論煤礦地質(zhì)構(gòu)造及瓦斯防突策略

（山西晉柳能源有限公司 山西 033000）

煤礦開(kāi)采期間，確保生產(chǎn)安全，預(yù)防各種安全事故發(fā)生是一項(xiàng)重要工作。從目前煤礦開(kāi)采的具體情況來(lái)看，瓦斯是影響煤礦開(kāi)采作業(yè)順利進(jìn)行的一項(xiàng)重要因素，也是煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)作為關(guān)注的一項(xiàng)內(nèi)容。從以往煤礦開(kāi)采情況來(lái)看，若沒(méi)有做好瓦斯排放問(wèn)題，一旦發(fā)生爆炸事故，這不僅會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)造成人員傷亡?？梢?jiàn)，在煤礦開(kāi)采期間，必須對(duì)煤礦情況進(jìn)行全面分析，采取合理措施進(jìn)行瓦斯排放，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行，以免發(fā)生安全事故。

1.瓦斯運(yùn)行規(guī)律概述

煤礦中瓦斯一般都是以游離和吸附兩者狀態(tài)存在，對(duì)于并未開(kāi)采的煤層中，若煤層外界各項(xiàng)條件都處于恒定狀態(tài)，煤礦中瓦斯的分子狀態(tài)都處于相互交換狀態(tài)，兩者交換平衡，瓦斯穩(wěn)定的存在于煤層中，但是，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采期間，采掘、鉆孔等各項(xiàng)操作都會(huì)導(dǎo)致煤層內(nèi)瓦斯發(fā)生改變，這將會(huì)導(dǎo)致煤礦中原有瓦斯動(dòng)態(tài)平衡遭受破壞，這一情況的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致瓦斯發(fā)生泄漏、噴出問(wèn)題，還會(huì)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)造成不良影響[1]。

煤礦中瓦斯在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要分為解吸、擴(kuò)散、流動(dòng)三種形式，當(dāng)煤礦外界條件發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)部壓力將會(huì)發(fā)生變化，煤礦中的瓦斯會(huì)從煤礦中的縫隙表面解吸下來(lái)，然后混入到氣體中，煤礦中的微擴(kuò)張之間相互連通，這會(huì)在煤礦中形成通道，因?yàn)椋旱V中瓦斯?jié)舛葧?huì)存在不同，瓦斯會(huì)順著通道擴(kuò)散到孔隙中，而在較大縫隙中，瓦斯會(huì)以達(dá)西流方式流動(dòng)[2]。

2.地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯之間的關(guān)系

(1)瓦斯危害

瓦斯化學(xué)性質(zhì)活潑，其容易燃燒，煤礦開(kāi)采期間，瓦斯達(dá)到一定濃度后可能會(huì)易引發(fā)事故，這會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。進(jìn)行煤礦開(kāi)采期間，若地下煤層受開(kāi)采因素影響發(fā)生倒塌，短時(shí)內(nèi)煤層厚度會(huì)加大，導(dǎo)致煤礦內(nèi)瓦斯快速升高，這會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采造成較為嚴(yán)重的不良影響[3]。瓦斯增多一方面會(huì)增加煤礦開(kāi)采期間，作業(yè)人員在煤礦開(kāi)采期間的難度，另一方面也會(huì)導(dǎo)致煤礦中氧氣含量降低，這會(huì)導(dǎo)致煤礦開(kāi)采作業(yè)人員發(fā)生窒息問(wèn)題，會(huì)危害人們健康，甚至引起死亡。瓦斯安全事故經(jīng)常發(fā)生在煤礦開(kāi)采期間，瓦斯爆炸與許多因素都有著聯(lián)系[4]。

進(jìn)行煤礦開(kāi)采期間，若遇到斷層或褶曲結(jié)構(gòu)，采取放炮形式進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，這將會(huì)使煤與瓦斯含量快速升高，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸，爆炸的發(fā)生會(huì)破壞煤礦開(kāi)采中采用的各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備，會(huì)造成人員傷亡，圖1為放炮開(kāi)采煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。因此，在煤礦開(kāi)采期間，要采取合理措施進(jìn)行防治，減少安全事故的發(fā)生。

