水工程地质缺陷常用加固技术：坑（隧）道突瓦斯解决方案

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：突瓦斯的概念与分类。瓦斯爆炸的概念与危害。瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。我国预测与防治瓦斯突出的研究。瓦斯突出已成为全球煤矿最大的公害。他们首先把国内既往发生的重大瓦斯爆炸事故的大量资料进行了调阅。

（1）突瓦斯的概念与分类。突瓦斯又称瓦斯突出，它指的是随着坑（隧）道开挖深度的增加、瓦斯含量的增加，在矿岩主要是煤层中形成的地应力作用下以及在瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线的一种地质灾害。

按瓦斯涌出量和瓦斯动力现象划分，在我国矿井中通常分为以下三个级别：

①低瓦斯矿井；

②高瓦斯矿井；

③煤与瓦斯突出矿井。

（2）瓦斯爆炸的概念与危害。矿井瓦斯爆炸是一种热—链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。这样循环不断，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。

瓦斯爆炸产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏力。另外，爆炸后生成大量的有害气体，造成人员中毒死亡。

（3）地质缺陷褶皱与断层、裂隙对瓦斯含量的影响。褶皱对煤层瓦斯的分布和聚集有一定影响。从各煤层甲烷含量分布可以看出，较高的甲烷含量点多分布在背斜轴心处，特别是地垒构造带形成高瓦斯区，同时也受煤层顶板岩性变化的影响。

不同方向挤压力产生的裂隙和煤层与对盘接触的岩性有关。当煤层与对盘砂岩接触时，瓦斯含量降低；当煤层与对盘泥岩接触时，瓦斯含量趋于增大。(www.chuimin.cn)

（4）我国预测与防治瓦斯突出的研究。瓦斯突出已成为全球煤矿最大的公害。从1834年法国第一次发生煤矿大突出以来的170多年间，全世界的科学家们都一直在研究它的机理。

由于美国、澳大利亚等国的煤矿储量丰富、地质条件较好，对类似的高突瓦斯矿一般采取停产关闭措施。所以，他们一般很少去关注瓦斯的预防与治理问题。

而我国则不同。煤炭占全国一次性能源的70%，是国民经济的支柱产业，是经济社会发展和国家安全以及人们赖以生存的基础。可是，一半以上的矿井却处于高瓦斯区或瓦斯突出区。

这样一个现实，就决定了瓦斯防治这一世界性的棘手难题，历史性地落在了中国科学家身上。

1996年，国家把“九五”科技攻关重点项目《矿井瓦斯综合治理示范工程配套技术研究》的5个专题和23个子专题的任务下达给了平煤集团。于是，一个由张铁岗担任组长、以平煤集团为主体、全国科研院所和大专院校360多名专家、教授共同参加的联合攻关组，迅速成立。

他们首先把国内既往发生的重大瓦斯爆炸事故的大量资料进行了调阅。也就是在这个时候，张铁岗发现这些事故多发生在采面的上隅角，而且常常发生在晚上。他由此断定上隅角的瓦斯容易集聚。

1998年4月2日下午，现中国工程院院士张铁岗根据平煤八矿的一个掘进工作面的动力现象，立即判断出有瓦斯突出的危险，便命令该矿总工程师布置矿工在放炮时躲在1km外的防突门外。果然，炮声响后，便发生了瓦斯大突出。而39名矿工，由于按照他的要求进行操作，安然无恙。从此以后，平煤集团已连续多年实现安全生产，并打造了国际一流的瓦斯预防安全人才团队。

张院士旗下团队还研制出了高压水射流风机、SWY9500型液压风机、KY—300钻机、KJD—11局部通风自动切换监控器、WP—1型煤层快速瓦斯测定仪、KJ54瓦斯突出连续跟踪预测系统等先进的防突技术设备，并投入生产推广应用。张铁岗院士获得温家宝总理“永远前进”的亲笔题词！

水工程地质缺陷常用加固技术：坑（隧）道突瓦斯解决方案

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