曹建軍，劉 軍，王中華

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶市沙坪壩區(qū)，400037；2.煤礦災(zāi)害防控全國重點(diǎn)實(shí)驗室，重慶市沙坪壩區(qū)，400037)

0 引言

我國是世界第一煤炭生產(chǎn)大國，2022年原煤產(chǎn)量45.6億t。但我國煤礦災(zāi)害嚴(yán)重，主要災(zāi)害有瓦斯、頂板、沖擊地壓、火災(zāi)、水害、塵害、熱害等，其中瓦斯災(zāi)害危害性最高，被稱為煤礦“第一殺手”。煤礦瓦斯災(zāi)害防治主要是防止煤與瓦斯突出(以下簡稱“突出”)、消除瓦斯積聚、杜絕瓦斯煤塵爆炸，達(dá)到安全高效生產(chǎn)的目標(biāo)。目前，我國煤礦瓦斯煤塵爆炸預(yù)防與控制技術(shù)(包括瓦斯利用隔抑爆技術(shù))較為成熟[1]，在煤礦瓦斯防治中相當(dāng)多的技術(shù)屬于瓦斯抽采及防突技術(shù)[2-3]。目前，我國煤礦瓦斯災(zāi)害防治已進(jìn)入到區(qū)域性抽采為主的綜合治理階段[4-7]，形成了區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充的兩個“四位一體”綜合防突技術(shù)體系[8]，形成了“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”的瓦斯綜合治理工作體系。同時，為適應(yīng)煤礦開采深度增加和開采強(qiáng)度增大的現(xiàn)狀，我國煤礦抽采時空關(guān)系發(fā)生巨大改變，目前抽采主要向地面化方向發(fā)展[9-10]，突出防治措施由局部小范圍過渡到區(qū)域與局部并重，并逐步向全面區(qū)域化方向發(fā)展[11-13]。礦井瓦斯超限次數(shù)顯著下降、瓦斯抽采量大幅度提高，煤礦瓦斯事故起數(shù)、死亡人數(shù)大幅下降[14-15]。

陜西是煤炭資源大省，截至2022年12月，全省共有煤礦361個(大中型293個)，總產(chǎn)能規(guī)模達(dá)5.86億t/a，但瓦斯災(zāi)害礦井也較多，其中煤與瓦斯突出礦井11處、高瓦斯礦井30處，瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重制約礦井的安全生產(chǎn)。隨著煤礦開采深度和開采強(qiáng)度的增大，煤層透氣性降低、地應(yīng)力和瓦斯壓力逐漸增加，深部煤炭采掘過程容易引發(fā)煤與瓦斯突出等重特大事故[4]。為了提高陜西省瓦斯災(zāi)害防治水平，筆者以高瓦斯礦井和突出礦井瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)和管理為主線，梳理了目前高瓦斯礦井和突出礦井瓦斯防治中先進(jìn)措施和存在問題，并提出了高瓦斯礦井和突出礦井瓦斯災(zāi)害防治對策，以期為該省類似條件礦井瓦斯災(zāi)害防治提供借鑒和參考。

1 陜西省瓦斯災(zāi)害特征分析

1.1 瓦斯災(zāi)害基本情況

陜西省突出礦井共有11處，分布在韓城市和銅川市印臺區(qū)；高瓦斯礦井共有30處，分布在咸陽市(長武縣、彬州市、旬邑縣)、寶雞市麟游縣、銅川市(印臺區(qū)、耀州區(qū))、韓城市金城區(qū)、延安市(黃陵縣、富縣)。韓城礦區(qū)瓦斯災(zāi)害最為嚴(yán)重，目前韓城礦區(qū)主采2、3、5、11號煤層，5號煤層未有記載煤與瓦斯動力現(xiàn)象，2號煤層共發(fā)生1次疑似沖擊地壓現(xiàn)象，3號煤層和11號煤層分別共發(fā)生有記載的煤與瓦斯動力現(xiàn)象145次和1次，基本情況見表1。鑒于韓城礦區(qū)瓦斯災(zāi)害最為嚴(yán)重且3、11號煤層的瓦斯災(zāi)害具有典型性和代表性，筆者對其災(zāi)害特征進(jìn)行分析。

