煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采的影響

◎曾 鹍

人們?cè)谌粘Ｉ詈蜕a(chǎn)工作中，對(duì)于煤礦資源的需求量不斷上漲，因此要求煤礦開(kāi)采工作單位需要不斷加快煤礦開(kāi)采效率，同時(shí)需要保證整個(gè)采礦工作的安全性。

隨著我國(guó)煤礦資源開(kāi)采總量和開(kāi)采范圍的不斷提升，在煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到一些復(fù)雜地質(zhì)條件因素影響，造成煤礦開(kāi)采工作效率和安全性無(wú)法得到保證，其中煤礦地質(zhì)構(gòu)造是煤層開(kāi)采工作當(dāng)中不可避免的問(wèn)題之一，因此必須要引起相關(guān)工作單位的高度重視。通過(guò)前期科學(xué)合理的地質(zhì)勘探工作開(kāi)展，可以幫助煤礦開(kāi)采工作單位全面掌握煤層地質(zhì)構(gòu)造具體情況，同時(shí)也是獲取地質(zhì)資料的重要方法。地質(zhì)資料是煤礦開(kāi)采工作中非常重要的參考內(nèi)容，要想從根本上提高煤礦井下開(kāi)采工作效率和穩(wěn)定性，必須要保證前期勘察工作效果?；诖耍疚氖紫柔槍?duì)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)于煤礦開(kāi)采工作所產(chǎn)生的各種影響進(jìn)行分析，并且提出相關(guān)的優(yōu)化解決策略，有效保證煤礦井下作業(yè)工作的安全性和穩(wěn)定性，保證煤礦開(kāi)采工作質(zhì)量，為后續(xù)類(lèi)似工作開(kāi)展提供有效參考和借鑒。

一、工程概況

礦區(qū)位于我國(guó)某省市一個(gè)縣境內(nèi)，屬黔中低山地貌，所在地區(qū)山高谷深，水域少，巖溶分布較廣，形態(tài)復(fù)雜多樣。區(qū)內(nèi)地勢(shì)總體呈東高西低、南北高中部低，地形起伏較大。區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于北部的大尖山山頂，海拔高程為+1457.50m；區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)位于西部豆子漕附近的溪溝中，海拔高程為+1128.20m，相對(duì)高差329.3m。礦區(qū)西側(cè)區(qū)域海拔高程約為+754m，為當(dāng)?shù)氐淖畹颓治g基準(zhǔn)面。區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖廣泛出露，巖溶發(fā)育，見(jiàn)巖溶洼地、充水溶斗、落水洞、干溶斗等巖溶形態(tài)地貌。

二、礦區(qū)地層條件

礦區(qū)內(nèi)出露的地層由老至新有：二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）和長(zhǎng)興組（P3c）、三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）、三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）、三疊系中統(tǒng)松子坎組（T2s）及第四系（Q）。茅口組（P2m）：在礦區(qū)北部及東北角出露，礦區(qū)內(nèi)出露不全，出露面積約0.60km2，厚度不詳。其巖性為灰～淺灰色灰?guī)r厚層狀含燧石灰?guī)r，微晶至細(xì)晶結(jié)構(gòu)，含蜓類(lèi)、腕足類(lèi)、腹足類(lèi)等化石。與上覆龍?zhí)督M呈假整合接觸。龍?zhí)督M（P3l）：龍?zhí)督M出露于礦區(qū)北部及西南角，為礦內(nèi)主要含煤地層，為一套海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖含煤沉積。主要由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組成、中夾炭質(zhì)泥巖、菱鐵巖及泥灰?guī)r、灰?guī)r。含煤5～10 層，其中可采煤層1層。含少量腕足類(lèi)、瓣鰓類(lèi)等動(dòng)物化石和植物化石碎屑。礦區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M出露面積約5.50km2，厚約117.85～130.64m，平均123.49m，區(qū)內(nèi)該地層厚度無(wú)明顯變化規(guī)律。與下伏地層下二疊統(tǒng)茅口組呈假整合接觸。

