地質(zhì)構(gòu)造對煤礦開采的影響分析

◎牛賽偉

在煤炭長久的形成過程中，由于漫長的地質(zhì)構(gòu)造體系活動(dòng)，使得煤層本身受到了沉積、煤化、構(gòu)造變動(dòng)等多方面因素所造成的裂縫、褶曲、斷層等多個(gè)方面的結(jié)構(gòu)影響，這對于整個(gè)煤層的開采工作來說，帶來了較大的阻礙。下文主要針對地質(zhì)構(gòu)造對于煤礦開采的影響進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。

一、煤礦地質(zhì)工作的特點(diǎn)

煤礦的地質(zhì)工作狀態(tài)實(shí)際上有著一定的特殊性，絕大多數(shù)情況下都是在野外以及井下來進(jìn)行開采作業(yè)，那么其開采期間要保證開采的安全性，就應(yīng)當(dāng)要對煤礦地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行持續(xù)性的勘測，對各個(gè)方面的變動(dòng)信息進(jìn)行收集，只有這樣，才能逐步深刻、正確地反映礦井的地質(zhì)情況，為煤礦生產(chǎn)建設(shè)提供可靠地地質(zhì)依據(jù)，從而防止事故發(fā)生發(fā)生。煤礦開采工作在執(zhí)行的過程中，受到了開采空間、照明、視野范圍等多方面因素的影響，并且在對掘進(jìn)斷面的地質(zhì)資料進(jìn)行采集的過程中，其測定分析以及斷層的預(yù)測工作極易由于定量分析等方面所存在的問題而導(dǎo)致偏差現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，務(wù)必要對井下的具體地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行研究，確保資料的時(shí)效性，最大限度的提升地質(zhì)問題得以解決的可能性。除此之外，還應(yīng)當(dāng)要針對整個(gè)礦區(qū)范圍內(nèi)所存在的所有地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行大范圍的勘查，若地質(zhì)構(gòu)造了解不清楚，直接影響采煤方法的選擇、資源儲(chǔ)量估算不準(zhǔn)確，將影響煤礦的服務(wù)年限和生產(chǎn)的正常接續(xù)；對水文條件、瓦斯、煤塵、地?zé)岬葲]有查明，會(huì)帶來嚴(yán)重的自然災(zāi)害，造成人力、物力、財(cái)力的巨大損失。

二、地質(zhì)構(gòu)造對礦井開拓開采的影響

礦產(chǎn)資源成礦后，由于發(fā)生構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等，斷層常把礦體切成幾部分，使礦體的分布、形狀和產(chǎn)狀復(fù)雜化，從而對礦山開采帶來很大影響。因?yàn)橛写笮蛿鄬影l(fā)育的地方，煤層走向、傾向、傾角均發(fā)生較大變化，采區(qū)及階段劃分只能按照地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)塊劃定，給開拓開采布置帶來很大困難。因此，在開拓設(shè)計(jì)中，對于主要開拓巷道所經(jīng)過的地段，首先要弄清楚斷層的情況，對于斷距較大的斷層，開拓巷道盡量應(yīng)避開斷層破碎帶，尤其是應(yīng)避開與巷道平行或成小角度斜交的斷層破碎帶，盡可能將斷層作為采區(qū)劃分的邊界。其次，斷層還影響平巷掘進(jìn)，巷道掘進(jìn)中，若遇到稍大的斷層，有時(shí)須考慮使巷道拐彎，以保證平巷和煤層底板的距離，但巷道拐彎會(huì)增加巷道長度，從而增加運(yùn)輸環(huán)節(jié)，對各種管道工程的鋪設(shè)也帶來很大困難。此外，在掘進(jìn)中碰到斷層，還必須加強(qiáng)支護(hù)，甚至要采取特殊措施才能通過斷層。因此，斷層對礦井開拓開采的影響較大。

三、地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全生產(chǎn)的主要威脅

1.礦井水災(zāi)與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。

地質(zhì)構(gòu)造所呈現(xiàn)出的變化因素是對出水事故造成影響的一個(gè)關(guān)鍵所在，而對于地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析預(yù)測的相關(guān)工作，也就成為了落實(shí)防治措施的一個(gè)重要基礎(chǔ)。針對回采率進(jìn)行提升，能夠極大的延長礦井自身所具有的生產(chǎn)壽命，緩解資源枯竭的速度起到了極其重要的作用。煤礦在進(jìn)行開采的過程中，所涉及到的地質(zhì)構(gòu)造主要包含有陷落柱、斷層、褶曲等多種現(xiàn)象，而部分事故的發(fā)生，也恰恰是由于這部分構(gòu)造所呈現(xiàn)出的問題而引發(fā)。因此，在針對礦井出水原因進(jìn)行分析的過程中，最重要的一個(gè)因素就是要明白不同的形態(tài)體系導(dǎo)致井下出水所產(chǎn)生的變化現(xiàn)象，從而完全掌握到其中所存在的變動(dòng)規(guī)律，確保任何變化因素都能夠防范于未然。對近年來的煤礦水害規(guī)律進(jìn)行總結(jié)的來看，我們能夠得出以下幾個(gè)方面的結(jié)論：

