地質(zhì)采礦因素對(duì)離層分布規(guī)律的影響解析

韋 鐵

（四川南江礦業(yè)集團(tuán)有限公司，四川 南江 636600）

對(duì)于地質(zhì)采礦作業(yè)來(lái)說(shuō)，采動(dòng)覆巖當(dāng)中的離層從產(chǎn)生直到消除都會(huì)有非常復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)改變，所以進(jìn)行采礦因素對(duì)離層分布規(guī)律影響情況的研究是非常重要的，充分的研究能夠有效提升采礦效率，能夠加強(qiáng)采礦的安全性，有效提升其綜合效益。本文所述的采礦因素包括地層結(jié)構(gòu)和開(kāi)采技術(shù)，對(duì)于此兩方面對(duì)離層分布規(guī)律影響進(jìn)行研究，這對(duì)于完善地質(zhì)采礦作業(yè)的相關(guān)理論具有非常重要的意義。

1 離層分布規(guī)律現(xiàn)狀概述

隨著我國(guó)地質(zhì)采礦技術(shù)的快速發(fā)展以及各方面的關(guān)注，越來(lái)越多的專家學(xué)者對(duì)于采動(dòng)覆巖中離層的情況（從產(chǎn)生到消失的整個(gè)過(guò)程）給予了足夠的重視。早期某系學(xué)者對(duì)于離層的分布規(guī)律進(jìn)行了相應(yīng)的研究，其結(jié)論在于：離層屬于地殼巖層移動(dòng)作用所產(chǎn)生的結(jié)果。隨著研究的深入進(jìn)行，人們對(duì)于離層分布情況有了更深的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)采動(dòng)覆巖中離層的產(chǎn)生、發(fā)展直到消失的整個(gè)過(guò)程受到開(kāi)采空間的影響，因?yàn)殚_(kāi)采空間的改變會(huì)引發(fā)外界應(yīng)力場(chǎng)的作用，這是造成最終結(jié)果的根本因素。但是此運(yùn)動(dòng)過(guò)程并非一成不變，所以會(huì)造成巖性的較大改變，這也造成了地質(zhì)采礦條件的改變，影響因素的復(fù)雜性就給相關(guān)研究工作造成了很多困擾。

從離層分布規(guī)律的相關(guān)研究進(jìn)程可知，隨著早期采動(dòng)覆巖“拱梁式平衡”模型的建立，各方面學(xué)者將研究重點(diǎn)放在了離層分布時(shí)空規(guī)律方面。隨著研究的深入，很多的離層分布研究理論得以出現(xiàn)，例如積分變換法、關(guān)鍵層理論、托板理論、能理釋放法等等，這些理論的建立對(duì)于進(jìn)一步研究離層分布規(guī)律打下了良好基礎(chǔ)。

2 地質(zhì)采礦因素對(duì)于離層分布規(guī)律的影響解析

整個(gè)地質(zhì)采礦過(guò)程會(huì)從很多方面造成離層分布的影響，這就需要從時(shí)間、空間兩個(gè)維度對(duì)其進(jìn)行分析?？偟膩?lái)說(shuō)，可以將離層分布規(guī)律的地質(zhì)采礦因素分成“地質(zhì)構(gòu)造”和“開(kāi)采技術(shù)”兩方面。所謂的地質(zhì)構(gòu)造因素主要包括如下幾方面：地質(zhì)構(gòu)造情況、覆巖巖性的軟硬度、厚硬巖層的空間分布情況、互層條件、非沉積巖層表現(xiàn)形式等等；所謂的開(kāi)采技術(shù)因素主要包括如下幾方面：地質(zhì)采礦方法和深度、煤層采出厚度、煤層采空區(qū)尺寸、煤層埋藏傾角和采礦工作進(jìn)程等等。一般情況下進(jìn)行地質(zhì)采礦因素對(duì)離層分布規(guī)律影響進(jìn)行研究時(shí)，更多是研究這兩方面的內(nèi)容，做好這兩方面的平衡，完善相應(yīng)理論。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)于離層分布規(guī)律的影響

第一，巖性對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。采空區(qū)覆巖層所具有的巖性對(duì)于離層具有非常重要的影響，直接決定著離層能夠形成。對(duì)于單一巖性形成的沉積巖體以及均質(zhì)巖性形成的沉積巖體來(lái)說(shuō)，不同層具有大體相同的厚度和抗彎剛度，所以在進(jìn)行采礦作業(yè)過(guò)程中，各層都會(huì)具有同樣的彎曲下沉量和下沉速度。第二，互層條件對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。煤系地層具有非常復(fù)雜的層狀結(jié)構(gòu)，不同巖層在性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)方面都有所不同。由不同巖性巖層所形成的復(fù)合性結(jié)構(gòu)會(huì)形成多種節(jié)理和層理，這就對(duì)地質(zhì)開(kāi)采時(shí)離層的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)性條件，并且會(huì)在很大程度上影響到離層的后續(xù)發(fā)展。從相應(yīng)參考文獻(xiàn)以及研究中能夠得知，如果巖體主要是通過(guò)粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖和中硬砂巖形成，那么覆巖的巖性差別相對(duì)較小，此種情況下離層都會(huì)從煤壁的正上方開(kāi)始。

