贵州矿区煤与瓦斯突出特征及其防治对策.pdf

第 4 2卷 第 2期 2 0 1 6年 2月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 2 Fe b．2 0 1 6 ’” ’’ ” ’ i分析研究 l l l ．⋯ Ⅲ4 D -II， 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 2 0 0 2 2 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 0 6 孔憝， 吴桂义 ， 钟锋 ， 等． 贵州矿区煤与瓦斯突出特征及其防治对策[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 2 2 2 2 6 ． 贵州矿区煤与瓦斯突出特征及其防治对策 孔憋 ， 吴桂义 ， 钟锋 ， 陈寄名 1 ． 贵 州大 学 矿业 学院 ， 贵 州 贵 阳5 5 0 0 2 5 ； 2 ． 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州 贵阳 5 5 O O 2 5 摘要 通过收集分析贵州矿区 3 8 1对矿 井、 6 9 5层煤的突出指标和以往 1 2 0对矿 井发生的 2 1 4起典型煤 与瓦斯 突出事故 ， 对贵 州矿 区煤与瓦斯突出指标分布特点及突 出特征进行 了研 究， 提 出了针 对性的防突措 施 加 大煤层 突出指标 的测 试工作 ， 对 黔北 、 织 纳 、 六枝 、 盘 江 、 水城等 突 出强度 大和 突 出次数 多的矿 区制定 严 格 的 管理制度 ， 加 大煤巷 掘进 工作 面的 防突工作 ， 并加 强放 炮 管理 、 动力现 象监 测和 地质 构造探 测 ， 以此减 少 贵 州矿 区煤 与 瓦斯 突 出事故 。 关键 词 煤 与 瓦斯 突 出 ；突 出指 标 ；突 出特征 ；防 突对策 中图分类号 TD 7 1 3 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 1 2 6 1 5 4 2 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 1 2 6 ． 1 5 4 2 ． 0 0 6 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 0 7 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 1 1 8 ； 责任编辑 盛男 。 基金项 目 “ 十二五” 国家科技支撑计划资助项 目 2 0 1 2 B AK0 4 B 0 7 。 作者简 介 孔憝 1 9 9 o 一 ， 男 ， 贵州毕节人 ， 硕士研 究生 ， 研 究方 向为矿业 系统工程 ， E - ma i l 6 4 5 3 1 3 9 1 4 q q ． c o rn。 一1 8 O a 无短接 ， 2 ． 4 5 GHz 0 一 l 8 O 一 1 8 0 1 80 c z 01 2 mm， 2 ． 8 7 GHz d X0 0， 3 ． 0 8 GHz ⋯⋯ 平面 平面 图 8 天线辐射方 向仿真结果 际情况 ， 同时避免了背 向辐射过大对人体造成影响 的问题 。今后将具体结合井巷中无线信道方向受限 以及 多径 干扰 的 问题 对该 天线 进行研 究 。 参考文献 [ 1 ] 孙继平． 煤矿事故特点与煤矿通信 、 人员定位及监 视新 技术[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 2 1 - 4 ． [ 2 ] 朱珠． 煤矿安全监控中无线传感器网络的技术应用 [ J ] ． 信息系统工程 ， 2 0 1 5 2 1 5 1 6 ． [ 3 ] S AL ONE N P， KE S KI L AMMI M． 可穿戴 式 柔性 天线 [ J ] ． 郭玉春 ， 译 ． 通信对抗 ， 2 0 1 0 2 6 0 6 4 ． [ 4 ] 于长波 ， 孙春义． 现有井下通信方式的分析 与 比较[ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 0 8 2 1 2 6 ～ 1 2 7 ． [ 5 ] L I U F X， K AUF MAN N T， XU Z ， e t a 1 ．