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        煤礦地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯災(zāi)害的預(yù)測(cè)

        2018-10-16 01:02:10
        陜西煤炭 2018年5期
        關(guān)鍵詞:煤礦

        張 崗

        (山西陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司二礦,山西 陽泉 045000)

        0 引言

        瓦斯事故是煤礦事故中發(fā)生最為頻繁的一種。瓦斯事故的影響面積很大,還有很強(qiáng)的破壞力,會(huì)為人民及國家?guī)砭薮蟮膿p失。因此對(duì)于瓦斯災(zāi)害進(jìn)行相關(guān)研究是很有必要的。

        1 煤礦地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯災(zāi)害的關(guān)系

        在形成煤礦資源的時(shí)候,由于高溫和高壓環(huán)境下的物理及化學(xué)作用,會(huì)伴隨著形成一種無色無味的氣體,這種氣體就是瓦斯。當(dāng)瓦斯含量增加到一定程度就很容易發(fā)生燃燒或者爆炸。瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生,不僅與瓦斯自身的特點(diǎn)有關(guān),還與其他因素有關(guān)。在褶曲或者斷層地質(zhì)構(gòu)造的煤礦中進(jìn)行開采時(shí),很容易發(fā)生瓦斯以及煤的突出,導(dǎo)致瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生。

        1.1 褶曲構(gòu)造與瓦斯災(zāi)害的關(guān)系

        對(duì)于褶曲地質(zhì)構(gòu)造來說,中小型的斜軸部、背斜的傾伏段和煤層變化比較大的地方,就是瓦斯比較集中的地方。研究人員在山西陽泉礦統(tǒng)計(jì)了北頭嘴井的突出情況,研究數(shù)據(jù)顯示,在中型褶曲中,向斜軸的突出次數(shù)所占比例為83.9%,翼部占16.1%,背斜軸并沒有突出;在小型褶曲中,向斜軸的突出次數(shù)所占比例為15.7%,翼部占23.1%,背斜軸占61.2%。通過對(duì)數(shù)據(jù)的研究分析可以發(fā)現(xiàn),在開采的過程中,瓦斯的突出主要集中在褶曲的向斜和背斜構(gòu)造中,這些部位的瓦斯含量較高,壓力較大,當(dāng)開采的工作面靠近這些構(gòu)造時(shí),增強(qiáng)了移動(dòng)支撐壓力,再加上放炮的振動(dòng)影響,很容易發(fā)生瓦斯爆炸事故[1]。褶曲的構(gòu)造如圖1所示。

        圖1 褶曲構(gòu)造圖

        1.2 斷層構(gòu)造與瓦斯災(zāi)害的關(guān)系

        斷層構(gòu)造的封閉性和透氣性都會(huì)影響到瓦斯的含量。開放性比較好的斷層,無論透氣性的好壞,瓦斯的含量都比較低,突出的危險(xiǎn)性比較??;封閉性的斷層在透氣性比較低時(shí),會(huì)在一定程度上阻止瓦斯的排放,因此,瓦斯的含量會(huì)比較高,壓力也比較大,從而增加了瓦斯的突出性危險(xiǎn)。另外,斷層的規(guī)模比較大,斷距較長時(shí),突出危險(xiǎn)性會(huì)更大。研究人員在北票礦區(qū)對(duì)瓦斯的突出情況和斷層的關(guān)系進(jìn)行了研究,研究數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)斷距小于10 m時(shí),突出次數(shù)為268,平均強(qiáng)度為28.4 t/次;當(dāng)斷距在10~20 m內(nèi),突出次數(shù)為43,平均強(qiáng)度為29.8 t/次;當(dāng)斷距大于20 m時(shí),突出次數(shù)為80,平均強(qiáng)度為44.55 t/次。通過對(duì)數(shù)據(jù)的研究分析可以發(fā)現(xiàn),在斷距小于10 m的時(shí)候,突出次數(shù)最多,但是強(qiáng)度較?。辉谶h(yuǎn)離斷層的時(shí)候,突出的強(qiáng)度增大。這是因?yàn)閿鄬娱g的相對(duì)擠壓,改變了塊段內(nèi)煤層的厚度和產(chǎn)狀,嚴(yán)重破壞了煤體的結(jié)構(gòu),從而增大了瓦斯的含量和壓力,很容易發(fā)生瓦斯爆炸事故[2]。

