“四位一體”綜合防突措施
我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴重的國家,1950——1985年期間,共發生突出12089次,強度超過千噸的特大型突出約有80次,突出最大強度達12400t。
35年來我國突出礦井數n和突出次數N的變化情況如圖1
由圖1看出,在1950——1980的30年間,突出礦井數由一個增加到205個。1980年後由於一些地方突出礦井報廢,突出礦井略有下降,但仍多達187個。年突出次數總趨勢也是逐年增加,在1980年達最高值,年突出1151次,1980年後雖有一定程度減少,但仍保持年突出500~600次。在20世紀60年代,盡管突出礦井數有所增加,但由於較廣泛地推廣應用開采解放層等防突措施,突出次數明顯下降。從20世紀70年代起,由於開采深度加大許多解放層變為突出危險層,且有些解放層變薄為不可采層,所以突出次數又急劇上升。
經調查03manbetx ,1986年和1988年各次突出的措施執行情況如表1。
由表1看出,1986年有75.7%的突出是在未采取防突措施的情況下發生的,這基本上反映了我國多年來防突措施的執行情況。盡管在我國《煤礦安全01manbetx 》中規定了在突出危險煤層中進行采掘工作要采取防治突出措施,但由於采用防突局部措施要消耗大量人力和物力,故許多突出礦井往往隻采取安全保護措施。1987年後,由於各級安全領導部門嚴格要求,並在各次防突出會議上強調要采用防突技術措施,故不執行措施的情況大有好轉。1988年未采取措施發生突出由1986年的75.7%下降為21.1%。但從表1看出,有78.9%的突出是在采取防突措施情況下發生的,這表明我國防突措施的效果亟待提高。
2綜合防突措施
在突出煤層開采過程中,隻有很小的區域或區段才發生突出,在對突出的區域分布性質未認識或無預測突出危險性方法的條件下,要求在突出危險煤層采掘工作中普遍采取防突措施是合理的。但是,這樣執行的結果,使防突工作帶有一定的盲目性,且由於在本來無突出危險的區域采用了防突措施,導致了人力和財力的浪費,也嚴重製約了突出礦井生產的發展。隨著科學技術的進步,突出預測逐漸從研究階段進入生產實用階段,因此,使得有可能把突出預測作為綜合防突措施的第一個環節。預測的目的是確定突出危險區域和地點,以便使防突措施更加有的放矢。
綜合防突措施的第二個環節是防突措施。即在預測有突出危險的地段,采取防止突出措施,以達到預防突出的發生。
綜合防突措施的第三個環節是措施效果檢驗。國內外多年的生產實踐表明,各種防突措施,特別是局部防突措施,盡管經過科學試驗證實是有效的,但在生產中推廣應用後,都無例外地發生過多多少少的突出。這就令人對措施本身的防突效果產生了懷疑,即使在同一突出煤層,在一些區域證實所采取措施是有效的,但在有些區段則無效,其原因在於井下條件的複雜性,如煤層賦存條件變化、地質構造條件變化和采掘工藝條件變化等。因此,要求在防突措施執行以後,要對其防突效果進行立竿見影的檢驗,以確保措施的防突效果。措施效果檢驗方法與預測方法大致相同。
綜合防突措施的第四個環節是安全防護措施。為了防止預測失誤或防突措失效發生突出時的人身02manbetx.com
,必須采取安全防護措施。這是防止發生突出02manbetx.com
的第二道防線。
按圖2所示該係統進行防突工作可以達到下述效果:
(1) 使防突措施更加有的放矢。僅僅在突出危險煤層突出危險區的突出危險麵才采取防突措施,在突出威脅工作麵用工作麵預測來代替防突措施。這將大大縮小突出危險煤層開采時防突措施的使用範圍,從而使突出煤層采掘速度提高,減少突出對生產的製約作用。
