摘要：瓦斯灾害事故是严重影响突出矿区煤矿企业安全生产的重要因素，瓦斯事故的发生直接威胁到井下煤矿工作者的人身安全，并给煤矿企业带来巨大损失。本文重点利用前人构造瓦斯地质规律研究成果，对那罗寨煤矿瓦斯灾害治理煤与瓦斯突出防治工作进行分析，提出今后防治煤与瓦斯突出灾害治理工作的意见和建议，为防止煤与瓦斯突出灾害事故的发生、促进煤矿企业安全发展具有积极意义。
关键词：煤矿瓦斯地质规律；瓦斯灾害治理；分析；
1矿井概况
那罗寨井田处于六盘水市北部，距市区约 30km。井田地理坐标为：东经 104°50′30″～104°52′30″，北纬 26°43′20″～26°46′00″，海拔+1670~+2116m。井田走向长 7.2km，面积为 25.2 km2。原设计生产能力 90 万 t/a，1988 年 12 月 22 日建成投产。现有两个采区（三采区和一二采技改采区），斜井开拓，开拓水平分别为+1510m和+1450m。主要开采1 号、7 号、11、13 号煤层。
2.矿井瓦斯地质规律
2.1区域地质构造控制规律
矿井所属区域处于由紫云-垭都断裂与水城断裂区域构造控制而形成的水城段陷带，是由一对大致平行的 NW 向断裂带（紫云 － 垭都断裂带和六盘水断裂带）所构成的长约 110 km，宽约 40 km 的长条形断陷，主体构造线大都呈南东一北西走向，但由于法子冲涡轮构造的干扰，使得本区内局部地段的构造线其展向有所变化一如土地垭向斜、神仙坡向斜、威水背斜及其大河边向斜则呈辐射状分布。全区向斜开阔，背斜紧凑，是储存煤矿床的良好地段。背斜轴部多被浸蚀破坏，煤层和瓦斯大都保留于向斜之中。该区域含煤地层四周受区域构造挤压拗陷，地层 连续沉积，瓦斯风化带深55ｍ，瓦斯含量普遍在8.235～17.539ｍ３／ｔ之间，构造煤普遍发育，煤与瓦斯突出灾害严重，始突深度96米，渗透性极低，瓦斯抽采难度大，为瓦斯赋存区域地质构造挤压拗陷控制型。
2.2井田构造
大河边向斜位于水城断陷的EN部（见图1），区内煤系地层是二迭纪上迭宣威群龙潭组、长兴组、大隆组，煤层倾向由南向北转，倾角由28°～30°逐步变缓为10°～15°，有可采及局部可采煤层16层，分为下、中、上3个煤组；向斜成煤后，受到华里西运动及印支、燕山等运动的相继侵扰，破坏了煤田的原生状态，受多向侧压力和剪切地质构造应力促进了煤层的瓦斯活动和煤层变质的差异，导致各井田煤层瓦斯的生成、贮存、运移及危害程度存在一定差别。区内煤层以主要断层F20和F10为界划分为三个主要开采块段，F20号断层以北为那罗寨煤矿、F10断层以南为大河边煤矿、两断层中间为汪家寨煤矿开采。由南往北次生构造发育程度及其封闭性良好程度、煤层受到了揉皱破坏及煤体结构破坏程度、煤变质程度以及突出危险性均呈逐步增加趋势。
图1.水城矿区煤矿构造图
2.3矿井控制构造特征。
那罗寨煤矿地处大河边向斜北部收敛端、神仙坡向斜和土地垭向斜同组成的锅底状盆地边缘地带，煤层受到了揉皱破坏，煤体结构破坏严重，次生构造发育，同时地应力得不到充分释放，容易导致构造带地应力集中，构造封闭性较好，有利于瓦斯储存，突出危险性较大。在构造方向上，大致可分为 2 组，一组为 NW 向构造，分别为F20、F22 及 BF23 断层，这组构造为同沉积构造，落差60-75米，延展方向NW20 ～ 40°，延展长度3-6Km，多数出露地面，对矿井煤层赋存具有控制作用，F20为矿井南边界，F22为采区边界，BF23为矿井北边界；另一组为与第一组构造斜交的 NE 向构造，分别为F21、F20-1、0F10、12F1、3F7 及 BF17 断层，为因后期构造力的反转而形成的，一般落差相对较小但数量较多，这一组构造对煤层的破坏作用加大，构造带及其构造煤更为发育，是目前矿井瓦斯富集区，并且这一组构造沿煤层走向方向发育展布，对矿井生产安全影响更为严重。那罗寨煤矿构造纲要如图 2 所示。
图2.那罗寨煤矿构造纲要图
由于后期构造应力作用及破坏程度不同，矿井各煤层瓦斯含量沿走向和倾向方向的差异性均较为明显，特别是构造带煤层瓦斯含量呈台阶式变化，120101回风巷掘进过程中，从K0-371米之间，现场测定瓦斯含量值2.74-6.27m3/t，K371-730米之间现场测定瓦斯含量值7.8-11.27m3/t，该范围靠近0F10断层及其伴生构造，受构造挤压及层间滑动构造影响，煤层厚度、产状发生变化，煤体破坏成褶曲揉皱状煤，滑面发育，呈鳞片状，抽采钻孔施工困难，抽采难度大、效率低，该巷道月度掘进进尺最少9.2米，最多177.9米，平均56米。构造带掘进期间平均月度进尺34米。
