礦井采前地質分析與評價

張正國

(雙鴨山市煤炭生產安全管理局，黑龍江 雙鴨山 155100)

礦井采前地質分析與評價

張正國

(雙鴨山市煤炭生產安全管理局，黑龍江 雙鴨山 155100)

本文主要闡述了采前地質分析評價的目的、作用以及應遵循的幾項基本原則，并提出了采煤方法的地質要求、采前地質評價的內容和評價方法。

礦井；采前；地質分析；評價

受地質構造運動的強烈影響，我國煤炭賦存的地質條件更為復雜，僅靠井田不同勘探階段提供的地質資料遠遠不能滿足煤礦生產的現實需要。而采前地質評價能在查明煤炭賦存地質條件的基礎上，解決采掘方式與地質條件間彼此適應的問題。采前地質評價可以為煤礦高產高效工作面最佳采場的選擇提供更為可靠的地質依據，因此，在采掘部署和煤炭開采之前，進行采前地質條件評價非常重要。采前地質分析和評價有兩個作用：一是根據煤礦的不同開采地質條件特點，劃分出不同采煤工藝對應的開采地質條件類型及其分布空間，為采區或工作面合理劃分、有效選擇合理的采掘部署方式和采煤方法提供科學依據。二是根據采掘方式和采煤方法選擇開采地質條件適宜的采掘場地，充分利用煤礦現有采煤設備，提高設備利用率和煤礦生產效率。

1 采前地質評價應遵循的基本原則

A.充分利用地質資料原則。煤礦的勘探、開拓和開采過程也是不斷積累地質資料的過程，這些地質資料寶貴翔實，來之不易，看似雜亂無章的大量資料卻蘊含著豐富的地質規律信息，從而構成了采前地質評價的基本原始數據。在進行采前地質評價時，無論采用什么評價方法，一定要本著充分收集和利用這些原始資料的原則，才能做好煤礦的采前地質評價工作。B.系統分析原則。開采地質條件是由諸多關系密切的地質因素構成的一個完整的系統，在采前地質評價過程中，應綜合考慮各種因素，建立一套完善的定量評價指標體系。C.定性評價與定量評價相結合原則。定量評價須與定性分析密切配合，通過定性評價，可以確定研究區的地質因素、量化指標和成因機制，為定量評價準備好合格的原始數據。D.經濟性原則。在滿足采礦和安全基本要求的基礎上，采前地質評價工作應盡量追求經濟性原則，投入采前地質評價的工作量和費用不宜太大。為了達到這一目標，一是要盡量優化定量評價指標體系，篩選出影響煤礦開采的主要地質因素。二是要借助數學方法和計算機技術，將一些煩瑣重復的手工勞動，如：定量評價單元、評價單元指標值統計計算和數據管理、采前地質綜合評價和評價結果的自動成圖等過程，交由計算機程序自動完成。E.服務生產原則。為滿足設計和生產的要求，采前地質評價類型的劃分必須充分結合煤礦的生產實際，考慮到煤礦的生產規劃和不同采煤方法與采煤機械所適用的地質條件，地質塊段的劃分應盡量考慮采區與回采工作面布置的需要。

2 采煤方法的地質要求

采前地質評價結果將直接服務于煤礦的設計與生產過程，因此，采前地質評價工作必須密切結合煤礦的開采實際。受多期構造運動的疊加影響，我國的煤田地質條件復雜多變，地區技術經濟發展也不平衡，不同煤礦所采用的采煤設備和采煤工藝呈現出多樣性的特點。盡管發展煤炭工業的根本出路在于綜合機械化采煤，但不同的采煤方法和采煤設備只有在相應的地質環境中才能充分發揮其特有的性能，只有根據開采地質條件，才能選擇出經濟高效的采煤方法和技術工藝。

2.1 緩傾斜、傾斜煤層普通機械化采煤

我國已研制出多種型號的單滾筒和雙滾筒采煤機。普采工藝對地質條件的適應性較強，煤層最薄可采到0.55 m，特厚煤層可以采取分層開采。直接影響采煤機工作的是煤層結構、煤層硬度和煤層頂板穩定性等地質因素，在一般情況下，可以通過選擇適應性好的采煤機組及支護方式加以解決，如：堅硬煤層采用大功率采煤機，破碎頂板可采用圓鋼托偽頂方法過破碎帶，堅硬頂板懸頂嚴重時可采用大密度、高強度的支護，等等。由于普采的靈活性，地質構造復雜程度一般只影響采煤進度和采煤工藝的改進，而不會使其陷入困境。在地質構造簡單的采區，可以采用對拉工作面；對于地質構造復雜的采區，工作面長度受到限制，而且工作面內部過斷層也會或多或少地影響采煤進度。總之，只要地質條件并非十分復雜的礦井，普采優勢都會得到充分的發揮。

