地質(zhì)構(gòu)造對礦井安全的影響及其預(yù)防研究

王 斌

（西山煤電集團(tuán)官地礦，山西 太原 030000）

地質(zhì)構(gòu)造是因?yàn)樵诓粩嗟牡貧み\(yùn)動(dòng)中自然形成的，因此成為開采過程中的不可控因素。為了避免這一影響，就應(yīng)深入地分析研究地質(zhì)構(gòu)造的種類，以及不同的地質(zhì)構(gòu)造會(huì)分別帶來哪些影響，做好預(yù)防及處理方案。

1 地質(zhì)構(gòu)造對礦井安全的影響

在礦井開拓及煤炭資源的開采過程中常存在著各種風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)苛的工作環(huán)境下不單單要求技術(shù)人員及煤礦工人的專業(yè)素養(yǎng)及經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備，更需了解相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造知識(shí)，并在其不斷變化的情況下保持對各環(huán)節(jié)的高度重視。保證勘探的精確高效，才能做到煤礦生產(chǎn)開采的有效進(jìn)行。褶皺、裂隙、陷落柱、斷層是最為常見的地質(zhì)構(gòu)造，從不同層面影響著煤炭資源的正常開采以及煤礦工作人員的生命安全。

1.1 褶皺

褶皺在煤礦礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中是很常見的地質(zhì)構(gòu)造，巖體在不斷受到水平壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生褶皺。而褶皺也有多種類型，為人們熟知的就按其受力方向和位置上的差別，分為背斜和向斜兩種。這兩種的成因完全不同，但都影響著煤炭的埋深而加大了生產(chǎn)開采難度。向斜由于其獨(dú)特的地形構(gòu)造，也很容易引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，且因向斜處往往地質(zhì)年代很新，巖層松軟，加大了礦井支護(hù)難度。合理利用其地質(zhì)構(gòu)造，松軟的巖性也能有利于礦井開拓，這也是值得權(quán)衡利弊的[1]。褶皺中核部的熱量難以釋放，極易引起煤層自燃。由于不論向斜背斜，都給瓦斯的賦存留下天然的空間，這是極其危險(xiǎn)的，很容易造成煤礦瓦斯突出問題，并且在向斜中因?yàn)樗?dú)特的構(gòu)造，瓦斯很難正常逸散出去，因此往往更容易引發(fā)爆炸。

1.2 裂隙及陷落柱

裂隙以及陷落柱問題，在煤礦開采過程中也會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。兩者在水災(zāi)方面的危害尤為突出，在礦井生產(chǎn)過程中，含水層的水很容易在裂隙的滲流下流入礦井，因此分析礦井涌水量并做出預(yù)防措施，合理計(jì)算水泵功率及數(shù)量成為礦井設(shè)計(jì)最基本的要求。而由于陷落柱的存在，也形成了一個(gè)天然的儲(chǔ)水地帶，開采前的勘探工作也因此顯得尤為重要。更為嚴(yán)重的是，陷落柱因?yàn)槠涮厥獾幕瘜W(xué)成分，會(huì)隨著時(shí)間的推移愈發(fā)嚴(yán)重，甚至引起大范圍的塌陷。若其侵蝕煤層，則極大地影響了正常產(chǎn)量以及煤炭的生產(chǎn)開采。常見的巖體裂隙有原生裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙等。裂隙中原生裂隙往往是由于地下水滲流形成的，加強(qiáng)原始地質(zhì)勘探，大多能得到觀測解決。構(gòu)造裂隙伴隨著開采生產(chǎn)而產(chǎn)生，因此具有方向性，不斷的采掘工作新生成的構(gòu)造裂隙，為地下水提供了流動(dòng)場所，加大了突水事故的發(fā)生。裂隙在斷層等地質(zhì)構(gòu)造中會(huì)呈現(xiàn)羽狀分布，而在地下水賦存的破碎巖體中會(huì)表現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層間運(yùn)動(dòng)[2]。

1.3 斷層

斷層往往影響著煤炭的正常生產(chǎn)，工作面的推進(jìn)過程中，會(huì)因煤層斷層而延誤正常生產(chǎn)，提前做好地質(zhì)情況探明是極為關(guān)鍵的。圍巖在自然地質(zhì)條件下達(dá)到一種平衡狀態(tài)，而斷層的形成會(huì)使周圍構(gòu)造應(yīng)力變得極為復(fù)雜，破壞原有的平衡，發(fā)生頂板破碎，并在時(shí)間推移過程中及位移過程中不斷變化。在地應(yīng)力的作用下，巖體裂隙破壞使得地層發(fā)生位移，而地層的整體性也就得到破壞，巖層會(huì)隨著位移的不斷增大而產(chǎn)生斷層（見下頁圖1）。在開采過程中，埋深越深，地應(yīng)力越大，深部圍巖也越容易遭受破壞。在較淺巖層發(fā)生的破壞大多是延性破壞，而隨著深度增加，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)越來越復(fù)雜，因此多發(fā)生塑性破壞。也更需加大圍巖支護(hù)力度。巷道在掘進(jìn)過程中遇斷層時(shí)，其頂板也會(huì)極大降低穩(wěn)定性，越接近斷層，則越為破碎，很容易發(fā)生局部冒頂或整體頂板垮落[2]。煤層也常因斷層的存在，引發(fā)自燃及瓦斯爆炸，加大了與空氣接觸的可能，影響了煤炭資源儲(chǔ)量以及煤礦安全生產(chǎn)。

