地質(zhì)構(gòu)造帶瓦斯綜合防治方法研究

秦 杰

(山西大同大學(xué)，山西 大同 037000)

所謂地質(zhì)構(gòu)造帶是指由大地應(yīng)力所引起的有規(guī)律排列的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、郯廬斷裂帶、褶皺帶、推覆帶以及煤層厚度變化較大、結(jié)構(gòu)受到破壞的區(qū)域帶。地質(zhì)構(gòu)造帶分為兩級(jí)：即煤層連續(xù)性出現(xiàn)中斷的為一級(jí)，煤層連續(xù)性未出現(xiàn)中斷的為二級(jí)。一級(jí)地質(zhì)構(gòu)造帶其危險(xiǎn)程度高，二級(jí)地質(zhì)構(gòu)造帶的危險(xiǎn)程度次之[1]。煤礦地質(zhì)構(gòu)造帶在井下掘進(jìn)開采中，是一種經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的情況。由于這種情況有很大可能會(huì)發(fā)生煤與瓦斯的突出動(dòng)力現(xiàn)象，所以當(dāng)遇到這種情況時(shí)，在實(shí)際開采中如何去應(yīng)對(duì)，確保煤礦開采的安全運(yùn)行，這是煤礦開采專業(yè)技術(shù)人員所面臨的重大研究課題。

1 地質(zhì)構(gòu)造帶對(duì)煤與瓦斯突出的作用及影響

1.1 煤與瓦斯的突出

當(dāng)頂部煤層內(nèi)存在殘余構(gòu)造應(yīng)力時(shí)，此時(shí)，掘煤開采經(jīng)過斷層時(shí)，會(huì)破壞煤體的原始構(gòu)造應(yīng)力，受其影響周邊的構(gòu)造應(yīng)力也會(huì)跟著重新分布，以求新的平衡，這種平衡的釋放就是術(shù)語所稱的煤與瓦斯的突出[2]。

1.2 褶皺構(gòu)造帶對(duì)煤與瓦斯突出的影響

在褶皺構(gòu)造形成的初期，構(gòu)造煤的形成主要反映在褶皺翼部。當(dāng)褶皺作用增強(qiáng)時(shí)，其緊閉程度亦隨之增加；當(dāng)翼部構(gòu)造煤厚度減小時(shí)，轉(zhuǎn)折端構(gòu)造煤厚度會(huì)增大。這時(shí)，轉(zhuǎn)折端煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性會(huì)大于翼部[3]。

1.3 影響煤層的瓦斯賦存

1）地質(zhì)構(gòu)造影響瓦斯的賦存具有兩重性：一是瓦斯賦存的不均勻性；二是為瓦斯排放或賦存創(chuàng)造有利條件。2）地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、部位、力學(xué)性質(zhì)和封閉情況的不同，形成的瓦斯賦存條件也不同。3）煤層頂板的隔氣、透氣性能，影響煤層的瓦斯賦存。4）當(dāng)煤層頂板為完好的巖石時(shí)，瓦斯被賦存的可能性很大[4]。

2 掘進(jìn)地質(zhì)構(gòu)造帶施工中的作業(yè)方法

從事地質(zhì)構(gòu)造帶掘進(jìn)作業(yè)，是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)極度高危的工作，必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)定、規(guī)程進(jìn)行操作，必須事先做好嚴(yán)密的安全防范措施。在具體作業(yè)施工中，若發(fā)現(xiàn)煤層的瓦斯含量、厚度、走向、傾角以及頂板、巷道支架等發(fā)生較大變化時(shí)，預(yù)示構(gòu)造可能會(huì)發(fā)生變化，要跟蹤監(jiān)測(cè)變化情況，提前做好預(yù)防準(zhǔn)備。

2.1 回采工作面的作業(yè)方法

1）當(dāng)回采遭遇斷層時(shí)，要及時(shí)加強(qiáng)對(duì)構(gòu)造處的支架圍護(hù)；2）對(duì)斷層落差不大和走向影響不遠(yuǎn)且又無保護(hù)措施的影響范圍，可實(shí)施鉆孔，釋放煤層的部分瓦斯與地應(yīng)力；3）當(dāng)回采工作面的厚度增至0.3m以上的時(shí)候，可采取加密預(yù)測(cè)鉆孔措施，若預(yù)測(cè)超標(biāo)還可實(shí)施排放孔措施，以釋放煤層積聚的瓦斯和集中應(yīng)力，確保能安全順利地穿過地質(zhì)構(gòu)造帶。

