煤矿瓦斯地质特征及瓦斯防治技术路线

煤矿瓦斯地质特征及瓦斯防治技术路线

赵建明

贵州盘江精煤股份有限公司山脚树矿 贵州 553533

【摘要】：为了减少煤炭开采过程中瓦斯气体带来的危害和实现煤炭的安全高效生产，深入研究瓦斯地质特征，探讨瓦斯防治技术，具有重要的理论和实践意义，本文将以此为出发点展开探讨。

【关键词】：煤矿瓦斯；地质特征；防治技术

引言

瓦斯具有清洁，高效和低污染的优点，在民用，工业燃料和发电中具有很高的使用价值。瓦斯的开发利用不仅可以合理利用资源，而且还可以减少直接排放气体所造成的环境污染，这与当前环境条件的制约下的资源开发利用相吻合。由于对于煤炭的需求，许多煤矿在煤与瓦斯突出区域都进行了开采，人员伤亡频繁发生。因此，探索瓦斯地质特征，研究瓦斯的防治对保证煤矿开采安全具有重要意义。

1.构造煤分类及瓦斯特性

1.1煤体结构特征和分类

1.1.1碎裂煤

（1）宏观变形特征是煤体表现为光泽强，镜煤条带清晰可见，密度大，煤中的原生结构清晰，煤遭受应力的影响变形较弱，整体表现为碎裂变形特征。

（2）微观变形特征表现为原生裂隙发育相对较好，没有被完全破坏，裂隙发育较少且稀疏。

1.1.2片状煤

（1）宏观特征为煤体较为破碎，有一组优势节理，延节理面破碎的煤体多成片状和块状，且破碎的煤体较硬，层理隐约可见，内生裂隙不发育，摩擦面光滑。变性特征为片状构造。

（2）微观变形特征为裂隙较为密集，有一组明显斜交的剪切裂隙，裂隙较为平直，比较稳定。大裂隙不发育，多发育为微裂隙。

1.1.3碎斑煤

（1）宏观变形特征为煤体较为破碎且松散，规则大小不一，局部出现碎粒化现象，原生结构遭受到了破坏，内生裂隙不发育，构造裂隙相对发育，多为碎斑结构或少量为碎粒结构。层理不可见，摩擦面多位于节理面上。手试可捏成碎斑块。

（2）微观变形特征煤体裂隙发育相对密集，大裂隙发育较少，多为细小裂隙，且小裂隙发育不稳定，长短不一，环绕在大裂隙周围，将煤体切割成不同大小的方格。

1.1.4碎粒煤

（1）宏观特征表现为煤体易于捏碎，形成颗粒较小的破碎颗粒，原生结构遭受巨大破坏，变形特征多为碎粒结构。

（2）微观变形特征主要表现为大裂隙发育较少且较短，微裂隙相对碎斑煤较为发育，相互交织为大小不一的网格，有一定的分选磨圆性。

1.1.5鳞片煤

（1）宏观变形特征煤体容易破碎为片状和鳞片状，摩擦面光滑，且节理面多为摩擦面，受到过明显的剪切应力作用，层理不可见，原生结构受到破坏。为鳞片状构造。

（2）微观变形特征大裂隙基本没有发育，微裂隙集中密集且成平行状延伸，原生结构基本没有发育。

1.1.6揉皱煤

（1）宏观变形特征揉皱煤发育多组大型节理，摩擦面明亮光滑成镜面，煤体整体质量较轻且容易破碎，从图中可以明显看出有明显的揉皱弯曲现象，表明受到过强剪切应力作用，整体质量较轻，为揉皱构造。

（2）微观变形特征大裂隙数量较少，煤体裂隙密集发育且平行延伸，有明显的弯曲。

1.1.7糜棱煤

（1）宏观变形特征煤体破碎严重，煤体易污手，碎粒碎粉化现象严重，破碎煤块的粒径较为均一，表现为次棱角状一次圆状，煤体原生结构不可见，难以辨认层理和内生裂隙，自然断面光泽暗淡，样品变形特征为糜棱结构。

（2）微观变形特征煤体完全破碎为细小颗粒，将煤体分个成不同大小的颗粒，具有糜棱结构，裂隙发育不规则，呈粒径不等的条带状发育。

1.2构造煤瓦斯特性

煤中储存的80%~90%的气体处于吸附状态，游离气体占10~20%之间，溶解态气体含量较小。在一定的外部条件下，煤体中吸附的游离气体处于动态平衡状态，两者都在不断地交换，当外部气体的压力和温度变化，或者发生冲击和振动并影响分子能量时，平衡被打破。煤岩中游离气量含量取决于煤岩中的孔隙度、裂隙和压力。吸附状态气体含量取决于煤的吸附能力，吸附能力取决于煤的孔隙度、变形程度、外部温度和压力。

煤中孔隙构成了复杂的孔隙空间，微孔和过渡孔组成了扩散空间，而中孔和大孔组成了层流和紊流空间，是渗透体系的主要成分，直接影响游离态的瓦斯含量。

因此，得到了以下推论。在相同条件下，韧性变形煤主要由中孔、大孔组成，中孔、大孔相对发育。它对游离气体具有很强的储存能力。相比之下，原生构造煤、裂隙煤、片状煤、碎斑煤均具有微孔和过渡孔，大孔和中孔发育很少，该类煤对瓦斯的吸附性较弱。

