地質構造對煤層開采影響

摘 要:煤炭開采受地質構造影響極大，本文詳細描述了地質構造的幾種形態，并結合實際，分別論述了在綜采時如何避免陷落柱、巖漿侵入體等形態的不利影響和具體措施。

關鍵詞:地質構造 煤層開采

中圖分類號:P1-09文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0253-01

1 地質構造概述[1-3]

1.1 褶皺構造

巖層或煤層由于地殼升降或水平方向的擠壓運動，被擠成彎彎曲曲但保持巖層的連續性和完整性的構造形態稱為褶皺。巖層褶皺構造中的每一個彎曲為一基本單位稱為褶曲。其中，煤層和巖層向上凸起的部分稱為背斜，向下凹陷的部分稱為向斜。在自然界中，背斜和向斜在位置上往往是彼此相連的。

1.2 單斜構造

(1)走向煤層或巖層層面與水平面的相交線稱為走向線，巖層在平面上的延伸方向。(2)傾向與走向線垂直向下的直線稱為傾斜線，傾斜線在水平面上的投影稱為傾向線，傾向線的方向稱為傾向，傾向表示傾斜巖層向地下深處延伸的方向。(3)傾角煤層或巖層層面與水平面之問所夾的最大銳角，稱為煤層或巖層的傾角。一般說來，傾角越小，開采越易;傾角越大，開采越難。煤層根據傾角分為緩傾斜煤層、傾斜煤層和急傾斜煤層。由于受地質構造的影響，在任何一個煤田內，同一煤層在不同的地點，煤層的走向、傾向和傾角都不是固定不變的，只不過變化的大小程度不同。

1.3 斷裂構造

巖層受地質作用力作用后遭到破壞，失去了連續性和完整性的構造形態稱為斷裂構造。斷裂面兩側的巖層沒有發生明顯位移的稱為裂隙或節理。裂隙在煤礦的實際生產中，對鉆眼爆破、回采率、頂板管理、地下水等方面都有直接的影響。當斷裂面兩側的巖層發生了明顯的位移時，稱之為斷層。(1)斷層面巖層發生斷裂位移時，相對滑動的斷裂面，稱為斷層面。(2)斷盤斷層面兩側的巖體稱為斷盤。如果斷層面為傾斜時，通常將斷層面以上的斷盤稱為上盤，斷層面以下的斷盤稱為下盤。如果斷層面直立時，就無上、下盤之分，可按兩盤相對上升或下降的位置分上升盤或下降盤。(3)斷距斷層的兩盤相對位移的距離稱為斷距。斷距可分為垂直斷距(兩盤相對位移垂直距離)和水平斷距(兩盤相對位移水平距離)。根據斷層兩盤相對運動的方向，斷層可分為正斷層(上盤相對下降，下盤相對上升)、逆斷層(上盤相對上升，下盤相對下降)和平推斷層(斷層兩盤沿水平方向相對移動)。根據斷層走向與巖層走向的關系，斷層又可分為走向斷層(斷層走向與巖層走向平行)、傾向斷層(斷層走向與巖層走向垂直)和斜交斷層(斷層走向與巖層走向斜交)。根據斷層的組合形式不同，分別可以構成地塹、地壘、階梯構造等斷層組合形式。斷層在各礦區分布很廣，其形態、類型繁多，規模大小不一。一般將落差大于50m的稱為大型斷層;落差在20～50m之間的稱為中型斷層;落差小于20m的稱為小型斷層。斷層對煤礦設計、生產影響很大。

1.4 沖蝕、巖溶塌陷和巖漿侵入

(1)沖蝕:由于古河流在泥炭層或含煤地層中流過而造成的煤層厚度發生變化或形成了無煤帶，稱為沖蝕。按沖蝕的時間可分為同生沖蝕和后生沖蝕兩種。(2)巖溶塌陷:當煤層下部分布有可溶性的石灰巖、白云巖，并且有發育的巖溶時，巖溶可能發生坍塌而引起上覆煤層和巖層垮落，從而破壞了煤層的完整性，通常稱為陷落柱。(3)巖漿侵入:由于地質作用，使巖漿侵入煤層(俗稱為火成巖侵入)，煤層被破壞，不但降低煤質，同時也給生產統籌很大的困難。