（1）在礦井出現(xiàn)水害現(xiàn)象的情況下，通常都是出現(xiàn)在巷道的迎頭位置之上，其導(dǎo)致的根本因素就是由于進(jìn)行掘進(jìn)的過程中，遭遇到了地質(zhì)水源現(xiàn)象，并且破壞了地質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終引發(fā)出水。

（2）采煤工作面所呈現(xiàn)出的突水現(xiàn)象，通常都是由于煤礦在進(jìn)行回采的過程中，遇到了某些不良的地質(zhì)構(gòu)造條件，并且產(chǎn)生了擾動(dòng)誘發(fā)現(xiàn)象，從而使得導(dǎo)水帶破裂，引發(fā)水源突水的現(xiàn)象。

2.瓦斯事故與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。

我國地質(zhì)條件復(fù)雜，是受瓦斯災(zāi)害威脅最嚴(yán)重的國家之一。瓦斯生于煤層，儲(chǔ)于煤層，受地質(zhì)條件和歷史演化作用控制。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度控制著煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，構(gòu)造煤的發(fā)育特征控制著瓦斯抽采和瓦斯治理的難度。多年的實(shí)踐證明，只有綜合運(yùn)用板塊構(gòu)造理論、區(qū)域地質(zhì)演化理論、瓦斯賦存構(gòu)造逐級(jí)控制理論，才能揭示構(gòu)造煤的發(fā)育規(guī)律并揭示煤與瓦斯突出機(jī)理，才能進(jìn)行更為準(zhǔn)確的瓦斯預(yù)測。

3.采煤沉陷。

采煤沉陷是我國煤炭礦區(qū)現(xiàn)存的最大安全隱患之一，如果不能完全對其進(jìn)行有效的管理和控制，就難以保證煤炭開采工作的安全、穩(wěn)定、有序進(jìn)行，甚至有可能造成大規(guī)模的人員傷亡，對于社會(huì)的安定也會(huì)造成一定程度的影響。煤礦地質(zhì)構(gòu)造的不同是引起采煤沉陷事故發(fā)生的根本原因之一，如煤層厚度、埋深、傾角及覆巖結(jié)構(gòu)等。因此，引發(fā)采煤沉陷的幾率也有所區(qū)別。針對這一主要原因，在煤礦區(qū)設(shè)立時(shí)就要采取如下措施：

（1）煤炭礦區(qū)管理人員和技術(shù)人員要對礦區(qū)實(shí)地情況進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的研究與勘查。

（2）逐步制定一套或多套詳盡、合理、科學(xué)的煤炭開采計(jì)劃和開采組織形式。

（3）在煤炭開采中一定要盡量避開較易發(fā)生采煤沉陷的地區(qū)。

4.水害事故和水文地質(zhì)

（1）水害事故的發(fā)生地點(diǎn)。掘進(jìn)巷道和回采工作面采通小窯、老空區(qū)、遇導(dǎo)水?dāng)鄬踊蚍忾]不良的鉆孔導(dǎo)通含水層、雨季期間的淹井等。

（2）水害事故的發(fā)生原因。在采掘工作中，如果所采煤層底板與下部承壓含水層之間的隔水層巖石厚度太小，無法承受壓力，或巷道接近斷層時(shí)，就可能導(dǎo)致突水；由于勘探工作的不及時(shí)準(zhǔn)確，在掘進(jìn)工作中與有積水的老窯、采空區(qū)打透，會(huì)發(fā)生極為嚴(yán)重的老塘突水事故；另外，早期封閉不良的鉆孔也可能發(fā)生透水事故；在多雨季節(jié)的"三防"工作也不容忽視。

（3）水害防治措施。水害在一般的煤礦采掘過程中發(fā)生的幾率較低，但是一旦發(fā)生造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。在礦井設(shè)計(jì)與采區(qū)設(shè)計(jì)中，對可能導(dǎo)水的斷層，要留設(shè)足夠的防水隔離煤柱；對采空積水區(qū)、老窯積水區(qū)，要加強(qiáng)勘探工作，及時(shí)疏放老空水或留設(shè)防隔水煤柱；在開采過程中，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，查明充水水源和通道，編制水文地質(zhì)圖，指導(dǎo)防治水工作，使探放水工作有的放矢，避免水害事故的發(fā)生，促進(jìn)安全生產(chǎn)。