1 引言

最近幾天, 連續發生了兩起煤與瓦斯突出事故. 由于我國目前還是煤炭生產大國, 因此偶然發生這樣的事故毫不奇怪. 公平地來說, 發生事故一方面是管理方面的原因, 另一方面煤與瓦斯突出確實非常難以預測和控制. 美國在上個世紀90年代, 出于能源戰略需要和環境污染的考慮, 逐漸減少了煤礦開采的規模, 主要使用石油和天然氣, 因此進入21世紀后已經很少看見美國在煤礦開采方面的深度研究, 相應地也鮮有煤礦發生事故. 目前還在進行煤礦開采研究的主要國家首先是中國, 其次是澳大利亞. 

2 事故經過

(1) 6月5日12時07分，黑龍江龍煤礦業集團雞西礦業公司滴道盛和煤礦在平巷鉆孔期間發生煤與瓦斯突出事故，6日20時10分, 被困的8名曠工全部升井, 無人員傷亡. 

(2) 6月4日17時50分，河南省鶴壁煤電股份有限公司六礦發生煤與瓦斯突出事故，截至6日18時, 已經造成4人遇難，4人失聯。

3 煤爆控制

煤與瓦斯突出正式的學術名稱稱之為煤爆(coal burst), 這個術語是從巖石力學中的巖爆(rock burst)延伸而來的, 在一些文獻中, 有些作者也稱之為Coal bumps. 在美國, 偶然地人們也稱作coal bounces. 不管如何稱呼, 煤爆是發生在地下煤礦的一種突然而劇烈的巖石/煤炭破壞, 儲存在煤中的能量突然釋放出來。盡管已經進行了大量的研究, 然而目前還無法準確預測出煤爆事件, 包括具體的時間和發生地點。

煤爆主要發生在長臂開采和房柱開采中, 發生的主要原因是應力集中, 因此為了避免發生煤爆, 最有效的措施是對采礦方法和開采順序進行優化設計. 總的來說, 使用兩種方法進行煤爆控制: 第一種方法是預防控制(prevention controls)，在開采過程早期對采礦方法和開采順序進行整體布局, 盡量減輕煤爆的危險; 第二種方法是補救控制(remediation controls)，當開采時確定了煤爆的危險區域, 在保證安全的情況下采取一些措施, 例如去應力和注水等。

4 煤爆研究方法

煤爆的宏觀工程研究主要有兩種方法: 一種是監測采場附近地質結構的應力狀態和變形狀態, 這可能是最有效的方法. 包括在采礦和巷道頂板以及礦柱上安裝微震檢波器、應力計和伸長計，從而可以獲得在開采期間的靜力和動力變化數據。另一種是進行模擬和預測, 研究應力分布和應變能量集中. 然而數值模擬需要模擬者具有非常高的"素質", 不僅要確切明白采礦工序, 而且要對地質工程和工程力學知識有透徹的了解, 這樣建立起來的模型才有實際意義,而不至于數值模擬被濫用.

在寫這個筆記的時候, 順便產生了兩個數據集: Coal burst和Coal bumps, 它們將與coal pillar design和coal pillar strength兩個數據集交叉地使用. (..\Coal Pillar; 

..\Rock Burst).  

5 參考文獻

[1] Hoelle J (2008) Coal bumps in an Eastern Kentucky coal mine 1989 to 1997. In: Proceedings of the 27th international conference on ground control in mining. West Virginia University, Morgantown, WV, pp 14–19.

[2] DeMarco MJ, Koehler JR, Maleki H (1995) Gate road design considerations for mitigation of coal bumps in western U.S. longwall operations. In: Maleki H, Wopat PF, Repsher R C, Tuchman R J (eds) Proceedings: mechanics and mitigation of violent failure in coal and hard-rock mines. U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, SP 01-95, Spokane,WA, pp 141–165.

[3] Hamid, M. (2017). "Coal pillar mechanics of violent failure in U.S. Mines." International Journal of Mining Science and Technology 27(3): 387-392.

[4] Kim, B. H., et al. (2018). "Applying robust design to study the effects of stratigraphic characteristics on brittle failure and bump potential in a coal mine." International Journal of Mining Science and Technology 28(1): 137-144.

[5] Maleki H, Rigby S, McKenzie J, Faddies T (2011). Historic mine designs and operational practices used in deep mines for controlling coal bumps. In: Proceedings of the 45th US Rock Mechanics Symposium. American Rock Mechanics Association, Alexandria, VA; 2011. doc ID 11–276.

[6] Iannacchione, A.T. and DeMarco, M.J., (1992).  Optimum Mine Design to Minimize Coal Bumps: A Review of Past and Present US Practices.  Paper in New Technology in Mine Health and Safety, Proceedings of the Society of Mining Engineers Annual Meeting, Phoenix, AZ, Chapter 24, pp.