地质构造带瓦斯综合防治方法研究

秦 杰

(山西大同大学，山西 大同 037000)

所谓地质构造带是指由大地应力所引起的有规律排列的地质构造，如断层、郯庐断裂带、褶皱带、推覆带以及煤层厚度变化较大、结构受到破坏的区域带。地质构造带分为两级：即煤层连续性出现中断的为一级，煤层连续性未出现中断的为二级。一级地质构造带其危险程度高，二级地质构造带的危险程度次之[1]。煤矿地质构造带在井下掘进开采中，是一种经常会出现的情况。由于这种情况有很大可能会发生煤与瓦斯的突出动力现象，所以当遇到这种情况时，在实际开采中如何去应对，确保煤矿开采的安全运行，这是煤矿开采专业技术人员所面临的重大研究课题。

1 地质构造带对煤与瓦斯突出的作用及影响

1.1 煤与瓦斯的突出

当顶部煤层内存在残余构造应力时，此时，掘煤开采经过断层时，会破坏煤体的原始构造应力，受其影响周边的构造应力也会跟着重新分布，以求新的平衡，这种平衡的释放就是术语所称的煤与瓦斯的突出[2]。

1.2 褶皱构造带对煤与瓦斯突出的影响

在褶皱构造形成的初期，构造煤的形成主要反映在褶皱翼部。当褶皱作用增强时，其紧闭程度亦随之增加；当翼部构造煤厚度减小时，转折端构造煤厚度会增大。这时，转折端煤与瓦斯突出的危险性会大于翼部[3]。

1.3 影响煤层的瓦斯赋存

1）地质构造影响瓦斯的赋存具有两重性：一是瓦斯赋存的不均匀性；二是为瓦斯排放或赋存创造有利条件。2）地质构造的形态、部位、力学性质和封闭情况的不同，形成的瓦斯赋存条件也不同。3）煤层顶板的隔气、透气性能，影响煤层的瓦斯赋存。4）当煤层顶板为完好的岩石时，瓦斯被赋存的可能性很大[4]。

2 掘进地质构造带施工中的作业方法

从事地质构造带掘进作业，是一项风险极度高危的工作，必须严格执行国家有关规定、规程进行操作，必须事先做好严密的安全防范措施。在具体作业施工中，若发现煤层的瓦斯含量、厚度、走向、倾角以及顶板、巷道支架等发生较大变化时，预示构造可能会发生变化，要跟踪监测变化情况，提前做好预防准备。

2.1 回采工作面的作业方法

1）当回采遭遇断层时，要及时加强对构造处的支架围护；2）对断层落差不大和走向影响不远且又无保护措施的影响范围，可实施钻孔，释放煤层的部分瓦斯与地应力；3）当回采工作面的厚度增至0.3m以上的时候，可采取加密预测钻孔措施，若预测超标还可实施排放孔措施，以释放煤层积聚的瓦斯和集中应力，确保能安全顺利地穿过地质构造带。

2.2 掘进工作面的作业方法

地质构造带的煤巷是突出防治的薄弱环节，也是突出的多发地点。根据地质构造带具有的预见性差和突出危险性大的两大特点，应扩大采取措施的实施范围。主要办法：1）运用地质分析法，对断层、褶曲等构造带的分布及延展规律等进行综合分析，对煤巷可能突出的危险程度和构造进行预测；2）采用钻探方法，进行突出预测；3）采取强化防突措施，扩大措施的保护范围。

2.3 采掘断层的防突方法

1）当煤层厚度大于断层落差时，可采取钻孔措施，探测断层的瓦斯含量，经测定，如果检测指标中任何一项超标，都必须采取防突措施；2）当煤层厚度小于断层落差时，要及时查明煤层瓦斯的赋存情况和岩柱厚度，以防止误穿煤层；3）当巷道断层的一盘与另一盘距离快接近5m前，必须要经过区域性验证，经确认确无突出危险时，才可以采用远距离爆破的方式安全过断层[5]。

