復(fù)雜地質(zhì)條件下煤炭開采技術(shù)與瓦斯防治

胡志臣

七臺河市煤炭生產(chǎn)安全管理局 黑龍江臺河 154600

煤與瓦斯作為復(fù)雜地質(zhì)動力現(xiàn)象，實質(zhì)上是煤、瓦斯突然向開采作業(yè)面或巷道噴出的情況，一旦發(fā)生不僅會影響開采作業(yè)質(zhì)效，還會對作業(yè)人員人身安全造成嚴重危害。鑒于此，煤炭企業(yè)應(yīng)從現(xiàn)階段煤炭開采在復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境中的技術(shù)應(yīng)用形式出發(fā)，在充分掌握礦井開采環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃采掘作業(yè)，對瓦斯問題的針對性防治進行綜合探究。

1 基于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的煤炭鉆進與支護技術(shù)應(yīng)用

1.1 工作面鉆進技術(shù)

地質(zhì)條件是影響煤炭開采的關(guān)鍵性因素，在地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的情況下，為保證煤炭開采的安全性、效率性與穩(wěn)定性，通常情況下，會采用鉆頭探水技術(shù)進行鉆進。現(xiàn)階段，垂直鉆進作為巖石鉆進開采的有效應(yīng)用，可以在一定程度上降低作業(yè)難度。具體來講，在鉆進施工階段，首先需要在垂直交匯作業(yè)面鉆井，根據(jù)鉆井施工需要，選擇鉆進探頭類型。在實際施工階段，應(yīng)及時清除探水位置的雜物，控制鉆進施工有序進行。同時，為避免作業(yè)面瓦斯大量積聚，還可以選擇長距離定向水平鉆孔、作業(yè)面定向鉆孔、穿層鉆孔以及本煤層順層鉆孔等技術(shù)，對瓦斯進行預(yù)抽。需要注意的是，為保證鉆進施工的實效性，應(yīng)針對探水點位置可能出現(xiàn)的問題進行分析，并制定應(yīng)急預(yù)案，以便問題發(fā)生時，可以在第一時間進行解決，加強對不確定開采影響因素的控制，最大限度的避免瓦斯引發(fā)的風險問題[1]。

1.2 支護技術(shù)的選擇與應(yīng)用

為控制復(fù)雜煤炭開采環(huán)境對采煤作業(yè)的不利影響，煤炭企業(yè)應(yīng)結(jié)合實際作業(yè)條件，確定安全支護技術(shù)應(yīng)用模式。本文主要對錨桿U 型鋼架支護技術(shù)進行分析。該種技術(shù)主要應(yīng)用于斷層較為嚴重的煤炭掘進作業(yè)中。

1.2.1 支護設(shè)計

在對錨桿支護進行施工設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮作業(yè)面的形狀、穩(wěn)定性與瓦斯情況等，錨桿的傾斜范圍應(yīng)保持在45°范圍以內(nèi)，在確定錨桿數(shù)量、深度與位置等技術(shù)標準后，利用預(yù)緊力對圍巖結(jié)構(gòu)進行加固，有效控制頂板破碎、瓦斯聚集等方面的問題。在錨桿支護實際施工過程中，松動圈很容易受到采掘的壓力而產(chǎn)生大小與形狀方面的變化，在經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)，松動圈受到采動的影響會擴大2-3 倍。由于在煤炭開采準備階段，巖層受鉆進、采動等施工影響，圍巖會發(fā)生一定程度的變化。因此，需要結(jié)合松動圈的實際變化指數(shù)與瓦斯分布、存量等情況，制定具體的支護設(shè)計。

1.2.2 錨桿支護施工

在確定具體的錨桿孔位后，應(yīng)做好標記。一般情況下，孔位的間距應(yīng)控制在100cm 范圍內(nèi)，錨桿深度大于桿身有效長度，不超過30cm。在裝設(shè)錨桿的過程中，端部應(yīng)抵達孔底，桿身外露長度不超過20cm。在支護實際施工作業(yè)中，如果處于地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜、多變的條件下，支護方式還應(yīng)綜合考慮瓦斯分布情況，支護范圍應(yīng)擴展到煤礦巷道正常段，范圍控制在5-10m 區(qū)間。此外，若是支護在相對復(fù)雜的區(qū)域，需要對支護措施進行強化，包括全場錨固、加密錨桿以及錨索錨固等[2]。

