知识分享 | 了解瓦斯突出事故及预防措施

据中国应急管理公众号发布，《平顶山天安煤业股份有限公司关于下属分公司发生煤矿瓦斯事故的公告》显示，平顶山天安煤业股份有限公司十二矿1月12日煤与瓦斯突出事故已有13人遇难，目前仍在全力搜救3名失联人员，抢险救援正在紧张进行。

一、什么是瓦斯突出？

瓦斯突出多发生在煤矿开采过程中，又常被叫做“煤与瓦斯突出”。

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。

煤与瓦斯突出，是煤矿井下含瓦斯煤岩体多以碎粉状由煤层向采掘部位急剧运动、并伴随大量瓦斯喷出的一种强烈动力过程。是极为复杂的煤矿自然灾害，严重威胁着煤矿安全生产。

二、煤与瓦斯突出有何预兆？

有声预兆：

（1）响煤炮。突出在煤体深处发出大小、间隔不同的响声。有的像炒豆声、有的像鞭炮声、有的像机枪连射声、有的像闷雷声。特别是煤炮声由小到大，由远到近，由稀到密是突出较危险的信号。

（2）气体穿过含水裂缝时的吱吱声。

（3）因压力突然增大而出现的支架嘎嘎声，劈裂折断声，煤岩壁开裂声。

无声预兆:

（1）煤层结构构造方面表现为：煤层层理紊乱，煤变软、变暗淡、无光泽、煤层干燥、煤尘增大，煤层受挤压褶曲、变粉碎、厚度不均，倾角变化。

（2）矿山压力显现方面表现为：压力增大使支架变形；煤壁外臌，片帮、冒顶次数增多，底臌严重；炮眼变形快，装药困难，打炮眼时易顶钻、卡钻、喷钻、垮孔。

（3）其他方面表现为：瓦斯涌出量忽大忽小；煤尘增大；空气气味异常，忽冷忽热。

三、预测防治措施

发生突出的现场条件千差万别，但突出发生位置一定存在着利于能量蓄积和能量突然释放的地质结构环境；突出发生时间虽然短暂，但其仍存在自身的发生阶段，一般认为会经历准备、启动、发展和终止4个阶段，突出准备阶段主要完成能量的蓄积，突出启动的直接原因与应力突变有关。从煤矿安全和防治突出的发生条件来看，最好是将突出遏制在最初阶段，即遏制在突出启动阶段以前 。

首先通过勘察研究划定突出区段，然后针对瓦斯突出所在煤层的特点，采取防治措施。具体措施有：

①开采解放层。在多煤层矿井中，选择一个无突出煤层或突出危险性较小的煤层作为解放层，首先开采，使上下邻近煤层卸压，从而消除突出危险。这是比较有效的区域性措施。

②抽放瓦斯，降低瓦斯压力，削弱瓦斯在煤层中的作用。

③水力冲孔，煤层注水，安设专门支架等措施也有一定效果。

④震动性放炮诱发突出。控制振动强度，采用挡栏措施可获一定效果。

目前瓦斯突出预测方法可以分为传统的接触式预测方法、新兴的非接触式预测方法以及现代数学理论方法三大类。

煤与瓦斯突出接触式预测：

它主要以煤与瓦斯突出机理研究、突出危险性预测、煤层瓦斯含量预测、矿井瓦斯涌出量预测、煤矿瓦斯地质评价和瓦斯灾害综合治理、煤层气资源可采性评价以及瓦斯地质测试仪表的开发和应用等为主攻方向。瓦斯地质理论在煤与瓦斯突出预测中的应用主要包括地质指标法、地质统计法、瓦斯地质单元法、地质动力区划方法、构造物理学的理论和方法等。