表1 韓城礦區(qū)煤與瓦斯動力現(xiàn)象基本情況

1.2 典型煤層突出災(zāi)害特征分析

1.2.1 3號煤層突出特點(diǎn)與規(guī)律

韓城礦區(qū)文家?guī)X一帶因擠壓褶皺十分發(fā)育而成為擠壓“隔墻”分割成3號煤層南北兩區(qū)，南區(qū)以斷層為主，且大斷層一般切穿煤層而達(dá)地表，褶皺規(guī)模少而??；北區(qū)則以褶皺為主，斷層發(fā)育稀少。3號煤層突出特點(diǎn)與規(guī)律如下。

(1)突出發(fā)生地點(diǎn)具有區(qū)域性、分布規(guī)律性差的特點(diǎn)。突出主要集中在地質(zhì)異常區(qū)、軟煤和粉塊煤區(qū)，3號煤層塊狀硬煤區(qū)域目前尚未發(fā)生突出。

(2)各礦井3號煤層始突深度、同一標(biāo)高瓦斯壓力、瓦斯含量差異大。桑樹坪煤礦3號煤層的始突深度為203 m，發(fā)生突出時的最小瓦斯含量為6.6 m3/t，瓦斯壓力為0.67 MPa；下峪口煤礦3號煤層的始突深度為240 m，發(fā)生突出的最小瓦斯含量為7.5 m3/t，瓦斯壓力為0.69 MPa；興隆、盤龍煤礦3號煤層始突深度分別為515、639 m，發(fā)生突出地點(diǎn)瓦斯含量分別為7.0、10.0 m3/t左右。

(3)礦區(qū)突出類型齊全，以壓出為主。下峪口煤礦3號煤層累計發(fā)生突出21次，其突出類型主要以壓出為主，占81.0 %(17次)；桑樹坪煤礦3號煤層累計發(fā)生突出122次，其突出類型也是以壓出為主，占54.9 %。

(4)多數(shù)突出前有較明顯的預(yù)兆。在煤層物理性質(zhì)方面，表現(xiàn)為煤層層理紊亂、光澤暗淡干燥、煤質(zhì)變軟、煤厚劇變，出現(xiàn)構(gòu)造煤、氣溫降低發(fā)悶、煤塵增大等現(xiàn)象；在瓦斯方面，出現(xiàn)瓦斯涌出忽高忽低，打鉆噴孔、頂鉆等現(xiàn)象；在地壓方面，出現(xiàn)支架來壓，頂板懸頂、掉渣，煤壁外鼓開裂，鉆孔夾鉆變形、響煤炮等現(xiàn)象。

(5)存在明顯的延期突出。礦區(qū)煤巷、采面、石門均發(fā)生過延期突出。煤巷、石門揭煤發(fā)生多次明顯的延期突出，延期時間為幾分鐘至2 h不等。

(6)礦區(qū)突出礦井不同區(qū)域3號煤層工作面突出預(yù)測指標(biāo)敏感性差異較大。桑樹坪煤礦北一采區(qū)3號煤層為Ⅴ類松軟破壞，煤層厚度變化附近往往容易發(fā)生突出，但鉆屑量瓦斯解吸指標(biāo)(鉆屑量S、瓦斯解吸指標(biāo)K1或Δh2)、鉆孔瓦斯涌出初速度q、R綜合指標(biāo)均不敏感；而興隆、盤龍煤礦3號煤層突出預(yù)測則較敏感，但臨界值存在差異。

1.2.2 11號煤層突出特點(diǎn)與規(guī)律

11號煤層煤與瓦斯突出發(fā)生在燎原煤礦1105運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面距膠帶下山口237 m處，事故共造成7人死亡、2人受傷。事故發(fā)生地點(diǎn)煤層厚度急劇增厚、傾角急劇增大，使掘進(jìn)區(qū)域處于應(yīng)力集中區(qū)；構(gòu)造煤發(fā)育、煤層松軟、透氣性差。11號煤層突出特點(diǎn)與規(guī)律如下。

(1)突出孔洞具有口小腔大的特征。突出孔洞位于1105運(yùn)輸巷工作面中部煤壁緊貼頂板處，距右?guī)?.1 m。突出孔洞呈扁平狀，口部高度0.5 m，寬度1.5 m，可見深度為4.32 m。

(2)突出時高速噴出的瓦斯煤流具有非常強(qiáng)大的動力效應(yīng)和破壞能力。距突出地點(diǎn)最近的三排頂網(wǎng)被撕開，錨桿全部倒向突出瓦斯和煤流的流動方向，掘進(jìn)頭處鉆孔中的三棱鉆桿扭曲變形嚴(yán)重，綜掘機(jī)距掘進(jìn)頭3 m左右。