三、煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于煤礦開(kāi)采工作所產(chǎn)生的影響

1.礦井水災(zāi)。

在煤礦井下采煤工作過(guò)程中，如果地下水受到煤礦開(kāi)采工作的影響，水體的流向出現(xiàn)變化，偏離了原有的水體流動(dòng)路徑，大量的流向礦井內(nèi)部很容易造成礦井當(dāng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的水災(zāi)事故。這一災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生，造成煤礦開(kāi)采工作效率有所偏低，會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采工作造成較大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生這一災(zāi)害問(wèn)題的主要原因包含以下幾個(gè)方面：第一，在進(jìn)行采煤工作過(guò)程中，如果出現(xiàn)一些違規(guī)性操作問(wèn)題很有可能會(huì)出現(xiàn)煤礦井下產(chǎn)生大量水體聚集區(qū)域，造成煤礦出現(xiàn)突水事故，嚴(yán)重的情況下會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的水災(zāi)，對(duì)煤礦井下作業(yè)人員以及整個(gè)采礦工作的安全性造成比較嚴(yán)重的影響。第二，煤礦井下開(kāi)采作業(yè)工作之前，需要詳細(xì)勘察煤礦井下地質(zhì)條件及其結(jié)構(gòu)構(gòu)成情況，如果沒(méi)有進(jìn)行這一工作過(guò)程，在煤礦開(kāi)采工作當(dāng)中很容易因?yàn)椴涣私獾刭|(zhì)條件狀況，而忽略這一災(zāi)害所產(chǎn)生的影響，外加上相關(guān)施工人員在掘進(jìn)工作方法上使用不當(dāng)，對(duì)地質(zhì)條件造成了較大的影響和破壞會(huì)出現(xiàn)礦井內(nèi)部流入大量的地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的水災(zāi)情況，如圖1：

圖1 礦井水災(zāi)

2.瓦斯事故。

煤礦井下地質(zhì)條件構(gòu)成相對(duì)比較復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)存在一些嚴(yán)重的斷層和大面積空隙等問(wèn)題，瓦斯會(huì)從這些空隙和斷層內(nèi)部大量溢出，造成煤礦井下空氣中的瓦斯含量超標(biāo)造成較大的安全隱患。產(chǎn)生瓦斯事故的主要原因包含以下幾個(gè)方面：第一，是受到地質(zhì)條件因素的影響出現(xiàn)斷層結(jié)構(gòu)，斷層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生會(huì)影響到煤炭正常開(kāi)采，同時(shí)也會(huì)造成煤炭開(kāi)采工作面瓦斯含量大量升高，造成嚴(yán)重的瓦斯爆炸事故。第二，受到褶皺地質(zhì)條件因素的影響，褶皺地質(zhì)條件的產(chǎn)生會(huì)直接影響到煤層內(nèi)部熱量的交換速率，當(dāng)褶皺構(gòu)造屬于礦山背斜位置的情況下，會(huì)造成其中的熱量大量聚集形成瓦斯爆炸事故的著火源。第三，是開(kāi)采區(qū)域煤層孔隙結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，這種結(jié)構(gòu)數(shù)量增多會(huì)造成煤層內(nèi)部的氧氣含量不斷增加，氧氣含量上升會(huì)加速煤層的氧化很容易出現(xiàn)煤層氧化自燃，引發(fā)更加嚴(yán)重的瓦斯爆炸事故。第四，地質(zhì)因素影響表現(xiàn)為煤層裂隙情況，當(dāng)煤層內(nèi)部出現(xiàn)比較多的裂隙問(wèn)題時(shí)，氧氣通過(guò)裂隙直接進(jìn)入到煤層內(nèi)部，加大了煤層與內(nèi)部瓦斯之間的接觸面積，進(jìn)而增加了瓦斯事故的產(chǎn)生可能性。

3.采煤沉陷問(wèn)題。

在進(jìn)行煤炭井下開(kāi)采工作過(guò)程中，很有可能會(huì)出現(xiàn)采煤沉陷問(wèn)題這個(gè)問(wèn)題，在煤礦開(kāi)采工作當(dāng)中比較常見(jiàn)，為了有效保證煤炭開(kāi)采工作的安全性和穩(wěn)定性，需要針對(duì)這一災(zāi)害問(wèn)題采取針對(duì)性的控制措施來(lái)加以解決，通過(guò)合理的管理和控制工作方法，有效降低安全事故的產(chǎn)生率，提高采煤工作的安全性和穩(wěn)定性。如圖2：

