淺談地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采影響

張 崗

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司二礦，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

煤炭是地球地質(zhì)構(gòu)造體系在活動(dòng)中促使植物經(jīng)過(guò)沉積煤化，由此形成了煤礦。但是在地質(zhì)構(gòu)造的過(guò)程中，因?yàn)槎喾矫嬉蛩剡€形成了裂縫、斷層、陷落柱等結(jié)構(gòu)，給煤礦開(kāi)采工作帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)。加強(qiáng)對(duì)煤礦開(kāi)采前的地質(zhì)勘測(cè)就具有了重要的意義，通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)所得出準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，從而保證開(kāi)采過(guò)程的安全性。

1 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采影響

在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，會(huì)遇到很多不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，比如裂縫構(gòu)造、斷層構(gòu)造、陷落構(gòu)造等，這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響了煤礦開(kāi)采的安全性，造成了采煤過(guò)程中礦洞沉陷、瓦斯爆炸、煤礦溢水等重大事故，對(duì)開(kāi)采工人的人身安全造成了極大的威脅。其中采煤沉陷是煤礦開(kāi)采中最為常見(jiàn)的礦井事故，而造成采煤沉陷的主要原因是地質(zhì)構(gòu)造，因?yàn)椴煌貐^(qū)巖石硬度和強(qiáng)度以及巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，使得發(fā)生采煤沉陷的概率也不同。加之在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，必然會(huì)面臨破壞該地區(qū)原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變就容易造成地下水的滲漏，最終致使水災(zāi)的發(fā)生，輕則影響煤礦開(kāi)采的進(jìn)度，重則造成礦井中的相關(guān)開(kāi)采人員傷亡，在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中，導(dǎo)水?dāng)鄬雍蛯?dǎo)水裂縫等地質(zhì)構(gòu)造容易引發(fā)水災(zāi)。除此之外，礦井中的瓦斯溢出是目前煤礦開(kāi)采中所面臨的最大問(wèn)題，一旦因?yàn)橥咚剐孤┰斐赏咚贡ǎ麄€(gè)煤礦將要面對(duì)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，相關(guān)人員的生命安全也受到了威脅。而地質(zhì)構(gòu)造中的斷層、裂縫等，都極容易造成瓦斯事故的發(fā)生。

斷層伴隨著煤礦的形成，因此斷層是煤礦開(kāi)采過(guò)程中常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造。開(kāi)采煤礦就意味著要對(duì)斷層進(jìn)行破壞，降低了斷層對(duì)煤礦自燃的控制作用，給煤礦自燃和瓦斯泄漏提供了機(jī)會(huì)，增加了隱患。而縫隙更是影響煤礦安全開(kāi)采的重要因素，在對(duì)煤礦開(kāi)采事故分析總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，絕大部分的礦井事故都有縫隙構(gòu)造的影響，煤層中孔縫的數(shù)量跟瓦斯爆炸事故有無(wú)法分割的關(guān)系，孔縫的數(shù)量越多發(fā)生爆炸的可能性就越大。因?yàn)榭卓p的存在使得煤礦和空氣、瓦斯接觸面積擴(kuò)大，進(jìn)而增加煤礦自燃的概率，瓦斯和自燃煤礦接觸，最終造成瓦斯爆炸事故的發(fā)生。煤礦資源作為不可再生資源，近年來(lái)國(guó)家的大面積的開(kāi)發(fā)直接導(dǎo)致煤礦資源的稀缺，而煤礦區(qū)作為主要開(kāi)采的場(chǎng)所，應(yīng)該針對(duì)不同的礦井事故，有效改善煤礦的開(kāi)采作業(yè)工程，從根本上提高煤礦開(kāi)采的效率和安全性[1]。

2 改善地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采影響的措施

2.1 加強(qiáng)煤礦開(kāi)采前的地質(zhì)勘測(cè)工作

煤礦資源特殊的形成過(guò)程，直接導(dǎo)致了煤礦開(kāi)采地形的復(fù)雜情況，加強(qiáng)煤礦開(kāi)采前地質(zhì)勘查工作的重要性就凸顯出來(lái)。運(yùn)用科學(xué)的勘察手段，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行預(yù)測(cè)、判斷，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整相關(guān)開(kāi)采手段，從根本上保證開(kāi)采過(guò)程的安全性。在地質(zhì)勘察過(guò)程中，可以獲取大量有用的地質(zhì)信息，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，形成數(shù)據(jù)圖標(biāo)，輔助專(zhuān)業(yè)人員制定出更加符合實(shí)際情況的開(kāi)采方案，最大程度提高了煤礦開(kāi)采工作的開(kāi)采效率。在勘測(cè)中，還可以引入相關(guān)信息化設(shè)備，增加勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，綜合使用多種勘測(cè)設(shè)備，確保技術(shù)人員掌握第一手的地質(zhì)信息，對(duì)煤礦開(kāi)采工作進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。以斑礦207采區(qū)的開(kāi)采準(zhǔn)備活動(dòng)為例，圖1為該地區(qū)煤層柱狀圖。

