浅谈煤与瓦斯突出因素及综合治理技术
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[摘 要]：随着矿井开采深度逐渐增加，煤层瓦斯含量也逐渐增高，煤层的透气性越低，突出危险性也相应增大，所以研究防治突出措施有重要的现实意义，并提出煤与瓦斯突出的防治措施.
[关键词]：煤与瓦斯突出;地质构造;防治措施
中图分类号：P618文献标识码： A
引 言
我国是煤炭大国，在丰富的煤炭资源中含有丰富的瓦斯资源，埋深在2000米以内的煤层中含煤层气资源量达35－50万亿立方米，它是造成瓦斯煤矿灾害事故居高不下的重要原因。目前对高瓦斯采掘工作面主要采取的瓦斯治理措施主要有：加强管理、保证通风、打瓦斯抽放钻孔、利用局部通风机处理采掘工作面上隅角瓦斯、进行局部瓦斯抽放、使用局部通风机等。现主要介绍一下瓦斯的钻孔抽放技术。
一、影响煤与瓦斯突出的地质因素
煤与瓦斯突出有三种类型：突出、倾出和压出。产生突出的基本条件是：
1）必须存在高压的瓦斯源，这是突出的动力和内因；
2）必须有采掘活动的诱发，这是突出的导火索和外部因素。影响突出的地质因素主要有地质构造，煤质、煤层厚度，顶底板岩石性质等等，下面分别阐述这些地质因素
2.1 地质构造
对于煤层顶底板岩石透气性小的矿井，煤层中的瓦斯含量很大程度取决于地质构造,地质构造如褶曲、断裂对煤层瓦斯影响作用有双重性：一方面具有释放煤层瓦斯作用,另一方面又具有积聚煤层瓦斯的作用，地质构造类型不同，但有一个共同的特征，即在地质构造的形成过程中，形成两个相反分带，即地应力释放带和地应力集中带，相应的在煤层中的瓦斯也出现相反分带，在地应力释放带中的瓦斯含量降低，而在地应力集中的煤层瓦斯含量升高。
从大区域地质构造来看，突出与区域地质背景相关联。例如我国华南瓦斯涌出量大，突出次数多，强度大，始突深度浅。而华北煤田，大部分地区多不突出。这是因为华南经过多次构造运动，构造十分复杂。多为压扭性褶皱断裂。而华北多为张性或张扭性断裂。
2.1.1 断裂构造
1）一般情况和规律张性断层或裂隙，对煤层瓦斯起释放作用。即所谓“张裂隙”。但随着埋藏深度的增加，排气断裂的排气性能可能减小。压性或压扭性断裂，对瓦斯起保存用，即所谓“闭合裂隙”和遮挡断层，逆掩断层几乎为遮挡型的，而倾角较陡的断层有可能排气。
2）关于“峰值”问题
在开放性断层附近，瓦斯含量低，出现谷值，在断层两侧一定部位，瓦斯含量升高，各出现一个“峰值”，再远则是瓦斯含量正常值。
2.1.2 褶曲构造
煤矿巷道中常见的小型褶曲，一般对瓦斯含量影响很小，但中型成大型褶曲影响较大。区域性大型向斜埋藏深度大，瓦斯含量高；而大型背斜相对埋藏深度浅，瓦斯含量低。大型背斜的中和面以下则高。中型褶曲的瓦斯含量有三种情况：
封闭条件好时，背斜较向斜瓦斯含量高，因为在封闭系统中，瓦斯只能沿煤层向高处运移。封闭条件不好时，向斜较背斜瓦斯含量高，因为背斜中的瓦斯易沿张性裂性逸散。在倾伏褶曲的转折端，倾伏背斜较倾伏向斜瓦斯含量高，因为倾伏背斜的转折端瓦斯运移距离长，受气面积往上逐渐缩小，阻力变大。
2.2 煤质
2.2.1 挥发分
瓦斯含量随着煤的变质程度升高而增加。在相同的条件下，挥发分越低，变质程度越高，因此瓦斯含量亦越高。随着变质程度的增高，吸付能力随之增加。
2.2.2 灰分
瓦斯突出强度与灰分含量值成反比关系。煤中灰分增加，不仅增加了煤的强度，更重要的是：1）是减少了生成瓦斯的物质，如无烟煤可生成的瓦斯。若灰分增加20%，则只能生成320m的瓦斯；2）灰分多以分散状或呈胶结构充填或分布于煤的结构组分的胞腔中，占据一定的吸附表面空间。降低瓦斯的吸附能力；3）灰分增加，提高了煤的强度，因此，灰会增高，减少了瓦斯突出的危险性。
2.2.3 水分
由于水分不仅能占去煤体中的一部份孔隙，而且水分子部分吸附在煤的表面，从而影响煤对甲烷的吸附能力，充水性高的煤，其可塑性和柔性增加，减少了煤体的应力集中程度和强性，因此充水性高的煤，突出危险性小。
