地質構造帶瓦斯綜合防治方法研究

秦 杰

(山西大同大學，山西 大同 037000)

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

1 地質構造帶對煤與瓦斯突出的作用及影響

1.1 煤與瓦斯的突出

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

1.2 褶皺構造帶對煤與瓦斯突出的影響

在褶皺構造形成的初期，構造煤的形成主要反映在褶皺翼部。當褶皺作用增強時，其緊閉程度亦隨之增加；當翼部構造煤厚度減小時，轉折端構造煤厚度會增大。這時，轉折端煤與瓦斯突出的危險性會大于翼部[3]。

1.3 影響煤層的瓦斯賦存

1）地質構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）地質構造的形態(tài)、部位、力學性質和封閉情況的不同，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）當煤層頂板為完好的巖石時，瓦斯被賦存的可能性很大[4]。

2 掘進地質構造帶施工中的作業(yè)方法

從事地質構造帶掘進作業(yè)，是一項風險極度高危的工作，必須嚴格執(zhí)行國家有關規(guī)定、規(guī)程進行操作，必須事先做好嚴密的安全防范措施。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，預示構造可能會發(fā)生變化，要跟蹤監(jiān)測變化情況，提前做好預防準備。

2.1 回采工作面的作業(yè)方法

1）當回采遭遇斷層時，要及時加強對構造處的支架圍護；2）對斷層落差不大和走向影響不遠且又無保護措施的影響范圍，可實施鉆孔，釋放煤層的部分瓦斯與地應力；3）當回采工作面的厚度增至0.3m以上的時候，可采取加密預測鉆孔措施，若預測超標還可實施排放孔措施，以釋放煤層積聚的瓦斯和集中應力，確保能安全順利地穿過地質構造帶。

2.2 掘進工作面的作業(yè)方法

地質構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。根據(jù)地質構造帶具有的預見性差和突出危險性大的兩大特點，應擴大采取措施的實施范圍。主要辦法：1）運用地質分析法，對斷層、褶曲等構造帶的分布及延展規(guī)律等進行綜合分析，對煤巷可能突出的危險程度和構造進行預測；2）采用鉆探方法，進行突出預測；3）采取強化防突措施，擴大措施的保護范圍。

2.3 采掘斷層的防突方法

1）當煤層厚度大于斷層落差時，可采取鉆孔措施，探測斷層的瓦斯含量，經(jīng)測定，如果檢測指標中任何一項超標，都必須采取防突措施；2）當煤層厚度小于斷層落差時，要及時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)域性驗證，經(jīng)確認確無突出危險時，才可以采用遠距離爆破的方式安全過斷層[5]。

2.4 采掘過地質構造帶的作業(yè)防突方法

采掘過地質構造帶在煤礦開采中，是一項危險性極高的、復雜的技術性工作，必須嚴格按照國家《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》等相關技術規(guī)程、規(guī)定的要求和程序進行開采，事先要做好充分的技術準備，要有備份預案。要對已經(jīng)揭開的地質構造、突出狀況以及瓦斯涌出狀況進行認真的分析，將可能會受其波及的范圍規(guī)劃出來。主要是：1）斷層附近、落差在0.5m斷層兩側的10m范圍、落差在0.5～1m斷層兩側15m的范圍、落差在2m以上斷層兩側20m范圍內(nèi)區(qū)域，均劃分為危險區(qū)域；2）對褶曲兩邊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，說明有危險預兆，要做好預防，提前做好突發(fā)事件的準備。

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導牽頭的瓦斯防治領導小組，下設專門的瓦斯防治辦公室負責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責預測、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制；2）要建章立制，嚴格管理。要嚴格按照國家的有關法律法規(guī)進行井下開采，對違反有關規(guī)章、規(guī)范進行操作的要進行嚴格處置，由此而引發(fā)重大后果，造成重大損失的要依法處置；3）在技術上要有方法和手段。比如，在掘進區(qū)要定時噴灑阻化劑，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)舛龋_保井下瓦斯量始終保持在安全范圍內(nèi)。

3.2 完善井下通風系統(tǒng)

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

1）要做到井下通風設備的安裝全覆蓋，不留死角；2）要定時檢查通風設備的運行狀況，對運行狀況不良的設備要及時檢修或予以更換，以保證井下通風始終處于良好的狀態(tài)；3）在資金投入上，要把重點放在井下通風設備的改造升級和更新?lián)Q代上，以降低通風阻力，提高通風效果；4）按照國家規(guī)定的井下通風標準，采取有效措施進行嚴格管理。主要是檢測井下通風效果，跟蹤檢測瓦斯?jié)舛?，嚴格檢查通風系統(tǒng)運轉狀況、隨時監(jiān)測通風風流、瓦斯?jié)舛?，使井下通風系統(tǒng)始終保持良好的通風狀態(tài)。通風系統(tǒng)的良好運轉，對瓦斯防治，保證井下的作業(yè)安全具有極其重要的意義。

3.3 定期對職工進行業(yè)務培訓，提高職工綜合素質

井下掘進作業(yè)雖不需要深奧的專業(yè)技術知識，但對井下開采所需的基本知識必須掌握，只有如此才能有資格從事井下工作。因此，對職工進行以提高綜合素質為目標的業(yè)務輪訓，是一條重要途徑。

3.3.1 進行專業(yè)技能方面的培訓

這是最基本的培訓內(nèi)容，主要是操作方面的技巧，技術規(guī)范理論方面的傳授，以及當遇到地質構造方面的煤層如何應對處置等。

3.3.2 瓦斯防止方面的基本知識培訓

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

3.3.3 安全方面的基本知識培訓

主要是自身安全、操作安全、環(huán)境安全等方面的基本知識。

3.3.4 責任意識方面的知識培訓

主要是質量意識、協(xié)調(diào)配合意識、整體觀念意識等等。

3.3.5 堅持井下作業(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知道如何應對，才能從源頭上提高井下工作人員的綜合素質，增強井下瓦斯防治能力。

4 結語

綜上所述，井下煤礦地質構造帶瓦斯防治的工作任務極其繁重，一方面掘進開采不能停止，另一方面地質構造帶煤與瓦斯突出的風險要予以規(guī)避。如何做到兩全其美，本文重點在地質構造帶瓦斯防治的技術面層和管理面層，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。