吨煤瓦斯喷出量是煤层瓦斯含量的几倍至几百倍。 突出气体的种类主要是甲烷,个别矿井突出二氧化碳,突出瓦斯中含有少量重烃类气体。 3)煤的物理力学性质打算突动身生、发展的难易。 突出的次数和强度随着煤层厚度,特殊是软分层厚度的增加而增多,突出最严重的煤层一般是最厚的主采煤层。 突出危急性随着煤层倾角的增
6、大而增加。 突出煤层的特点是强度低,手捻能成粉末,煤层结构软硬相间。 三、防突安全管理日常应对措施 在防治煤与瓦斯突出的实践中,我国总结了一套行之有效的综合防突措施,习惯上称为“四位一体”防突措施,即突出危急性预估、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施。在日常防突安全管理上,管理完善、监督到位是煤矿日常防突安全管理的重中之重,明确各类防突人员的安全职责,强化防突意识,提高现场施工人员的水平及技能、加强现场安全管理人员的安全监督意识以及他们对防突学问的把握,煤炭行业管理部门及安全监督管理部门的防突监管力度等都及为至关重要,如何把握防突水平与能力的提高,找出防突工作的虚假应付的手段,
7、杜绝安全与防突工作发生矛盾时,煤矿违规作业、侥幸作业,将是今后小煤矿相当一段时间内的防突工作重点。 (1)突出危急性预估。 突出危急性预估是综合防突的第一个重要环节。当预估有突出危急时,可采取防突措施,并对其防突效果进行检验。确定措施有效时,可采取安全防护措施进行采掘作业。当预估无突出危急时,可采取安全防护措施直接进行采掘作业。突出预估可分为以下两类: 区域突出危急性预估。区域预估是预估矿井、煤层和煤层区域的突出危急性。根据防治煤与瓦斯突出细则的规定,突出矿井的煤层应划分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层经区域预估,可划分为突出危急区域和突出威逼区域。区域突出危急性预估的方法有单项指标法、瓦斯地
8、质统计法和综合指标法等。 工作面突出危急性预估。在突出危急区域内,工作面进行采掘作业前,必需进行突出危急性预估,依据预估结果划分为突出危急工作面和突出威逼工作面。在突出威逼工作面进行采掘作业时可不采取防治突出措施,但必需采取安全防护措施。工作面突出危急性预估的方法,有综事指标法、钻屑指标法、钻孔瓦斯涌出初速度法、r值指标法等。 本阶段主要应采取如下安全管理应对措施1、预防仪器的合格性和安全性。2、防突临界值的预设及仪器的正确操作。3、钻孔的正确布置及眼位的正确选择。4、操作人员的正确及正规操作以及数据的真实牢靠性。5、现场安全指挥及监督人员的监督牢靠性及对预估学问、预估仪器的把握程度。6、通风
9、部门、总工程师、矿长、法人代表的监督牢靠性及对预估学问、预估仪器的把握程度。7、煤矿安全监督管理部门监督牢靠性及对预估学问、预估仪器的把握程度、违规惩罚处理的程度。8、广阔职工及群众团体的监督程度。 (2)防治突出的措施。 1)区域性防突措施。 目前采用的区域性防突措施,包括开采保护层、预抽煤层瓦斯和煤体注水。 开采保护层。在突出矿井中,在煤层群中首先开采的并能使相邻的突出煤层消退突出危急的煤层叫保护层,后开采的具有突出危急的煤层叫被保护层。位于被保护区上部的保护层叫上保护层,位于被保护区下部的保护层叫下保护层。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的措施之一。保护层开采后,被保护层中对应
10、区域内的煤体被充分卸压,导致煤层和围岩中积蓄的弹性能被释放,减弱了发动突出的主要动力;煤体卸压后会产生大量裂隙,使煤层的透气性增加,造成瓦斯潜能的释放,减弱了完成突出过程的主要动力;高压瓦斯的大量释放,使煤层瓦斯的含量降低,导致煤体强度增加,煤的结实性系数可提高一倍以上,这就增大了突出的阻力。这些因素综合作用的结果,必定导致被保护层突出危急的消逝。开采保护层防治煤与瓦斯突出的保护层保护作用的有效范围,应依据矿井实际考察结果或参照防治煤与瓦斯突出细则确定。 预抽煤层瓦斯。开采保护层时,已有瓦斯抽放系统的矿井,应同时抽放被保护层的瓦斯。单一煤层和无保护层可开采的突出危急煤层,经试验预抽瓦斯有效果时