(3)突出位于地質(zhì)構(gòu)造處，煤層突然變厚且事故區(qū)域煤層產(chǎn)狀變化較大。1105運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面通過S3向斜軸部后進(jìn)入S3向斜北翼，逐步向前方50 m左右的小型背斜構(gòu)造延伸。突出地段地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力集中，煤層產(chǎn)狀及厚度變化大，煤層厚度由最小0.60 m增加到6.75 m，煤層傾角從5°～10°變化為25°～31°。

(4)突出地點(diǎn)的構(gòu)造煤發(fā)育。突出孔洞附近煤的顏色暗淡，無節(jié)理，呈糜棱狀、鱗片狀或土狀構(gòu)造，用手捻之可成粉末，稍有顆粒感，煤的破壞類型為Ⅳ-Ⅴ類，軟煤厚度1.0～1.5 m。突出事故地點(diǎn)30 m巷道范圍內(nèi)，煤層產(chǎn)狀變化大，構(gòu)造軟煤發(fā)育，巷道片幫嚴(yán)重，出現(xiàn)多處長度2～5 m、高度1.0～1.5 m、深度0.5～1.0 m的片幫空洞。

突出是地應(yīng)力、瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)綜合作用的結(jié)果，采掘工作開展后，采掘空間周邊會形成一定范圍的支承壓力極限平衡區(qū)，在遇到煤巖體中含有結(jié)構(gòu)弱面、外界擾動、頂板突然斷裂、煤巖突然脆性破壞或發(fā)生較大的流動變形等情況時，可能導(dǎo)致極限平衡區(qū)內(nèi)煤壁附近煤體失穩(wěn)，煤巖體中積聚的彈性勢能、瓦斯內(nèi)能和失穩(wěn)煤體本身所具有的重力勢能將失穩(wěn)煤體破碎并拋出(或擠出)，即發(fā)生突出[16]。綜合3號、11號煤層及陜西省其他礦井突出災(zāi)害情況，在構(gòu)造區(qū)、煤厚變化區(qū)、軟分層賦存區(qū)域往往突出危險相對較大，是防突工作的重點(diǎn)區(qū)域，需采取針對性的瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)措施。

2 陜西省瓦斯災(zāi)害防治現(xiàn)狀

2.1 高瓦斯礦井防治現(xiàn)狀

2.1.1 采取的措施

(1)先進(jìn)防治技術(shù)。每個工作面均實(shí)施了煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定，有利于“一面一策”的實(shí)施；實(shí)施了區(qū)域性瓦斯超前預(yù)抽，積極與科研院所合作，探索有效的瓦斯治理技術(shù)和模式；采取了煤層增透措施進(jìn)行瓦斯強(qiáng)化抽采，解決特厚煤層高強(qiáng)度開采瓦斯預(yù)抽效果差、回采過程瓦斯涌出量大等問題；開展了智能抽采鉆機(jī)、礦井智能通風(fēng)與瓦斯抽采智能達(dá)標(biāo)評判系統(tǒng)的研究與應(yīng)用；建立了礦井瓦斯防治實(shí)驗室，開展煤層瓦斯參數(shù)測定；開展了圍巖油氣的系統(tǒng)勘查與治理；建立采掘面油氣異常涌出應(yīng)急系統(tǒng)。

(2)典型先進(jìn)模式。陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司孟村煤礦研究形成了高壓水力割縫+CO2驅(qū)替“2-111”瓦斯高效抽采模式，如圖1所示。該模式首先是利用高壓水力割縫技術(shù)對本煤層瓦斯抽采孔進(jìn)行分段“掃圈式”切割造縫卸壓，增大煤層透氣性，然后間隔向割縫孔內(nèi)壓注液態(tài)低溫CO2，實(shí)現(xiàn)一孔兩用；裂隙煤體瓦斯得到氣相脫附驅(qū)替，同時，發(fā)生膨脹擴(kuò)散效應(yīng)的氣化態(tài)CO2通過割縫導(dǎo)向進(jìn)一步劈裂縫隙空間，擴(kuò)沖(增大)驅(qū)氣范圍，均衡煤體應(yīng)力，與抽采負(fù)壓共同對壓注有效范圍內(nèi)煤體中的游離瓦斯進(jìn)行連續(xù)驅(qū)氣，在煤體應(yīng)力重新分布及新的應(yīng)力平衡狀態(tài)下，使得兩種單一技術(shù)取長補(bǔ)短、優(yōu)勢互補(bǔ)，控制裂縫擴(kuò)展方向，擴(kuò)大煤層自由面和煤層裂縫網(wǎng)絡(luò)，增加煤層增透影響的范圍，置換煤層吸附的瓦斯量，實(shí)現(xiàn)在單孔內(nèi)開展2種技術(shù)作業(yè)、1次割縫卸壓、1次氣相脫附驅(qū)替及1次導(dǎo)向擴(kuò)沖驅(qū)氣的“2-111”瓦斯高效抽采新模式，提高煤層瓦斯抽采效果。

