孔愨，　吳桂義,2，　鐘鋒，　陳寄名

(1.貴州大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院， 貴州 貴陽　550025；

2.貴州省非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點實驗室， 貴州 貴陽　550025)

貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出特征及其防治對策

孔愨1，吳桂義1,2，鐘鋒1，陳寄名1

(1.貴州大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院， 貴州 貴陽550025；

2.貴州省非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點實驗室， 貴州 貴陽550025)

摘要：通過收集分析貴州礦區(qū)381對礦井、695 層煤的突出指標和以往120對礦井發(fā)生的214起典型煤與瓦斯突出事故，對貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出指標分布特點及突出特征進行了研究，提出了針對性的防突措施：加大煤層突出指標的測試工作，對黔北、織納、六枝、盤江、水城等突出強度大和突出次數(shù)多的礦區(qū)制定嚴格的管理制度，加大煤巷掘進工作面的防突工作，并加強放炮管理、動力現(xiàn)象監(jiān)測和地質(zhì)構(gòu)造探測，以此減少貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出； 突出指標； 突出特征； 防突對策

0引言

煤炭工業(yè)是貴州省大力發(fā)展經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在全省86個縣(巿)中，有74個縣(市)產(chǎn)煤，含煤地層分布面積達7萬km2，約占全省總面積的40%[1]。2014年末貴州探明保有煤炭資源儲量542.28億t，居全國第5位[2]。但貴州煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層和褶皺構(gòu)造較多，煤層原始瓦斯賦存量大，且礦井工作人員對貴州瓦斯賦存實際情況及突出特點了解不深，瓦斯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大量缺乏，采取的防突措施沒有針對性，加之管理不到位，導(dǎo)致煤與瓦斯突出事故時有發(fā)生，使得煤炭資源開采受到了極大阻礙。目前，貴州已將六枝、盤江、水城、織納、黔北、黔西北、林東、普興、紅茂礦區(qū)劃分為煤與瓦斯突出礦區(qū)和突出危險礦區(qū)，目的是加大煤礦管理，遏止煤與瓦斯突出事故發(fā)生[3]。因此，研究貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出特征，提出相應(yīng)的防突措施，對防止煤與瓦斯突出事故有重要意義。

1貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出指標分布特點

通過收集貴州省九大礦區(qū)381對礦井、695層煤的煤與瓦斯突出指標，現(xiàn)場共測得煤層瓦斯壓力(P)858組；采集煤樣在實驗室測得瓦斯放散初速度指標(Δp)815組；煤的普氏系數(shù)(f)809組；在井下各煤層暴露點判定煤的破壞類型532組。

1.1煤層瓦斯壓力分布特點

煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量和煤層瓦斯動力學(xué)特征的基本參數(shù)。煤層瓦斯壓力在各礦區(qū)的分布情況見表1。P<0.74 MPa的有612組，占71%，這是由于大多礦井的開采深度較淺，測得的煤層瓦斯壓力相對較?。籔≥0.74 MPa的有246組，占29%(其中0.74 MPa≤P≤1.00 MPa的占12%，P>1.00 MPa的占17%)，除林東和紅茂礦區(qū)外其他礦區(qū)均有分布，可看出貴州煤層瓦斯壓力偏大，突出風(fēng)險較大；P>1.00 MPa的主要分布在水城、黔北、織納、盤江和六枝礦區(qū)，這些礦區(qū)也是突出事故最嚴重的區(qū)域，而林東、普興和紅茂礦區(qū)煤層瓦斯壓力均不大于1.00 MPa。