圖1 該地區(qū)煤層柱狀圖

該地區(qū)自開(kāi)采以來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出2個(gè)開(kāi)采工作面，現(xiàn)計(jì)劃再開(kāi)設(shè)10個(gè)采煤工作面，但從上圖可以看出該地區(qū)復(fù)雜的斷層結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)的可能性，而且在即將開(kāi)設(shè)的工作面上存在著足足20 m的開(kāi)采通道需要在堅(jiān)硬的夾矸中進(jìn)行工作?？紤]到這種情況，該礦區(qū)決定重新對(duì)開(kāi)采地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，并且加強(qiáng)了地質(zhì)分析，終于找到了夾矸的變化規(guī)律，最終制定了用補(bǔ)切割的方式，讓補(bǔ)切割層和工作面之間產(chǎn)生4 m的高度，這樣夾矸的厚度0.8 m加上煤層低分層厚度為1.2 m，工作面完美的避開(kāi)了夾矸層面，有效提高了開(kāi)采工作的效率，改善了生產(chǎn)條件[2]。

2.2 提高煤礦的回收率和利用率

想要提高煤礦的回收率和利用率，首先要做到對(duì)開(kāi)采的礦井進(jìn)行地質(zhì)勘查，根據(jù)地質(zhì)信息判斷可能出現(xiàn)伴生礦產(chǎn)的分布位置和能否進(jìn)行利用。然后根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、煤層情況、產(chǎn)煤量等數(shù)據(jù)綜合判斷，并且制定合理的煤礦回收計(jì)劃。最后根據(jù)開(kāi)采過(guò)程中的實(shí)際情況，及時(shí)的分析相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，不斷的修改完善回收計(jì)劃，選擇最優(yōu)回收方案，最大限度降低煤礦開(kāi)采的成本，減少資金浪費(fèi)。以國(guó)家莊煤礦的開(kāi)采區(qū)為例，通過(guò)對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)勘查后，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，蘊(yùn)含豐富的煤礦資源，目前已經(jīng)開(kāi)采出3個(gè)工作面，產(chǎn)出200 kt的煤量，預(yù)計(jì)還可采出剩余的煤量300 kt，但是因?yàn)樵撁旱V采區(qū)在之前的開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的破壞較大，盲目下井開(kāi)采極有可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生，通過(guò)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的不斷分析，最終采用加入局部破底板的方式，縮短相關(guān)設(shè)備的安裝長(zhǎng)度，對(duì)礦區(qū)中的剩余資源全部回收，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[3]。由此可知，提升煤礦開(kāi)采的回收率和利用率可以有效地促進(jìn)煤礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的可能，為國(guó)家增加計(jì)劃外的礦產(chǎn)資源存儲(chǔ)，從根本上增加相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 升級(jí)煤礦使用的設(shè)備配置和工藝

現(xiàn)階段機(jī)械化信息化的開(kāi)采設(shè)備逐漸增加，將現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用到煤礦開(kāi)采工作中去，有助于提高煤礦開(kāi)采工作安全性的提高，并且減輕因?yàn)槁浜笤O(shè)備對(duì)地質(zhì)構(gòu)造造成的不合理的破壞。根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，選擇不同的機(jī)械化設(shè)備，因地制宜，從根本上保證安全生產(chǎn)。山西某礦區(qū)在開(kāi)采初期，缺少高級(jí)機(jī)械化設(shè)備，開(kāi)采工藝相對(duì)落后，從而使得該礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益較低，相關(guān)工作人員的工資水平無(wú)法提高，該礦區(qū)一度面臨招工困難，職工跳槽，人才大量流失。面對(duì)這樣的情況，高層決定全面引入機(jī)械化開(kāi)采設(shè)備，2012年引入了第一臺(tái)巖巷掘進(jìn)鉆裝機(jī)，不僅提高了開(kāi)采工作的工作效率，還解決了該地區(qū)特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的開(kāi)采困難等問(wèn)題，同時(shí)，也減輕了開(kāi)采人員的工作壓力。除了對(duì)開(kāi)采設(shè)備的引入，還應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)保護(hù)措施，在開(kāi)采煤礦的礦井中安裝相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控裝置、預(yù)警裝置、以及對(duì)瓦斯泄露的檢測(cè)裝置[4]。通過(guò)這些裝置，及時(shí)對(duì)煤礦中可能發(fā)生的危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，做到未雨綢繆，有效杜絕危險(xiǎn)的發(fā)生，保證礦工的生命安全。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷完善煤礦開(kāi)采的制度，提高礦業(yè)高層對(duì)煤礦開(kāi)采的重視，加強(qiáng)對(duì)煤礦開(kāi)采生產(chǎn)安全教育的宣傳，從根本上提高對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，較少礦井事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，必須根據(jù)煤炭所在地區(qū)的地質(zhì)情況的不同采取對(duì)應(yīng)的措施，保證煤礦開(kāi)采的安全，是開(kāi)采工作的基礎(chǔ)和核心。只有做到細(xì)致入微的前期準(zhǔn)備工作，掌握煤礦開(kāi)采地區(qū)的準(zhǔn)確資料，提高開(kāi)采裝備水平，加強(qiáng)技術(shù)推廣，才能最大限度的保證開(kāi)采工作的安全[5]。