煤礦地質工作對礦井生產(chǎn)和安全的影響

于懷龍，張慶海

（山西煤炭運銷集團蘭煜煤業(yè)有限公司，山西晉城 048400）

0 引言

艾友煤礦是一座有著悠久開采歷史、綜合采煤機械化程度較高的煤礦，生產(chǎn)能力為220萬噸/年。近年來，煤礦開采深度不斷加大，地質構造對生產(chǎn)的影響也日漸突出，如何保證生產(chǎn)高效，礦山安全成為煤礦地質工作者的新課題。

1 礦井地質條件

艾友煤礦礦區(qū)內地質及水文地質構造復雜，斷層、褶皺發(fā)育。井區(qū)內為北東向的F18，F(xiàn)11，F(xiàn)15三條較大斷層，并有多條巖漿巖墻及變焦區(qū)，F(xiàn)18號斷層以東地段為一單斜構造，傾角一般在10～15度，該地段分布艾友立井采區(qū)為：101，102，106區(qū)?，F(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)只有106區(qū)。礦井水受淺部采空區(qū)影響，有斷層導入工作面，稱為礦井水直接補給源，礦井涌水量為600m3/h。復雜的地質條件增加了生產(chǎn)成本，同時也給安全帶來了隱患。

1.1 影響礦井生產(chǎn)的地質因素

1.1.1 地質構造對生產(chǎn)的影響

井田南部斷層發(fā)育，伴生斷層經(jīng)常影響工作生產(chǎn)的主要構造，工作面布置主要依據(jù)斷層走向布置，在大的斷層附近，伴生或次生斷層經(jīng)常對工作面造成破壞，落差超過2m的斷層經(jīng)常使工作面重新布置切眼，搬家倒面、綜采設備具有高效安全的特點，但是安裝費時，程序復雜，要求高，工作面搬家倒面，耽誤生產(chǎn)工期，以一次安裝時間30天計算，每月工作面產(chǎn)量約8萬噸。因此工作面斷層對礦井經(jīng)營指標和生產(chǎn)影響巨大。采用硬過的方式爆破處理困難，推進速度慢，矸石量增加，煤質下降。同時，礦井內部巖墻發(fā)育，變焦帶范圍控制不清，經(jīng)常影響工作布置。

該礦在掘進至巖墻附近，煤層變焦帶比報告預計范圍增大，造成一個工作面布置失敗，浪費了掘進工程量，嚴重影響了該礦生產(chǎn)接續(xù)，并且在巖墻與變焦帶之間裂隙內水量增大，涌水量在揭露時90m3/h，一個月后穩(wěn)定在60 m3/h。

1.1.2 地質構造對安全的影響

（1）斷層裂隙構造等有利于瓦斯的排放，有時則相反，又能促進瓦斯在煤層中的積聚。在煤層掘進或開采當中釋放，工作面瓦斯涌出，通常情況下張性斷裂利于排放，壓性斷裂利于積聚。褶曲構造對瓦斯分布影響很大。當頂板為致密巖層且未揭露時，一般在背斜，瓦斯含量由兩翼向軸部增大，在向斜，軸部瓦斯含量減?。划旐敯鍨榇嘈詭r層裂隙較多，瓦斯含量在背斜軸部減小，在向斜軸部增加。

（2）斷層又是礦井涌水主要方式，斷層經(jīng)常導通煤層上下部含水層，或上部采空區(qū)積水，在揭露時，涌水量急劇增加，給安全帶來極大隱患，同時增加了煤礦排水費用，向斜構造也是富水的主要區(qū)域。在這些構造附近煤層頂?shù)装迤扑?，支護困難，巖石特別是泥巖遇水容易軟化，經(jīng)常出現(xiàn)片幫、掉頂現(xiàn)象。該礦2006年2月21日巷道掘進當中發(fā)生冒頂事故，造成7人被困，經(jīng)過57個小時的努力全部獲救。

（3）斷裂構造或構造殘余應力區(qū)，瓦斯動力現(xiàn)象頻繁發(fā)生，是現(xiàn)在煤礦安全的重大隱患。

2 提高工作質量方法研究

2.1 加大地質工作投入

加大對地質工作的研究，包括對地質構造復雜區(qū)域的補充勘探，井下進行物探技術，同時注重專業(yè)人才培養(yǎng)，增加分析解釋水平，通過鉆探驗證方式不斷研究物探等設備的性能和環(huán)境影響，做到分析與預測，物探解釋與鉆探驗證雙重研究并重。

2.2 推廣應用新技術，提高地質成果質量

目前礦井多由幾個關閉礦井整合而成，關閉礦井內部積水，采掘范圍情況調查難度大，以往的地質手段很難滿足要求，采用地面物探如瞬變電法，地震法對井下情況調查是新的技術手段，提高地質成果質量，查明隱伏地質構造，必須依賴于有效的地質勘探手段。首先，以鉆探為主要手段的補充勘探工作必須滿足要求；其次，大力推進新技術、新手段。結合生產(chǎn)統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實施，實現(xiàn)在采區(qū)設計前完成勘探的工作目標。

對于地面應采用瞬變電法、三維地震等物探形式查明采空積水及斷層產(chǎn)狀情況，井下工作面可以使用瞬變電磁法，瞬變電磁儀對掘進工作面前方水量探測具有良好效果，并堅持物探先行，鉆探驗證、化探跟進綜合手段查明地質構造情況，采煤工作面在上下巷布置坑透探測，工作面電透率達到100%。

2.3 礦井設計必須依據(jù)地質成果

煤礦對地質條件具有依賴性，依據(jù)查明的地質條件優(yōu)化設計就是實現(xiàn)高產(chǎn)高效的方式，采區(qū)和工作面設計應當結合地質條件的特點和地質資料的可靠程度，結合采煤方法，減少運輸環(huán)節(jié)和丟煤，杜絕無效進尺，要合理安排開采順序。

工作面及采區(qū)巷道沿斷層走向布置，以減少斷層的影響。對已采掘工作面要充分分析斷層、褶皺等構造的產(chǎn)狀及富水性等情況，并根據(jù)采掘揭露的構造變化及時修改設計。

3 結語

通過對井田內部地質構造分析、研究及時、準確地查明采區(qū)地質條件，為礦山生產(chǎn)安全服務，減少礦業(yè)施工中因地質條件不清帶來的不利影響是礦山地質工作的基本任務。隨著礦業(yè)科學的進步，礦井機械化程度的不斷提高，產(chǎn)量規(guī)模和施工速度迅速提高，現(xiàn)有的礦井地質工作手段已不能適應煤炭事業(yè)發(fā)展的需要。目前地質工作的新技術、新設備運用到煤礦，需要地質工作者具有創(chuàng)新精神和不斷的鉆研以適應新的形勢需要，更好、更快地解決礦山地質難題。

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