論煤礦地質構造及瓦斯防突策略

（山西晉柳能源有限公司 山西 033000）

煤礦開采期間，確保生產安全，預防各種安全事故發生是一項重要工作。從目前煤礦開采的具體情況來看，瓦斯是影響煤礦開采作業順利進行的一項重要因素，也是煤礦企業進行煤礦開采時作為關注的一項內容。從以往煤礦開采情況來看，若沒有做好瓦斯排放問題，一旦發生爆炸事故，這不僅會造成巨大經濟損失，而且還會造成人員傷亡。可見，在煤礦開采期間，必須對煤礦情況進行全面分析，采取合理措施進行瓦斯排放，確保煤礦開采作業的順利進行，以免發生安全事故。

1.瓦斯運行規律概述

煤礦中瓦斯一般都是以游離和吸附兩者狀態存在，對于并未開采的煤層中，若煤層外界各項條件都處于恒定狀態，煤礦中瓦斯的分子狀態都處于相互交換狀態，兩者交換平衡，瓦斯穩定的存在于煤層中，但是，在進行煤礦開采期間，采掘、鉆孔等各項操作都會導致煤層內瓦斯發生改變，這將會導致煤礦中原有瓦斯動態平衡遭受破壞，這一情況的發生會導致瓦斯發生泄漏、噴出問題，還會對煤礦安全生產造成不良影響[1]。

煤礦中瓦斯在運動過程中主要分為解吸、擴散、流動三種形式，當煤礦外界條件發生變化時，內部壓力將會發生變化，煤礦中的瓦斯會從煤礦中的縫隙表面解吸下來，然后混入到氣體中，煤礦中的微擴張之間相互連通，這會在煤礦中形成通道，因為，煤礦中瓦斯濃度會存在不同，瓦斯會順著通道擴散到孔隙中，而在較大縫隙中，瓦斯會以達西流方式流動[2]。

2.地質構造與瓦斯之間的關系

(1)瓦斯危害

瓦斯化學性質活潑，其容易燃燒，煤礦開采期間，瓦斯達到一定濃度后可能會易引發事故，這會造成巨大經濟損失，甚至會造成人員傷亡。進行煤礦開采期間，若地下煤層受開采因素影響發生倒塌，短時內煤層厚度會加大，導致煤礦內瓦斯快速升高，這會對煤礦開采造成較為嚴重的不良影響[3]。瓦斯增多一方面會增加煤礦開采期間，作業人員在煤礦開采期間的難度，另一方面也會導致煤礦中氧氣含量降低，這會導致煤礦開采作業人員發生窒息問題，會危害人們健康，甚至引起死亡。瓦斯安全事故經常發生在煤礦開采期間，瓦斯爆炸與許多因素都有著聯系[4]。

進行煤礦開采期間，若遇到斷層或褶曲結構，采取放炮形式進行煤礦開采時，這將會使煤與瓦斯含量快速升高，情況嚴重時會引發爆炸，爆炸的發生會破壞煤礦開采中采用的各項機械設備，會造成人員傷亡，圖1為放炮開采煤礦作業現場。因此，在煤礦開采期間，要采取合理措施進行防治，減少安全事故的發生。

圖1 放炮開采煤礦作業現場

(2)地質構造褶曲對瓦斯的影響

煤礦開采期間出現向斜、背斜、等各種不同類型結構都會導致結構內聚集瓦斯，這也就會導致這些地段發生爆炸事故幾率升高。煤層頂板和底板會產生夾角，這一夾角會使煤層整體走向發生變化，會改變煤層結構，這會使煤礦中聚集的瓦斯含量升高，會加大壓力，提高危險性，在后續煤礦開采時，可能會發生安全事故[5]。因此，在煤礦開采掘進期間，若發現煤礦中出現褶曲結構，會急速提升移動支撐壓力，同時，掘進時因為放炮問題會導致振動加大，這一情況的出現可能會引起瓦斯事故，引發爆炸。