圖1 高壓水力割縫+CO2驅(qū)替“2-111”瓦斯高效抽采模式

2.1.2 存在的問題

(1)礦井通風(fēng)方面，部分礦井通風(fēng)線路長，通風(fēng)設(shè)施運(yùn)行負(fù)壓接近額定值，局部風(fēng)速超標(biāo)。

(2)礦井瓦斯地質(zhì)方面，礦井瓦斯(油氣)地質(zhì)工作開展不足，礦井瓦斯賦存分布規(guī)律掌握不夠，礦井瓦斯地質(zhì)圖編制有待進(jìn)一步規(guī)范。

(3)瓦斯抽采方面，特厚煤層存在預(yù)抽鉆孔單排布孔方式，受厚層夾矸影響可能存在預(yù)抽不充分、抽采效果不均衡；多數(shù)礦井頂板高位鉆孔布置層位和抽采參數(shù)等研究不足，多為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，未根據(jù)煤層厚度變化進(jìn)行及時更新；預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采量普遍較小、衰減較快、濃度低，瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評判指標(biāo)選取缺乏依據(jù)、評判步驟執(zhí)行不一、質(zhì)量參差不齊。

(4)瓦斯抽采系統(tǒng)方面，抽采系統(tǒng)未完全實(shí)現(xiàn)分源分壓，抽采系統(tǒng)有待優(yōu)化，抽采系統(tǒng)能力欠缺。

(5)沖擊地壓與瓦斯災(zāi)害共存礦井，沖擊地壓卸壓孔與瓦斯抽采鉆孔存在相互干擾情況，導(dǎo)致鉆孔瓦斯抽采濃度低、效果不佳。

(6)瓦斯管理方面，對高瓦斯礦井瓦斯的致災(zāi)性、災(zāi)害的嚴(yán)重性認(rèn)識程度不足；瓦斯抽采管理不夠規(guī)范；“一通三防”例會制度、通風(fēng)瓦斯日分析會議等有關(guān)制度執(zhí)行不夠嚴(yán)格。

2.2 突出礦井防治現(xiàn)狀

2.2.1 采取的措施

(1)十項瓦斯抽采技術(shù)。包括地面L型鉆井水力壓裂區(qū)域瓦斯排采技術(shù)、穿層鉆孔高壓水射流鉆擴(kuò)一體化瓦斯抽采技術(shù)、順層鉆孔超高壓水力割縫增透瓦斯抽采技術(shù)、機(jī)械造穴擴(kuò)孔卸壓抽采技術(shù)、液態(tài)二氧化碳驅(qū)替置換瓦斯抽采技術(shù)、保護(hù)層開采定向長鉆孔卸壓瓦斯抽采技術(shù)、頂板定向鉆孔水力壓裂強(qiáng)化抽采技術(shù)、鉆孔全程下護(hù)孔管技術(shù)、定向長鉆孔高位裂隙瓦斯抽采技術(shù)、注漿錨桿固化煤體二次封孔技術(shù)等十大瓦斯抽采技術(shù)。

(2)瓦斯抽采“四化”經(jīng)驗。實(shí)施形成了以抽采工程化、過程視頻化、施工標(biāo)準(zhǔn)化、計量精準(zhǔn)化為內(nèi)容的瓦斯抽采“四化”經(jīng)驗，如圖2所示；建立了一地點(diǎn)一檔案、一鉆機(jī)一臺賬、一鉆孔一視頻的鉆孔施工檔案，使打鉆、護(hù)孔、封孔等隱蔽工程透明化。