We a r a b l e a p p l i c a t i o n s o f q u a r t e r wa v e p a t c h a n d h a l f 。mo d e c a v i t y a n t e n n a s [ J ] ． I E E E An t e n n a s a n d Wi r e l e s s P r o p a g a t i o n Le t t e r s ， 2 0 1 5 1 4 1 4 7 8 1 4 8 1 ． r 6 ] AL OMAI NY A， T I AN H L ． E x p e r i me n t a l e v a l u a t i o n o f we a r a b l e a n t e n n a e f f i c i e n c y f o r a p p l i c a t i o n s i n b 0 d y _ c e n t r i c wi r e l e s s n e t wo r k s r C ] ／ ／ I EEE MTT S I n t e r n a t i o n a l M i c r o wa v e W o r k s h o p S e r i e s o n RF a n d W i r e l e s s Te c h n o l o g i e s f o r B i o me d i c a l a n d He a l t h c a r e App l i c a t i on s， Lo ndo n， 20 1 4 1 - 3 ． 2 0 1 6年 第 2期 孔慧等 贵州矿区煤与瓦斯 突出特征及其防治对策 2 3 Co a l a nd g a s o u t bu r s t f e a t u r e s i n Gu i z h o u mi n i n g a r e a s a nd i t s p r e v e n t i o n c o u nt e r me a s u r e s KONG Qu e ， W U Gu i y i 一， ZHONG Fe n g ， CHEN J i mi n g M i ni n g Co l l e ge，Gu i z h ou Uni v e r s i t y，Gu i ya ng 5 5 00 2 5，Chi n a；2． Gu i z h ou Ke y La b o r a t o r y o f Co mp r e h e n s i v e Ut i l i z a t i o n o f No n me t a l l i c M i n e r a l Re s o u r c e s ，Gu i y a n g 5 5 0 0 2 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t W i t h c ol l e c t i o n a n d a na l y s i s of o ut b ur s t i n de xs i n 3 8 1 mi n e s a n d 6 9 5 s e a ms a n d 2 1 4 c o a l a nd g a s o ut b ur s t a c c i d e n t s oc c u r r e d i n 1 2 0 mi ne s i n Gui z ho u mi ni ng a r e a s，a s t ud y on c o a l a nd ga s ou t b ur s t i n d e x d i s t r i b u t i o n f e a t u r e s a n d o u t b u r s t f e a t u r e s i n Gu i z h o u mi n i n g a r e a s wa s c o n d u c t e d ，a n d r e l a t i v e o u t b u r s t p r e v e n t i o n c o u n t e r me a s u r e s we r e p r o p o s e d．