煤礦地質(zhì)工作對(duì)礦井生產(chǎn)和安全的影響

于懷龍，張慶海

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)蘭煜煤業(yè)有限公司，山西晉城 048400）

0 引言

艾友煤礦是一座有著悠久開(kāi)采歷史、綜合采煤機(jī)械化程度較高的煤礦，生產(chǎn)能力為220萬(wàn)噸/年。近年來(lái)，煤礦開(kāi)采深度不斷加大，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)生產(chǎn)的影響也日漸突出，如何保證生產(chǎn)高效，礦山安全成為煤礦地質(zhì)工作者的新課題。

1 礦井地質(zhì)條件

艾友煤礦礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)及水文地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層、褶皺發(fā)育。井區(qū)內(nèi)為北東向的F18，F(xiàn)11，F(xiàn)15三條較大斷層，并有多條巖漿巖墻及變焦區(qū)，F(xiàn)18號(hào)斷層以東地段為一單斜構(gòu)造，傾角一般在10～15度，該地段分布艾友立井采區(qū)為：101，102，106區(qū)。現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)只有106區(qū)。礦井水受淺部采空區(qū)影響，有斷層導(dǎo)入工作面，稱(chēng)為礦井水直接補(bǔ)給源，礦井涌水量為600m3/h。復(fù)雜的地質(zhì)條件增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也給安全帶來(lái)了隱患。

1.1 影響礦井生產(chǎn)的地質(zhì)因素

1.1.1 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)生產(chǎn)的影響

井田南部斷層發(fā)育，伴生斷層經(jīng)常影響工作生產(chǎn)的主要構(gòu)造，工作面布置主要依據(jù)斷層走向布置，在大的斷層附近，伴生或次生斷層經(jīng)常對(duì)工作面造成破壞，落差超過(guò)2m的斷層經(jīng)常使工作面重新布置切眼，搬家倒面、綜采設(shè)備具有高效安全的特點(diǎn)，但是安裝費(fèi)時(shí)，程序復(fù)雜，要求高，工作面搬家倒面，耽誤生產(chǎn)工期，以一次安裝時(shí)間30天計(jì)算，每月工作面產(chǎn)量約8萬(wàn)噸。因此工作面斷層對(duì)礦井經(jīng)營(yíng)指標(biāo)和生產(chǎn)影響巨大。采用硬過(guò)的方式爆破處理困難，推進(jìn)速度慢，矸石量增加，煤質(zhì)下降。同時(shí)，礦井內(nèi)部巖墻發(fā)育，變焦帶范圍控制不清，經(jīng)常影響工作布置。

該礦在掘進(jìn)至巖墻附近，煤層變焦帶比報(bào)告預(yù)計(jì)范圍增大，造成一個(gè)工作面布置失敗，浪費(fèi)了掘進(jìn)工程量，嚴(yán)重影響了該礦生產(chǎn)接續(xù)，并且在巖墻與變焦帶之間裂隙內(nèi)水量增大，涌水量在揭露時(shí)90m3/h，一個(gè)月后穩(wěn)定在60 m3/h。

1.1.2 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)安全的影響

（1）斷層裂隙構(gòu)造等有利于瓦斯的排放，有時(shí)則相反，又能促進(jìn)瓦斯在煤層中的積聚。在煤層掘進(jìn)或開(kāi)采當(dāng)中釋放，工作面瓦斯涌出，通常情況下張性斷裂利于排放，壓性斷裂利于積聚。褶曲構(gòu)造對(duì)瓦斯分布影響很大。當(dāng)頂板為致密巖層且未揭露時(shí)，一般在背斜，瓦斯含量由兩翼向軸部增大，在向斜，軸部瓦斯含量減?。划?dāng)頂板為脆性巖層裂隙較多，瓦斯含量在背斜軸部減小，在向斜軸部增加。

（2）斷層又是礦井涌水主要方式，斷層經(jīng)常導(dǎo)通煤層上下部含水層，或上部采空區(qū)積水，在揭露時(shí)，涌水量急劇增加，給安全帶來(lái)極大隱患，同時(shí)增加了煤礦排水費(fèi)用，向斜構(gòu)造也是富水的主要區(qū)域。在這些構(gòu)造附近煤層頂?shù)装迤扑?，支護(hù)困難，巖石特別是泥巖遇水容易軟化，經(jīng)常出現(xiàn)片幫、掉頂現(xiàn)象。該礦2006年2月21日巷道掘進(jìn)當(dāng)中發(fā)生冒頂事故，造成7人被困，經(jīng)過(guò)57個(gè)小時(shí)的努力全部獲救。