圖2 礦井瓦斯抽采“四化”經(jīng)驗

(3)礦井智能管控平臺系統(tǒng)，如圖3所示。應(yīng)用了智能化瓦斯抽采達(dá)標(biāo)動態(tài)評價系統(tǒng)、全視頻智能打鉆系統(tǒng)、礦井災(zāi)害預(yù)警綜合管控平臺、礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)，提高防突管理信息的及時性、真實(shí)性、可追溯以及智能管控。

圖3 礦井智能管控平臺系統(tǒng)

2.2.2 存在的問題

(1)礦井瓦斯地質(zhì)方面，瓦斯地質(zhì)圖、防突預(yù)測圖等基礎(chǔ)工作偏弱；多數(shù)礦井對構(gòu)造區(qū)突出危險性的變化分析不夠，未能實(shí)現(xiàn)動態(tài)更新、閉環(huán)管理。

(2)礦井通風(fēng)系統(tǒng)方面，多數(shù)礦井開采時間長，通風(fēng)系統(tǒng)相對復(fù)雜；通防系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升礦井通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力。

(3)瓦斯抽采系統(tǒng)方面，瓦斯抽采濃度和抽采量均有提升的空間，應(yīng)加快研究軟煤增透提濃高效抽采技術(shù)，特別是在抽采工藝標(biāo)準(zhǔn)化、管理精細(xì)化方面需要下功夫。

(4)區(qū)域防突方面，防突措施鉆孔設(shè)計缺乏對區(qū)域構(gòu)造、瓦斯賦存、應(yīng)力集中等分析和重點(diǎn)區(qū)域的判斷，缺少對實(shí)施中可能出現(xiàn)異常情況的預(yù)判和處置考慮，未充分考慮執(zhí)行措施的實(shí)際能力和采掘接替時空約束條件，方案針對性不足，貫徹“一面一策”原則不夠；預(yù)抽煤層瓦斯防突措施效果評價過度依賴殘余瓦斯含量檢測數(shù)據(jù)，對瓦斯抽采鉆孔設(shè)計針對性、控制均勻性、計量準(zhǔn)確性把控不夠，過程化管控不足，綜合分析較為欠缺。

(5)局部防突方面，在按照《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》要求對地質(zhì)構(gòu)造帶、煤層賦存變化、采掘應(yīng)力集中區(qū)執(zhí)行工作面防突措施方面，缺少足夠的重視，執(zhí)行力度不足。

(6)安全防護(hù)方面，壓風(fēng)自救裝置應(yīng)急條件下啟用時間偏長，甚至部分礦井存在壓風(fēng)管道閥門處于關(guān)閉狀態(tài)等管理不到位現(xiàn)象。

(7)采空區(qū)瓦斯抽采方面，回采工作面所采用的上隅角插管抽采采空區(qū)瓦斯工藝復(fù)雜且效果差，容易導(dǎo)致上隅角超限，地方礦井尤為嚴(yán)重。

(8)監(jiān)測監(jiān)控方面，與行業(yè)橫向比較還有一定提升空間，多個礦井的甲烷傳感器誤差超過允許值。

(9)管控模式方面，地方煤礦目前采用的托管模式，尚未達(dá)到監(jiān)管部門所期望的預(yù)期目標(biāo)，托管方與被托管方之間的磨合不夠。

3 陜西省瓦斯災(zāi)害防治對策

3.1 高瓦斯礦井防治對策

(1)堅持瓦斯源頭治理。對于煤層瓦斯含量高且接續(xù)緊張礦井，應(yīng)實(shí)施區(qū)域瓦斯超前治理，采取煤層增透措施，保障瓦斯預(yù)抽效果和預(yù)抽時間，緩解回采期間采空區(qū)瓦斯治理壓力。

(2)加強(qiáng)礦井瓦斯(油氣)地質(zhì)基礎(chǔ)工作。掌握礦井瓦斯垂直分帶、賦存規(guī)律，確保礦井瓦斯地質(zhì)圖編制規(guī)范與正常應(yīng)用。

(3)加強(qiáng)鄰近煤層與圍巖油氣探查。實(shí)施必要的探查工程，掌握層間距、鄰近煤層厚度、瓦斯賦存及圍巖油氣威脅程度，關(guān)注瓦斯或油氣涌出情況，制定治理措施。