非接触式动态预测：

目前，突出的连续预测有3条途径：①声发射监测技术；②无线电波透视监测技术；③电磁辐射监测技术，在这些方面已经取得了一定得进展。

现代数学理论和计算机科学预测：

煤与瓦斯突出机理极为复杂，突出影响因素与突出事件之间相关规律存在一定的不精确性和模糊性。基于经验的传统预测技术和基于数学建模的统计预测方法的应用已受到了很大的限制。目前，一些先进的数学理论方法如计算机模拟、模糊数学理论、灰色系统理论、神经网络、专家系统、分形理论和非线性理论、流变与突变理论等，以及计算机科学中的数据库、数据挖掘、GIS技术和三维地学模拟技术阅等，己开始应用于煤与瓦斯突出的定量评价与预测中，并取得了一定的研究成果。

四、相关知识补充

• 乏风氧化技术

为保证煤矿地下矿井空气的安全、健康,需要向地下矿井鼓入大量新风,这些气流携带在安全限度以下的甲烷含量(国内标准低于0.75%,国际标准低于1.2%),从地下经通风口排到大气里,俗称“乏风”或通风瓦斯。

针对煤矿乏风风量巨大、煤矿乏风中的瓦斯浓度非常低、乏风量、瓦斯浓度波动范围大的特点，立式乏风热逆流氧化装置可以用以治理和利用矿井乏风瓦斯，减少因煤矿生产带来的甲烷温室气体排放，同时回收矿井乏风中的能量并加以利用。

• 抽采瓦斯发电

一般瓦斯电站机组只能用 30%浓度以上瓦斯发电，否则不易稳定燃烧。且低浓度瓦斯易发生爆炸，输送安全难以解决。本技术通过多级阻火器和水雾输送系统保证输送安全，并在发电机组中，通过过氧燃烧达到利用瓦斯能量发电的目的。

工艺流程：

瓦斯气→抽采泵站→湿式放散阀→水位自控式水封阻火器→瓦斯管道专用阻火器→水雾输送系统→溢流式脱水水封阻火器→发电机组→发电

• 瓦斯利用

1.高浓度瓦斯利用

主要指的就是 CH4 浓度在 30% 以上的瓦斯资源，这也是我国目前主要应用的项目，应用在民用瓦斯燃气方面工业瓦斯锅炉方面以及瓦斯发电方面。

①民用瓦斯燃气

能在大大提升资源利用率的同时，整合对应工作效率，维持瓦斯利用技术应用优势。

②工业瓦斯锅炉

应用在汽车燃料方面、氧化铝焙烧材料方面、陶瓷炉窑燃料方面

2.低浓度瓦斯利用

有效建立低浓度瓦斯处理工艺方案，提高应用效率和整体技术模式、资源管理效率，减少资源浪费的同时，还能建构更加完整、安全、环保的技术应用模式。

①低浓度瓦斯发电技术

主要是利用甲烷浓度在 6-30% 的瓦斯完成发电处理，若是从技术层面分析，其具有一定的可行性，能提升低浓度瓦斯利用效率，匹配发电站实现试验处理目标，维持良好的运行状态。

②低浓度瓦斯浓缩技术

主要是利用变压吸附技术和低温液化分离技术，能有效实现低浓度瓦斯向高浓度瓦斯的转化，将其应用在民用燃料和化工原料方面具有较为突出的应用价值。

③低浓度瓦斯燃烧技术

要将低浓度瓦斯作为工业锅炉的辅助性应用原料，和煤炭掺混在一起完成燃烧处理，满足发电燃料的基本需求。

3.瓦斯氧化处理技术

利用对应的技术处理方案，有效将油排低浓度瓦斯和煤矿乏风瓦斯结合在一起，确保相应的物质之间能形成有效的氧化反应，在反应结束后，利用反应产生的热量实现发电处理、制冷处理以及制热处理。

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检测气体：一氧化碳CO、甲烷CH4、氧气O2、二氧化氮NO2、氨气NH3 、硫化氢H2S等

技术原理：电化学、红外、催化燃烧、热导、PID光离子等

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