煤层瓦斯地质规律及瓦斯治理

2022-11-17

1.瓦斯地质的形成原因

(1)煤矿煤体特质

煤矿的煤体特质指的是在煤矿生成过程中各个阶段的不同特点,这些特点和其他因素对煤矿的生成造成了巨大的影响。在煤矿初步形成的阶段,褐煤的内部和外部都带有着非常大的孔隙,瓦斯就在这些孔隙中初步形成。随着煤矿内部逐渐变化发展,内部结构变得更加紧密,这就使得原本附着于煤矿孔隙的瓦斯气体游离于煤矿中。发展到无烟煤阶段,煤体内部又产生了更多小孔隙,使瓦斯重新附着于煤炭表面,使瓦斯地质逐渐趋于稳定。同时,随着煤体厚度的变化,瓦斯的相对涌出量也会随之变化(如图1),进而对煤矿瓦斯浓度产生一定的影响。

(2)煤矿地质结构

煤矿地质结构指的是煤矿周边地区和地表的情况。瓦斯地质类型从地质的角度来看常见于压性断层地带,如果煤矿周边存在山体裂缝或土质疏松的情况就会出现缝隙,生成瓦斯气体之后就会随着孔隙排出,只有少量的瓦斯气体会附着于煤矿矿体表面,因此很难形成瓦斯地质。而煤矿周边的地质结构主要是岩石或土质相对细密的情况,瓦斯气体很难排出,就有一定的几率形成瓦斯地质。

(3)煤层自然条件

煤层周边地区的地壳活动频率和含水量等因素也会对瓦斯地质造成一定的影响,如果煤层周边地质活动相对频繁,就会使得岩体和煤层之间存在相互挤压的力,释放了一部分的煤层瓦斯。反之地壳活动相对静止的区域,在形成煤矿瓦斯的过程中瓦斯气体很难排出,长期附着于煤体表面或游离于煤层内部,从而形成瓦斯地质。另外含水量较多的地区水分会挤占煤矿中间的孔隙,从而使得瓦斯气体逐渐挤出,因此含水量较低的地区更容易形成瓦斯地质。

2.瓦斯地质对煤矿工作的影响

(1)增大开采难度和工作危险性

瓦斯地质顾名思义就是含有大量瓦斯气体的煤矿开采点,在煤矿生成的过程中受多种因素影响导致瓦斯含量不断提升。由于瓦斯煤矿地质的特殊性,瓦斯煤矿资源的分布不规则,因此在煤矿开采之前很难真正排放出所有的瓦斯气体。过去煤矿开采技术发展不成熟时候,由于工作人员没有认识到矿井内瓦斯排放的重要性,因此经常出现瓦斯泄漏、爆炸等严重的安全事故。当空气中的瓦斯浓度含量产超过百分之五的时候一遇明火就会发生保障事故,对煤矿开采工作人员造成严重的伤亡,对煤矿企业的经济效益和社会效益也会造成巨大的破坏和影响。随着经济科技的发展,煤矿开采技术也有了极大的提升,煤矿开采人员也逐渐意识到了瓦斯地质在开采过程中的特殊要求,相关工作也更具针对性,一定程度上保障了煤矿开采的安全。

(2)提升煤矿的综合利用价值

煤矿综采过程中的瓦斯气体虽然会对煤矿的开采工作造成一定的难度,但是瓦斯气体的经济价值非常突出,因此通过科学有效的综采措施能够有效提升资源的利用效率,将瓦斯地质的可利用价值不断提升。瓦斯是一种混合类气体,主要的成分就是烷烃。通过对瓦斯气体的分解处理能够获取石油和天然气以及煤气等主要资源,为城市建设与发展提供能源支持。

3.应对瓦斯地质影响的主要措施

(1)根据地形特点辨识瓦斯地质

针对瓦斯地质开采过程当中存在的特殊性,要求煤矿开采人员加强对于瓦斯地质特点的研究与探测,尽可能避免煤矿开采过程当中瓦斯因素的影响。在对瓦斯煤矿地质进行开采之前,必须要根据地形特点加强对于瓦斯地质的辨识程度。在煤矿开采的过程当中必须要依照找矿基本原则对煤矿资源进行寻找和勘察,根据碳同位素分析法进行分析和判断煤矿开采点可能具有的煤矿储量。在了解煤矿储量之后不能直接进行开采,而是应该具体研究该煤矿是否属于瓦斯地质。研究瓦斯地质需要从几方面分析,首先是地形地貌特点,不同类型的煤矿地质在形态上存在一定的区别,需要借助专业设备科学的判断煤矿的地质结构形态。其次是对煤矿的含水量进行分析,一般来说,瓦斯地质的煤矿含水量相比于同纬度的其他地区含量明显减少。最后要对地质性分析,不仅要分析煤矿开采点的地质类型,还需要对煤矿所在地区周边山体的断层情况进行分析和判断。如果煤矿开采地区地壳活动相对较少,那么煤矿内的瓦斯气体基本上不会出现大量泄漏的情况,再结合煤矿的形成年份可以研究判断将要开采的煤矿是否属于瓦斯地质。如果属于瓦斯地质,需要煤矿开采人员在生产作业的过程当中加强安全管理,并加强对于煤矿和瓦斯气体的的综采操作。