En h a n c e d c o a l s e a m o u t b u r s t i n d e x me a s u r e me n t ， d e v e l o pi ng s t r i c t ma na g e me nt s ys t e m t O mi ni n g a r e a s wi t h h i gh o ut bu r s t s t r e n gt h a nd mo r e o ut b u r s t s uc h a s Qi a n h e i ，Z h i n a ，Li u z h i ，Pa n i i a n g a n d S h u i c h e n g，e n h a n c e d o u t b u r s t p r e v e n t i o n wo r k o f c o a l r o a d wa y he a d i ng f a c e ， a nd e n ha nc e d bl a s t i ng ma na g e me n t ， dy na mi c phe no m e no n mo ni t or i n g a nd ge o l o gi c a l s t r u c t u r e d e t e c t i n g c o u l d b e a p p l i e d t o r e d u c e c o a l a n d g a s o u t b u r s t a c c i d e n t s o c c u r r e d i n Gu i z h o u mi n i n g areaS ． Ke y wo r ds c o a l a nd ga s o ut bur s t； o ut b ur s t i n de x； o ut bur s t f e a t ur e s； o ut b ur s t p r e v e n t i o n C Otkl nt er m eas 1 1 r es 0 引 言 煤 炭工业 是 贵州 省大力 发 展经 济 的重要 支柱 产 业 ， 在全 省 8 6个 县 市 中 ， 有 7 4个 县 市 产煤 ， 含 煤地层 分布 面积达 7万 k m。 ， 约 占全省 总面积 的 4 0 ％[ 1 ] 。2 0 1 4年 末 贵 州 探 明 保有 煤 炭 资 源 储 量 5 4 2 ． 2 8亿 t ， 居全国第 5位_ 2 ] 。但贵州煤矿地质构 造复杂 ， 断层和褶皱构造较多 ， 煤层原始瓦斯赋存量 大 ， 且矿井工作人员对贵州瓦斯赋存实 际情况及突 出特点了解不深 ， 瓦斯基础数据大量缺乏， 采取的防 突措施没有针对性， 加之管理不到位， 导致煤与瓦斯 突出事故时有发生， 使得煤炭资源 开采受到 了极大 阻碍 。目前 ， 贵州 已将六枝 、 盘江、 水城、 织纳 、 黔北、 黔西北、 林东 、 普兴、 红茂矿区划 分为煤与瓦斯突 出 矿区和突出危险矿区， 目的是加大煤矿管理 ， 遏止煤 与瓦斯突出事故发生 ] 。因此 ， 研究贵州矿 区煤与 瓦斯突出特征， 提出相应的防突措施 ， 对防止煤与瓦 斯 突 出事 故 有重 要意 义 。 1 贵州 矿 区煤与 瓦斯 突 出指标 分布 特 点 通过 收 集 贵 州 省 九 大 矿 区 3 8 1对 矿 井 、 6 9 5层 煤 的煤与瓦斯突出指标 ， 现场共测得煤层瓦斯压力 P 8 5 8组； 采集煤样在实验室测得瓦斯放散初速度 指标 A p 8 1 5组 ； 煤 的普 氏系数 厂 8 0 9组 ； 在井下 各煤层暴露点判定煤 的破坏类型 5 3 2组 。 1 ． 1煤层 瓦斯 压 力分布 特 点 煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量和煤层瓦斯 动力学特征 的基本参数 。煤层瓦斯压力在各矿 区的 分布情况 见表 1 。P 1 ． O 0 MP a的 占 1 7 ， 除林 东 和红茂 矿 区 外其他矿区均有分布 ， 可看 出贵州煤层瓦斯压力偏 大 ， 突出风险较大； P1 ． 0 0 MP a的主要分布在水 城 、 黔北、 织纳 、 盘江和六枝矿区 ， 这些矿区也是突出 事 故最 严重 的区域 ， 而林 东 、 普 兴 和红茂 矿 区煤 层 瓦 斯 压力 均不 大 于 1 ． O 0 MP a 。 