2 復(fù)雜開采環(huán)境下的有效瓦斯防治對策

2.1 構(gòu)建動態(tài)化的瓦斯情況監(jiān)測體系

當煤炭開采實際施工環(huán)境相對復(fù)雜時，為有效控制瓦斯事故的實際發(fā)生頻次，降低瓦斯問題對開采效益與安全的影響，現(xiàn)階段，在開采作業(yè)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分利用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)、遠程監(jiān)控、無線通訊等方面的技術(shù)，構(gòu)建動態(tài)檢測平臺，對井下瓦斯的分布、濃度、風速與實際負壓等參數(shù)進行統(tǒng)計、分析，對相關(guān)設(shè)備運行狀態(tài)進行動態(tài)的監(jiān)控，這樣可以在第一時間發(fā)現(xiàn)其異常情況，及時進行調(diào)整，在對瓦斯具體分布情況進行及時預(yù)警、反饋的同時，為瓦斯事故的應(yīng)急處理提供科學參考。除此之外，在實際施工管理過程中，應(yīng)嚴格按照技術(shù)規(guī)范進行開采作業(yè)，科學利用瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)對作業(yè)方案進行優(yōu)化調(diào)整，確保防治工作的有序、高效推進。

2.2 規(guī)范瓦斯涌出抽放技術(shù)的應(yīng)用流程

從現(xiàn)階段煤炭開采瓦斯事故的調(diào)查數(shù)據(jù)分析，由于瓦斯涌出量超過標準導致的事故次數(shù)占總比重的一半以上。當前階段，在開展瓦斯抽放作業(yè)時，主要的技術(shù)應(yīng)用模式分為三種，即臨近層瓦斯抽放、作業(yè)煤層抽放以及采空區(qū)瓦斯抽放。需要煤炭單位結(jié)合不同的開采環(huán)境，制定具體的抽放方案，在規(guī)范技術(shù)實際應(yīng)用流程的基礎(chǔ)上，還需要對排渣技術(shù)、擴孔技術(shù)進行合理的應(yīng)用，可以減少不必要的問題出現(xiàn)，提升瓦斯抽放效率與質(zhì)量，從源頭把控瓦斯涌出情況，降低安全事故發(fā)生的可能性[3]。

2.3 對瓦斯積聚進行預(yù)防與控制

在地質(zhì)條件較為復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中，瓦斯積聚的情況較為常見，一旦濃度超過標準，不僅會影響煤炭開采實際施工效率，同時，也會增加安全隱患威脅，提升危害程度。為此，在瓦斯積聚情況的實際防治工作中，一方面，應(yīng)保證作業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定性與安全性，使礦井維持通風穩(wěn)定，按照施工區(qū)域、環(huán)節(jié)的不同，進行通風管理；另一方面，針對比較容易出現(xiàn)瓦斯積聚的區(qū)域，要進一步加強通風，但是要避免串聯(lián)通風，在良好通風中可以有效排除瓦斯，對瓦斯事故進行預(yù)防與控制[4]。

3 結(jié)語

新時期，為保證采煤作業(yè)在復(fù)雜環(huán)境中的安全、有序進行，控制瓦斯事故的發(fā)生頻次與影響范圍，煤炭單位不僅應(yīng)嚴格規(guī)范作業(yè)面鉆進、錨桿支護等環(huán)節(jié)的技術(shù)實際應(yīng)用流程，同時，還應(yīng)加強瓦斯數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測平臺的建設(shè)，動態(tài)掌握瓦斯分布、濃度與積聚等情況，優(yōu)化瓦斯抽放控制技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)效，通過預(yù)防與控制技術(shù)的有效結(jié)合，提升煤炭開采的安全性與實效性。