圖1 斷層示意圖

2 防治措施

2.1 高效高新技術(shù)勘察

對礦區(qū)周邊地質(zhì)情況因有精確了解，地質(zhì)構(gòu)造圖是最基本的勘探資料。在此基礎(chǔ)上，專業(yè)人員的多次鉆探，綜合了解礦區(qū)周圍地質(zhì)情況，能夠有效的引導(dǎo)煤礦安全高效生產(chǎn)。完善開采技術(shù)，不斷引進(jìn)更新各種新技術(shù)新設(shè)備，做好采掘前的準(zhǔn)備工作，做好支護(hù)措施。加強(qiáng)煤礦制度管理，把各項(xiàng)措施落到實(shí)處保障生產(chǎn)安全。井下技術(shù)人員的探測，包括瓦斯監(jiān)測，涌水量等，以及掘進(jìn)前對地質(zhì)情況的預(yù)先鉆探都能保障生產(chǎn)上的安全，也避免了因錯(cuò)誤巷道掘進(jìn)而造成的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。加大勘探設(shè)備的投入及技術(shù)人員的引進(jìn)，從而能夠?qū)y量數(shù)據(jù)的精確性提供保障，對測量數(shù)據(jù)的全面精確分析，提高對地質(zhì)構(gòu)造的分析研究工作，明確礦井地質(zhì)構(gòu)造[3]。在堪明地質(zhì)構(gòu)造下進(jìn)行工作生產(chǎn)，能夠極大的降低災(zāi)害發(fā)生。也為煤礦開采生產(chǎn)安全提供了可靠保證。要對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段加以應(yīng)用，根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況，在了解地質(zhì)構(gòu)造情況下，利用新型技術(shù)，如三維探測、無線電傳輸、5G技術(shù)等進(jìn)行勘探?？茖W(xué)評估所得的資料，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、圖紙信息、現(xiàn)場勘察情況，綜合開展煤礦地質(zhì)信息化建設(shè)。盡可能做到地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報(bào)，避免因地質(zhì)災(zāi)害對礦井正常生產(chǎn)造成影響

2.2 合理設(shè)計(jì)規(guī)劃

斷層保護(hù)煤柱的設(shè)置、陷落柱侵蝕煤層等，必然會(huì)對煤炭資源造成損失。因此加大煤炭資源的回采利用率是極為重要的，科學(xué)精確的勘探結(jié)果，能夠最大限度的減少多余煤柱的留設(shè)，保證煤炭資源回采率。煤礦實(shí)際生產(chǎn)過程前必須對地質(zhì)情況做出深入了解，做好應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)對工作?？茖W(xué)合理利用煤礦煤炭資源，使僅有的資源發(fā)揮其合理的最大的利用效率。斷層保護(hù)煤柱、防水煤柱的留設(shè)可進(jìn)行科學(xué)合理計(jì)算，在保障煤礦生產(chǎn)安全的前提下，盡可能減少浪費(fèi)，合理估算煤柱的留設(shè)尺寸。先進(jìn)理念及設(shè)備的引進(jìn)，能夠在復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造下，保障煤炭資源最大限度地得到利用，減少資源浪費(fèi)。

2.3 加強(qiáng)災(zāi)害防治管理

復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造不可避免的帶來各種災(zāi)害的發(fā)生，做好應(yīng)對措施及突發(fā)事件的正確應(yīng)對是極為重要的，加強(qiáng)對采空區(qū)、老窖等積水的探測，實(shí)時(shí)觀測礦井涌水量是否異常。設(shè)置防水隔離煤柱，定期檢查保養(yǎng)排水設(shè)備，到期設(shè)備維修或更換。有斷層存在的煤層留設(shè)保護(hù)煤柱，并加大瓦斯檢測力度，防治瓦斯突出。并檢測煤層是否有自燃傾向，做好應(yīng)對措施。對破碎及不穩(wěn)定巖體做到及時(shí)的注漿加固，對一些裂隙進(jìn)行注漿處理，這樣可使巖體極大提升自身強(qiáng)度和完整性，使得巖體力學(xué)性質(zhì)得到改善。在一些破碎頂板上進(jìn)行錨桿錨索的吊頂支護(hù)，也能有效減少其冒頂事故的發(fā)生，保證了回采工作的順利安全進(jìn)行。巷道掘進(jìn)面遇斷層時(shí)選用合理方法進(jìn)行錨固作業(yè)，并注漿加固，能夠是巷道原本破碎的巖體得到有效改善，重新形成一個(gè)整體，加大了圍巖承載能力，發(fā)揮圍巖的支護(hù)作用，降低支架載荷。了解礦區(qū)水文地質(zhì)情況，貫徹落實(shí)掘進(jìn)前預(yù)先探明情況，探明分析之后掘進(jìn)作業(yè)的制度理念。要引入先進(jìn)的檢測設(shè)備、探測設(shè)備，能夠及時(shí)預(yù)測預(yù)報(bào)礦井涌水異常，礦井瓦斯含量異常等情況的發(fā)生。能夠做好安全防護(hù)措施，降低災(zāi)害的發(fā)生。

3 結(jié)語

煤礦在進(jìn)行科學(xué)合理對地質(zhì)構(gòu)造的分析研究下進(jìn)行開采生產(chǎn)工作，能夠有效減少因地質(zhì)構(gòu)造對煤炭資源生產(chǎn)開發(fā)的不利影響，保障煤礦工作人員的生命安全。正確應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害，做好預(yù)防及發(fā)生災(zāi)害后的應(yīng)急預(yù)案，能夠極大地促進(jìn)煤礦正常的生產(chǎn)工作及災(zāi)后復(fù)工復(fù)產(chǎn)，提高煤炭資源的回收利用率，保障煤礦生產(chǎn)的有序進(jìn)行。