11、,也必需采用抽放瓦斯的措施。煤层抽放瓦斯后,大量高压瓦斯的排放导致瓦斯潜能的释放,减弱了完成突出过程的主要动力。一方面大量瓦斯的排放,直接导致煤体强度的增大,增加了突出的阻力;另一方面,大量瓦斯的排放又导致了煤体的卸压,释放了积蓄在煤体和围岩中的弹性能,减弱了发动突出的主要动力。这些因素综合作用的结果,消退了突出的危急。 煤体注水。压力水进入煤层可以破裂工作面四周的煤体。水进入煤层内部的裂缝和孔隙后,可使原始煤体潮湿,转变煤的力学性质,增加了煤的可塑性和柔性,降低了煤的弹性,使煤体疏松;减小了煤体内部的应力集中和瓦斯放散初速度,应力颁变得比较匀称,使集中应力峰值移入煤体深处,巷道工作面前方应力
12、集中系数减小,在采掘过程中煤体弹性能的释放变得比较缓慢;水进入煤体后封闭了瓦斯的流淌的通道,并将瓦斯向煤体内部挤压,提高了煤体承受压力的能力(煤的微孔直径越小,承受压力的能力越大),降低了瓦斯破裂煤体的可能性;此外,水浸入煤体的微孔隙后使瓦斯难于排放。综上所述,煤体注水能较有效地起到防止突出的作用。 2)局部防突措施。 石门揭煤防治突出措施。石门和其他岩石井巷揭穿突出危急煤层时的防突出措施中,除抽放瓦斯外,还有水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷、金属骨架等。 水力冲孔。当石门揭煤打钻出现喷煤、喷瓦斯的自喷现象时,可采用水力冲孔措施进行揭煤。即以岩柱或煤柱作屏障,在向煤层打钻的同时送入一定压力的水(水
13、压一般大于3mpa),部分地破坏煤体可造成应力的不平衡,导致小规模喷孔的发生和发展,喷出的煤、水和瓦斯可通过管道输送到远离工作面的地方进行分别。 排放钻孔。排放钻孔是在石门掘至离煤层垂距58m处,向突出危急煤层沿倾斜和走向匀称地布置23圈钻孔,掌握范围达到石门周边外35m,形成足够的卸压并排放瓦斯范围,在设计要求的范围内,瓦斯压力全部降到0.74mpa以下。这一措施适用于不同厚度和倾角的突出煤层,对瓦斯压力较高的煤层,也有较好的防突效果。 水力冲刷。水力冲刷是利用高压水枪冲刷石门工作面前方煤体,形成超前孔洞,使煤体得到卸压并排放瓦斯,以消防石门揭煤时的突出危急性。水力冲刷的主要问题是冲刷出的煤
14、和瓦斯就地排放,形成了工作地点担心全的环境。 金属骨架。金属骨架是用于石门揭煤的一种超前支架。在距煤层23m时,在工作面上部和两侧周边打钻孔,钻孔要穿透煤层全厚并进入岩层0.5m,单排孔间距一般不大于0.2m,双排孔间距一般不大于0.3m,然后在钻孔中插入长度大于孔深0.5m以上的钢管或钢轨,将其尾部固定架牢,形成一个整体护架。金属骨架措施的防突作用:一是钻孔卸压;二是钻孔排瓦斯;三是保护煤体。主要作用是保护煤体,增大突出的阻力。 煤巷掘进工作面防治突出措施。在有突出危急的煤层中掘进巷道,可以采用预抽瓦斯、水力冲孔、超前钻孔、深孔松动爆破、深孔掌握卸压爆破、卸压槽和前探支架等防治突出措施。 超
15、前钻孔(包括大直径钻孔)。适用于煤层透气性较好、钻孔的有效影响半径大于0.7m、煤质稍硬的突出煤层。钻孔长度不得小于10m,钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。排放钻孔的掌握范围,应包括巷道断面和巷道断面轮廓线外四周不小于2m的范围。超前钻孔的直径一般为75120mm,地质条件变化猛烈地带也可采用42mm直径的钻孔。 深孔松动爆破。深孔松动爆破是在工作面前方打若干个一定深度的炮眼,通过爆破使四周煤体破裂,使应力集中带向煤体深部推移,达到卸压和排放瓦斯的目的。该措施适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。深孔松动爆破的孔径为42mm,孔长不得小于8m,超前距不得小于5m。深孔松动爆破应掌握到巷道轮廓线外1.52m的范围内。 深孔掌握卸压爆破。与一般深孔松动爆破相比,深孔掌握卸压爆破有两个特点:一是将爆破孔长度由810m增加到2025m;二是在爆破孔四周打不装药的掌握孔,以增大卸压和排放瓦斯的效果。 卸压槽。卸压槽是近年来推广应用的一种预防煤与瓦斯突
