李瑞斌

摘 要：煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)中各類地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域是其不可避免的生產(chǎn)現(xiàn)狀，針對這一區(qū)域的瓦斯防治也是保障生產(chǎn)安全的關(guān)鍵所在。本文基于瓦斯地質(zhì)和構(gòu)造控制理論，研究了煤層瓦斯和地質(zhì)構(gòu)造的本構(gòu)關(guān)系;針對地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的瓦斯防治開展探究。文中筆者結(jié)合具體工程實際，從長距離鉆機(jī)抽放與超前探測鉆孔布設(shè)兩方面對如何進(jìn)行有效的瓦斯治理進(jìn)行具體分析，希望能夠為其他礦井實現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域煤炭生產(chǎn)作業(yè)的安全、持續(xù)、高效開展提供借鑒與幫助。

關(guān)鍵詞：礦井地質(zhì);地質(zhì)構(gòu)造;瓦斯防治;瓦斯抽放;探測

0 引言

煤炭作為我國能源結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)成要素，其生產(chǎn)作業(yè)的安全、持續(xù)開展直接影響著國家現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。而瓦斯作為煤炭生產(chǎn)中不可避免的伴生產(chǎn)物，一直對井下生產(chǎn)的安全有著直接威脅，如何實現(xiàn)對瓦斯的有效防治也成為煤礦日常管理的重中之重。特別是處于褶曲、斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的煤層開采，因煤巖層裂隙的充分發(fā)育，瓦斯防治難度也大幅提升，針對這一現(xiàn)象，開展專項研究，確保地質(zhì)構(gòu)造影響區(qū)域瓦斯防治作業(yè)的高效、安全開展對于保障煤礦生產(chǎn)意義重大。

1 礦井概況

某礦井田地質(zhì)構(gòu)造主要為走向北東的單斜構(gòu)造，并以此為基礎(chǔ)發(fā)育這兩翼平緩、波幅較小的褶曲構(gòu)造，使得井田內(nèi)地層呈現(xiàn)波狀起伏，并在局部伴生有小落差的高角度斷層。此外，礦井開拓時發(fā)現(xiàn)井田內(nèi)存在陷落柱發(fā)育，以中小型圓形陷落柱為主。井田內(nèi)主采煤層為8#煤，煤層厚度介于4.5m～7.6m，均厚5.9m。

依據(jù)井下已掘巷道相關(guān)資料顯示，處于地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的煤體變化顯著，特別是煤層靠近頂?shù)装?000mm范圍內(nèi)及斷層、陷落柱、褶曲影響區(qū)域內(nèi)多酥煤、軟媒發(fā)育，這導(dǎo)致礦井生產(chǎn)作業(yè)過程中發(fā)生多次頂板垮落與瓦斯超限事故，威脅生產(chǎn)作業(yè)安全。

2 地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域瓦斯抽放分析

2.1 長距離鉆機(jī)抽放

2.1.1 長距離鉆孔問題分析

長距離鉆機(jī)在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域進(jìn)行鉆孔施工容易發(fā)生兩類問題：一是鉆孔后容易出現(xiàn)塌孔，特別是在長距離鉆孔作業(yè)現(xiàn)場與相應(yīng)鉆探裝置不可隨意移動的情況下，以18503回采面輔助運(yùn)輸巷施工為例，其在作業(yè)時多次在鉆口30m范圍內(nèi)發(fā)生鉆孔坍塌壓鉆現(xiàn)象，不僅影響了正常作業(yè)的有效開展，浪費大量人力、物力及財力同時也使得目標(biāo)區(qū)域瓦斯治理無法取得應(yīng)有效果。

2.1.2 改建分析

為確保長距離鉆孔作業(yè)的安全、有效開展，應(yīng)當(dāng)從鉆孔鉆設(shè)工藝上入手，探索更加有效的施工方案?，F(xiàn)以18503回采面輔助運(yùn)輸巷8#鉆場布設(shè)為例，8#鉆場位于回采面西側(cè)，該區(qū)域煤層整體東高西低，由于層理發(fā)育，其頂板周邊煤體破碎嚴(yán)重，所布設(shè)鉆孔范圍300m，布設(shè)間隔5m，均為下行孔。

