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煤与瓦斯突出矿井防治技术 摘 要：通过对寺家庄矿15#煤层瓦斯突出原因的分析，探索和开发研究煤层瓦斯突出防治技术，形成一套煤与瓦斯突出综合防治体系，为保障矿井安全、实现高产高效提供可靠保证。 关键词：易自燃煤层；发火原因；防治技术 寺家庄矿的开采煤层为中生界侏罗系下侏罗统煤层，煤层地质构造比较简单，赋存条件较好，煤层倾角3°～5°，煤层厚度为5.4m～5.6m。煤种为无烟煤，不粘结，中等硬度，极易风化成粉末，煤层瓦斯赋存量大，瓦斯动力现象比较严重，煤尘具有爆炸危险，爆炸指数为44．7％～51．8％。该矿井系属于煤与瓦斯突出矿井，矿井通风方式为抽出式。 第一章 煤与瓦斯突出危害性及基本特征 根据我国矿井瓦斯性质分类，寺家庄矿的煤层属煤与瓦斯突出矿井。煤与瓦斯突出是煤矿中严重的自然灾害之一，煤层瓦斯突出的决定因素是：煤体在地应力和瓦斯的共同作用下发生的一种异常的动力现象，表现为表现为几吨至数千吨，甚至达万吨以上的破碎的煤岩在数秒至几十秒时间内由煤岩体向采掘空间抛出，并伴有大量瓦斯涌出。危害轻的突出摧毁采掘空间设施，破坏采掘设备。危害严重的突出会发生煤岩埋人，涌出的瓦斯能造成局部地区乃至整个矿井风流反向和充满高浓度瓦斯，引起人员窒息，甚至引起瓦斯燃烧或爆炸，造成人员伤亡。 我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家，有约250对矿井发生了煤与瓦斯突出，分布在国有重点煤矿、地方国有矿和乡镇个体煤矿。据不完全统计，突出煤层数约在500个左右（以矿井为单位计算煤层层数）。我国的突出矿井数占世界突出矿井总数的45%。我国迄今累计突出次数约1.43万次，占世界突出总次数的35%。突出死亡人数在世界上也为最严重。 煤与瓦斯突出这种自然现象，具有突发性、不完全的可知性（包括突出机理等很多问题，在理论上尚未研究清楚），因而要想完全防止它的产生，在目前的技术水平下还是难以做到的。根据现实情况和技术水平，要防治突出，首先要摸清楚它发生的地区、范围，再采取必要的防治措施，以改变突出发生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。因而防治煤与瓦斯突出工作已不是单一的技术措施，而是一套完整的综合防治突出的系统工程，所以在开采突出煤层时，必须采取包括突出危险性预测、防突措施、防突措施的效果检验、安全防护措施的“四位一体”的综合防突措施。 煤与瓦斯突出的基本特征如下：（1）突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。（2）抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。（3）抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。（4）有明显的动力效应，破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道内的设施。（5）有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转。（6）突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其它分岔形等。 图1 用瓦斯地质统计法向下推测下水平或 下部采区的突出危险区域示意图 1-断层；2-突出点；3-上水平或上部采区突出点在断层两侧的最远距离线；4-推测的下水平或下部采区在断层两侧的最远距离线；5-推测的下水平或下部采区的突出危险区域 远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域(图1)； 三、未划定的其他区域为突出威胁区。 采用综合指标法对煤层进行区域预测时应符合下列要求： （一）、在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力。测压方法见附录三； （二）、在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数(f)； （三）、将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数； （四）、将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标(△p)。 煤层区域性突出危险性，可按下列两个综合指标判断： D＝(0．0075H／f-3)(p—0．74) (1) K=△p／f (2) 式中 D—煤层的突出危险性综合指标； K—煤层的突出危险性综合指标； H-开采深度，m； p—煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa； △p-软分层煤的瓦斯放散初速度指标； f-软分层煤的平均坚固性系数。 综合指标D、K的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料，可参照表7所列的临界值，确定区域突出危险性。 如果测压孔所取得的煤样粒度达不到测定f值所要求的粒度时，可采取粒度为1—3mm的煤样进行测定,见附录六。 用综合指标法进行区域预测的记录应按照表8填写。 第三节 工作面突出危险性预测 在突出煤层中有下列情况之一者，应视为突出危险工作面：