复杂地质构造带矿井瓦斯安全治理技术研究

周文宏

摘 要：目前关于矿井瓦斯的治理方面，我国已经进行了较多的研究并且已经较为完善。但随着煤矿的开采，地质条件的复杂程度增加，对于矿井瓦斯的治理还需要进一步的优化改进。本文分析处于复杂地质构造带的某煤矿在矿井瓦斯治理方面的问题，对其使用的治理技术分析进行研究并提出意见。本文的分析结果在一定程度上可以为复杂地质条件下的矿井瓦斯治理提供技术指导，具有较大的参考价值。对我国煤矿行业的安全发展具有重要意义。

关键词：矿井;复杂地质构造带;治理技术

分析矿井发生突出事故的起因發现，当岩巷掘进至瓦斯突出煤层时，由于地应力的变化等因素，极容易发生煤层内部的瓦斯突出事故，且一旦发生事故其危险性很大，这一类事故基本上都发生在地质构造区域，且数量约占突出事故总数的60%。所以在地质复杂的构造区进行作业时，井巷掘进通过突出煤层的过程中会存在较大的危险性，而且此项工作具有很高的技术难度，在很大程度上制约着矿井进行合理的采掘以及矿井的部署工作。

1 概况

本文分析的工作面地质构造情况为：煤层中地质构造复杂，表现为断层和褶皱等的存在。受其影响较大，使得该巷道在施工过程中岩石破碎较为严重，具有较发育的节理，另外，工作面的顶板承受了较大的压力，未探明的隐伏构造较多，有可能发生瓦斯突出事故。

2 技术原理

在进行巷道的掘进过程中，首先要进行炸药爆破，产生的冲击波以及施加在矿体上的载荷共同作用，对周围岩体的原岩应力产生很大的影响，并有可能超过围岩的强度极限;然后在巷道掘进过程中穿越瓦斯突出底板或顶板时，受到采动影响后使地应力重新进行分布。岩层与煤层相交界面的两边分别为岩层和煤层，两者的力学性质相差很大，这一差异的存在导致了其形状发生了突变。在煤层未进行采掘时，瓦斯积聚在煤层内部无法排放出来，因此内部原始瓦斯是一直处于高压状态，进行放炮或者采掘时，由于对矿体内的地应力产生影响，导致其突然发生变化并很可能在交界处产生较高的数值。另一方面，暴露出的岩体受力状态发生改变且受力显著降低，当较高的地应力作用于矿体时，可能会因为较高地应力的冲击或者内部高压状态的瓦斯膨胀作用而引起突出[1]。

经过以上分析可知，在构造复杂区进行巷道掘进时会导致瓦斯突出的危险性增加，表现出较大破坏力，即地应力和内部瓦斯压力的增加，极大可能会造成大强度的瓦斯突出或者煤岩体突出。针对这一现象，必须及时采取响应措施降低地应力以及内部瓦斯的压力，或者对煤岩体加设保护从而增大其强度。

3 技术工艺

针对该条件下巷道的特征，应该提前对地质条件进行探查分析，对于瓦斯的治理，要及时采取适宜的措施和方法。首先要对井下的地质条件进行探查分析，这一技术过程体现为：强化井巷掘进过程中的预测预报，对于矿层的层位要准确把握，在煤层掘进之前，必须要准确判断目标煤层瓦斯赋存状况、煤岩体结构、内部瓦斯压力以及地应力等基础数据，从而为制定防突措施提供数据参考。

在进行钻孔勘探时，钻孔至少要穿透巷道的煤层顶板0.5m以上，另外，通过勘探应当得到准确的地质情况，包括厚度、倾角、内部的瓦斯赋存情况、地质构造和地应力的大小等。掘进时也应当进行钻孔探测，防止误采结构不稳定的煤层。

其次是对矿层瓦斯进行治理。经过探查以后，对得到的数据进行分析并制定针对性的措施，例如可以在相邻的巷道进行穿层抽采钻孔的施工，对瓦斯进行提前抽采，这一过程可以实现释放采矿体区域的弹性能从而达到使地应力降低的目的;这一措施还可以使煤体内部的高压瓦斯释放出来，增加抗压强度，同时可以对外界的破坏有效抵抗。

通过探查地质条件并进行分析，根据结果制定针对性的防突措施，主要包括两个方面。

第一方面是区域的综合防突措施，在进行过断层的巷道施工时，进行防突的措施是在井巷区域进行穿层钻孔作业，预抽瓦斯，抽采半径为2.5m，控制钻孔在巷道轮廓线外20m范围内，并且巷道轮廓线与控制范围的外边缘距离应当大于5m。当预抽效果可以达到相关要求后，需要施工钻孔，并对测试孔控制范围内的残余煤层瓦斯进行预抽效果检验。当钻孔内瓦斯含量小于6m3/t并且检验过程中无异常，则证明预抽的措施可以有效降低瓦斯含量，认为这一区域没有突出危险;当钻孔内瓦斯含量大于6m3/t或进行钻孔时有明显突出预兆时，判定该区域为突出危险区，这种情况下一般不继续进行抽采，抽采过后进行进一步的效果检验。

第二个方面是局部的综合防突措施，采用钻屑抽采瓦斯解吸指标法对工作面情况进行预测，当有突出危险时，需要及时进行防突工作，措施为浅孔抽采。之后需要对这一措施的应用效果进行检验，检验以后证明该措施有效的指标是最大钻屑量及钻屑瓦斯解吸值都在临界值以下并无异常。若没有达到这一指标，则应该继续进行钻孔，进一步抽采。随后再次检验防突效果，此时如果检验值达到指标以下并且瓦斯含量在6m3/t以下，则可进行安全防护。掘进过程中应当采用渐进式的方法，即在安全屏障的作用下进行浅掘浅进。防止突出区域发生突出事故。这一过程中应注意要进行超前支护等。

4 应用效果

由于地质构造的影响，该巷道内的掘进区域具有较高的突出危险性，为了保证巷道掘进过程中的安全高效，需要提前分析目标矿井的地质条件，对于防突方面，采取了抽采煤层瓦斯的措施，并在巷道掘进过程中选用渐进式的掘进方式。通过这些措施的应用，每次抽采后的矿井残余瓦斯其含量都小于指标值，则说明抽采效果已达到标准。

5 结语

通过采取各种措施对煤层瓦斯进行综合治理，指导了采掘过程中应当注意的问题，并提出了有效的解决措施，消除了突出的可能性，降低了开采过程的危险，对复杂地质构造带条件下的防突工作具有重要的指导意义，是安全生产并提高生产系统的迫切需要。

参考文献：

[1]张朝举.高瓦斯煤层构造复杂区域防突与瓦斯治理技术[J].能源技术与管理，2014（2）.