1.2煤的瓦斯放散初速度指標分布特點

煤的瓦斯放散初速度指標反映的是煤在常壓下吸附瓦斯的能力和放散瓦斯的速度[4]。煤的瓦斯放散初速度指標在各礦區(qū)的分布情況見表2。Δp<10的有82組，占10%，在各個礦區(qū)均有分布；Δp≥10的有733組，占90%(其中10≤Δp≤20的占48%，Δp>20的占42%)，貴州煤層吸附瓦斯的能力和放散瓦斯的速度普遍偏大。特別是黔北礦區(qū)的190組煤的瓦斯放散初速度指標中，Δp≥10的有187組，占98.4%，可看出該礦區(qū)瓦斯放散初速度指標較大，開采時應(yīng)引起重視。

表1　煤層瓦斯壓力在各礦區(qū)的分布情況

表2　煤的瓦斯放散初速度指標在各礦區(qū)的分布情況

1.3煤的普氏系數(shù)分布特點

白麗筠主動地撲到我身上，我們的嘴唇像兩塊吸鐵石那樣緊緊地貼在了一起。我們就這樣嘴對嘴、面貼面地相互摟抱著，移步到能夠觸摸到墻壁開關(guān)的地方，撳滅了房間里的燈具。然后瘋狂地剝?nèi)Ψ降囊路?，倒在客廳柔軟的布藝沙發(fā)里，不顧一切地做愛。

煤的普氏系數(shù)是表示煤抵抗外力破壞能力的一個綜合指標，煤的普氏系數(shù)越小，發(fā)生煤與瓦斯突出的可能性越大[5]。煤的普氏系數(shù)在各礦區(qū)的分布情況見表3?？梢钥闯隽?、盤江和水城礦區(qū)煤的普氏系數(shù)較小，大多小于0.5，大于1.0的極少；織納、黔北和黔西北礦區(qū)煤的普氏系數(shù)從小于0.3到大于1.0均有分布，主要原因是這些礦區(qū)煤種為無煙煤，煤質(zhì)較硬，但煤層遇到構(gòu)造或存在軟分層時，又會變得很軟。總體來說貴州煤層偏軟，煤的普氏系數(shù)小于0.5的就占了71%，且煤的普氏系數(shù)分布比較廣泛，這與貴州復(fù)雜的地質(zhì)條件有關(guān)，特別是軟分層的存在，使得煤層時硬時軟。

1.4煤的破壞類型分布特點

煤的破壞類型在各礦區(qū)的分布情況見表4?？梢钥闯鲑F州煤層的破壞程度較大，煤的破壞類型主要集中在Ⅲ～Ⅳ類(占89%)，其中以Ⅲ類居多(占72%)，Ⅰ～Ⅱ，Ⅴ類占的比例很??；Ⅰ～Ⅳ類煤在各個礦區(qū)均有分布，水城、織納和黔北礦區(qū)煤的破壞程度較大，均有Ⅴ類煤分布。

表3　煤的普氏系數(shù)在各礦區(qū)的分布情況

表4　煤的破壞類型在各礦區(qū)的分布情況

2貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出特征分析

通過對貴州省九大礦區(qū)120對礦井共214起典型煤與瓦斯突出事故進行系統(tǒng)、全面地統(tǒng)計，從突出強度、巷道類型、作業(yè)方式、動力現(xiàn)象及地質(zhì)構(gòu)造方面分析貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出特征及影響因素。

2.1突出強度

對煤與瓦斯突出事故的突出強度進行統(tǒng)計：小型突出事故64起，占29.9%；中型突出事故43起，占20.1%；大型突出事故96起，占44.9%；特大型突出事故11起，占5.1%。貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故強度分布統(tǒng)計如圖1所示。特大型突出事故較少發(fā)生，主要發(fā)生在六枝、盤江、水城、黔北和黔西北礦區(qū)；大型突出事故在黔北、織納礦區(qū)發(fā)生得較多；中型突出事故在各個礦區(qū)分布較為均衡；小型突出事故除黔北礦區(qū)外在其他各個礦區(qū)分布也較為均衡。其中黔北礦區(qū)發(fā)生的煤與瓦斯突出事故最多，為71起，多為大型和小型突出事故。