圖2 采煤位置沉陷

四、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采工作影響的有效解決策略

1.加強(qiáng)煤礦地質(zhì)構(gòu)造的勘測(cè)與分析。

要全面加強(qiáng)對(duì)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造的勘測(cè)與分析工作，同時(shí)對(duì)煤礦井下的地質(zhì)條件情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和分析，有效結(jié)合煤礦開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)資料進(jìn)行深入探索，全面提高煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造勘測(cè)工作的精確性，為后續(xù)煤礦正式開(kāi)采工作提供有效保證。在煤礦地質(zhì)構(gòu)造勘測(cè)工作過(guò)程中，主要工作內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面：第一，需要使用正確的地質(zhì)勘測(cè)工具，對(duì)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造條件進(jìn)行測(cè)量，有效借助地質(zhì)條件的變化規(guī)律與構(gòu)造參數(shù)，繪制出相應(yīng)的地質(zhì)構(gòu)造圖。第二，通過(guò)使用計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)煤礦井下探測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析，收集更加精確的地質(zhì)條件構(gòu)造圖像信息對(duì)地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行全面了解，對(duì)其中存在的一些隱患問(wèn)題事先進(jìn)行預(yù)防。第三，要全面加強(qiáng)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造實(shí)地勘察工作，獲取其中的一手地質(zhì)勘察資料信息，對(duì)礦井地質(zhì)構(gòu)造勘查信息內(nèi)容進(jìn)行深入分析和了解，同時(shí)還需要進(jìn)一步提高對(duì)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造以及各種地質(zhì)條件發(fā)育規(guī)律的掌握程度，進(jìn)而合理使用鉆探、化碳以及物探等方式，對(duì)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造性質(zhì)、開(kāi)采工作規(guī)模以及地質(zhì)條件構(gòu)造所產(chǎn)生的不良影響進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析，為煤礦開(kāi)采工作提供出更加科學(xué)的指導(dǎo)。

在地質(zhì)勘查工作過(guò)程中，通過(guò)將先進(jìn)的地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)方法和先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合和應(yīng)用，比如對(duì)三維地震、瞬變電磁、礦井物探以及地面站等相關(guān)參數(shù)信息進(jìn)行全面收集和總結(jié)，有效查明煤礦開(kāi)采區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)條件的整體工作情況，對(duì)一些比較特殊的斷層地質(zhì)條件分布情況、煤層埋藏深度大小、煤層厚度以及隔水層厚度大小等多項(xiàng)信息進(jìn)行分析和研究，并且在地理信息平臺(tái)建設(shè)基礎(chǔ)之上，配合使用礦井多元化信息系統(tǒng)，基于更加先進(jìn)的瞬變電磁勘探法、礦井物探法，了解煤礦開(kāi)采區(qū)域內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造條件以及水文地質(zhì)條件等，建立起地質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)工作模型，獲取更加精確的一手地質(zhì)勘探工作資料，為后續(xù)煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。

2.注重采煤技術(shù)和設(shè)備的升級(jí)。

在煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中，必須要充分重視煤礦開(kāi)采技術(shù)和開(kāi)采設(shè)備的升級(jí)工作，對(duì)煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中所使用的各種技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行必要升級(jí)，可以有效解決以往設(shè)備作業(yè)效率偏慢以及煤礦開(kāi)采工作質(zhì)量不符合要求等多方面問(wèn)題，可以進(jìn)一步提高煤礦開(kāi)采工作的安全性和穩(wěn)定性。比如，現(xiàn)階段使用頻率相對(duì)較高的大采高工藝技術(shù)方法，每次的采煤工作在進(jìn)行儀器設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)工作過(guò)程中，需要查看儀器設(shè)備是否符合工程施工位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如果施工過(guò)程中所使用的儀器設(shè)備符合地質(zhì)結(jié)構(gòu)的條件下，需要有效保證儀器設(shè)備的整體使用工作質(zhì)量和效果。與此同時(shí)，個(gè)別涉及到安全性的儀器設(shè)備也需要進(jìn)行必要的優(yōu)化處理，比如瓦斯過(guò)量檢查、事故預(yù)警、地下水涌出檢查等多方面工作，在此類(lèi)儀器設(shè)備的使用工作效果達(dá)到最佳的狀態(tài)下，可以有效防止礦井施工過(guò)程中產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。除此之外，大部分的安全問(wèn)題經(jīng)經(jīng)常與煤礦井下工作人員的安全防護(hù)意識(shí)有著直接的關(guān)聯(lián)，因此做好周期性的人員教育和安全技能培養(yǎng)工作也非常關(guān)鍵。如圖3：

