復雜地質條件下煤炭開采技術與瓦斯防治

胡志臣

七臺河市煤炭生產安全管理局 黑龍江臺河 154600

煤與瓦斯作為復雜地質動力現象，實質上是煤、瓦斯突然向開采作業面或巷道噴出的情況，一旦發生不僅會影響開采作業質效，還會對作業人員人身安全造成嚴重危害。鑒于此，煤炭企業應從現階段煤炭開采在復雜生產環境中的技術應用形式出發，在充分掌握礦井開采環境特征的基礎上，合理規劃采掘作業，對瓦斯問題的針對性防治進行綜合探究。

1 基于復雜地質環境的煤炭鉆進與支護技術應用

1.1 工作面鉆進技術

地質條件是影響煤炭開采的關鍵性因素，在地質環境較為復雜的情況下，為保證煤炭開采的安全性、效率性與穩定性，通常情況下，會采用鉆頭探水技術進行鉆進。現階段，垂直鉆進作為巖石鉆進開采的有效應用，可以在一定程度上降低作業難度。具體來講，在鉆進施工階段，首先需要在垂直交匯作業面鉆井，根據鉆井施工需要，選擇鉆進探頭類型。在實際施工階段，應及時清除探水位置的雜物，控制鉆進施工有序進行。同時，為避免作業面瓦斯大量積聚，還可以選擇長距離定向水平鉆孔、作業面定向鉆孔、穿層鉆孔以及本煤層順層鉆孔等技術，對瓦斯進行預抽。需要注意的是，為保證鉆進施工的實效性，應針對探水點位置可能出現的問題進行分析，并制定應急預案，以便問題發生時，可以在第一時間進行解決，加強對不確定開采影響因素的控制，最大限度的避免瓦斯引發的風險問題[1]。

1.2 支護技術的選擇與應用

為控制復雜煤炭開采環境對采煤作業的不利影響，煤炭企業應結合實際作業條件，確定安全支護技術應用模式。本文主要對錨桿U 型鋼架支護技術進行分析。該種技術主要應用于斷層較為嚴重的煤炭掘進作業中。

1.2.1 支護設計

在對錨桿支護進行施工設計時，應綜合考慮作業面的形狀、穩定性與瓦斯情況等，錨桿的傾斜范圍應保持在45°范圍以內，在確定錨桿數量、深度與位置等技術標準后，利用預緊力對圍巖結構進行加固，有效控制頂板破碎、瓦斯聚集等方面的問題。在錨桿支護實際施工過程中，松動圈很容易受到采掘的壓力而產生大小與形狀方面的變化，在經過測試后發現，松動圈受到采動的影響會擴大2-3 倍。由于在煤炭開采準備階段，巖層受鉆進、采動等施工影響，圍巖會發生一定程度的變化。因此，需要結合松動圈的實際變化指數與瓦斯分布、存量等情況，制定具體的支護設計。

1.2.2 錨桿支護施工

在確定具體的錨桿孔位后，應做好標記。一般情況下，孔位的間距應控制在100cm 范圍內，錨桿深度大于桿身有效長度，不超過30cm。在裝設錨桿的過程中，端部應抵達孔底，桿身外露長度不超過20cm。在支護實際施工作業中，如果處于地質環境較為復雜、多變的條件下，支護方式還應綜合考慮瓦斯分布情況，支護范圍應擴展到煤礦巷道正常段，范圍控制在5-10m 區間。此外，若是支護在相對復雜的區域，需要對支護措施進行強化，包括全場錨固、加密錨桿以及錨索錨固等[2]。

2 復雜開采環境下的有效瓦斯防治對策

2.1 構建動態化的瓦斯情況監測體系

當煤炭開采實際施工環境相對復雜時，為有效控制瓦斯事故的實際發生頻次，降低瓦斯問題對開采效益與安全的影響，現階段，在開采作業環節，應充分利用現代大數據、遠程監控、無線通訊等方面的技術，構建動態檢測平臺，對井下瓦斯的分布、濃度、風速與實際負壓等參數進行統計、分析，對相關設備運行狀態進行動態的監控，這樣可以在第一時間發現其異常情況，及時進行調整，在對瓦斯具體分布情況進行及時預警、反饋的同時，為瓦斯事故的應急處理提供科學參考。除此之外，在實際施工管理過程中，應嚴格按照技術規范進行開采作業，科學利用瓦斯監控數據對作業方案進行優化調整，確保防治工作的有序、高效推進。

2.2 規范瓦斯涌出抽放技術的應用流程

從現階段煤炭開采瓦斯事故的調查數據分析，由于瓦斯涌出量超過標準導致的事故次數占總比重的一半以上。當前階段，在開展瓦斯抽放作業時，主要的技術應用模式分為三種，即臨近層瓦斯抽放、作業煤層抽放以及采空區瓦斯抽放。需要煤炭單位結合不同的開采環境，制定具體的抽放方案，在規范技術實際應用流程的基礎上，還需要對排渣技術、擴孔技術進行合理的應用，可以減少不必要的問題出現，提升瓦斯抽放效率與質量，從源頭把控瓦斯涌出情況，降低安全事故發生的可能性[3]。

2.3 對瓦斯積聚進行預防與控制

在地質條件較為復雜的作業環境中，瓦斯積聚的情況較為常見，一旦濃度超過標準，不僅會影響煤炭開采實際施工效率，同時，也會增加安全隱患威脅，提升危害程度。為此，在瓦斯積聚情況的實際防治工作中，一方面，應保證作業環境的穩定性與安全性，使礦井維持通風穩定，按照施工區域、環節的不同，進行通風管理；另一方面，針對比較容易出現瓦斯積聚的區域，要進一步加強通風，但是要避免串聯通風，在良好通風中可以有效排除瓦斯，對瓦斯事故進行預防與控制[4]。

3 結語

新時期，為保證采煤作業在復雜環境中的安全、有序進行，控制瓦斯事故的發生頻次與影響范圍，煤炭單位不僅應嚴格規范作業面鉆進、錨桿支護等環節的技術實際應用流程，同時，還應加強瓦斯數據遠程監測平臺的建設，動態掌握瓦斯分布、濃度與積聚等情況，優化瓦斯抽放控制技術的應用質效，通過預防與控制技術的有效結合，提升煤炭開采的安全性與實效性。