2.2 掘進(jìn)工作面的作業(yè)方法

地質(zhì)構(gòu)造帶的煤巷是突出防治的薄弱環(huán)節(jié)，也是突出的多發(fā)地點(diǎn)。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造帶具有的預(yù)見性差和突出危險(xiǎn)性大的兩大特點(diǎn)，應(yīng)擴(kuò)大采取措施的實(shí)施范圍。主要辦法：1）運(yùn)用地質(zhì)分析法，對(duì)斷層、褶曲等構(gòu)造帶的分布及延展規(guī)律等進(jìn)行綜合分析，對(duì)煤巷可能突出的危險(xiǎn)程度和構(gòu)造進(jìn)行預(yù)測(cè)；2）采用鉆探方法，進(jìn)行突出預(yù)測(cè)；3）采取強(qiáng)化防突措施，擴(kuò)大措施的保護(hù)范圍。

2.3 采掘斷層的防突方法

1）當(dāng)煤層厚度大于斷層落差時(shí)，可采取鉆孔措施，探測(cè)斷層的瓦斯含量，經(jīng)測(cè)定，如果檢測(cè)指標(biāo)中任何一項(xiàng)超標(biāo)，都必須采取防突措施；2）當(dāng)煤層厚度小于斷層落差時(shí)，要及時(shí)查明煤層瓦斯的賦存情況和巖柱厚度，以防止誤穿煤層；3）當(dāng)巷道斷層的一盤與另一盤距離快接近5m前，必須要經(jīng)過區(qū)域性驗(yàn)證，經(jīng)確認(rèn)確無突出危險(xiǎn)時(shí)，才可以采用遠(yuǎn)距離爆破的方式安全過斷層[5]。

2.4 采掘過地質(zhì)構(gòu)造帶的作業(yè)防突方法

采掘過地質(zhì)構(gòu)造帶在煤礦開采中，是一項(xiàng)危險(xiǎn)性極高的、復(fù)雜的技術(shù)性工作，必須嚴(yán)格按照國家《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》等相關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)定的要求和程序進(jìn)行開采，事先要做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備，要有備份預(yù)案。要對(duì)已經(jīng)揭開的地質(zhì)構(gòu)造、突出狀況以及瓦斯涌出狀況進(jìn)行認(rèn)真的分析，將可能會(huì)受其波及的范圍規(guī)劃出來。主要是：1）斷層附近、落差在0.5m斷層兩側(cè)的10m范圍、落差在0.5～1m斷層兩側(cè)15m的范圍、落差在2m以上斷層兩側(cè)20m范圍內(nèi)區(qū)域，均劃分為危險(xiǎn)區(qū)域；2）對(duì)褶曲兩邊20～50 m、煤層厚度變化大于40%以上的地段劃分為危險(xiǎn)區(qū)域；3）如果出現(xiàn)煤層厚度變化較大，煤層瓦斯含量增大，煤層傾角、走向急劇變化，巷道支架受壓變化明顯等情況，說明有危險(xiǎn)預(yù)兆，要做好預(yù)防，提前做好突發(fā)事件的準(zhǔn)備。

3 瓦斯綜合防治方法

3.1 建立瓦斯綜合防治體系

瓦斯防治是一個(gè)從組織到管理的完整工作體系[6]。1）要在組織上予以保證。礦里要成立由主要領(lǐng)導(dǎo)牽頭的瓦斯防治領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)專門的瓦斯防治辦公室負(fù)責(zé)日常的管理和井下監(jiān)督檢查工作，在井下要有專職人員負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)、檢查和瓦斯抽放等工作，做到上有人抓下有人管，形成上下一條龍的管理工作機(jī)制；2）要建章立制，嚴(yán)格管理。要嚴(yán)格按照國家的有關(guān)法律法規(guī)進(jìn)行井下開采，對(duì)違反有關(guān)規(guī)章、規(guī)范進(jìn)行操作的要進(jìn)行嚴(yán)格處置，由此而引發(fā)重大后果，造成重大損失的要依法處置；3）在技術(shù)上要有方法和手段。比如，在掘進(jìn)區(qū)要定時(shí)噴灑阻化劑，以防止浮煤氧化，產(chǎn)生過多瓦斯；在地面和井下分別設(shè)置瓦斯抽放裝置，以降低采煤的瓦斯?jié)舛取?）在地面和井下都分別建立瓦斯抽放裝置，井下的瓦斯抽放裝置，主要放置在高瓦斯掘進(jìn)工作面、炮采放頂煤工作面、綜采放頂煤工作面，然后再分別進(jìn)行頂板巖石鉆孔抽放、高位巷道抽放、超前潛孔與巷幫鉆孔抽放、采空區(qū)抽放等安全管理措施，用這些辦法來降低井下作業(yè)區(qū)的瓦斯?jié)舛?，確保井下瓦斯量始終保持在安全范圍內(nèi)。