2.造成瓦斯事故的可能因素

2.1通风系统

通风系统的正常运转是保证煤矿井下正常工作生产的主要因素之一。主要通风机发生故障或者功率不够都有可能造成瓦斯事故;密闭漏风、风筒漏风也会影响整个通风系统，导致井下瓦斯浓度升高发生事故;违反规定的串连通风，作业点供风不足，风速不达标等都会影响煤矿井下的正常生产环境。

2.2火源

火源的产生有一部分可能是由于机械设备的维修不到位和机械设备老化引起的，例如运行故障，机械摩擦发生电火花。另一部分是由于监管不力，员工违反规定带火源进入井下作业。

2.3瓦斯浓度

瓦斯浓度的提高影响因素很多，主要有三个方面。由于环境的自然释放和空气流动导致瓦斯浓度变高，比如采空区瓦斯涌出、上隅角瓦斯积聚等。由于人员的违章作业和不作为导致瓦斯浓度变高，比如违章排放瓦斯，局部瓦斯不及时处理，瓦斯检查员的空班漏检等。由于设施故障，和设施安装位置不正确导致的瓦斯浓度变高。比如应当装有瓦斯检测警报装置的位置没有安装，或者安装位置不正确，瓦斯监测报警装置失灵且没有及时更换等。

3.瓦斯防治技术路线

3.1科学开展瓦斯抽采

3.1.1回采前预抽瓦斯

（1）回采前工作面瓦斯预抽

采煤工作面生产前，在工作面进回风巷分别向本煤层施工顺层抽采钻孔，钻孔布置方式有平行孔、扇形孔、交叉孔。优点:顺层钻孔均为煤孔，钻孔利用率高。缺点:对煤层赋存条件要求较高。适应于顶底板起伏小、不含夹研或夹研厚度小的煤层。

（2）底板穿层钻孔抽采

在底板抽采巷向煤层施工穿层钻孔，每隔一定距离布置一个钻场，每个钻场布置多个钻孔，钻孔成扇形布置。优点:施工灵活、方便，适应性强，安全性有保障，可适应顶底板起伏较大的煤层。缺点:巷道工程量大，钻孔利用率低。适用于具有突出危险的特厚煤层或层间距近的突出危险煤层群。

3.1.2回采中瓦斯抽采

（1）高位巷瓦斯抽采

高位巷抽采瓦斯方法是在顶板裂隙带的层位内施工一条瓦斯抽采专用巷道，邻近层和采空区瓦斯在抽采负压作用下沿裂隙进入高抽巷内。优点:抽采能力高，抽采效果好。缺点:工作面开采初期抽采效率低。适用于瓦斯涌出量大的工作面。

（2）工作面顺层钻孔瓦斯抽采

在运输巷施工顺层抽采钻孔，钻孔沿工作面倾斜方向布置。优点:可显著提高煤壁前方卸压区瓦斯抽采效果，有效降低该区域煤层瓦斯含量。适应于赋存条件好的煤层。

（3）工作面定向钻孔瓦斯抽采

在运输巷或者回风巷做钻场，在钻场内施工定向抽采钻孔，定向钻孔沿煤层均匀布置。优点:定向钻孔见煤效果好，能全部施工在煤层里面，可显著提高煤层瓦斯抽采效果，有效降低该区域煤层瓦斯含量。适应于赋存条件好的煤层。

（4）地面抽采钻孔瓦斯抽采

在矿井范围内施工地面抽采钻孔提前预抽煤层瓦斯。优点:提前进行瓦斯治理降低煤层瓦斯含量；缺点：地面抽采钻孔投入较大，抽采瓦斯范围较广，抽采时间较长。适应于建井前瓦斯预抽。

3.2合理应用通风技术

在矿井生产中，一般都会安装通风设备来提高井上及井下室内空气的流通性，同时也可以将有毒气体排放置换清洁空气，这也是煤矿安全中的关键项目。而在瓦斯保护及灾害预防工作中，必须按照矿井具体情况来科学合理的设定通风设备，并定时地对通气设备进行检查，确定其入风系统、回风系统能够正常的运行，防止了由于通气设备发生故障而造成的通风事故问题。

结语

总之，瓦斯灾害预防工作是中国煤矿安全建设工程中的重点项目，同时也是是降低隐患的重要途径，所以必须对其防治内容加以有效贯彻，并科学合理地对瓦斯灾害预防技术加以有效利用，确保安全管理工作得以规范化、标准化的实施，并对瓦斯等环境灾害加以合理的防治。

参考文献

[1]张耀华.煤矿瓦斯灾害防治技术的思考[J].矿业装备，2021（04）：194-195.

[2]韩久博.矿井通风与瓦斯灾害防治技术——评《煤矿瓦斯灾害防治实用新技术及应用实例》[J].有色金属工程，2021，11（05）：130.