淺談地質構造對煤礦開采影響

張 崗

(山西陽泉煤業(集團)有限責任公司二礦，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤炭是地球地質構造體系在活動中促使植物經過沉積煤化，由此形成了煤礦。但是在地質構造的過程中，因為多方面因素還形成了裂縫、斷層、陷落柱等結構，給煤礦開采工作帶來了巨大的考驗。加強對煤礦開采前的地質勘測就具有了重要的意義，通過地質勘測所得出準確的地質信息，從而保證開采過程的安全性。

1 地質構造對煤礦開采影響

在煤礦開采的過程中，會遇到很多不同的地質結構，比如裂縫構造、斷層構造、陷落構造等，這些地質結構嚴重影響了煤礦開采的安全性，造成了采煤過程中礦洞沉陷、瓦斯爆炸、煤礦溢水等重大事故，對開采工人的人身安全造成了極大的威脅。其中采煤沉陷是煤礦開采中最為常見的礦井事故，而造成采煤沉陷的主要原因是地質構造，因為不同地區巖石硬度和強度以及巖石內部結構不同，使得發生采煤沉陷的概率也不同。加之在煤礦開采的過程中，必然會面臨破壞該地區原有的地質結構，而地質結構的改變就容易造成地下水的滲漏，最終致使水災的發生，輕則影響煤礦開采的進度，重則造成礦井中的相關開采人員傷亡，在實際開采的過程中，導水斷層和導水裂縫等地質構造容易引發水災。除此之外，礦井中的瓦斯溢出是目前煤礦開采中所面臨的最大問題，一旦因為瓦斯泄漏造成瓦斯爆炸，整個煤礦將要面對巨大的經濟損失，相關人員的生命安全也受到了威脅。而地質構造中的斷層、裂縫等，都極容易造成瓦斯事故的發生。

斷層伴隨著煤礦的形成，因此斷層是煤礦開采過程中常見的地質構造。開采煤礦就意味著要對斷層進行破壞，降低了斷層對煤礦自燃的控制作用，給煤礦自燃和瓦斯泄漏提供了機會，增加了隱患。而縫隙更是影響煤礦安全開采的重要因素，在對煤礦開采事故分析總結時發現，絕大部分的礦井事故都有縫隙構造的影響，煤層中孔縫的數量跟瓦斯爆炸事故有無法分割的關系，孔縫的數量越多發生爆炸的可能性就越大。因為孔縫的存在使得煤礦和空氣、瓦斯接觸面積擴大，進而增加煤礦自燃的概率，瓦斯和自燃煤礦接觸，最終造成瓦斯爆炸事故的發生。煤礦資源作為不可再生資源，近年來國家的大面積的開發直接導致煤礦資源的稀缺，而煤礦區作為主要開采的場所，應該針對不同的礦井事故，有效改善煤礦的開采作業工程，從根本上提高煤礦開采的效率和安全性[1]。

2 改善地質構造對煤礦開采影響的措施

2.1 加強煤礦開采前的地質勘測工作

煤礦資源特殊的形成過程，直接導致了煤礦開采地形的復雜情況，加強煤礦開采前地質勘查工作的重要性就凸顯出來。運用科學的勘察手段，對地質構造進行預測、判斷，根據實際情況調整相關開采手段，從根本上保證開采過程的安全性。在地質勘察過程中，可以獲取大量有用的地質信息，通過對相關數據分析，形成數據圖標，輔助專業人員制定出更加符合實際情況的開采方案，最大程度提高了煤礦開采工作的開采效率。在勘測中，還可以引入相關信息化設備，增加勘測數據的準確性，綜合使用多種勘測設備，確保技術人員掌握第一手的地質信息，對煤礦開采工作進行相關指導。以斑礦207采區的開采準備活動為例，圖1為該地區煤層柱狀圖。

圖1 該地區煤層柱狀圖

該地區自開采以來，已經開發出2個開采工作面，現計劃再開設10個采煤工作面，但從上圖可以看出該地區復雜的斷層結構嚴重影響了安全生產的可能性，而且在即將開設的工作面上存在著足足20 m的開采通道需要在堅硬的夾矸中進行工作。考慮到這種情況，該礦區決定重新對開采地區進行地質勘測，并且加強了地質分析，終于找到了夾矸的變化規律，最終制定了用補切割的方式，讓補切割層和工作面之間產生4 m的高度，這樣夾矸的厚度0.8 m加上煤層低分層厚度為1.2 m，工作面完美的避開了夾矸層面，有效提高了開采工作的效率，改善了生產條件[2]。

2.2 提高煤礦的回收率和利用率

想要提高煤礦的回收率和利用率，首先要做到對開采的礦井進行地質勘查，根據地質信息判斷可能出現伴生礦產的分布位置和能否進行利用。然后根據地質構造、煤層情況、產煤量等數據綜合判斷，并且制定合理的煤礦回收計劃。最后根據開采過程中的實際情況，及時的分析相關數據的變化，不斷的修改完善回收計劃，選擇最優回收方案，最大限度降低煤礦開采的成本，減少資金浪費。以國家莊煤礦的開采區為例，通過對該地區的地質勘查后，發現該地區的地質結構較為簡單，蘊含豐富的煤礦資源，目前已經開采出3個工作面，產出200 kt的煤量，預計還可采出剩余的煤量300 kt，但是因為該煤礦采區在之前的開采的過程中，對地質構造的破壞較大，盲目下井開采極有可能導致危險的發生，通過對地質構造的不斷分析，最終采用加入局部破底板的方式，縮短相關設備的安裝長度，對礦區中的剩余資源全部回收，取得了巨大的經濟效益[3]。由此可知，提升煤礦開采的回收率和利用率可以有效地促進煤礦業的可持續發展的可能，為國家增加計劃外的礦產資源存儲，從根本上增加相關產業的經濟效益。

3 升級煤礦使用的設備配置和工藝

現階段機械化信息化的開采設備逐漸增加，將現代化技術應用到煤礦開采工作中去，有助于提高煤礦開采工作安全性的提高，并且減輕因為落后設備對地質構造造成的不合理的破壞。根據不同地區的地質結構，選擇不同的機械化設備，因地制宜，從根本上保證安全生產。山西某礦區在開采初期，缺少高級機械化設備，開采工藝相對落后，從而使得該礦區的經濟效益較低，相關工作人員的工資水平無法提高，該礦區一度面臨招工困難，職工跳槽，人才大量流失。面對這樣的情況，高層決定全面引入機械化開采設備，2012年引入了第一臺巖巷掘進鉆裝機，不僅提高了開采工作的工作效率，還解決了該地區特殊地質結構帶來的開采困難等問題，同時，也減輕了開采人員的工作壓力。除了對開采設備的引入，還應該加強相關保護措施，在開采煤礦的礦井中安裝相對應的監控裝置、預警裝置、以及對瓦斯泄露的檢測裝置[4]。通過這些裝置，及時對煤礦中可能發生的危險進行預警，做到未雨綢繆，有效杜絕危險的發生，保證礦工的生命安全。在此基礎上，應不斷完善煤礦開采的制度，提高礦業高層對煤礦開采的重視，加強對煤礦開采生產安全教育的宣傳，從根本上提高對地質構造的認識，較少礦井事故的發生。

4 結語

在煤礦開采的過程中，必須根據煤炭所在地區的地質情況的不同采取對應的措施，保證煤礦開采的安全，是開采工作的基礎和核心。只有做到細致入微的前期準備工作，掌握煤礦開采地區的準確資料，提高開采裝備水平，加強技術推廣，才能最大限度的保證開采工作的安全[5]。