矿井地质构造影响区域瓦斯抽放技术研究

李瑞斌

摘 要：煤矿井下生产作业中各类地质构造区域是其不可避免的生产现状，针对这一区域的瓦斯防治也是保障生产安全的关键所在。本文基于瓦斯地质和构造控制理论，研究了煤层瓦斯和地质构造的本构关系;针对地质构造区域的瓦斯防治开展探究。文中笔者结合具体工程实际，从长距离钻机抽放与超前探测钻孔布设两方面对如何进行有效的瓦斯治理进行具体分析，希望能够为其他矿井实现地质构造区域煤炭生产作业的安全、持续、高效开展提供借鉴与帮助。

关键词：礦井地质;地质构造;瓦斯防治;瓦斯抽放;探测

0 引言

煤炭作为我国能源结构中的主要构成要素，其生产作业的安全、持续开展直接影响着国家现代化建设进程。而瓦斯作为煤炭生产中不可避免的伴生产物，一直对井下生产的安全有着直接威胁，如何实现对瓦斯的有效防治也成为煤矿日常管理的重中之重。特别是处于褶曲、断层、陷落柱等地质构造区域的煤层开采，因煤岩层裂隙的充分发育，瓦斯防治难度也大幅提升，针对这一现象，开展专项研究，确保地质构造影响区域瓦斯防治作业的高效、安全开展对于保障煤矿生产意义重大。

1 矿井概况

某矿井田地质构造主要为走向北东的单斜构造，并以此为基础发育这两翼平缓、波幅较小的褶曲构造，使得井田内地层呈现波状起伏，并在局部伴生有小落差的高角度断层。此外，矿井开拓时发现井田内存在陷落柱发育，以中小型圆形陷落柱为主。井田内主采煤层为8#煤，煤层厚度介于4.5m～7.6m，均厚5.9m。

依据井下已掘巷道相关资料显示，处于地质构造区域内的煤体变化显著，特别是煤层靠近顶底板1000mm范围内及断层、陷落柱、褶曲影响区域内多酥煤、软媒发育，这导致矿井生产作业过程中发生多次顶板垮落与瓦斯超限事故，威胁生产作业安全。

2 地质构造区域瓦斯抽放分析

2.1 长距离钻机抽放

2.1.1 长距离钻孔问题分析

长距离钻机在地质构造区域进行钻孔施工容易发生两类问题：一是钻孔后容易出现塌孔，特别是在长距离钻孔作业现场与相应钻探装置不可随意移动的情况下，以18503回采面辅助运输巷施工为例，其在作业时多次在钻口30m范围内发生钻孔坍塌压钻现象，不仅影响了正常作业的有效开展，浪费大量人力、物力及财力同时也使得目标区域瓦斯治理无法取得应有效果。

2.1.2 改建分析

为确保长距离钻孔作业的安全、有效开展，应当从钻孔钻设工艺上入手，探索更加有效的施工方案。现以18503回采面辅助运输巷8#钻场布设为例，8#钻场位于回采面西侧，该区域煤层整体东高西低，由于层理发育，其顶板周边煤体破碎严重，所布设钻孔范围300m，布设间隔5m，均为下行孔。

该钻场依据前期预钻探所得资料分析，其煤体破碎区域为巷帮内侧60m范围，为有效避免塌孔事故的发生，首先避免在60m范围内布设分支，以规避分支口在后期作业时坍塌。其次，通过穿顶板矸的方式解决，即将钻孔布设于顶板岩层中，绕过孔口60m范围内的破碎区域，随后在100m附近再次回到煤层中进行钻探，这种方法在8#钻场1#、2#钻孔中经实际应用测试，效果良好，有效避免了塌孔现象的出现，穿顶与未穿顶钻孔在瓦斯排放上效果相当。

3 局部超前探测孔使用分析

3.1 探测必要性分析

回采面在地质构造异常影响范围内，受到生产采掘应力及构造应力的持续影响，局部出现应力聚集现象，导致煤体破碎，强度下降。因此，在这一区域进行采掘作业时，可能发生集中应力的突然卸压，从而导致回采面瓦斯涌出的异常。针对这种情况，进行回采面的超前探测，不仅能够依据相关探测数据，对回采面前方煤体的结构变化、构造发育、瓦斯涌出等情况进行有效预测，而且能够对前方煤体进行适当的超前卸压，实现应力集中的深部转移，从而降低瓦斯压力，减小瓦斯涌出量，提高后续作业安全性。

3.2 钻孔布设分析

通常而言，探测钻孔可分为两大类，一是靠近巷道并向掘进作业面施工的短抽放钻孔;二是迎头施工的探测钻孔与释放钻孔。此次施工选择布设迎头施工的探测钻孔与释放钻孔，两者直径均为76mm，正常作业时布设长度为20m、15m和13m的钻孔各4个、2个和3个。当煤层中软煤、酥煤发育充分时，可在煤体中进一步补打释放孔。布孔原则为：依照中线后视点开展布设作业，其中上排空探顶、下排孔探底并对煤层与巷道5m范围进行控制。此外，掘进作业时，20m探测空超前距留设不得小于10m，15m和13m探测孔超前距留设不得小于5m。现以8#联络巷探测孔布设为例进行具体说明：

8#联络巷掘进作业时每间隔7m进行一次瓦斯的局部防治掩护掘进，具体钻孔布设数量依据现场实际状况在标准钻设标准（长度为20m、15m和13m的钻孔各4个、2个和3个）上进行修改。联络巷钻孔布设示意图如下图1所示，其中1#～8#为探测钻孔;5#～6#为15m释放孔;7#～9#为13m释放孔。

4 结论

井下地质状况的千变万化为煤矿生产安全带来了无数不确定因素，其中地质构造区域因其煤岩层节理、裂隙发育的相对充分，使得在此类区域进行采掘作业时时常出现瓦斯涌出异常的情况，为生产作业的安全开展造成一定威胁。针对这一情况，组织专业技术力量，进行有针对性的专项研究，在立足自身实际的基础上，探寻超前钻探等适宜的瓦斯防治措施，不仅能够有效的对回采面前方地质构造进行进一步了解，还能有效降低煤层瓦斯压力，实现应力集中的深部转移，从而降低瓦斯涌出，为矿井生产的安全、持续开展提供根本保障。

参考文献：

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