(2)应用探测仪器保证工作安全

在进行煤炭开采工作之前必须要设定好开采工作各项计划,需要开采人员加强对于探测仪器的有效应用保证工作的安全性与科学性。在真正开展才能工作之前需要工作人员应用专业的仪器进行瓦斯浓度检测,从而提升开采计划的科学性。随着社会经济科技的迅猛发展,当前煤矿开采过程当中的机械设备和仪器也在逐渐的优化和升级。传统的煤炭勘测仪器在瓦斯检测方面存在不足,最高的检测性能仅为1%,因此很难真正了解煤矿内瓦斯浓度含量,因此也缺乏对井下作业的科学验证。后来国内逐渐引进了德制新型瓦斯探测仪,能够一定程度上的竞争探测矿井内的瓦斯含量,从而采取科学的机械通风降低矿井内瓦斯浓度。一般来说,如果想要科学安全地进行瓦斯地质区煤矿开采工作,就需要将矿井内部瓦斯浓度降低至0.1%左右,从而保障工作人员的生命财产安全,降低瓦斯浓度之后才能进行机械的安置和煤矿基础设施建设。为了切实提升煤矿开采过程当中的质量和安全,可以采用地面钻井开采联合井下瓦斯抽放系统共同作业的方式。也可以通过地面钻井开采的单一方式逐步进行煤矿地质的综采工作,保障后续工作的有序进行。

(3)进行实时瓦斯检测

随着井上设施建设完善之后方可以正式启动煤气综采工作从而保障煤矿开采工作的正常进行,一般来说针对瓦斯煤层地质类型这些煤矿开采的过程当中先进行瓦斯开采,通过钻井开采的形式保障瓦斯开采工作的安全有序进行,实现煤矿开采过程中的资源利用。需要注意的是,在煤矿开采的过程当中需要严格控制明火,从而避免瓦斯遇火出现爆炸问题,并且要借助探测仪器进行实时浓度检测,从而控制矿井内的瓦斯浓度。在进行煤矿综采的过程中,瓦斯浓度和资源存在一定的不均衡性,与地面距离也存在差异,因此存在部分地区难以探测瓦斯浓度的情况。这就要求在煤矿开采的过程中需要针对不同位置的开采点进行实施瓦斯浓度探测(如图2),确保开采过程中的安全性和有效性。国内常见的煤矿开采点在针对瓦斯集中开采工作一般将时间控制在两个月左右,出于保障工作人员生命财产安全的目的,需要保障对矿井内瓦斯浓度实时监控,及时检测采煤地点和周边地点的瓦斯浓度。

4.小结

本文主要研究煤层瓦斯地质存在的规律以及如何对瓦斯问题进行治理。在煤矿开采的过程当中,瓦斯地质是非常常见的煤矿地质类型,由于瓦斯地质存在的特殊性,因此在煤矿开采的过程当中存在一定的安全隐患。因此对瓦斯地质的形成原因入手,简要分析了煤矿煤体特质、煤层自然条件等瓦斯地质形成的因素,并以此为基础,简要分析在煤矿开采过程当中瓦斯地质对煤矿工作的影响,以期促进煤矿开采过程当中安全性与可靠性的提升。

摘要：本文主要研究煤层瓦斯地质存在的规律以及如何对瓦斯问题进行治理。在煤矿开采的过程当中,瓦斯地质是非常常见的煤矿地质类型,由于瓦斯地质存在的特殊性,因此在煤矿开采的过程当中存在一定的安全隐患。因此对瓦斯地质的形成原因入手,简要分析了煤矿煤体特质、煤层自然条件等瓦斯地质形成的因素,并以此为基础,着重分析了在煤矿开采过程当中瓦斯地质对煤矿工作的影响,以期促进煤矿开采过程当中安全性与可靠性的提升。

关键词：煤矿开采,瓦斯治理,地质规律