2.3 煤层厚度及其变化
1）煤层厚的地段，在其他因素相同的情况下，较易发生突出。煤层愈厚，生成的瓦斯多，储集的瓦斯内能愈大，煤层受地质构造挤压力作用，煤层愈薄，应力主要集中于比煤层强度大的围岩中传递，煤层厚，同样大的应力则主要在煤层中传递，增强了对煤的破坏程度，增加了突出的危险性；
2）煤与瓦斯突出多发生在煤层厚变化带。这些地带不仅有较大的瓦斯内能，而且煤层受力也较复杂，应力比较集中，煤层受到破坏，煤强度降低，使突出的危险性增加。
2.4 煤系地层岩性
2.4.1 煤层围岩
大量的资料表时，凡是突出井田，其煤层顶底均由具有一定厚度而较完整的屏障层组成，在此种条件下，瓦斯属于封闭型，只发生临界突出到弱突出者，瓦斯属于半封闭型，无瓦斯突出危险的属于开放型。
2.4.2 煤层特性
根据大量的资料表明，致密块状，条带状的煤强度大，瓦斯含量低，在地压的作用下，不易破碎，因此，一般为难突出煤。片状结构煤的强度小，也属于难突出煤，粉粒状、蜂窝状结构及网状裂隙结构煤，不仅瓦斯含量大，颗粒之间的接触面小，强度低，煤质柔软，一经受地压作用，这些微粒受到错移，微孔隙互相沟通，使瓦斯迅速解吸，形成巨大的瓦斯内能，当煤壁不能承受巨大的瓦斯内能时，就会发生煤和瓦斯的突出。因此，属于易突出煤。
1.1开采保护层
开采保护层是国内外至今被认为最经济、最有效的防治煤与瓦斯突出的措施。保护层与被保护层（突出煤层）的相对位置不同，有上、下保护层之分。开采层位于突出危险煤层的上部先行开采的煤层称为开采上保护层，反之为开采下保护层。突出矿井煤层群中，选用距突出层最近，开采后顶、底岩石发生移动或冒落，但不破坏被保护的突出煤层开采条件的无突出危险煤层或突出危险程度较低（对被保护的突出煤层相对而言）的煤层，作为保护层先于突出煤层开采，由于开采了保护层，在被保护的突出危险煤层中，煤层的原始应力、瓦斯压力与煤的力学性质，都会引发一系列的变化，向不利于突出的条件转化，最终解除或削弱了（当层间距大时产生削弱作用）发生突出的三大要素，使突出煤层转化成无突出危险煤层。
1.2煤层预抽瓦斯其特点是密集钻孔、高负压、长时间抽放，因此其运行成本也较高。煤层抽出瓦斯之后, 就会发生收缩变形，根据中梁山现场实测，变形量可达6/ 1 000 左右，由于收缩变形，煤的强度增强，煤层顶底板岩体内应力也随之降低，一切条件都向不利发生突出方向发展。但是在实践过程中，人们还不能完全有效按设计要求控制钻孔的终孔位置，使预抽钻孔达不 到均匀布置的要求，其次抽出量受抽出时间的限制，也未必能达到发生突出的最低瓦斯含量。所以在预抽煤层瓦斯后，进行采掘工作之前，必须对其预抽效果进行检验。
1.3送顶板瓦斯巷或专门瓦斯尾巷
在采空区后方掘专门瓦斯尾巷，工作面前进采煤后部抽排瓦斯，这样采空区瓦斯由后部尾巷排出，或沿顶板掘送瓦斯巷，有利于排放本煤层及邻层渗透过来的瓦斯。
1.4高压注水软化煤层排放瓦斯
在煤层中进行高压注水，不但能软化煤体、降低粉尘，把煤层节理裂隙中的部分瓦斯排出，减少煤尘瓦斯含量，同时起到降温、增加湿度的作用，不易引起发火，可以防止瓦斯事故。
1.5从操作工艺上调节瓦斯涌出量
(1)控制放煤口放煤，不使放煤量过大，分多次放完，有限制地控制瓦斯涌出量。
(2)割煤放煤不要同时作业，以防止瓦斯叠加涌出。
(3)清理好后部溜子架子间的浮煤，增大断面，减少阻力，确保风流畅通。
(4)特殊地点(如上隅角)可用局扇排放瓦斯。
(5)对于易燃煤层可采取分层开采，待注浆充砂后再利用综放开采。
结束语
煤与瓦斯突出具有突发性、不完全的可知性，要想完全防止它的产生是难以达到的。根据现实情况，现有的防治突出方法首先要摸清楚它发生的地区、范围，采取必要的防治措施, 改变其发生突出所应具备的基本条件，使其不发生或降低其突出强度，并采取必要的安全防护措施，以保证施工人员的安全。
参考文献
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