矿井工作面局部瓦斯喷出分析及防治措施

矿井瓦斯喷出现象，按其释放形式，分为普通喷出和特殊喷出，其中，普通喷出是指瓦斯从煤岩层的孔隙或裂隙中，长期缓慢逸出的现象，它是矿井瓦斯散放的主要形式；特殊喷出又可分为瓦斯局部喷出和煤与瓦斯突出两大类。瓦斯局部喷出是指大量承压瓦斯从煤体的裂隙中快速喷出的现象。瓦斯喷出常伴有咝咝的响声，但不会产生煤和顶、底板岩石抛出的动力现象；煤与瓦斯突出是指在煤层开采过程中，在很短的时间内，从采掘工作面向外突然喷出大量的煤、岩石和瓦斯的现象，它是一种伴有剧烈声响和猛烈动能效应的动力现象。
下面，我们以山西省某煤矿瓦斯局部喷出的实例来说明这个问题。我们把某煤矿简称为S煤矿。2009年9月16日18时30分，S煤矿九尺水平12302回采工作面发生了一起局部瓦斯喷出并着火的事故。经过对喷出着火过程、工作面所处特殊地质条件、煤岩物理性质、开采对比、相邻区域瓦斯涌出情况等因素的分析认为，在高瓦斯矿井中，当工作面处于特殊的地质、开采等条件时，局部瓦斯喷出的可能性较大，因而，为防止工作面瓦斯喷出，应采取相应的防治措施。
一、瓦斯喷出因素的分析
煤层瓦斯喷出着火现象，在S煤矿12号煤层已采区域中从未见过。事故发生后，通过安监、通风、生产等部门会商，分析瓦斯喷出着火的原因，并通过有关部门，就煤层瓦斯赋存条件形成的机理、防治技术作了详尽的了解，对影响瓦斯喷出着火的因素取得了共识。
1.局部特殊的地质构造区域
该工作面处于S煤矿井田北山坪向斜槽部西翼，整个工作面走向基本呈北东，倾向南东，倾角平均15o的单斜构造，但是在工作面靠近进风巷侧发育一走向北东15o，南北延伸100m的局部小背斜。喷出着火点就位于该背斜的倾伏端和转折带。由此说明，在局部向斜轴部，由于煤层破碎、疏松，构造应力集中，属于瓦斯圈闭构造，具有瓦斯局部集聚、喷出的构造条件。
2.顶底板及煤层特征
该煤层的顶板为中细砂岩，泥质胶结，局部发育少许黑色页岩，层理不清，节理不发育，透气性差，瓦斯逸散条件差。
该煤层含一层夹石，厚约25cm—30cm，夹石下煤厚1.0m左右，煤层暗淡，坚固性差，片邦落煤较多，发育有致密稀少的梳状节理。夹石层发育菱形节理。该煤层底板为灰黑色砂岩。
上述煤层特征反映煤层瓦斯不易发散。
3.煤的变质程度及埋藏深度
S煤矿12号煤层为无烟煤，属高变质程度，煤层具有较强的瓦斯吸附能力。煤层埋藏深度达230m—280m。
4.相邻区域瓦斯赋存情况
通过对工作面下覆煤层采掘的情况看，下部15号煤三采区皮带巷、轨道巷对应的位置，在巷道掘进过程中曾有两处瓦斯突然增大，且煤体有明显的裂缝；与之相邻的另一座煤矿也存在瓦斯涌出量增大的情况。说明该区域所处位置富含瓦斯。
上述因素表明，当工作面所处位置具备局部特殊的瓦斯地质条件，煤层破碎、疏松，构造应力集中，且富含瓦斯时，就具有瓦斯喷出的内在条件。
5.工作面采动情况
该工作面为12号煤三采区首采工作面，在采煤过程中，厥炮现象在周期来压时频繁发生，顶板压力大，这在其他已采工作面是未曾遇见过的，而且煤层片帮较多，煤体比已采过的工作面易碎，也较软，坚固性差。这说明当工作面所处特殊地质条件的地质构造应力和采场集中应力作用较大时，就具有瓦斯喷出的外在应力条件。
6.开采比较
在已采的12号煤一、四采区，煤层节理发育，煤层光亮，裂隙较多，煤层坚硬性好，少见开采厥炮现象，瓦斯涌出相对稳定，从未发生过瓦斯喷出的现象。说明12号煤并不是全煤层均为喷突煤层。12号煤层的瓦斯含量大小具有区域性，同时由于12号煤为太原组近海相地层，煤层瓦斯压力与深度关系成正比。因而，特殊的地质构造、煤层埋藏深度及煤层的特殊性是瓦斯含量大、发生瓦斯喷出的重要条件。
综上所述，高瓦斯矿井中煤层瓦斯赋存具有分区性。工作面发生瓦斯喷出，是受特殊地质构造条件存在特殊地质构造应力、采场集中应力作用和存在局部特殊的煤岩特征所致。
二、预防瓦斯喷出的治理措施
根据影响瓦斯喷出的各种因素，针对不同的影响因素，可采取不同的防治措施。由于煤层顶、底板及煤层结构特征、煤的变质程度及煤层埋藏深度是无法改变的，因此，在这里就不再叙述。
（1）当矿井被鉴定为高瓦斯矿井时，应坚决采取“以风定产、先抽后采、监测监控”的措施，采用本煤层抽放和邻近层抽放相结合的方法，在该煤层中，每隔5m向工作面中开凿1个抽放钻孔，每隔5m向工作面上部邻近煤层顶板以上2m处，开凿1个抽放钻孔，使用负压泵抽放瓦斯，尽可能地减少煤层瓦斯含量，避免瓦斯喷出。
（2）当工作面处于局部特殊的地质构造区域时，例如，在开采至褶曲轴部、褶曲倾伏端和转折带等瓦斯圈闭构造区域前，应在30m以外，采取开凿瓦斯泄压钻孔、瓦斯抽放钻孔、注水钻孔等措施，将煤层瓦斯先期释放后再开采，避免煤层瓦斯喷出。
（3）当工作面所处特殊地质条件的地质构造应力和采场集中应力作用较大时，应在开采设计、编制采掘计划时，采用跳采的方式，隔1个工作面开采。即先采第一个、第三个工作面，后采第二个工作面，这样，第二个工作面就可以做为第一个、第三个工作面的保护煤柱，减少工作面开采的顶板压力，最后再开采第二个工作面时，其煤层瓦斯已通过第一个、第三个工作面的开采释放了。因此，采用跳采的方法，可避免工作面受应力作用较大时造成瓦斯喷出。
三、结语
在煤矿安全生产中，我们一定要把防治瓦斯喷出作为矿井工作中的重中之重。因为瓦斯喷出具有极大的危害，会造成生命、财产、物质、资源等方面的巨大损失，给生态环境造成很大的破坏。所以，安全第一，以人为本，是我们的根本原则和出发点。决不能片面追求经济效益和煤炭高产量而忽视了安全生产。笔者在本文中所举的例子，希望大家能够引起重视，吸取惨痛的教训，关于防治瓦斯喷出的经验和做法，也值得大家学习、借鉴和参考。让我们共同总结经验，采取多种治理措施，把预防瓦斯喷出的工作做得扎实有效，提高到一个新水平。
西山煤电镇城底矿通风科   刘海忠

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