圖1 放炮開(kāi)采煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

(2)地質(zhì)構(gòu)造褶曲對(duì)瓦斯的影響

煤礦開(kāi)采期間出現(xiàn)向斜、背斜、等各種不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)聚集瓦斯，這也就會(huì)導(dǎo)致這些地段發(fā)生爆炸事故幾率升高。煤層頂板和底板會(huì)產(chǎn)生夾角，這一夾角會(huì)使煤層整體走向發(fā)生變化，會(huì)改變煤層結(jié)構(gòu)，這會(huì)使煤礦中聚集的瓦斯含量升高，會(huì)加大壓力，提高危險(xiǎn)性，在后續(xù)煤礦開(kāi)采時(shí)，可能會(huì)發(fā)生安全事故[5]。因此，在煤礦開(kāi)采掘進(jìn)期間，若發(fā)現(xiàn)煤礦中出現(xiàn)褶曲結(jié)構(gòu)，會(huì)急速提升移動(dòng)支撐壓力，同時(shí)，掘進(jìn)時(shí)因?yàn)榉排趩?wèn)題會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)加大，這一情況的出現(xiàn)可能會(huì)引起瓦斯事故，引發(fā)爆炸。

(3)地質(zhì)構(gòu)造斷層對(duì)瓦斯的影響

斷層的封閉性和透氣性都會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采中瓦斯聚集造成一定影響。若斷層有開(kāi)放性，通常瓦斯含量都不會(huì)很高，因此，發(fā)生瓦斯突出的可能性相對(duì)較低，一般情況下，不會(huì)發(fā)生安全問(wèn)題。但是，若煤層在開(kāi)采期間受外界因素，遭受到了較為激烈的擠壓，此時(shí)，若斷層透氣性較差，會(huì)導(dǎo)致煤礦中瓦斯含量不斷增高，安全隱患加大，容易發(fā)生事故[6]。大量研究結(jié)果表明，存在瓦斯的區(qū)域如果與斷層結(jié)構(gòu)相距不超過(guò)十米，突出強(qiáng)度不大，若距離過(guò)大，瓦斯出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)更加顯著，突出強(qiáng)度大。若對(duì)煤層地質(zhì)情況進(jìn)行分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)煤層情況復(fù)雜，煤層中斷層會(huì)發(fā)生擠壓，這會(huì)導(dǎo)致煤層具體分布情況受到影響，若煤層受外界因素原因發(fā)生改變，這會(huì)導(dǎo)致瓦斯含量升高，在煤礦掘進(jìn)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生重大事故，造成嚴(yán)重影響。

3.煤礦瓦斯防突策略

(1)區(qū)域瓦斯防突措施

①煤礦開(kāi)采中為了確保開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行，減少安全事故的發(fā)生，要嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行抽采，瓦斯抽采是減少瓦斯含量的一項(xiàng)有效措施，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)措施進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦開(kāi)采中安全事故的有效預(yù)防。通過(guò)抽采瓦斯方式能夠使煤礦開(kāi)采中的瓦斯事故發(fā)生幾率降低，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)順利進(jìn)行，具有不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[7]。依據(jù)以往煤礦開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，抽采瓦斯鉆孔通常都要要保持在75-100mm之間，并且要依據(jù)作業(yè)面實(shí)際情況，確定鉆孔長(zhǎng)度。抽采煤層瓦斯時(shí)，要指派專(zhuān)人針對(duì)瓦斯的具體情況，展開(kāi)全面、細(xì)致檢查，對(duì)瓦斯突出的實(shí)際情況進(jìn)行明確，對(duì)瓦斯存在安全隱患加以確定。若通過(guò)檢查確定殘存瓦斯量少，低于原始瓦斯含量，而且抽采瓦斯范圍超過(guò)了30%，則可以將作業(yè)期間抽采到的瓦斯含量作為煤層瓦斯指標(biāo)。