如果巖體主要是通過(guò)粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖和硬砂巖形成，那么覆巖的巖性差別相對(duì)較大，受到采空區(qū)邊界位置頂板懸臂的影響，此種情況下離層都會(huì)從距離煤壁較近的采空區(qū)內(nèi)側(cè)上方開(kāi)始。第三，厚硬巖層位置對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。從相應(yīng)分析中能夠得知，覆巖當(dāng)中的厚硬巖層具有非常大的強(qiáng)度，可以承受較大的巖體重量，所以能夠有效限制離層空間向上發(fā)展，因此其對(duì)于離層發(fā)展高度和空間的持久性具有較大的限制。如果厚硬巖層屬于上位型，就是指厚硬巖層接近或者露出地面，若是其所具有的厚度能夠有效平衡掉巖體重量和作業(yè)的擾動(dòng)，那么可以對(duì)于下部離層空間實(shí)施填充；如果厚硬巖層屬于中位型（就是指到地表的距離在0.3H～0.57H范圍內(nèi)時(shí)）就可以判定其為安全型，若是厚硬巖層小于0.57H，那么其屬于危險(xiǎn)型，最好不要采用。第四，非沉積巖層和地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。對(duì)于地質(zhì)采礦作業(yè)來(lái)說(shuō)，覆巖的不同表現(xiàn)形式會(huì)對(duì)離層造成不同的影響，例如覆巖若是以覆蓋體的形式存在，那么就會(huì)在其下部形成離層空間；覆巖若是呈現(xiàn)出巖墻的方式就不會(huì)形成離層空間。

2.2 開(kāi)采技術(shù)因素對(duì)于離層分布規(guī)律的影響

第一，開(kāi)采和頂板方法對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。對(duì)于常規(guī)性地質(zhì)采礦來(lái)說(shuō)最常采取的開(kāi)采方式就是長(zhǎng)壁工作面的方式，主要采取的是全陷法或者充填法實(shí)施頂板管理。隨著技術(shù)理論的發(fā)展以及水平的提升，綜采放煤開(kāi)采技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。此種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所采出的煤層厚度相對(duì)較大，會(huì)在很大程度上影響甚至破壞覆巖，在開(kāi)采中形成非常大的離層空間，對(duì)于實(shí)施覆巖離層注漿填充是非常有利的。第二，煤層采出厚度和深度對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。煤層采出的厚度在很大程度上影響著離層的分布，這是其形成的基礎(chǔ)。對(duì)于單一薄煤層來(lái)說(shuō)，由于其厚度較薄，所以在實(shí)際開(kāi)采中不會(huì)輕易形成離層空間。而對(duì)于多煤層和厚煤層來(lái)說(shuō)，由于其煤層厚度相對(duì)較大，所以在實(shí)際開(kāi)采中容易形成離層空間。第三，煤層傾角對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。若是煤層呈現(xiàn)為水平狀態(tài)或者只是輕微傾斜情況下，注漿漿液就容易在離層空間發(fā)生沉積；若是煤層呈現(xiàn)為比較大的傾斜狀態(tài)，那么離層狀態(tài)就會(huì)發(fā)生較大的改變，需要對(duì)注漿鉆孔孔位進(jìn)行更加準(zhǔn)確的控制。第四，開(kāi)采速度對(duì)于離層分布規(guī)律的影響。若是其他各方面保持穩(wěn)定情況下，一旦地質(zhì)采礦的速度加快，就會(huì)縮短離層空間的存在時(shí)間。所以在實(shí)施地質(zhì)開(kāi)采覆巖離層注漿過(guò)程中，需要充分分析注漿能力、開(kāi)采速度等方面的因素，確保采礦的有效性。

3 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)采礦因素對(duì)于離層分布規(guī)律具有較大影響，對(duì)于進(jìn)一步提升采礦效率以及安全性、提高其綜合效益具有非常重要的作用。本文主要分析了地質(zhì)構(gòu)造因素和開(kāi)采技術(shù)因素對(duì)于離層分布規(guī)律的影響，能夠?yàn)楹罄m(xù)地質(zhì)采礦發(fā)展提供一定參考和幫助。