浅谈煤与瓦斯突出防治技术
作者：周振荣
来源：《中国科技博览》2013年第15期
摘要：经过多年来的科研和生产实践，我国煤矿防治煤与瓦斯突出技术不断取得改进、完善和提高。特别是自20世纪80年代以来，已从单一的防止煤与瓦斯突出发生的技术措施发展为由突出危险性预测预报、防突技术措施、防突措施效果检验和安全防护措施组成的所谓“四位一体”综合防突措施体系，使防突技术提高到一个新水平。“四位一体”防突措施的主要特点是将突出危险性预测和效果检验纳入了综合措施。
关键词：煤与瓦斯突出、四位一体
【中图分类号】P618.11
按我国《煤矿安全规程》要求，开采突出煤层时，必须采取综合防治突出措施。
突出危险性预测是综合措施的第一个环节。预测的目的是确定突出危险区域和地点，以便使防突措施更加有的放矢。国内外多年来开采突出煤层的实践表明，突出呈区域分布，在突出煤层中，只有部分区域（大致占整个开采区域的10%～30%）才发生突出。因此，不论是否有突出危险，凡在突出煤层实施采掘作业时一律采用防突措施，这在技术上是不合理的，在经济上是不合算的。这样执行的结果使防突工作带有一定的盲目性，且由于在原本无突出危险的区域和地点采用了防突措施，必将造成人力和财力的浪费，大大减缓采掘进度。随着防突科学技术的发展，特别是多年来在突出预测方面所取得的科研成果，使突出预测由试验研究进入实用阶段。我国自1988年颁布了第一部《防治煤与瓦斯突出细则》后，普遍要求在各突出矿井开展突出预测工作，并规定了预测方法和预测指标。
防治突出措施是防突综合措施的第二个环节，它的根本任务是消除突出危险，防止突出发生。这是防止发生突出事故的第一道防线。防治突出措施仅在预测有突出危险的区域和区段应用，它是国内外防突工作的重点。数十年来，我国各严重突出矿区在抚顺分院、重庆分院和中国矿业大学等的合作下，试验研究成功了多种区域和局部防突措施，现已在各突出矿井推广应用。本章将重点介绍近期应用新的有效防突措施。
防突措施的效果检验是防突综合措施的第三个环节，目的是在防突措施执行后检验预测指标是否降低到突出危险临界值以下，来判断措施是否有效。实践表明，各种防突措施，特别是局部防突措施，尽管经科学试验证实防突是有效的，但在生产中推广应用后，都无例外的发生过少数的突出。即便在同一突出煤层，同一措施在某一些区域是有效的，但在另外一些区域则无效。措施失效的原因在于井下条件的复杂性，如煤层赋存条件变化，地质构造条件变化以及采掘工艺条件改变等。
近年来，围绕“四位一体”防治措施的各个环节，研究发展和推广应用了许多新技术，在防治突出措施方面，有大面积预抽煤层瓦斯（穿层网络钻孔，本层顺层长钻孔和交叉布孔）的技术、提高煤层瓦斯抽放效果的技术（控制预裂爆破、水力扩孔等）、煤巷掘进的综合配套防突技术、机掘巷道的钻掘一体化、割掘一体化技术、石门揭煤防突新技术等，使防突效果及技术经济指标都得到很大提高，防突措施向综合配套方向发展是近年来的一个重要特点。此外，从矿井防治突出的全局考虑，煤科总院重庆分院在“四位一体”的基础上，进一步提出了包括合理采掘部署、突出危险性预测、防突措施、措施效果检验及安全防护措施相结合的“五步配套”综合防治突出的新思路。通过在芙蓉矿务局白皎煤矿近5年的研究试验，使严重突出矿井的综合防突技术提高到一个新水平，使突出得到了有效的控制，矿井实现了安全和正常生产。
防治突出措施的原则与分类
当前对突出理论的认识是，煤层（包括围岩）中地应力和瓦斯压力是突出的主要原动力；煤层是受力体，是被破碎和抛出的对象；采掘工艺条件是突出发生的外部诱导因素。基于这种认识，制定防治突出措施，可归结为以下几个基本原则：
巷道布置和开采方式要提供足够的时间和空间，有利于实施综合防突措施；煤层巷道应尽量布置在非突出煤层或突出煤层的保护区内；保护层实行连续开采不留煤柱；地质构造复杂的矿井，则应按地质构造划分盘区，每个盘区自成一个开采系统。
部分卸除煤层区域或采掘工作面前前方煤体的应力，使煤体卸压并将集中应力区推移至远离工作面。
部分排放煤层区域或采掘工作面前方煤体中的瓦斯，降低瓦斯压力（含量），减小工作面前方煤体中的瓦斯压力梯度。
增大工作面附近煤体的承载能力，提高煤体稳定性，如金属骨架、超前支护和注浆加固煤体等。
改变煤体的性质，使其不易于突出。如煤层注水后，煤层弹性减小，塑性增大，煤的放散瓦斯初速度降低，使突出不宜发生。
改变采掘工艺条件，使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯压力状态平缓变化，达到工作面自身卸压和排放瓦斯，消除和减小突出危险性。如水平分层开采、刨煤机和浅截深机组采煤、间歇作业等皆属此类。
应当指出，上述前三项原则（卸压和排放瓦斯）是减少发生突出的原动力，是釜底抽薪的防突方法。因此，它是国内外绝大多数防突措施制定的主要依据，诸如开采保护层、预抽煤层瓦斯、超前钻孔、水力冲刷和冲孔、松动爆破等，皆根据这三个原则。上述第四、五个原则是增大煤体对发生突出的阻力，实践证明，它对防止小型突出，特别是倾出类型的突出是有效的，但起不到防止大型突出的目的。按上述第六个原则制定防突措施是最理想的，因为它只是
改变巷道布置和采掘工艺，而无需专门制定防突措施。在这方面，芙蓉白皎煤矿取得了成功的经验，并已推广应用。随着突出煤层采掘机械化程度提高，加强研究能消除或减小发生突出危险性的采掘工艺参数是十分必要的。在突出危险的采掘工作面实现无人操作或采掘机械的远距离操作，也是一种不可忽视的安全防护措施。
结语：因此，防治突出措施是防突综合措施的第二个环节，它的根本任务是消除突出危险，防止突出发生。这是防止发生突出事故的第一道防线。
参考文献：
王佑安. 四位一体综合防突措施---防治煤与瓦斯突出新阶段 . 煤矿安全，1984（6）
防治煤与瓦斯突出细则 . 北京：煤炭工业出版社，1995