圖1　貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故強度分布統(tǒng)計

2.2巷道類型

對煤與瓦斯突出事故發(fā)生處的巷道類型進行統(tǒng)計：17起發(fā)生在切眼處，占7.9%；29起發(fā)生在上山處，占13.6%；8起發(fā)生在下山處，占3.7%；21起發(fā)生在回采工作面，占9.8%；30起發(fā)生在石門揭煤處，占14.1%；109起發(fā)生在煤巷掘進工作面，占50.9%。貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故巷道類型統(tǒng)計如圖2所示?？煽闯鲑F州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故主要發(fā)生在煤巷掘進工作面；上山比下山更易發(fā)生煤與瓦斯突出。

圖2　貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故巷道類型統(tǒng)計

2.3作業(yè)方式

對煤與瓦斯突出事故發(fā)生前的突出地點作業(yè)方式進行統(tǒng)計：因放炮導(dǎo)致的突出164起，占76.6%；采煤機割煤導(dǎo)致的突出8起，手鎬及風(fēng)鎬落煤導(dǎo)致的突出11起，打鉆導(dǎo)致的突出16起，支護導(dǎo)致的突出6起，其他作業(yè)方式導(dǎo)致的突出5起，共占21.5%；無作業(yè)方式導(dǎo)致的突出4起，占1.9%。貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故作業(yè)方式統(tǒng)計如圖3所示?？煽闯鲎鳂I(yè)方式是突出最重要的影響因素；在這些作業(yè)方式中，放炮是誘導(dǎo)煤與瓦斯突出的主要因素。

圖3　貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故作業(yè)方式統(tǒng)計

2.4動力現(xiàn)象

對煤與瓦斯突出事故發(fā)生前的動力現(xiàn)象進行統(tǒng)計：發(fā)生過噴孔、響煤炮、卡鉆、瓦斯超限、煤質(zhì)變軟、片幫、煤體外移及頂板來壓等動力現(xiàn)象的突出182起(有相當一部分突出發(fā)生2次及2次以上動力現(xiàn)象)，占85%；無動力現(xiàn)象的突出32起，占15%。貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故動力現(xiàn)象統(tǒng)計如圖4所示。

2.5地質(zhì)構(gòu)造

對煤與瓦斯突出事故發(fā)生處的地質(zhì)構(gòu)造情況進行統(tǒng)計：87起發(fā)生在斷層處，占40.7%；65起發(fā)生在煤層變厚處，占30.4%；29起發(fā)生在褶曲、軟分層變厚、煤傾角變化和其他地質(zhì)構(gòu)造處，占13.5%；33起發(fā)生在無地質(zhì)構(gòu)造處，占15.4%。貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故地質(zhì)構(gòu)造統(tǒng)計如圖5所示?？煽闯鲑F州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故大多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶，特別是斷層及煤層變厚處更易發(fā)生突出事故。

圖4　貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故動力現(xiàn)象統(tǒng)計

圖5　貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故地質(zhì)構(gòu)造統(tǒng)計

3貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出防治對策

(1) 貴州大部分礦井基本突出指標數(shù)據(jù)缺乏，導(dǎo)致防突工作不到位。因此應(yīng)加大煤層突出指標的測定，對煤層瓦斯壓力較大的水城、黔北、織納、盤江和六枝礦區(qū)，瓦斯放散初速度較大的黔北礦區(qū)，煤的普氏系數(shù)較小的六枝、盤江和水城礦區(qū)以及煤的破壞程度較大的水城、織納和黔北礦區(qū)應(yīng)采取更嚴格的針對性防突措施。

(2) 黔北礦區(qū)為煤與瓦斯突出事故多發(fā)礦區(qū)，因此需加大黔北礦區(qū)防突的管理力度；對六枝、盤江、水城、黔北及黔西北等發(fā)生過特大型突出事故的礦區(qū)，應(yīng)加強礦區(qū)人員的安全意識培訓(xùn)。