2 綜采中的過地質構造技術選析—以陷落柱和侵入體為例

2.1 過陷落柱

在有陷落柱存在的采區內，進行采區和綜采工作面設計時，要認真考慮陷落柱這一重要因素。根據陷落柱的數量、形狀、大小和分布狀況，以及陷落柱內巖石的硬度，選擇合理的巷道布置與處理方法，采取相應措施通過陷落柱[4]。

(1)工作面過陷落柱的方法;采陷落柱形狀多為橢圓形、近圓形，有時也有長條形。當陷落柱直徑大于30m，塌落的巖石硬度系數f>6，且又位于工作面中部時，可采用重新掘開切巷的方法跳過陷落柱進行開采。

當陷落柱直徑大于20m，巖石硬度系數f>6，且位于工作面端部(尤其在工作面尾部)時，可開掘繞巷，縮短工作面，繞過陷落柱進行開采。若地質構造情況不明，陷落柱充填及膠結狀況不好，有較大淋水，矸石基本沒變形、壓得不實且面積大，也應采取另掘開切巷繞過的方法。為保持開采過程中不同區段的工作面長度一致，避免隨時增減液壓支架，應使繞巷平行或垂直于工作面。(2)過陷落柱的安全措施;在臨近陷落柱5～8m時，逐步起吊輸送機，降低采高，沿頂板開采，留適當底煤。進入陷落柱區后，采用淺截深多循環的作業方式。陷落柱區內支架低，區外支架高，高支架向低支架過渡時要等差，即相鄰兩架高厚差以150～200nllTl為宜，以防液壓支架擠架或咬架。如果陷落柱區內巖石較硬，可用爆破處理，用采煤機將矸石裝入刮板輸送機，爆破時要用膠帶(舊膠帶)擋住液壓支架的立柱和推移千斤頂，以防崩壞，但應盡量采用高壓射流疏松陷落柱等新技術取代打眼放炮。陷落柱區內的頂板管理參考破碎頂板的管理方法，應盡量采用化學方法固結破碎頂板。

陷落柱區內可能有突然涌水或瓦斯涌出等現象，因此應提前預測。工作面接近陷落柱區時，應采取相應措施，防止意外事故發生。

2.2 過巖漿侵入體

煤層中巖漿侵入體有直立狀的脈狀巖墻和層狀巖床兩種狀態。當工作面開采遇到巖漿侵入體后，應根據資料進行綜合分析，查明是巖墻還是巖床，然后根據具體情況進行處理。過巖漿侵入體的方法如下[5]:若侵入體是沿傾向或斜交煤層分布、寬度超過5m的巖墻，工作面要重新掘開切巷，搬家跳采;若侵入體是處于工作面中部、寬度不超過5m的巖墻，可超前掘巷，用爆破方法清除巖墻，使其成為工作面的一條空巷，然后直接通過，清除的空間應與工作面采高一致。若侵入體是沿工作面走向分布的較大巖墻，應開掘巷道設法避開，或者縮短工作面，重新劃面開采。

若侵入體是使煤層厚度變薄且小于液壓支架最小支撐高度的巖床時，通常應立即搬家、棄采。煤層厚度及采高滿足支架最小支撐高度時，可以侵入體為頂(底)板進行回采。若厚煤層有巖床侵入時，應視侵入體的分布、厚度及位置，重新劃分厚煤層的分層開采高度、層數或采取區段一次采全高。

參考文獻

[1]苗田.綜放工作面繞陷落柱開采對接工藝優化[J].煤礦開采，2006，(6).

[2]楊艷珍，張興平.三維地震資料解釋煤層中巖漿侵入體在曉南煤礦西二采區的應用[J].中國煤田地質，2005，(3).

[3]劉耀華.淺談煤礦地質構造與安全生產關系[J].勞動安全與健康，1998，(8).

[4]侯志輝.綜采工作面繞陷落柱開采對接工藝優化[J].煤礦開采，2010，(1).

[5]張春利.煤礦生產中對巖漿侵入體的處理方法[J].煤炭技術，2008，(11).