(2) 提高措施的防突效果。按照圖2所示的係統,在每次執行防突措施後,都要進行措施效果檢驗。檢驗結果如無效,則須補充采取防突措施,這將大大提高防突措施的可靠性。由表1看出,有78.9%的突出是在采取措施的情況下發生的,說明開展措施效果檢驗是十分必要的。
(3) 提高經濟效益。按照綜合防突措施係統,因用較簡單易行的工作麵預防代替了大量消耗人力、財力的防突措施,這就可大量節省防突措施費用,獲得良好的經濟效益。
3綜合防突措施的發展方麵
3.1 突出預測
當前工作麵預測采用鑽孔法。《細測》中規定了用最大鑽屑量、鑽屑瓦斯解吸指標、鑽孔瓦斯湧出初速度和綜合指標R來預測突出危險性。為了測定這些指標,煤科總院撫順分院研製了MD-2型鑽屑瓦斯解吸指標測定儀、ZLD-1型鑽孔多級流量測定儀和JN-1型膠囊封孔器;重慶分院研製了ATY型瓦斯突出預測儀。這些測定儀表裝置已在我國許多突出礦井應用。各突出礦井應結合本礦地質開采條件,通過實踐確定適用本礦條件的敏感指標和標誌突出危險的指標臨界值。
當前所用的工作麵預測方法雖已簡化到一般隻須兩個深約6m的炮眼,但仍有一定的工程量,預測作業仍須4~5h。工作麵預測的發展方向是實現連續非接觸式預測。
實現連續預測的途徑之一是利用聲發射(AE)連續測定工作麵前方的破碎音響,該法在俄、波、日、德等國已在生產中得到應用。我國已開始進行這方麵工作,重慶和撫順分院在“七五”期間,已列題進行研究。通過試驗室和現場的初步研究,認為AE法進行工作麵預測是有前途的。
圖2綜合防突措施係統圖
另一個實現連續預測的現實途徑是,根據工作麵瓦斯湧出連續變化的特征來預測突出危險性.多年的生產實踐表明,瓦斯湧出忽高忽低或突然變化是突出發生的預兆之一。當前許多突出礦都裝備了瓦斯遙測係統,實現了風流瓦斯深度的連續測定,這就給實現根據瓦斯湧出變化特征進行突出預測提供了物質基礎。經撫順分院初步試驗觀測表明,利用瓦斯湧出變化特征來實現突出連續預測是可行的。
3.2防突措施
在區域措施方麵,除大力推廣解放層開采外,應擴大應用大麵積預抽瓦斯防突措施。但大麵積預抽需工程量較大,為推廣該項措施,應完善鑽機、鑽具和打鑽工藝,以實現快速打鑽,縮短施工時間。並應采取輔助煤層卸壓措施(如水力割縫、水力壓裂等),以提高預抽瓦斯效果。
在局部措施方麵,數十年來試驗和應用了超前鑽孔、鬆動爆破、水力衝刷、水力衝孔、金屬骨架、煤層注水等措施。當前存在的問題一是這些措施執行後,都有多多少少發生過突出;二是在某些措施執行過程中,有發生突出的危險,不夠安全。
為了提高措施的防突效果,應根據礦井的具體條件,在措施製定前,通過試驗確定措施的合理參數,並在措施 執行後進行防突效果檢驗。
為了克服上述第二個問題,除在措施執行中采取加固工作麵等安全措施外,應研製遙控鑽機,以便遠方操作。
機掘和機采工作麵防突是我國防突的薄弱環節,隨著機采、綜采的發展,這一問題顯得越來越重要。在機采和機掘工作麵防突,除應完善與提高現有措施(如短水力壓出、注水等)外,尚應試驗考察采掘工藝條件與突出的關係,以期達到均速卸壓自我保護的目的。例如用淺截深采煤機和刨煤機落煤、帶超前割縫機構的掘進機組、減少回采麵懸頂空間等。
3.3安全防護措施
安全防護措施是避免突出造成人身傷亡的重要環節。在這方麵,除按《細則》要求裝備自救器、壓風自救係統、設避難所外,尚應研究在防突措施執行過程中的安全措施。從長遠來看,開展無人工作機械化采煤的研究,對避免回采麵突出02manbetx.com 是必要的。