复杂地质条件下煤炭开采技术与瓦斯防治

胡志臣

七台河市煤炭生产安全管理局 黑龙江台河 154600

煤与瓦斯作为复杂地质动力现象，实质上是煤、瓦斯突然向开采作业面或巷道喷出的情况，一旦发生不仅会影响开采作业质效，还会对作业人员人身安全造成严重危害。鉴于此，煤炭企业应从现阶段煤炭开采在复杂生产环境中的技术应用形式出发，在充分掌握矿井开采环境特征的基础上，合理规划采掘作业，对瓦斯问题的针对性防治进行综合探究。

1 基于复杂地质环境的煤炭钻进与支护技术应用

1.1 工作面钻进技术

地质条件是影响煤炭开采的关键性因素，在地质环境较为复杂的情况下，为保证煤炭开采的安全性、效率性与稳定性，通常情况下，会采用钻头探水技术进行钻进。现阶段，垂直钻进作为岩石钻进开采的有效应用，可以在一定程度上降低作业难度。具体来讲，在钻进施工阶段，首先需要在垂直交汇作业面钻井，根据钻井施工需要，选择钻进探头类型。在实际施工阶段，应及时清除探水位置的杂物，控制钻进施工有序进行。同时，为避免作业面瓦斯大量积聚，还可以选择长距离定向水平钻孔、作业面定向钻孔、穿层钻孔以及本煤层顺层钻孔等技术，对瓦斯进行预抽。需要注意的是，为保证钻进施工的实效性，应针对探水点位置可能出现的问题进行分析，并制定应急预案，以便问题发生时，可以在第一时间进行解决，加强对不确定开采影响因素的控制，最大限度的避免瓦斯引发的风险问题[1]。

1.2 支护技术的选择与应用

为控制复杂煤炭开采环境对采煤作业的不利影响，煤炭企业应结合实际作业条件，确定安全支护技术应用模式。本文主要对锚杆U 型钢架支护技术进行分析。该种技术主要应用于断层较为严重的煤炭掘进作业中。

1.2.1 支护设计

在对锚杆支护进行施工设计时，应综合考虑作业面的形状、稳定性与瓦斯情况等，锚杆的倾斜范围应保持在45°范围以内，在确定锚杆数量、深度与位置等技术标准后，利用预紧力对围岩结构进行加固，有效控制顶板破碎、瓦斯聚集等方面的问题。在锚杆支护实际施工过程中，松动圈很容易受到采掘的压力而产生大小与形状方面的变化，在经过测试后发现，松动圈受到采动的影响会扩大2-3 倍。由于在煤炭开采准备阶段，岩层受钻进、采动等施工影响，围岩会发生一定程度的变化。因此，需要结合松动圈的实际变化指数与瓦斯分布、存量等情况，制定具体的支护设计。

1.2.2 锚杆支护施工

在确定具体的锚杆孔位后，应做好标记。一般情况下，孔位的间距应控制在100cm 范围内，锚杆深度大于杆身有效长度，不超过30cm。在装设锚杆的过程中，端部应抵达孔底，杆身外露长度不超过20cm。在支护实际施工作业中，如果处于地质环境较为复杂、多变的条件下，支护方式还应综合考虑瓦斯分布情况，支护范围应扩展到煤矿巷道正常段，范围控制在5-10m 区间。此外，若是支护在相对复杂的区域，需要对支护措施进行强化，包括全场锚固、加密锚杆以及锚索锚固等[2]。

2 复杂开采环境下的有效瓦斯防治对策

2.1 构建动态化的瓦斯情况监测体系

当煤炭开采实际施工环境相对复杂时，为有效控制瓦斯事故的实际发生频次，降低瓦斯问题对开采效益与安全的影响，现阶段，在开采作业环节，应充分利用现代大数据、远程监控、无线通讯等方面的技术，构建动态检测平台，对井下瓦斯的分布、浓度、风速与实际负压等参数进行统计、分析，对相关设备运行状态进行动态的监控，这样可以在第一时间发现其异常情况，及时进行调整，在对瓦斯具体分布情况进行及时预警、反馈的同时，为瓦斯事故的应急处理提供科学参考。除此之外，在实际施工管理过程中，应严格按照技术规范进行开采作业，科学利用瓦斯监控数据对作业方案进行优化调整，确保防治工作的有序、高效推进。

2.2 规范瓦斯涌出抽放技术的应用流程

从现阶段煤炭开采瓦斯事故的调查数据分析，由于瓦斯涌出量超过标准导致的事故次数占总比重的一半以上。当前阶段，在开展瓦斯抽放作业时，主要的技术应用模式分为三种，即临近层瓦斯抽放、作业煤层抽放以及采空区瓦斯抽放。需要煤炭单位结合不同的开采环境，制定具体的抽放方案，在规范技术实际应用流程的基础上，还需要对排渣技术、扩孔技术进行合理的应用，可以减少不必要的问题出现，提升瓦斯抽放效率与质量，从源头把控瓦斯涌出情况，降低安全事故发生的可能性[3]。

2.3 对瓦斯积聚进行预防与控制

在地质条件较为复杂的作业环境中，瓦斯积聚的情况较为常见，一旦浓度超过标准，不仅会影响煤炭开采实际施工效率，同时，也会增加安全隐患威胁，提升危害程度。为此，在瓦斯积聚情况的实际防治工作中，一方面，应保证作业环境的稳定性与安全性，使矿井维持通风稳定，按照施工区域、环节的不同，进行通风管理；另一方面，针对比较容易出现瓦斯积聚的区域，要进一步加强通风，但是要避免串联通风，在良好通风中可以有效排除瓦斯，对瓦斯事故进行预防与控制[4]。

3 结语

新时期，为保证采煤作业在复杂环境中的安全、有序进行，控制瓦斯事故的发生频次与影响范围，煤炭单位不仅应严格规范作业面钻进、锚杆支护等环节的技术实际应用流程，同时，还应加强瓦斯数据远程监测平台的建设，动态掌握瓦斯分布、浓度与积聚等情况，优化瓦斯抽放控制技术的应用质效，通过预防与控制技术的有效结合，提升煤炭开采的安全性与实效性。