斯派尔煤矿瓦斯动力现象及预测分析

1、    斯派尔煤矿瓦斯动力现象及预测分析    摘 要：煤矿瓦斯动力是一种煤矿瓦斯涌出现象，具体是指存压在煤层中的瓦斯向外涌出，产生了瓦斯动力，有瓦斯动力参与的瓦斯涌出被称为瓦斯动力现象。煤与瓦斯现象是瓦斯涌出的一种重要现象，这种现象成因比较复杂，主要发生在巷道周围，煤层会发生运动并产生声响。许多煤矿都有发生煤与瓦斯现象，这种现象严重地危害了煤矿的安全生产，也会影响到煤矿工人的生命安全。很多矿井矿井瓦斯动力现象时有发生，甚至非常频繁，瓦斯动力现象给很多煤矿带来了严重的困扰，为此很多专家投入了大量的精力和金钱对此展开研究，但仍未能发现非常普遍性的规律。斯派

2、尔煤矿的煤与瓦斯现象也经常发生，为了避免这种情况对电厂造成更大的损失，我们对斯派尔煤矿的瓦斯动力现象进行了研究，并在此基础上展开预测研究。关键词：斯派尔煤矿；瓦斯动力现象；预测doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.16.079地质构造、煤体结构、煤层变化等因素都会影响到煤矿的煤与瓦斯动力现象，我们对斯派尔煤矿瓦斯动力现象进行分析及预测就要从这些因素入手，并希望通过研究分析可以有效预防这些问题的发生。1 瓦斯动力现象及预测简析瓦斯动力现象最常见的就是煤与瓦斯突出，通常会发生在工人正在进行采掘作业时，从四周的煤层中突然有大量的煤与瓦斯喷出，煤与瓦斯突出正是指这一喷出过程的突

3、然性与迅速性。瓦斯动力现象出现的原因非常复杂，既有地质应力变化的影响，也有瓦斯自身变化带来的影响，而煤炭开采过程中导致的煤层变化也会对其产生非常大的影响。这些因素共同作用之下导致了瓦斯动力现象的发生，而一旦发生了煤与瓦斯突出现象，轻则破坏煤矿内的各种设备，重则导致人员伤亡，甚至会使整个矿井陷入瘫痪。瓦斯动力现象预测是瓦斯动力想象防治的最有效手段，国内外专家对很多煤矿进行了长时间的研究与分析，研究结果显示并不是每个区域都会发生瓦斯动力现象，瓦斯动力现象只会发生在整个煤矿的20%左右区域内，而且通常会集中在某个条形区域内。这项研究也表明瓦斯动力现象是可以有针对性的进行预测的，对瓦斯动力现象可能高发

4、的区域进行深入研究和预测，在煤层开采过程中准备得更加充分，在最大程度上避免瓦斯动力现象的发生，保护煤矿安全与工人人身安全。2 斯派尔煤矿现状简介斯派尔煤矿位于云南省富源县境内，周围有简易公路，交通较方便，设计生产能力为30万t/h，在2011年开始投产。经过勘探发现斯派尔煤矿的瓦斯含量比较高，属于高瓦斯矿井，发生瓦斯动力现象的概率很高。但是斯派尔煤矿的勘探研究工作并不是很完全，还未能形成系统化的危险性研究报告。当前煤矿内主要使用钻屑指标来对煤矿的危险性展开预测，这种预测方法并不是非常准确，很难实现瓦斯动力现象的准确预测。近年来，为了更好地完成相关预测分析工作，斯派尔煤矿投入了大量的物力财力，与