1 ． 2 煤 的 瓦斯放散 初速 度指 标 分布特 点 煤 的瓦斯放散初速度指标反映的是煤在常压下 吸附瓦斯的能力和放散瓦斯的速度 ] 。煤的瓦斯放 散初速度指标在各矿 区的分布情况见表 2 。A p l O 表 1 煤层 瓦斯压力在各矿 区的分布情况 2 4 工矿 自动化 2 0 1 6 年 第 4 2卷 的有 8 2组 ， 占 1 O ， 在各个矿区均有分布 ； A p ≥1 0 的有 7 3 3 组 ， 占 9 O 其 中 1 O ≤ A p ≤ 2 0的 占 4 8 ， A p 2 0的 占 4 2 ％ ， 贵州煤 层 吸 附瓦斯 的能 力 和放 散瓦斯的速度普遍偏大。特别是黔北矿区的 1 9 0组 煤 的瓦斯放散初速度指标 中， A p ≥1 0的有 1 8 7组 ， 占 9 8 ． 4 ， 可看 出该 矿 区瓦斯 放散初 速度指 标较 大 ， 开采 时应 引起重视 。 表 2 煤 的瓦斯放散初速度指标在各矿 区的分 布情况 指标分类 各矿区分布 六枝 盘江 水城 织纳 黔北 黔西北 林东 普兴 红茂 合计 Ap 2 0 1 ． 3 煤的普氏系数分布特点 于 0 ． 5的就占了 7 1 ， 且煤的普 氏系数分布 比较广 煤的普氏系数是表示煤抵抗外力破坏能力 的一 泛 ， 这与贵州复杂的地质条件有关 ， 特别是软分层的 个综合指标 ， 煤的普氏系数越小 ， 发生煤与瓦斯突出 存在 ， 使得煤层时硬时软。 的可能性越大 ] 。煤的普氏系数在各矿区的分布情 1 ． 4 煤的破坏类型分布特点 况见表 3 。可以看 出六枝 、 盘江和水城矿 区煤 的普 煤的破坏类型在各矿 区的分布情况见表 4 。可 氏系数较小， 大多小于 0 ． 5 ， 大于 1 ． 0的极少； 织纳 、 以看 出贵州煤层的破坏程度较大 ， 煤 的破坏类型主 黔北和黔西北矿区煤的普 氏系数从小于 0 ． 3到大于 要集 中在 Ⅲ～Ⅳ类 占 8 9 ， 其 中以Ⅲ类居多 占 1 ． 0均有分布， 主要原因是这些矿区煤种为无烟煤 ， 7 2 ， I～ Ⅱ， V类 占的比例很小 ； I～Ⅳ类煤在各 煤质较硬 ， 但煤层遇到构造或存在软分层时 ， 又会变 个矿 区均有分布， 水城、 织纳和黔北矿区煤的破坏程 得很软。总体来说贵州煤层偏软 ， 煤 的普 氏系数小 度较大， 均有V类煤分布 。 表 3 煤 的普 氏系数在各矿 区的分布情况 指标分类 各矿区分布 六枝 盘江 水城 织纳 黔北 黔西北 林东 普兴 红 茂 合计 f o ． 3 3 5 3 6 5 0 1 8 6 5 2 7 2 0 2 2 5 2 7 8 0 ． 3 ≤ ， 1 ． 0 4 4 2 2 1 1 8 1 3 0 0 0 6 2 I～ Ⅱ Ⅲ Ⅳ V 2贵州矿区煤与瓦斯突出特征分析 通过对贵州省九大矿区 1 2 0对矿井共 2 1 4起典 型煤与瓦斯突出事故进行系统 、 全面地统计 ， 从突出 强度 、 巷道类型、 作业方式、 动力现象及地质构造方 面分析贵州矿区煤与瓦斯突出特征及影响因素。 2 ． 1 突 出强度 对煤与瓦斯突出事故的突出强度进行统计 小 型突出事故 6 4起 ， 占 2 9 ． 9 ； 中型突出事故 4 3 起 ， 占 2 O ． 1 ％； 大型突出事故 9 6起 ， 占 4 4 ． 9 ； 特大型 突出事故 1 1 起 ， 占 5 ． 1 。贵州矿 区煤与瓦斯突出 事故强度分布统计如图 1 所示 。特大型突出事故较 少发生 ， 主要发生在六枝、 盘江、 水城、 黔北和黔西北 矿 区 ； 大 型突 出事 故 在 黔北 、 织 纳矿 区发 生 得 较 多 ； 中型突出事故在各个矿区分布较为均衡 ； 小型突出 事故除黔北矿 区外 在其他各个矿 区分 布也较为均 2 6 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2 卷 7 O 籁 6 0 5 0 最 4 o 凄 3 0 2 0 l O ／ ／ ／ ／ 国 妊 ／ ／ ／ ， 图 5 贵州 矿区煤与瓦斯突出事故地质构造统计 3 贵 州矿 区煤 与瓦斯 突 出防治 对策 1 贵州大部分矿井基本 突出指标数据缺乏 ， 导致 防突工作不到位 。