圖3 采煤設(shè)備

3.礦井水災(zāi)的防治處理工作策略。

在礦井開(kāi)采工作過(guò)程中，水災(zāi)是煤礦開(kāi)采工作中比較常見(jiàn)的問(wèn)題之一，如果出現(xiàn)比較嚴(yán)重的礦井水災(zāi)問(wèn)題，會(huì)對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采企業(yè)單位造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和影響。對(duì)此，在煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中，需要對(duì)其中可能產(chǎn)生的突水煤層留設(shè)防水隔離煤柱，通過(guò)這種方法有效降低水災(zāi)問(wèn)題的產(chǎn)生概率。與此同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)煤礦井下積水區(qū)域的勘查工作，及時(shí)疏通煤礦井下存在的大量積水以及采空積水，在煤礦井下開(kāi)采工作當(dāng)中需要對(duì)煤礦周?chē)鷧^(qū)域的地質(zhì)條件情況和水文條件情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)，編制出更加科學(xué)完善的水文地形圖像，同時(shí)相關(guān)工作人員需要對(duì)煤礦井下所使用的止水套管的水體壓力、套管長(zhǎng)度以及鉆孔的垂直度等進(jìn)行合理控制，有效保證水體排放效率避免產(chǎn)生礦井當(dāng)中大量水體聚集等情況。

4.提高煤炭資源開(kāi)采利用與回收效率。

第一，在煤礦井下開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，必須要保證煤炭資源開(kāi)采程度并且提高煤炭資源的回收工作效率。在實(shí)際工作過(guò)程中需要全面堅(jiān)持加強(qiáng)礦井地質(zhì)勘察以及巷道勘探工作，全面了解煤層內(nèi)部半生礦產(chǎn)資源的整體分布條件及其應(yīng)用價(jià)值情況。第二，在煤礦開(kāi)采工作當(dāng)中，需要充分了解煤礦開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造與發(fā)育規(guī)律特性，對(duì)煤層的變化特點(diǎn)進(jìn)行全面掌握。第三，需要科學(xué)計(jì)算煤層內(nèi)部的資源儲(chǔ)存量情況，對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)工作計(jì)劃進(jìn)行合理調(diào)整，保證煤炭資源開(kāi)采更加徹底，避免出現(xiàn)大量資源浪費(fèi)問(wèn)題。第四，針對(duì)煤礦井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘查工作結(jié)果，通過(guò)科學(xué)分析基礎(chǔ)之上制定出更加科學(xué)完善的煤礦開(kāi)采工作方案，可以有效降低煤炭資源開(kāi)采工作過(guò)程中出現(xiàn)的資源浪費(fèi)問(wèn)題，提高煤礦開(kāi)采工作效率以及礦產(chǎn)資源的回收率，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采工作單位的良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.全面加強(qiáng)煤礦井下安全保護(hù)措施。

在煤礦井下開(kāi)采作業(yè)工作過(guò)程中，在充分掌握煤礦井下地質(zhì)條件構(gòu)造的情況下，相關(guān)工作人員需要基于實(shí)際工作情況，對(duì)煤礦井下開(kāi)采工藝流程進(jìn)行合理編排。與此同時(shí)，需要對(duì)煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中可能產(chǎn)生的各種安全性問(wèn)題進(jìn)行深入分析和研究，事先做好必要的防治處理工作方案，最大限度上降低煤礦開(kāi)采過(guò)程中安全事故的產(chǎn)生概率。通過(guò)事先預(yù)防的方式有效控制一些嚴(yán)重的煤礦開(kāi)采安全事故的產(chǎn)生，保證作業(yè)人員的人身安全。除此之外，在煤礦井下開(kāi)采作業(yè)工作中，如果發(fā)現(xiàn)事先制定好的煤礦開(kāi)采工作計(jì)劃存在嚴(yán)重的缺陷情況，必須要及時(shí)進(jìn)行整改，以此來(lái)保證礦井當(dāng)中各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行。相關(guān)工作人員和管理工作人員，在礦井施工前期需要全面了解礦井內(nèi)部資源的實(shí)際儲(chǔ)備情況，同時(shí)需要基于礦井內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造條件和礦層數(shù)據(jù)信息，對(duì)煤礦井下資源儲(chǔ)備量進(jìn)行確認(rèn)，要全面了解礦井區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的整體特點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)礦層電話(huà)工作情況，對(duì)于礦井的朝向進(jìn)行合理評(píng)估，有效保證后續(xù)各項(xiàng)工作的全面落實(shí)，避免不必要的礦產(chǎn)資源浪費(fèi)問(wèn)題的產(chǎn)生。

五、結(jié)語(yǔ)

煤礦企業(yè)單位需要對(duì)煤礦礦區(qū)內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造條件進(jìn)行詳細(xì)分析和研究，有效保障后續(xù)煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，有效降低地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采工作所產(chǎn)生的干擾，最大限度上減少煤礦地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采工作的更高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。