        2 瓦斯的預(yù)測(cè)與預(yù)防

        2.1 瓦斯的預(yù)測(cè)方法

        礦山統(tǒng)計(jì)法:礦山統(tǒng)計(jì)法是應(yīng)用最為廣泛的瓦斯預(yù)測(cè)方法,該方法預(yù)測(cè)的結(jié)果直觀可靠,但是預(yù)測(cè)的深度不能超過150 m,因此,礦山統(tǒng)計(jì)法通常用于礦井的深度瓦斯預(yù)測(cè)。礦山統(tǒng)計(jì)法主要分2步進(jìn)行,①收集往年的通風(fēng)瓦斯資料報(bào)表,主要是使用追蹤法來收集相關(guān)的資料數(shù)據(jù);②將收集到的資料數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)中,通過計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的濾波整理,在整理的過程中要注意消除開采技術(shù)及自然因素的不利影響,接下來計(jì)算出瓦斯的預(yù)測(cè)深度及梯度的涌出量,這樣可以有效降低計(jì)算的誤差,得到正確的瓦斯預(yù)測(cè)結(jié)果。

        含量法:含量法的原理是通過勘查和分析煤層的瓦斯含量和殘余的含量,依據(jù)煤層的瓦斯含量、鄰近層的瓦斯涌出率以及煤層的配采情況和采掘的比例,來計(jì)算出煤礦回采、掘進(jìn)過程和整個(gè)礦井中的瓦斯涌出量。雖然含量法的使用比較簡單,易于操作,但是很容易受到相關(guān)因素的影響,比如,瓦斯源的厚度比例、瓦斯的涌出率和煤層配采及采掘的比例等等。

        2.2 瓦斯災(zāi)害的預(yù)防措施

        防止瓦斯積聚:主要從以下4方面入手,①保持良好的通風(fēng),這是有效防止瓦斯積聚的最基本的方法,特別是在放炮的過程中,要保持通風(fēng)的連續(xù)性;可以選擇機(jī)械通風(fēng)的方法。該方法可以保證通風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)量,有效避免漏風(fēng)、循環(huán)風(fēng)的出現(xiàn);另外,在進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)時(shí),要注意保持風(fēng)筒末端和工作面之間的距離;②正確處理局部積存的瓦斯,在實(shí)際的開采中,煤礦頂板冒落的空洞內(nèi)、采掘機(jī)械切割部分的附近以及回采工作面的采空區(qū)邊界位置等,都是瓦斯容易積存的地方,要及時(shí)地處理掉這些積存的瓦斯,降低煤層內(nèi)瓦斯的含量在安全范圍內(nèi);③進(jìn)行煤層高負(fù)壓瓦斯抽采降低煤層瓦斯含量,確保工作面開采時(shí)瓦斯涌出量處在安全范圍內(nèi);通過低負(fù)壓抽采,使工作面上隅角瓦斯不超限,保障開采工作的安全進(jìn)行;④裝備煤礦安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),用科技手段檢測(cè)煤礦環(huán)境,出現(xiàn)瓦斯超限、報(bào)警撤出工作面人員并自動(dòng)切斷工作面電源防止電氣火花;⑤加強(qiáng)管理,安排專門的檢查人員按時(shí)地檢查瓦斯的含量和通風(fēng)情況,對(duì)于重點(diǎn)的瓦斯工作面,要增加檢查的次數(shù),嚴(yán)格按照瓦斯檢查的制度進(jìn)行工作,確保開采工作的安全[3]。

        防止瓦斯引燃:主要從3方面入手,①嚴(yán)格檢查作業(yè)人員和入井人員,嚴(yán)禁入井人員身上帶有煙草或引火工具進(jìn)入井下;在井下禁止使用電爐,更不可以明火作業(yè),如果要進(jìn)行井下的燒焊工作時(shí),要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定操作設(shè)備,同時(shí)要注意防治機(jī)械摩擦火花的產(chǎn)生;另外,要重點(diǎn)防范礦井下的火區(qū),加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的管理;②維護(hù)好機(jī)電設(shè)備的防爆性能,在目前的開采工作中,會(huì)在礦井內(nèi)使用大量的電器設(shè)備,在一定程度上增加了電氣火花引燃瓦斯的可能性,因此,開采人員要正確安裝和使用井下的電器設(shè)備,而且要經(jīng)常對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行檢查和養(yǎng)護(hù),保證電器設(shè)備的性能完好,避免電器設(shè)備溫度過高而引燃瓦斯現(xiàn)象的出現(xiàn);③要在采掘工作面內(nèi)的電器設(shè)備上安裝帶有延時(shí)功能的風(fēng)電閉鎖裝置,還要在瓦斯含量高的采掘工作面內(nèi),安裝上帶有自動(dòng)檢測(cè)功能的報(bào)警斷電裝置[4]。

        3 結(jié)語

        煤礦的瓦斯會(huì)受到煤礦地質(zhì)構(gòu)造的影響。通過對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯災(zāi)害預(yù)測(cè)的研究,可以有效地減少瓦斯爆炸事故的發(fā)生,保障了煤礦工作的安全進(jìn)行,從而促進(jìn)了煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。希望本文可以為相關(guān)人員研究煤礦地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯災(zāi)害的預(yù)測(cè)提供參考[5]。

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