因此应加大煤层突出指标的 测定 ， 对 煤层 瓦斯 压力 较大 的水 城 、 黔 北 、 织 纳 、 盘江 和六枝矿 区， 瓦斯放散初速度较大的黔北矿 区， 煤的 普氏系数较小 的六枝 、 盘江和水城矿 区以及煤 的破 坏程度较大的水城 、 织纳和黔北矿 区应采取更严格 的针 对性 防 突措施 。 2 黔北矿 区为煤与瓦斯突 出事故多发矿 区， 因此 需加 大 黔 北 矿 区 防 突 的管 理 力 度 ； 对 六 枝 、 盘 江、 水城、 黔北及黔西北等发生过特大型突出事故的 矿区， 应加强矿 区人员的安全意识培训 。 3 贵州矿区煤与瓦斯突出事故多发生在煤巷 掘进工作面 ， 因此在煤巷掘进时应提高警惕并制定 专门的防突对策 ； 上山比下山更易发生突出， 因此在 巷道掘进 中应尽量采用下 山掘进 ， 从而减少 突出事 故 的发 生 。 4 煤与瓦斯突 出大部分是 由于作业 所诱发 的， 而放炮是诱发煤与瓦斯突出的主要因素， 因此在 采掘作业 时， 应加强矿井放炮的安全管理 ， 计算好放 炮参数 ， 准确确定瓦斯突 出能量 、 瓦斯量 ， 在条件允 许的情况下， 尽量采用综掘和综采。 5 贵州矿 区煤与瓦斯 突出事故 中， 8 5 都会 出现一定的动力现象 ， 因此应加强动力现象的观测 ， 加强监测监控力度。在采掘作业时如有突出动力现 象 ， 应立 即停止采掘作业活动 ， 检查安全后再继续进 行 作业 [ 6 。 ] 。 6 贵州矿 区煤与瓦斯突出事故大多发生在地 质构造带， 特别是断层 和煤层变厚处。因此应加强 钻孔探测与地质分析 ， 做好地质构造预报工作 ， 如遇 构造应探清情况并确定安全后再 向前推进 。 4 结语 贵州省煤层及瓦斯赋存条件复杂 ， 使得开采及 瓦斯治理 困难 ， 加之矿井人员防突意识淡薄 ， 未按规 程规定采取防突措施 ， 使得煤与瓦斯突出事故频发。 因此应加强煤层 突出指标 的测试工作 ， 对黔北 、 织 纳 、 六枝 、 盘 江 、 水 城 等 突 出强 度 大 和 突 出次 数 多 的 矿 区应 引起高 度重 视 ， 加 大 监 管 力 度并 制 定 严 格 的 防突措施和管理制度 ； 加大煤巷掘进工作面 的防突 工作 ， 在巷道掘进中应尽量采用下山掘进； 加强放炮 的安全管理 ， 在条件允许的情况下 ， 尽量采用综掘和 综采 ； 加强动力现象监测 ， 如发 生喷孔 、 响煤炮等动 力现象时应立即停止采掘作业 ； 最后还应加强地质 构造 探测 ， 特别 是 遇 到断 层 和 煤 层 变厚 时 须 制 定 相 应 的措 施 。只有 这样 才 能有效 防止 贵州 矿 区煤与 瓦 斯突 出事 故 的发生 。 参考文献 [ 1 ] 张鹏翔 ， 龙祖根． 贵州省煤矿瓦斯赋存规 律研究 [ J ] ． 中 国安全生产科学技术 ， 2 0 1 3 ， 9 1 3 4 3 8 ． [ 2 ] 中国行 业 研 究 网．贵 州 探 明 保 有 煤 炭 资 源 储 量 5 4 2 ． 2 8亿 t [ E B ／ OL] ． 2 0 1 4 1 2 1 9 [ 2 0 1 5 一 l 1 一 O 1 ] ． h t t p f www． c h i n a i r n ． c o m／ p r i n t ／ 4 1 2 7 1 0 5 ． h t m1 ． [ 3 ] 韩真理． 贵州省 煤与 瓦斯突 出特点及 防治 对策 [ J ] ． 煤 炭科学技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 9 5 0 5 4 ． [ 4 ] 于不凡 ， 于庆 ， 华福 明． 煤矿瓦斯 灾害 防治及 利用技 术 手册I- M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． E 5 ] 李成武 ， 许延超． 煤与瓦斯突 出主要影响因素主成分 分 析E J ] ． 煤矿安全 ， 2 0 0 7 ， 3 8 7 1 4 1 8 ． [ 6 ] 孙 继 平． 瓦斯 综 合 防治 方 法 研 究 E J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 1 1 ， 3 7 2 1 5 ． [ 7 ] 孙继 平． 煤矿 监控 新技 术与 新装 备 [ J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 O 1 5 ， 4 1 1 1 5 ．