該鉆場依據(jù)前期預(yù)鉆探所得資料分析，其煤體破碎區(qū)域為巷幫內(nèi)側(cè)60m范圍，為有效避免塌孔事故的發(fā)生，首先避免在60m范圍內(nèi)布設(shè)分支，以規(guī)避分支口在后期作業(yè)時坍塌。其次，通過穿頂板矸的方式解決，即將鉆孔布設(shè)于頂板巖層中，繞過孔口60m范圍內(nèi)的破碎區(qū)域，隨后在100m附近再次回到煤層中進(jìn)行鉆探，這種方法在8#鉆場1#、2#鉆孔中經(jīng)實際應(yīng)用測試，效果良好，有效避免了塌孔現(xiàn)象的出現(xiàn)，穿頂與未穿頂鉆孔在瓦斯排放上效果相當(dāng)。

3 局部超前探測孔使用分析

3.1 探測必要性分析

回采面在地質(zhì)構(gòu)造異常影響范圍內(nèi)，受到生產(chǎn)采掘應(yīng)力及構(gòu)造應(yīng)力的持續(xù)影響，局部出現(xiàn)應(yīng)力聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致煤體破碎，強(qiáng)度下降。因此，在這一區(qū)域進(jìn)行采掘作業(yè)時，可能發(fā)生集中應(yīng)力的突然卸壓，從而導(dǎo)致回采面瓦斯涌出的異常。針對這種情況，進(jìn)行回采面的超前探測，不僅能夠依據(jù)相關(guān)探測數(shù)據(jù)，對回采面前方煤體的結(jié)構(gòu)變化、構(gòu)造發(fā)育、瓦斯涌出等情況進(jìn)行有效預(yù)測，而且能夠?qū)η胺矫后w進(jìn)行適當(dāng)?shù)某靶秹?，實現(xiàn)應(yīng)力集中的深部轉(zhuǎn)移，從而降低瓦斯壓力，減小瓦斯涌出量，提高后續(xù)作業(yè)安全性。

3.2 鉆孔布設(shè)分析

通常而言，探測鉆孔可分為兩大類，一是靠近巷道并向掘進(jìn)作業(yè)面施工的短抽放鉆孔;二是迎頭施工的探測鉆孔與釋放鉆孔。此次施工選擇布設(shè)迎頭施工的探測鉆孔與釋放鉆孔，兩者直徑均為76mm，正常作業(yè)時布設(shè)長度為20m、15m和13m的鉆孔各4個、2個和3個。當(dāng)煤層中軟煤、酥煤發(fā)育充分時，可在煤體中進(jìn)一步補(bǔ)打釋放孔。布孔原則為：依照中線后視點開展布設(shè)作業(yè)，其中上排空探頂、下排孔探底并對煤層與巷道5m范圍進(jìn)行控制。此外，掘進(jìn)作業(yè)時，20m探測空超前距留設(shè)不得小于10m，15m和13m探測孔超前距留設(shè)不得小于5m。現(xiàn)以8#聯(lián)絡(luò)巷探測孔布設(shè)為例進(jìn)行具體說明：

8#聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)作業(yè)時每間隔7m進(jìn)行一次瓦斯的局部防治掩護(hù)掘進(jìn)，具體鉆孔布設(shè)數(shù)量依據(jù)現(xiàn)場實際狀況在標(biāo)準(zhǔn)鉆設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（長度為20m、15m和13m的鉆孔各4個、2個和3個）上進(jìn)行修改。聯(lián)絡(luò)巷鉆孔布設(shè)示意圖如下圖1所示，其中1#～8#為探測鉆孔;5#～6#為15m釋放孔;7#～9#為13m釋放孔。

4 結(jié)論

井下地質(zhì)狀況的千變?nèi)f化為煤礦生產(chǎn)安全帶來了無數(shù)不確定因素，其中地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域因其煤巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育的相對充分，使得在此類區(qū)域進(jìn)行采掘作業(yè)時時常出現(xiàn)瓦斯涌出異常的情況，為生產(chǎn)作業(yè)的安全開展造成一定威脅。針對這一情況，組織專業(yè)技術(shù)力量，進(jìn)行有針對性的專項研究，在立足自身實際的基礎(chǔ)上，探尋超前鉆探等適宜的瓦斯防治措施，不僅能夠有效的對回采面前方地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行進(jìn)一步了解，還能有效降低煤層瓦斯壓力，實現(xiàn)應(yīng)力集中的深部轉(zhuǎn)移，從而降低瓦斯涌出，為礦井生產(chǎn)的安全、持續(xù)開展提供根本保障。

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