5、国内科研机构展开合作，对是斯派尔煤矿的瓦斯动力想象展开了深入分析研究，希望可以寻找到斯派尔煤矿瓦斯突出现象的规律与易发区域，在此基础上展开有效预测，确保整个煤矿的安全高效生产。3 斯派尔煤矿瓦斯动力现象产生原因及规律分析斯派尔煤矿发生瓦斯动力现象的原因与其独特的煤层条件、地质条件、瓦斯情况以及采取方式都有着直接的关系，正因为如此，斯派尔煤矿瓦斯动力现象也有着它的客观规律，本文主要从这几个方面进行分析。3.1 煤层深度影响斯派尔煤矿的开采标高普遍在1500米以上，可开采煤层的煤层深度很深，这一深度的煤质承受了很大的煤质压力，地质用力导致煤层之间非常紧密，瓦斯很难有效的透过煤层散出。根据现有的勘探

6、结果显示，斯派尔煤矿的煤层中瓦斯含量很高。随着开采过程的不断深入，瓦斯含量会不断积聚，如果不能够采取有效措施进行及时处理，这些积聚的瓦斯终会有一天在薄弱环节爆发出现，导致瓦斯动力想象的发生。斯派尔煤矿的生产工作已经步入正轨，但是瓦斯治理和监控措施还很不到位，瓦斯动力现象发生的风险正在不断加大。根据已有的研究成果判断，每一个煤矿都存在着瓦斯动力现象发生的临界深度，当挖掘作业未达到这一深度不会发生瓦斯突出，而当挖掘深度超过这一临界深入，如果未能采取有效措施进行愈发，发生瓦斯突出的概率将会大大攀升。斯派尔煤矿暂时还未发生过瓦斯突出现象，但是有检测显示斯派尔煤层出现过并不明显的动力现象，这也说明该煤矿

7、内的瓦斯突出风险正在增加。3.2 斷层导致瓦斯动力现象风险加大斯派尔煤矿的地址构造相对比较简单，通过勘测发现斯派尔煤矿内部存在着多条断层，断层对于瓦斯动力现象有着很直接的影响，在过往的研究中我们可以发现，很多断层区域非常容易发生瓦斯动力现象，因为这些区域也往往都是瓦斯容易聚集的区域，大量的瓦斯聚集在这些断层周围，一旦地质发生变动，就会导致瓦斯剧烈涌出，形成瓦斯动力现象。斯派尔煤矿的断层统计情况如下表所示：由上表我们可以看出，断层附近的瓦斯含量普遍偏高，这正是由于地质走向所导致的。在采掘过程中也能够明显感觉的瓦斯浓度的增加，这就要求我们在地质断层附近的掘进和开采工作要格外注意。根据过往的经验可以

8、看出，在断层之间的巷道从事采掘工作时，瓦斯动力现象明显增多，当巷道掘进越靠近断层，瓦斯动力现象发生的概率也越高。3.3 煤层厚度与瓦斯动力现象的关系煤层厚度对瓦斯动力想象也有这非常重要的影响，因为煤层越厚，通常情况下瓦斯含量会越多，瓦斯的涌出难度也越大，而含煤地质层的情况比较复杂，也会导致瓦斯涌出困难，容易发生瓦斯动力现象。斯派尔煤矿的煤层总体比较简单，地质厚度在249.83m至285.32m之间，平均厚度为252.02m，煤层平均厚度在1.5米到2.8米，各煤层之间差距不大。研究煤层所在位置的地质厚度、煤层厚度及其变化情况对于瓦斯动力研究有着非常重要的意义，因为这些因素对于瓦斯产生的数量和涌

9、出速度都有着直接的作用，深入了解这些因素可以帮助我们定量分析瓦斯动力现象发生的概率。endprint3.4 巷道掘进作业方式及其带来的煤层结构变化巷道掘进过程中会影响煤层及地质结构发生变化，在变化过程中非常容易引起瓦斯涌出，因此巷道的作业方式及支撑保护方式对动力瓦斯现象有着直接的影响。斯派尔煤矿在掘进过程中主要使用了放炮落煤的方式，并使用锚喷作为永久支护。经过实地调查研究发现，斯派尔煤矿巷道内的地质压力非常明显，在巷道掘进過程中矿井方面并未能采取有效措施进行预防，也未能采取有效措施促进瓦斯排放，使得很多瓦斯都停留在巷道周围，这给巷道的安全带来了极大的安全隐患，巷道内经常会发生瓦斯含量超标报警。