2.4 采掘过地质构造带的作业防突方法

采掘过地质构造带在煤矿开采中，是一项危险性极高的、复杂的技术性工作，必须严格按照国家《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等相关技术规程、规定的要求和程序进行开采，事先要做好充分的技术准备，要有备份预案。要对已经揭开的地质构造、突出状况以及瓦斯涌出状况进行认真的分析，将可能会受其波及的范围规划出来。主要是：1）断层附近、落差在0.5m断层两侧的10m范围、落差在0.5～1m断层两侧15m的范围、落差在2m以上断层两侧20m范围内区域，均划分为危险区域；2）对褶曲两边20～50 m、煤层厚度变化大于40%以上的地段划分为危险区域；3）如果出现煤层厚度变化较大，煤层瓦斯含量增大，煤层倾角、走向急剧变化，巷道支架受压变化明显等情况，说明有危险预兆，要做好预防，提前做好突发事件的准备。

3 瓦斯综合防治方法

3.1 建立瓦斯综合防治体系

瓦斯防治是一个从组织到管理的完整工作体系[6]。1）要在组织上予以保证。矿里要成立由主要领导牵头的瓦斯防治领导小组，下设专门的瓦斯防治办公室负责日常的管理和井下监督检查工作，在井下要有专职人员负责预测、检查和瓦斯抽放等工作，做到上有人抓下有人管，形成上下一条龙的管理工作机制；2）要建章立制，严格管理。要严格按照国家的有关法律法规进行井下开采，对违反有关规章、规范进行操作的要进行严格处置，由此而引发重大后果，造成重大损失的要依法处置；3）在技术上要有方法和手段。比如，在掘进区要定时喷洒阻化剂，以防止浮煤氧化，产生过多瓦斯；在地面和井下分别设置瓦斯抽放装置，以降低采煤的瓦斯浓度。4）在地面和井下都分别建立瓦斯抽放装置，井下的瓦斯抽放装置，主要放置在高瓦斯掘进工作面、炮采放顶煤工作面、综采放顶煤工作面，然后再分别进行顶板岩石钻孔抽放、高位巷道抽放、超前潜孔与巷帮钻孔抽放、采空区抽放等安全管理措施，用这些办法来降低井下作业区的瓦斯浓度，确保井下瓦斯量始终保持在安全范围内。

3.2 完善井下通风系统

井下通风系统的完善，对降低瓦斯的浓度，确保井下人员的生命安全至关重要。

1）要做到井下通风设备的安装全覆盖，不留死角；2）要定时检查通风设备的运行状况，对运行状况不良的设备要及时检修或予以更换，以保证井下通风始终处于良好的状态；3）在资金投入上，要把重点放在井下通风设备的改造升级和更新换代上，以降低通风阻力，提高通风效果；4）按照国家规定的井下通风标准，采取有效措施进行严格管理。主要是检测井下通风效果，跟踪检测瓦斯浓度，严格检查通风系统运转状况、随时监测通风风流、瓦斯浓度，使井下通风系统始终保持良好的通风状态。通风系统的良好运转，对瓦斯防治，保证井下的作业安全具有极其重要的意义。

3.3 定期对职工进行业务培训，提高职工综合素质

井下掘进作业虽不需要深奥的专业技术知识，但对井下开采所需的基本知识必须掌握，只有如此才能有资格从事井下工作。因此，对职工进行以提高综合素质为目标的业务轮训，是一条重要途径。

3.3.1 进行专业技能方面的培训

这是最基本的培训内容，主要是操作方面的技巧，技术规范理论方面的传授，以及当遇到地质构造方面的煤层如何应对处置等。

3.3.2 瓦斯防止方面的基本知识培训

主要是如何从现象进行观察，如何进行跟踪监测，如何进行问题处置等。

3.3.3 安全方面的基本知识培训

主要是自身安全、操作安全、环境安全等方面的基本知识。

3.3.4 责任意识方面的知识培训

主要是质量意识、协调配合意识、整体观念意识等等。

3.3.5 坚持井下作业人员持证上岗

所有下井的工作人员，包括管理人员在内，都必须经过考核取得上岗证书后才能下井，只有这样，才能在遇到紧急情况时知道如何应对，才能从源头上提高井下工作人员的综合素质，增强井下瓦斯防治能力。

4 结语

综上所述，井下煤矿地质构造带瓦斯防治的工作任务极其繁重，一方面掘进开采不能停止，另一方面地质构造带煤与瓦斯突出的风险要予以规避。如何做到两全其美，本文重点在地质构造带瓦斯防治的技术面层和管理面层，做了一些有益的探索，希望能为煤矿开采的今后发展提供有益的借鉴。