2.2 緩傾斜煤層的綜合機械化采煤

綜采技術是在普采基礎上發展起來的，近年來不僅綜采產量大幅度提高，而且綜采工作面的國產設備比重越來越大。緩傾斜煤層使用綜采時，一般根據煤層厚度及其他地質條件來選擇相應的采煤工藝和綜采設備。

A.薄煤層綜采。薄煤層綜采技術對開采地質條件，尤其是地質構造和煤層穩定性的要求更為嚴格。由于煤層厚度本身很薄，一旦遇到規模較小的斷層，就會影響到煤層連續性。必須保證工作面內無斷層存在，保持煤層厚度穩定，煤層結構簡單，煤層在走向和傾向上無太大起伏變化。B.中厚煤層綜采。滾筒采煤機可用于開采各種不同硬度的煤層，煤層傾角可大可小。而刨煤機的適用條件為：煤層厚度小于2 m，煤層傾角小于25°(最好小于15°)，煤質中硬，煤層中硫鐵礦含量小、塊度小、夾矸厚度小，頂板中等穩定，底板平整、沒有底鼓，煤層起伏幅度小，沿煤層走向及傾向沒有大的斷層等。C.厚煤層綜采。厚煤層綜采一般有分層綜采、大采高綜采和放頂煤綜采3種工藝，近年來，厚煤層綜采工藝有了很大發展，尤其是大采高綜采和放頂煤綜采的試驗成功和大量推廣應用，取得了良好的技術經濟效益。

2.3 傾斜煤層的綜合機械化采煤

傾斜煤層綜采的最佳地質條件為：煤層傾角25°～ 38°，煤層頂板條件較好，煤質中等硬度以上，采區內沒有大的地質構造問題，等等。

2.4 急傾斜煤層的綜合機械化采煤

急傾斜煤層綜采主要針對厚煤層和特厚煤層進行，一般多采用垮落式采煤法。隨著放頂煤液壓支架及滑移頂梁支架的研制成功，我國先后進行了急傾斜水平分段綜采放頂煤采煤法的試驗，并獲得了成功。該種方法與其他任何采煤方法相比，具有工作面產量高、掘進率大幅度降低等優點。急傾斜煤層綜采對地質條件的要求比較嚴格，具體為：煤層傾角gt;45°，煤層厚度gt;20 m，并在采區范圍內沿走向保持穩定，煤質介于中硬和中軟之間，采區內無落差較大的斷層，不存在多組不同方向的斷層。

3 采前地質評價的內容

采前地質評價的內容包含影響煤礦安全開采的所有地質條件，但由于不同煤礦地質條件特點各異，具體工作時應針對實際情況確定采前地質評價的項目和重點。大量開采實踐證明，礦井構造復雜程度是制約大部分煤礦生產的最重要因素之一。因此，查明不同地段礦井地質構造的相對復雜程度是采前地質評價的首要任務，也是現代化礦井地質保障系統的中心環節。煤炭采前地質評價工作最早是從地質構造條件的綜合評價和預測開始的，而且在整個工作中自始至終占有十分重要的地位。

4 采前地質評價的方法

我國煤炭采前地質評價工作已由定性評價向定性評價與定量評價相結合的方向發展，由單指標評價向多因素綜合評價的方向發展，由模糊綜合評判向人工神經網絡等多種數學模型發展，目前已形成了比較成熟的技術，開發出了可使整個工作實現最大程度自動化的可視化計算機軟件程序。A.定性評價。定性評價是煤礦采前地質評價的第一步，其主要任務是查明研究區開采地質條件的主要影響因素，為后續各種定量評價方法的選擇和實施奠定基礎；查明研究區構造線方向及資料點的分布狀況，為定量評價單元的剖分提供基本的控制參數；確定評價指標量化方法或數學模型及其所需基礎資料。B.單項指標評價。單項指標評價是在煤炭開采地質條件定量評價初期普遍采取的一種方法。這種評價方法一般針對不同地質因素分別選取適當的評價指標，通過評價指標的統計、計算和成圖，實現采前地質條件的分類評價。

[1] 張德棟，陳繼福.煤礦實用地質[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2] 何保.煤礦地質學[M].沈陽：東北大學出版社，2013.

Geologicalanalysisandevaluationbeforemining

ZHANG Zheng-guo

(Shuangyashan Coal Production Safety Authority, Shuangyashan 155100, China)

This paper mainly expounds the purpose and function of pre-mining geological analysis and evaluation and several basic principles to be followed. The geological requirements of coal mining method, the content and evaluation method of pre-mining geological evaluation are put forward.

Mine; Pre-mining; Geological analysis; Evaluation

TD163

B

1674-8646(2017)20-0060-02

2017-08-25

張正國(1965-)，男，工程師。