3.瓦斯灾害治理情况
煤矿瓦斯灾害事故大体可划分为煤与瓦斯突出、瓦斯窒息以及爆炸燃烧三类，其中最难防治的是煤与瓦斯突出灾害，目前那罗寨煤矿煤与瓦斯突出灾害治理工作存在以下问题和不足。
3.1矿井保护层开采保护效果差
根据煤层赋存条件，结合矿井开拓布局，那罗寨煤矿采用开采1#煤层作为上保护层首先开采，开采顺序为1#--7#--11#--13#，由于7#与11#煤层之间发育的标5、标4两层薄层石灰岩标志层封闭性较好，7#煤层开采后，下伏11#煤层瓦斯自然释放效果差，加之上覆7#煤层开采过程中没有足够的空间和力量，不能超前安排实施被保护层瓦斯抽采工程，因而矿井主要经济开采层保护层开采区域措施效果不好，11#煤层不能得到有效保护，布置回采工作面时还须投入大量人力物力。121102回采工作面布置期间表现较为明显，该工作面实际工程量1263米，从2016年12月起安排两个掘进工作面分别从运输巷和回风巷进行施工，回风巷施工618米，平均月单进27米，运输巷施工645米，平均月单进28米，直到2018年12月才施工结束，主要是上保护层保护效果差，必须先施工预抽钻孔进行抽采后才能保证消突，加之11#煤层受构造应力挤压破坏严重，煤体松软破碎，钻孔施工困难，且易塌孔、变形堵孔，抽采效率低下，为确保该回采面安全贯通，花了两年时间，共施工了掘进条带本煤层瓦斯抽采钻孔116355米，平均每米巷道施工钻孔92米，对矿井安全和生产影响非常大。
3.2构造带煤层瓦斯治理困难
那罗寨煤矿自建井以来共计发生了28 次煤与瓦斯动力现象，只有 6 次与构造无明显关系，这也充分体现了构造带是矿井煤层瓦斯聚集带，瓦斯含量高，治理难度大的特点。主要表现为：一是该区域含煤地层四周多次受到区域构造挤压，煤结构破坏类型逐步增加，构造煤极为发育，构造带煤对瓦斯的吸附能力增强，加之构造挤压应力作用，构造带就成了一个相对封闭的储存空间，因而局部构造带瓦斯含量大，这是煤与瓦斯突出事故发生的客观因素；二是由于构造煤的存在以及构造面受力的多次性和多向性，使得构造展布范围及构造煤赋存形态难以完全查明，特别是局部小构造及局部软煤，穿层和本煤层区域预抽钻孔很难完全准确控制整个构造带、钻孔成孔困难或成孔后容易变形堵孔、钻孔深度有限，无效进尺多，抽采时间长，抽采效率低，这是煤与瓦斯突出事故不能完全杜绝的主观原因。
3.3煤与瓦斯突出灾害治理建议
一是强化瓦斯地质工作，配备具有一定地质和瓦斯防治专业能力的专业技术人员，提升钻探和物探装备水平，充分利用物探、钻探及现场揭露地质资料分析查明采掘工作面构造及煤层赋存形态，为瓦斯治理找到目标和方向，以便针对构造带煤层及构造赋存形态制定有效措施，特别是应把瓦斯地质工作重点放在NE向地质构造及构造煤赋存形态研究上；二是要逐步提升瓦斯抽采钻机能力，配备足够的技术管理人员和打钻技能人员，以便有足够的力量超前安排实施瓦斯治理工程，特别是开采7#煤层过程中抽采11#煤层被保护范围泄压瓦斯，可以起到事半功倍效果；另外需进一步改进打钻、封孔、抽采工艺技术，提升现场抽采管理水平，确保抽采效果达到预期目标。
4.结语
煤矿瓦斯灾害事故作为严重影响煤炭企业生存和发展的主要因素，这种事故的发生，都是由于对瓦斯赋存地质规律掌握不清、认识或重视程度不够、治理能力或管理能力不足而造成的。加强对瓦斯灾害的有效防治，不仅关系到企业本身，同时也与社会经济的稳定发展有着密切联系。所以，突出矿井必须加大瓦斯灾害治理投入，特别是人力方面的投入，首先必须得有足够的技术力量抓好瓦斯地质基础工作，把“眼睛”擦亮，才能为瓦斯灾害治理找准方向和目标，不断提高瓦斯灾害综合防治能力，才能确保矿井安全发展。
参考文献：
［1］张子敏，吴吟.中国煤矿瓦斯赋存构造逐级控制规律与分区划分［J］.地学前缘，2013，20（2）：237-245.
［2］煤炭科学研究总院重庆研究院.那罗寨煤矿瓦斯赋存规律研究报告.2010.7
［3］周丕昌.大河边向斜地质构造对煤与瓦斯突出的影响.采矿与安全工程学报.2009.3
［4］张子敏.瓦斯地质学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.
［5］郭德勇，韩德馨.地质构造控制煤和瓦斯突出作用类型研究［J］.煤炭学报，1998（4）：337-341.
论文作者:邓文龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
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