(4)優(yōu)化瓦斯抽采系統(tǒng)。瓦斯抽采系統(tǒng)能力不足的礦井，應(yīng)優(yōu)化抽采系統(tǒng)，增加抽采系統(tǒng)能力。

(5)規(guī)范抽采達(dá)標(biāo)評判。制定《高瓦斯低變質(zhì)煤層采掘工作面瓦斯抽采達(dá)標(biāo)技術(shù)規(guī)范》，采用密閉取芯、定點(diǎn)采樣技術(shù)增加抽采達(dá)標(biāo)檢測點(diǎn)深度，消除抽采達(dá)標(biāo)評判盲區(qū)。

(6)優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)[17]。高負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)的礦井，應(yīng)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，密閉不必要的巷道，采取擴(kuò)巷降阻、加快新風(fēng)井投運(yùn)進(jìn)度等方式，使通風(fēng)系統(tǒng)在合理的負(fù)壓區(qū)間運(yùn)行。

(7)加強(qiáng)通風(fēng)瓦斯日常管理。應(yīng)密切關(guān)注礦井通風(fēng)、抽采、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，將通風(fēng)瓦斯日分析會議制度落到實(shí)處，及時發(fā)現(xiàn)瓦斯異常。

(8)三網(wǎng)融合應(yīng)急聯(lián)動功能。應(yīng)加強(qiáng)對礦井三網(wǎng)融合應(yīng)急聯(lián)動功能的日常測定與及時調(diào)試，確保功能及時正常。

(9)多災(zāi)害協(xié)同治理。在沖擊地壓、瓦斯、火等災(zāi)害共存礦井開展多災(zāi)害協(xié)同治理技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“一孔多用”。

(10)加強(qiáng)瓦斯治理對標(biāo)學(xué)習(xí)與培訓(xùn)。提高對瓦斯防治工作重要性的認(rèn)識，加強(qiáng)與相關(guān)科研單位合作，著力提升礦井瓦斯治理水平。

3.2 突出礦井防治對策

(1)開展煤與瓦斯突出演化機(jī)理精細(xì)化研究[18-19]。目前陜西省突出礦井2號煤層僅發(fā)生了1次疑似煤沖擊現(xiàn)象，3號煤層突出發(fā)生地點(diǎn)具有區(qū)域性分布規(guī)律性差大、同一標(biāo)高瓦斯壓力和瓦斯含量差異大、壓出類型為主、存在明顯的延期突出以及工作面突出預(yù)測指標(biāo)敏感性差異較大等特點(diǎn)，11號煤層僅燎原煤礦發(fā)生了1次突出，針對不同煤層、同一煤層不同特點(diǎn)開展煤與瓦斯突出演化機(jī)理研究。

(2)進(jìn)行煤層突出危險性鑒定精細(xì)化研究。近年來突出礦井低參數(shù)突出時有發(fā)生、應(yīng)力主導(dǎo)型壓出性突出越來越多[20-21]，現(xiàn)有鑒定指標(biāo)不能完全滿足鑒定需求，針對近距離煤層群的鄰近煤層加強(qiáng)不同煤層突出危險性精細(xì)化鑒定研究。

(3)煤層瓦斯基本參數(shù)精細(xì)化測試。陜西省突出煤層瓦斯賦存不均勻，呈現(xiàn)強(qiáng)分區(qū)特征，現(xiàn)有瓦斯壓力、瓦斯含量測試不能完全滿足瓦斯突出危險性預(yù)測、瓦斯抽采和抽采達(dá)標(biāo)精準(zhǔn)評判的要求，應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展不同煤層瓦斯參數(shù)精細(xì)化測試分析。

(4)實(shí)施煤層區(qū)域突出危險性精準(zhǔn)探測/預(yù)測[22-23]。陜西省所屬突出煤層小斷層等構(gòu)造較多、煤層厚度變化較大、部分區(qū)域受采動應(yīng)力影響較大且受煤柱影響處于應(yīng)力疊加區(qū)。因此，采掘作業(yè)前，應(yīng)實(shí)施煤層突出危險性精準(zhǔn)探測/預(yù)測。

(5)研發(fā)煤層突出危險性區(qū)域防控技術(shù)。開展地面和井下大區(qū)域瓦斯抽采技術(shù)研究，如圖4所示[24-25]，研發(fā)大區(qū)域煤層突出危險性區(qū)域防控智能設(shè)計及智能鉆進(jìn)技術(shù)，研究大區(qū)域不同煤巖層條件的高效卸壓增透抽采技術(shù)和瓦斯抽采達(dá)標(biāo)、消突效果大區(qū)域評判技術(shù)。