10、之所以会产生这种情况，是因为斯派尔煤矿所使用的掘进方式比较落后，在放炮的瞬间地质应力急剧变化，瓦斯大量涌出，但是由于不同区域所受到的影响不同导致瓦斯涌出很不均匀，很多瓦斯会在未来持续涌出，很可能引发瓦斯动力现象。3.5 瓦斯治理措施对瓦斯动力现象的影响斯派尔煤矿在瓦斯治理方面存在很多不足，正如我们前文所述，斯派尔煤矿在巷道掘进过程中使用的掘进方式是瓦斯持续涌出的一个重要影响因素，为了更好地判断巷道内瓦斯浓度的变化情况，我们对斯派尔煤矿110701巷道的瓦斯最大浓度情况进行了监控，具体情况如图1，图2所示：由图1，图2我们能够看出，斯派尔煤矿的瓦斯浓度在放炮后一直比较高，这正是因为在放炮后未能采

11、取及时有效措施进行治理所导致的，这种情况非常容易产生瓦斯动力现象。4 斯派尔煤矿瓦斯动力现象预测分析4.1 区域地质构造形式分析想要对煤矿的瓦斯动力现象进行预测，首先需要对煤矿的区域地质情况进行详细研究，了解地质变化过程以及现在的地质情况，在此基础上分析人类活动将对煤矿产生哪些影响。斯派尔煤矿的地质构造相对比较简单，情况比较容易摸清，这给斯派尔煤矿瓦斯动力预测工作减轻了很大负担。4.2 巷道周边区域煤层分析巷道是煤矿工作展开的主要区域，很多掘进工作都是在煤矿附近展开的，巷道周围的煤层及地质层对瓦斯涌出有着最直接的影响。基于这种情况，研究巷道周围区域煤质情况对瓦斯动力现象预测分析有着非常重要的效

12、果，在完成了相关数据的采集和整理过程后可以使用数值模拟软件对其进行深入分析，预测未来可能会发生的瓦斯动力现象。4.3 瓦斯动力现象探测传统的瓦斯预测方法会在工作面及其周边进行打孔作业，根据几个预测孔中瓦斯含量的变化来预测可能存在瓦斯动力现象，通过这种方法预测后得到的结果比较片面，很难代表真实情况。这是因为瓦斯在整个煤层区域的分配是不均匀的，例如在煤矿断层区域瓦斯浓度含量就很高，而其它区域通常比较低。所以瓦斯检测过程和探测应该更加全面，而且要进行长期检测，对于整个瓦斯动力进行实施检测，确保可以更加动态化的掌握整体情况。4.4 使用电磁辐射技术进行全面预测电磁辐射技术是近些年来发展起来的一种地质科

13、学检测技术，它可以对各种不稳定的地质变化包括煤质变化进行检测。其主要工作原理是对地质变化过程中产生的能量外泄中的电磁辐射进行检查，这种方式能够很好地完成煤质及瓦斯的非接触连续动态检测。而且测试时间很短，操作非常简单，费用很低，适用于斯派尔电厂的煤与瓦斯突出检测，可以在瓦斯动力现象发生前做出及时预警。为了更好地研究斯派尔煤矿的瓦斯动力现象，未来我们还需要完成更多相关实验，并展开现场测试，在此基础上展开电磁辐射的测试工作，这也能够更与实际情况相符，有效实现瓦斯动力现象预测。5 结论斯派尔煤矿虽然还未发生过瓦斯动力现象，但是由于其地质特点和巷道作业方式很容易导致风险积聚，为了确保斯派尔煤矿长期稳定生产，保护矿井和工人的安全，矿井方面应该不断加大研究力度，采用更多有效