（3）斷裂構(gòu)造或構(gòu)造殘余應(yīng)力區(qū)，瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象頻繁發(fā)生，是現(xiàn)在煤礦安全的重大隱患。

2 提高工作質(zhì)量方法研究

2.1 加大地質(zhì)工作投入

加大對(duì)地質(zhì)工作的研究，包括對(duì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域的補(bǔ)充勘探，井下進(jìn)行物探技術(shù)，同時(shí)注重專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)，增加分析解釋水平，通過(guò)鉆探驗(yàn)證方式不斷研究物探等設(shè)備的性能和環(huán)境影響，做到分析與預(yù)測(cè)，物探解釋與鉆探驗(yàn)證雙重研究并重。

2.2 推廣應(yīng)用新技術(shù)，提高地質(zhì)成果質(zhì)量

目前礦井多由幾個(gè)關(guān)閉礦井整合而成，關(guān)閉礦井內(nèi)部積水，采掘范圍情況調(diào)查難度大，以往的地質(zhì)手段很難滿(mǎn)足要求，采用地面物探如瞬變電法，地震法對(duì)井下情況調(diào)查是新的技術(shù)手段，提高地質(zhì)成果質(zhì)量，查明隱伏地質(zhì)構(gòu)造，必須依賴(lài)于有效的地質(zhì)勘探手段。首先，以鉆探為主要手段的補(bǔ)充勘探工作必須滿(mǎn)足要求；其次，大力推進(jìn)新技術(shù)、新手段。結(jié)合生產(chǎn)統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實(shí)施，實(shí)現(xiàn)在采區(qū)設(shè)計(jì)前完成勘探的工作目標(biāo)。

對(duì)于地面應(yīng)采用瞬變電法、三維地震等物探形式查明采空積水及斷層產(chǎn)狀情況，井下工作面可以使用瞬變電磁法，瞬變電磁儀對(duì)掘進(jìn)工作面前方水量探測(cè)具有良好效果，并堅(jiān)持物探先行，鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)綜合手段查明地質(zhì)構(gòu)造情況，采煤工作面在上下巷布置坑透探測(cè)，工作面電透率達(dá)到100%。

2.3 礦井設(shè)計(jì)必須依據(jù)地質(zhì)成果

煤礦對(duì)地質(zhì)條件具有依賴(lài)性，依據(jù)查明的地質(zhì)條件優(yōu)化設(shè)計(jì)就是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的方式，采區(qū)和工作面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)結(jié)合地質(zhì)條件的特點(diǎn)和地質(zhì)資料的可靠程度，結(jié)合采煤方法，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)和丟煤，杜絕無(wú)效進(jìn)尺，要合理安排開(kāi)采順序。

工作面及采區(qū)巷道沿?cái)鄬幼呦虿贾?，以減少斷層的影響。對(duì)已采掘工作面要充分分析斷層、褶皺等構(gòu)造的產(chǎn)狀及富水性等情況，并根據(jù)采掘揭露的構(gòu)造變化及時(shí)修改設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)井田內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造分析、研究及時(shí)、準(zhǔn)確地查明采區(qū)地質(zhì)條件，為礦山生產(chǎn)安全服務(wù)，減少礦業(yè)施工中因地質(zhì)條件不清帶來(lái)的不利影響是礦山地質(zhì)工作的基本任務(wù)。隨著礦業(yè)科學(xué)的進(jìn)步，礦井機(jī)械化程度的不斷提高，產(chǎn)量規(guī)模和施工速度迅速提高，現(xiàn)有的礦井地質(zhì)工作手段已不能適應(yīng)煤炭事業(yè)發(fā)展的需要。目前地質(zhì)工作的新技術(shù)、新設(shè)備運(yùn)用到煤礦，需要地質(zhì)工作者具有創(chuàng)新精神和不斷的鉆研以適應(yīng)新的形勢(shì)需要，更好、更快地解決礦山地質(zhì)難題。

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