煤矿目前最大的灾害——煤与瓦斯突出,正在不断吞噬矿工的生命矿井煤层煤岩

煤与瓦斯突出是一个灾害的专用术语,是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加,在煤层中形成了在地应力作用下,瓦斯释放的引力作用下,使软弱煤层突破抵抗线,瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。

二、煤与瓦斯突出的三种假说

1.瓦斯主导作用假说

这类假说认为煤内存储的高压瓦斯是突出中起主要作用的因素,包括瓦斯包说、粉煤带说、煤层透气性不均匀说、突出波说、瓦斯解吸说等假说。这类假说中“瓦斯包”说占重要地位,它认为“瓦斯包”是突出的力源。高压瓦斯突破煤壁,携带破碎煤猛烈喷出,形成突出。

2.地压主导作用假说

这种假说认为突出主要是高地应力作用的结果,主要有岩石变形潜能说、应力集中说、剪应力说、振动波说、盈利叠加说等。高地应力包括两个方面,一方面指自重应力和构造应力,另一方面指工作面前方存在的应力集中。突出的发生是由于积聚在煤层周围岩石的弹性变形潜能所引起的。

3.综合作用假说

综合作用假说是当前较普遍认同的一种假说,主要有能量说、应力分布不均匀说、分层分离说、破坏区说等,认为地应力、瓦斯压力和煤的结构是导致煤与瓦斯突出的三个主要因素。

综合各种因素煤层瓦斯含量高是发生突出的基础;一定厚度的构造煤是发生突出的必要条件;构造应力相对集中地带是突出发生的主要位置;压性、压扭性构造是发生突出的有利地带。深层构造陡变带、深层活动断裂带、推覆构造带和强变形带是发生煤与瓦斯突出的敏感地带。

总结:上学时一直认为综合作用假说最符合现场实际情况,随着工作经验的不断增长,煤与瓦斯突出事故每次的发生都会有一种力在主导整个过程,不是瓦斯压力就是地应力,另外一种力起胁从作用,其他多种因素占突出的比例较小。

三、煤与瓦斯突出分类

煤与瓦斯突出分3种:①突出,在地压和瓦斯联合作用下产生,瓦斯参与了煤岩的破碎和运搬过程。抛出的煤有明显的气流运搬特征:煤的堆积角度小于煤堆的安息角,粒度分布呈分选现象。②压出,主要由地压造成,涌出瓦斯和粉煤都较少。③倾出,煤岩倾出后,形成孔洞的轴线与水平交角大于45°,煤的堆积角度与煤堆的安息角相接近。突出最为常见,占总数的50%以上。

突出的强度与类型:煤(岩)和瓦斯突出的强度,常用一次突出的煤量或岩石量表示。 100吨以下的为一般突出,100~500吨的为严重突出,500~1000吨的为大突出,1000吨以上的为特大突出。

四、煤与瓦斯突出前的预兆

瓦斯突出预兆主要分为无声预兆和有声预兆两类:

(1)无声预兆:①煤层结构变化,层理紊乱,煤层由硬变软、由薄变厚,倾角由小变大,煤由湿变干,光泽暗淡,煤层顶、底板出现断裂,煤岩严重破坏等。②工作面煤体和支架压力增大,煤壁外鼓、掉碴、煤块进出等。③瓦斯增大或忽小忽大,煤尘增多。

(2)有声预兆:煤爆声、闷雷声、深部岩石或煤层的破裂声、支柱折断等。

多年的生产实践经验得知突出前大都有预兆,主要包括3个方面:(1)地压显现方面,如煤炮声、支架声响、煤壁外鼓等;(2)瓦斯涌出方面,如瓦斯涌出忽大忽小,打钻时顶钻、卡钻等;(3)煤的力学性能与结构方面,如层理紊乱、煤强度松软或软硬不均等。

总结:煤与瓦斯突出事故属矿井八大灾害之一,也是最严重的最难治理的一种自然灾害,采取预防措施是关键。

五、发生煤与瓦斯突出后如何处理

下井人员必须随身携带隔离式自救器,熟悉工作地点的避灾路线。突出预兆并非每次突出时都同时出现,而是出现一种或几种。当发现有突出的预兆时,现场人员要立即按避灾路线撤离。

撤离中快速打开隔离式自救器并佩戴好,迎着新鲜风流继续外撤;掘进工作面必须向外迅速撤至反向风门之外,之后把反向风门关好,然后继续外撤;要迅速将发生突出的地点、预兆情况以及人员撤离情况向调度室和所在工区值班人员汇报;立即切断突出地点及回风流中的一切电气设备的电源,撤离现场要关闭反向风门,并在突出区域或瓦斯流区域内设臵栅栏,以防人员进入;当确定不能撤离突出的灾区时,如退路被堵或自救器有效时间不够,就要进入就近的避难硐室或压风自救装臵处暂避,关好铁门,打开供气阀,做好自救;也可寻找有压缩空气管路的巷道、硐室躲避,这时要把管子的螺钉接头卸开,形成正压通风,延长避难时间,并设法与外界保持联系,等待救护队援救

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