②采取煤層注水方式完成區(qū)域瓦斯突防。在采用該措施時(shí)，要確保注水的煤層始終都保持均勻濕潤(rùn)狀態(tài)，在進(jìn)行注水作業(yè)時(shí)，要確保所有布孔都處于平行狀態(tài)，對(duì)于采用的鉆孔大小要進(jìn)行合理控制，大小應(yīng)當(dāng)控制在50-100mm之間。確定煤層注水量和注水作業(yè)時(shí)間后，要對(duì)煤層滲水情況進(jìn)行全面分析，同時(shí)，避免煤礦開(kāi)采期間發(fā)生瓦斯突出問(wèn)題，完成注水作業(yè)后，要確保煤層含水量都處于5%以上。同時(shí)，要合理控制水壓，對(duì)于采用的水壓來(lái)說(shuō)，一方面要確保煤層能夠處于濕潤(rùn)狀態(tài)，另一方面還要避免因?yàn)樗畨哼^(guò)大，而導(dǎo)致煤層發(fā)生斷裂問(wèn)題。

(2)局部瓦斯防突措施

①防治局部瓦斯突出的措施有很多種，常見(jiàn)的措施有爆破松土措施、放炮震動(dòng)措施等，具體工作開(kāi)展，要依據(jù)煤層具體情況，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行防治。不同措施在應(yīng)用時(shí)采用的操作方法各不相同，每一種方法應(yīng)用范圍也會(huì)存在一定差異，但是這些方法在應(yīng)用時(shí)的共同特點(diǎn)就是向煤層施加壓力，通過(guò)該方式調(diào)整煤體中壓力的具體分布狀況，應(yīng)力必須要直接施加到煤層上，進(jìn)而改變瓦斯流分布情況，通過(guò)誘發(fā)方式誘發(fā)瓦斯突出，降低事故發(fā)生幾率，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)安全生產(chǎn)。

②通過(guò)降低壓力的處理方式能夠達(dá)到減緩甚至避免瓦斯突出問(wèn)題，進(jìn)而避免安全問(wèn)題的發(fā)生。常用的做法有超前鉆孔、煤層瓦斯抽取等，具體工作開(kāi)展期間要依據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的方法。這些方法在應(yīng)用時(shí)的一項(xiàng)共同特點(diǎn)就是，讓瓦斯釋放變得更加緩慢，逐漸降低煤層中瓦斯壓力，最終達(dá)到控制瓦斯突出的目的。針對(duì)已經(jīng)采掘的煤層來(lái)說(shuō)，對(duì)于煤與瓦斯的各項(xiàng)數(shù)據(jù)獲取起來(lái)都較為容易，而對(duì)于未進(jìn)行開(kāi)采的煤層，要全面結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況完成相應(yīng)分析工作，然后依據(jù)分析結(jié)果，制定出一套合理的措施，實(shí)現(xiàn)瓦斯防突，減少煤礦開(kāi)采中由于瓦斯原因而發(fā)生的各種安全事故。

4.結(jié)語(yǔ)

煤礦開(kāi)采是一項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，實(shí)際開(kāi)采時(shí)對(duì)開(kāi)采作業(yè)中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備性能，以及作業(yè)人員的安全意識(shí)都有較高要求。同時(shí)，開(kāi)采煤礦時(shí)，開(kāi)采模式、巷道走向等內(nèi)容都會(huì)對(duì)瓦斯突出情況造成影響，因此，要對(duì)可能引起瓦斯事故因素進(jìn)行分析，在煤礦開(kāi)采時(shí)，要精準(zhǔn)預(yù)測(cè)瓦斯情況，采取合理措施進(jìn)行預(yù)防，確保煤礦開(kāi)采的安全性，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)煤礦開(kāi)采行業(yè)健康發(fā)展。