圖4 大區(qū)域地面及井下瓦斯抽采技術(shù)

(6)開展突出危險性預(yù)測指標(biāo)及臨界值研究。陜西省突出煤層區(qū)域突出預(yù)測、工作面局域突出預(yù)測指標(biāo)及臨界值均是某一瓦斯地質(zhì)及工程條件下測試的結(jié)果，其指標(biāo)及臨界值的大小在不同瓦斯地質(zhì)及工程條件具有差異性，不同礦井當(dāng)瓦斯地質(zhì)、開采技術(shù)條件、煤質(zhì)及煤層賦存等發(fā)生明顯變化以及在石門揭煤、應(yīng)力集中帶、地質(zhì)構(gòu)造帶等特殊地質(zhì)條件應(yīng)進(jìn)行專項研究，精準(zhǔn)確定不同條件下煤層區(qū)域突出預(yù)測、工作面局域突出預(yù)測指標(biāo)及臨界值[26-27]；同時，現(xiàn)場測試相關(guān)指標(biāo)時必須嚴(yán)格按規(guī)范操作，并定期對測試儀器進(jìn)行標(biāo)定檢驗，減少測試誤差，以提高指標(biāo)測試的可靠性和準(zhǔn)確性。

(7)研發(fā)并推廣瓦斯災(zāi)害遠(yuǎn)程在線智能預(yù)警平臺?；诙嗑W(wǎng)融合技術(shù)和大數(shù)據(jù)、云技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦典型動力災(zāi)害的遠(yuǎn)程在線智能預(yù)警，如圖5所示[22]，建立適應(yīng)于安全管理、安全監(jiān)管監(jiān)察、應(yīng)急管理并進(jìn)行分級預(yù)警的平臺，并針對性提出管控技術(shù)，提高陜西省瓦斯災(zāi)害防治水平。

圖5 煤礦典型動力災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警架構(gòu)體系

(8)加強(qiáng)礦井防突技術(shù)、設(shè)施及人才管理力量。引進(jìn)地面井抽采、水力壓裂等先進(jìn)適用的瓦斯治理技術(shù)[28-29]，完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)施、瓦斯抽采系統(tǒng)及設(shè)施、安全防護(hù)設(shè)施、監(jiān)測監(jiān)控設(shè)施，補(bǔ)充瓦斯地質(zhì)、防突等技術(shù)人才的不足，優(yōu)化地方煤礦的管控模式。

4 結(jié)論

(1)陜西省高瓦斯礦井、突出礦井?dāng)?shù)量較多、分布范圍廣，韓城礦區(qū)突出災(zāi)害最為嚴(yán)重，韓城礦區(qū)3號煤層突出事故具有區(qū)域性分布規(guī)律性差大、同一標(biāo)高瓦斯壓力和瓦斯含量差異大、壓出類型為主、存在明顯的延期突出以及工作面突出預(yù)測指標(biāo)敏感性差異較大等特點(diǎn)，11號煤層突出事故具有典型的煤與瓦斯突出特點(diǎn)。

(2)陜西省高瓦斯礦井、突出礦井在瓦斯抽采技術(shù)、瓦斯抽采“四化”和智能管控平臺系統(tǒng)等方面已形成了諸多先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗、典型治理模式，但高瓦斯礦井在礦井通風(fēng)、瓦斯地質(zhì)、瓦斯抽采和瓦斯管理等方面，突出礦井在瓦斯地質(zhì)、通風(fēng)系統(tǒng)、防突措施、安全防護(hù)、監(jiān)測監(jiān)控和管控模式等方面存在一定不足。

(3)陜西省高瓦斯礦井應(yīng)從瓦斯地質(zhì)探測、瓦斯抽采系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及瓦斯管理等方面加強(qiáng)針對性瓦斯防治對策；陜西省突出礦井應(yīng)進(jìn)一步開展突出機(jī)理及規(guī)律精細(xì)化研究，實(shí)施區(qū)域性預(yù)測及大區(qū)域預(yù)測防控技術(shù)，推廣瓦斯災(zāi)害遠(yuǎn)程在線智能預(yù)警，加強(qiáng)礦井防突技術(shù)、設(shè)施及人才管控力量。