(3) 貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故多發(fā)生在煤巷掘進工作面，因此在煤巷掘進時應(yīng)提高警惕并制定專門的防突對策；上山比下山更易發(fā)生突出，因此在巷道掘進中應(yīng)盡量采用下山掘進，從而減少突出事故的發(fā)生。

(4) 煤與瓦斯突出大部分是由于作業(yè)所誘發(fā)的，而放炮是誘發(fā)煤與瓦斯突出的主要因素，因此在采掘作業(yè)時，應(yīng)加強礦井放炮的安全管理，計算好放炮參數(shù)，準確確定瓦斯突出能量、瓦斯量，在條件允許的情況下，盡量采用綜掘和綜采。

(5) 貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故中，85%都會出現(xiàn)一定的動力現(xiàn)象，因此應(yīng)加強動力現(xiàn)象的觀測，加強監(jiān)測監(jiān)控力度。在采掘作業(yè)時如有突出動力現(xiàn)象，應(yīng)立即停止采掘作業(yè)活動，檢查安全后再繼續(xù)進行作業(yè)[6-7]。

(6) 貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故大多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶，特別是斷層和煤層變厚處。因此應(yīng)加強鉆孔探測與地質(zhì)分析，做好地質(zhì)構(gòu)造預(yù)報工作，如遇構(gòu)造應(yīng)探清情況并確定安全后再向前推進。

4結(jié)語

貴州省煤層及瓦斯賦存條件復(fù)雜，使得開采及瓦斯治理困難，加之礦井人員防突意識淡薄，未按規(guī)程規(guī)定采取防突措施，使得煤與瓦斯突出事故頻發(fā)。因此應(yīng)加強煤層突出指標的測試工作，對黔北、織納、六枝、盤江、水城等突出強度大和突出次數(shù)多的礦區(qū)應(yīng)引起高度重視，加大監(jiān)管力度并制定嚴格的防突措施和管理制度；加大煤巷掘進工作面的防突工作，在巷道掘進中應(yīng)盡量采用下山掘進；加強放炮的安全管理，在條件允許的情況下，盡量采用綜掘和綜采；加強動力現(xiàn)象監(jiān)測，如發(fā)生噴孔、響煤炮等動力現(xiàn)象時應(yīng)立即停止采掘作業(yè)；最后還應(yīng)加強地質(zhì)構(gòu)造探測，特別是遇到斷層和煤層變厚時須制定相應(yīng)的措施。只有這樣才能有效防止貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

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網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160126.1542.006.html

Coal and gas outburst features in Guizhou mining areas and its prevention countermeasures

KONG Que1,WU Guiyi1,2,ZHONG Feng1,CHEN Jiming1

(1.Mining College, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2.Guizhou Key Laboratory of

Comprehensive Utilization of Non-metallic Mineral Resources, Guiyang 550025, China)

Abstract:With collection and analysis of outburst indexs in 381 mines and 695 seams and 214 coal and gas outburst accidents occurred in 120 mines in Guizhou mining areas, a study on coal and gas outburst index distribution features and outburst features in Guizhou mining areas was conducted, and relative outburst prevention countermeasures were proposed. Enhanced coal seam outburst index measurement, developing strict management system to mining areas with high outburst strength and more outburst such as Qianbei, Zhina, Liuzhi, Panjiang and Shuicheng, enhanced outburst prevention work of coal roadway heading face, and enhanced blasting management, dynamic phenomenon monitoring and geological structure detecting could be applied to reduce coal and gas outburst accidents occurred in Guizhou mining areas.

Key words:coal and gas outburst; outburst index; outburst features; outburst prevention countermeasures

中圖分類號：TD713

文獻標志碼：A網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-01-26 15:42

文章編號：1671-251X(2016)02-0022-05

DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.02.006

孔愨，吳桂義，鐘鋒，等.貴州礦區(qū)煤與瓦斯突出特征及其防治對策[J].工礦自動化，2016,42(2)：22-26.