3.2 完善井下通風(fēng)系統(tǒng)

井下通風(fēng)系統(tǒng)的完善，對(duì)降低瓦斯的濃度，確保井下人員的生命安全至關(guān)重要。

1）要做到井下通風(fēng)設(shè)備的安裝全覆蓋，不留死角；2）要定時(shí)檢查通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)運(yùn)行狀況不良的設(shè)備要及時(shí)檢修或予以更換，以保證井下通風(fēng)始終處于良好的狀態(tài)；3）在資金投入上，要把重點(diǎn)放在井下通風(fēng)設(shè)備的改造升級(jí)和更新?lián)Q代上，以降低通風(fēng)阻力，提高通風(fēng)效果；4）按照國家規(guī)定的井下通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，采取有效措施進(jìn)行嚴(yán)格管理。主要是檢測(cè)井下通風(fēng)效果，跟蹤檢測(cè)瓦斯?jié)舛龋瑖?yán)格檢查通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、隨時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)風(fēng)流、瓦斯?jié)舛?，使井下通風(fēng)系統(tǒng)始終保持良好的通風(fēng)狀態(tài)。通風(fēng)系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)瓦斯防治，保證井下的作業(yè)安全具有極其重要的意義。

3.3 定期對(duì)職工進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高職工綜合素質(zhì)

井下掘進(jìn)作業(yè)雖不需要深?yuàn)W的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，但對(duì)井下開采所需的基本知識(shí)必須掌握，只有如此才能有資格從事井下工作。因此，對(duì)職工進(jìn)行以提高綜合素質(zhì)為目標(biāo)的業(yè)務(wù)輪訓(xùn)，是一條重要途徑。

3.3.1 進(jìn)行專業(yè)技能方面的培訓(xùn)

這是最基本的培訓(xùn)內(nèi)容，主要是操作方面的技巧，技術(shù)規(guī)范理論方面的傳授，以及當(dāng)遇到地質(zhì)構(gòu)造方面的煤層如何應(yīng)對(duì)處置等。

3.3.2 瓦斯防止方面的基本知識(shí)培訓(xùn)

主要是如何從現(xiàn)象進(jìn)行觀察，如何進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，如何進(jìn)行問題處置等。

3.3.3 安全方面的基本知識(shí)培訓(xùn)

主要是自身安全、操作安全、環(huán)境安全等方面的基本知識(shí)。

3.3.4 責(zé)任意識(shí)方面的知識(shí)培訓(xùn)

主要是質(zhì)量意識(shí)、協(xié)調(diào)配合意識(shí)、整體觀念意識(shí)等等。

3.3.5 堅(jiān)持井下作業(yè)人員持證上崗

所有下井的工作人員，包括管理人員在內(nèi)，都必須經(jīng)過考核取得上崗證書后才能下井，只有這樣，才能在遇到緊急情況時(shí)知道如何應(yīng)對(duì)，才能從源頭上提高井下工作人員的綜合素質(zhì)，增強(qiáng)井下瓦斯防治能力。

4 結(jié)語

綜上所述，井下煤礦地質(zhì)構(gòu)造帶瓦斯防治的工作任務(wù)極其繁重，一方面掘進(jìn)開采不能停止，另一方面地質(zhì)構(gòu)造帶煤與瓦斯突出的風(fēng)險(xiǎn)要予以規(guī)避。如何做到兩全其美，本文重點(diǎn)在地質(zhì)構(gòu)造帶瓦斯防治的技術(shù)面層和管理面層，做了一些有益的探索，希望能為煤礦開采的今后發(fā)展提供有益的借鑒。