摘要：近年来，矿井煤与瓦斯突出事故屡有发生，反映出目前我国煤炭开采中对矿井瓦斯超限及煤与瓦斯突出问题的治理尚存在很大的改进空间。本文从煤与瓦斯突出的发展过程出发，分析了煤与瓦斯突出的规律，简述了基于模糊综合评判的煤与瓦斯突出综合预警系统的建立方法，并对回采工作面中煤与瓦斯突出防治，提出了富有针对性的对策措施。
关键词：煤与瓦斯突出回采工作面规律防治方法预警系统
1 煤与瓦斯突出规律研究
随着采掘技术与装备的不断更新与发展，我国煤矿的开采能力得到了显著的提升，然而随着开采深度的增加，矿井中地应力不断增大，煤层与围岩的透气性降低，巷道中封存着的瓦斯含量越来越高，给井下安全生产造成了极其不利的影响。近年来，矿井煤与瓦斯突出事故屡有发生，反映出目前我国煤炭开采行业针对煤层内导致煤与瓦斯突出的动力现象及其规律研究的不足，相关预测预警系统的建立也未臻完善。在这一背景下，相关技术人员必须充分认识到对煤与瓦斯突出对矿井作业的重大威胁，不断加深对瓦斯的形成、分布、涌出规律的了解，通过建立健全基于模糊综合评判的煤与瓦斯突出综合预警系统降低突出的危险性，并通过一系列行之有效的措施，对高瓦斯工作面进行治理，确保矿井生产安全、稳定地进行。
研究表明，煤与瓦斯突出的发生和发展主要受到瓦斯压力、地应力以及煤体力学性质等三个主要因素的影响，而这三个因素又都是在地质作用过程中产生的，可以说，煤与瓦斯突出与煤层的地质构造关系紧密。而通过在开采实践中的测量与分析可以发现：首先，瓦斯涌出总量随开采向深部进行而不断增加，这主要是由于地层压力和煤层封闭性的增强，使瓦斯压力不断上升造成的。加之随着煤层挥发分减少，及其变质程度的增高，微孔隙增多，对瓦斯的吸附能力增强，也导致了瓦斯涌出量增大。其次，瓦斯的涌出来与其生产区域也存在较为紧密的关联，这主要是由于不同煤层、不同区域中的瓦斯含量不同。一般而言，瓦斯含量越高，其涌出量也就越大。再次，瓦斯涌出量也与开采规模、工艺、顺序、以及回采方式有关。如通常涌出量较高的都是先开采、且回采率低的煤层。回采速度不高时，绝对瓦斯涌出量和回采速度、产量成正比，相对瓦斯涌出量保持稳定。当回采速度较高时，相对瓦斯涌出量降低，而绝对瓦斯涌出量随回采速度、产量的增快、增加而增大。由此可见，快速的采煤工艺与运输可明显减少瓦斯涌出。而采用陷落法管理顶板会造成顶板较大范围的破坏与松动，也能造成瓦斯涌出量的增大。此外，在地面大气压力下降的情况下，掘进区的瓦斯涌出量受的影响相对较小，而很多老采区和工作面后部采空区的瓦斯涌出量则会增加，特别是当采空区密闭性能不良时，瓦斯涌出量将进一步增大。
2 煤与瓦斯突出危险性的预测与评价
为从根本上消除矿井生产中瓦斯超限可能给作业带来的安全隐患，应通过建立健全煤与瓦斯突出危险性预测及预警机制来实现对煤与瓦斯突出等问题的提前控制。实践中可通过对煤层地质构造复杂度、最大开采深度、最大瓦斯压力、最大钻孔瓦斯涌出初速度等因子的监测，应用层次分析法对其突出的危险性和危害性进行评估。应对煤与瓦斯突出危险程度采用多级综合模糊评判，确定好各项指标的值后，利用MATLAB软件计算出矩阵运算的结果，并可以根据该结果判定其危险级别（较弱、一般、严重），并根据不同的级别提出警报，帮助作业人员对下一步的防治措施进行决策。
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3 在回采工作面中防治煤与瓦斯突出的具体措施
3.1 对回风流瓦斯浓度的控制
根据《煤矿安全规程》的相关规定，一般工作面回风巷风流中瓦斯浓度不得超过1.0%，因此必须根据现有的瓦斯浓度监测数据对其进行有效控制。首先，必须做到定期维护和检修通风设备，确保矿井通风系统合理、可靠。应使回采工作面具有独立的回风和进风系统，并尽可能减少通风设施的漏风量，维持工作面内气压的平衡。其次，由于漏风强度与漏风源和漏风带之间的压差大小成正比关系，因此对采空区瓦斯的治理应通过加大采空区灌浆量或挂设风帘等方法，加大该区的漏风风阻。此外，还可以利用抽出式风机等设备直接将采空区的瓦斯排入采区总回风流中，以降低采面回风巷的瓦斯浓度。
3.2 局部治理措施
对通风设备效果不佳的区域，还应采取钻孔抽放进行局部防突作业，以工作面前方卸压区补打本煤层深孔抽放为例。回采时边回采边在工作面回风巷、运输巷补打本煤层深孔抽放钻孔，钻孔应超前工作面≥25m，运输巷、回风巷本煤层钻孔施工到工作面终采线以外20m处，钻孔施工结束后及时封孔。作业中，还应采用有效措施解决工作面初次来压与周期来压期间的煤与瓦斯突出问题，如采取工作面浅孔抽放和深孔强化等措施，工作面最后1个抽放钻孔的抽放时间应≥4h，工作面每循环还应增设效果检验1次。
3.3 回采期间的其他安全防护措施
检查员必须加强系统巷道和通风设施的检查，发现巷道变形或片帮冒顶、矿车材料等杂物堆积堵塞巷道或者巷道通风设施损坏等情况时必须及时处理，确保通风线路畅通无阻。应保证安全监测装置灵敏准确，因此监测人员每天必须对工作面断电监测仪器进行校对检查，当瓦斯浓度超限时，及时切断工作面进回风巷所有电器设备。工作面放炮时要切断工作面及回风巷内所有电器设备电源，人员全部撤到进风巷内且距放炮地点≥100m，并关闭反向风门。此外，还应按规定安设足够的压风自救装置，并保证管路畅通和24h不停风。
4 结语
综上所述，面对日益严峻的矿井煤与瓦斯突出问题，必须在全面掌握其涌出规律的前提下予以预防和治理。因此，作业前必须对矿井的生产范围、深度、顺序、以及地质构造和回采方式进行充分的调查和反复的论证，应用层次分析法提前确定其特点与危险程度，以便能够采用安全、高效的防治对策，杜绝瓦斯超限及煤与瓦斯突出等事故的发生，确保回采期间工作面安全作业的实现。
参考文献：
[1] 张继银. 浅谈煤与瓦斯突出机理及预案[J]. 能源与节能，2012，（07）.
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[3] 肖俊贤，李希建，孟昭君. 基于模糊综合评判的煤与瓦斯突出危险性预测[J]. 煤炭技术，2011，（06）.
论文作者:白杨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 煤层论文; 矿井论文; 作业论文; 钻孔论文; 采空区论文; 《基层建设》2018年第19期论文;