(3)地質構造斷層對瓦斯的影響

斷層的封閉性和透氣性都會對煤礦開采中瓦斯聚集造成一定影響。若斷層有開放性，通常瓦斯含量都不會很高，因此，發生瓦斯突出的可能性相對較低，一般情況下，不會發生安全問題。但是，若煤層在開采期間受外界因素，遭受到了較為激烈的擠壓，此時，若斷層透氣性較差，會導致煤礦中瓦斯含量不斷增高，安全隱患加大，容易發生事故[6]。大量研究結果表明，存在瓦斯的區域如果與斷層結構相距不超過十米，突出強度不大，若距離過大，瓦斯出現問題則會更加顯著，突出強度大。若對煤層地質情況進行分析，就會發現煤層情況復雜，煤層中斷層會發生擠壓，這會導致煤層具體分布情況受到影響，若煤層受外界因素原因發生改變，這會導致瓦斯含量升高，在煤礦掘進時，可能會發生重大事故，造成嚴重影響。

3.煤礦瓦斯防突策略

(1)區域瓦斯防突措施

①煤礦開采中為了確保開采作業的順利進行，減少安全事故的發生，要嚴格依據標準對煤礦瓦斯進行抽采，瓦斯抽采是減少瓦斯含量的一項有效措施，通過對該項措施進行應用，能夠實現對煤礦開采中安全事故的有效預防。通過抽采瓦斯方式能夠使煤礦開采中的瓦斯事故發生幾率降低，確保煤礦開采作業順利進行，具有不錯的經濟效益和生態效益[7]。依據以往煤礦開采經驗來看，抽采瓦斯鉆孔通常都要要保持在75-100mm之間，并且要依據作業面實際情況，確定鉆孔長度。抽采煤層瓦斯時，要指派專人針對瓦斯的具體情況，展開全面、細致檢查，對瓦斯突出的實際情況進行明確，對瓦斯存在安全隱患加以確定。若通過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了30%，則可以將作業期間抽采到的瓦斯含量作為煤層瓦斯指標。

②采取煤層注水方式完成區域瓦斯突防。在采用該措施時，要確保注水的煤層始終都保持均勻濕潤狀態，在進行注水作業時，要確保所有布孔都處于平行狀態，對于采用的鉆孔大小要進行合理控制，大小應當控制在50-100mm之間。確定煤層注水量和注水作業時間后，要對煤層滲水情況進行全面分析，同時，避免煤礦開采期間發生瓦斯突出問題，完成注水作業后，要確保煤層含水量都處于5%以上。同時，要合理控制水壓，對于采用的水壓來說，一方面要確保煤層能夠處于濕潤狀態，另一方面還要避免因為水壓過大，而導致煤層發生斷裂問題。

(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，常見的措施有爆破松土措施、放炮震動措施等，具體工作開展，要依據煤層具體情況，采取針對性的措施進行防治。不同措施在應用時采用的操作方法各不相同，每一種方法應用范圍也會存在一定差異，但是這些方法在應用時的共同特點就是向煤層施加壓力，通過該方式調整煤體中壓力的具體分布狀況，應力必須要直接施加到煤層上，進而改變瓦斯流分布情況，通過誘發方式誘發瓦斯突出，降低事故發生幾率，確保煤礦開采作業安全生產。

②通過降低壓力的處理方式能夠達到減緩甚至避免瓦斯突出問題，進而避免安全問題的發生。常用的做法有超前鉆孔、煤層瓦斯抽取等，具體工作開展期間要依據實際情況選擇相應的方法。這些方法在應用時的一項共同特點就是，讓瓦斯釋放變得更加緩慢，逐漸降低煤層中瓦斯壓力，最終達到控制瓦斯突出的目的。針對已經采掘的煤層來說，對于煤與瓦斯的各項數據獲取起來都較為容易，而對于未進行開采的煤層，要全面結合地質結構情況完成相應分析工作，然后依據分析結果，制定出一套合理的措施，實現瓦斯防突，減少煤礦開采中由于瓦斯原因而發生的各種安全事故。

4.結語

煤礦開采是一項復雜且系統的工作，實際開采時對開采作業中應用的機械設備性能，以及作業人員的安全意識都有較高要求。同時，開采煤礦時，開采模式、巷道走向等內容都會對瓦斯突出情況造成影響，因此，要對可能引起瓦斯事故因素進行分析，在煤礦開采時，要精準預測瓦斯情況，采取合理措施進行預防，確保煤礦開采的安全性，提高經濟效益，促進煤礦開采行業健康發展。