煤礦井下地質構造對煤礦開采的影響

◎曾 鹍

人們在日常生活和生產工作中，對于煤礦資源的需求量不斷上漲，因此要求煤礦開采工作單位需要不斷加快煤礦開采效率，同時需要保證整個采礦工作的安全性。

隨著我國煤礦資源開采總量和開采范圍的不斷提升，在煤礦開采工作過程中經常會受到一些復雜地質條件因素影響，造成煤礦開采工作效率和安全性無法得到保證，其中煤礦地質構造是煤層開采工作當中不可避免的問題之一，因此必須要引起相關工作單位的高度重視。通過前期科學合理的地質勘探工作開展，可以幫助煤礦開采工作單位全面掌握煤層地質構造具體情況，同時也是獲取地質資料的重要方法。地質資料是煤礦開采工作中非常重要的參考內容，要想從根本上提高煤礦井下開采工作效率和穩定性，必須要保證前期勘察工作效果。基于此，本文首先針對煤礦井下地質構造，對于煤礦開采工作所產生的各種影響進行分析，并且提出相關的優化解決策略，有效保證煤礦井下作業工作的安全性和穩定性，保證煤礦開采工作質量，為后續類似工作開展提供有效參考和借鑒。

一、工程概況

礦區位于我國某省市一個縣境內，屬黔中低山地貌，所在地區山高谷深，水域少，巖溶分布較廣，形態復雜多樣。區內地勢總體呈東高西低、南北高中部低，地形起伏較大。區內最高點位于北部的大尖山山頂，海拔高程為+1457.50m；區內最低點位于西部豆子漕附近的溪溝中，海拔高程為+1128.20m，相對高差329.3m。礦區西側區域海拔高程約為+754m，為當地的最低侵蝕基準面。區內碳酸鹽巖廣泛出露，巖溶發育，見巖溶洼地、充水溶斗、落水洞、干溶斗等巖溶形態地貌。

二、礦區地層條件

礦區內出露的地層由老至新有：二疊系中統茅口組（P2m）、二疊系上統龍潭組（P3l）和長興組（P3c）、三疊系下統夜郎組（T1y）、三疊系下統茅草鋪組（T1m）、三疊系中統松子坎組（T2s）及第四系（Q）。茅口組（P2m）：在礦區北部及東北角出露，礦區內出露不全，出露面積約0.60km2，厚度不詳。其巖性為灰～淺灰色灰巖厚層狀含燧石灰巖，微晶至細晶結構，含蜓類、腕足類、腹足類等化石。與上覆龍潭組呈假整合接觸。龍潭組（P3l）：龍潭組出露于礦區北部及西南角，為礦內主要含煤地層，為一套海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖含煤沉積。主要由細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖組成、中夾炭質泥巖、菱鐵巖及泥灰巖、灰巖。含煤5～10 層，其中可采煤層1層。含少量腕足類、瓣鰓類等動物化石和植物化石碎屑。礦區內龍潭組出露面積約5.50km2，厚約117.85～130.64m，平均123.49m，區內該地層厚度無明顯變化規律。與下伏地層下二疊統茅口組呈假整合接觸。

三、煤礦井下地質構造對于煤礦開采工作所產生的影響

1.礦井水災。

在煤礦井下采煤工作過程中，如果地下水受到煤礦開采工作的影響，水體的流向出現變化，偏離了原有的水體流動路徑，大量的流向礦井內部很容易造成礦井當中產生嚴重的水災事故。這一災害問題的產生，造成煤礦開采工作效率有所偏低，會對煤礦開采工作造成較大的安全隱患和經濟損失，產生這一災害問題的主要原因包含以下幾個方面：第一，在進行采煤工作過程中，如果出現一些違規性操作問題很有可能會出現煤礦井下產生大量水體聚集區域，造成煤礦出現突水事故，嚴重的情況下會產生非常嚴重的水災，對煤礦井下作業人員以及整個采礦工作的安全性造成比較嚴重的影響。第二，煤礦井下開采作業工作之前，需要詳細勘察煤礦井下地質條件及其結構構成情況，如果沒有進行這一工作過程，在煤礦開采工作當中很容易因為不了解地質條件狀況，而忽略這一災害所產生的影響，外加上相關施工人員在掘進工作方法上使用不當，對地質條件造成了較大的影響和破壞會出現礦井內部流入大量的地下水產生嚴重的水災情況，如圖1：

圖1 礦井水災

2.瓦斯事故。

煤礦井下地質條件構成相對比較復雜，經常會存在一些嚴重的斷層和大面積空隙等問題，瓦斯會從這些空隙和斷層內部大量溢出，造成煤礦井下空氣中的瓦斯含量超標造成較大的安全隱患。產生瓦斯事故的主要原因包含以下幾個方面：第一，是受到地質條件因素的影響出現斷層結構，斷層結構的產生會影響到煤炭正常開采，同時也會造成煤炭開采工作面瓦斯含量大量升高，造成嚴重的瓦斯爆炸事故。第二，受到褶皺地質條件因素的影響，褶皺地質條件的產生會直接影響到煤層內部熱量的交換速率，當褶皺構造屬于礦山背斜位置的情況下，會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，是開采區域煤層孔隙結構所產生的影響，這種結構數量增多會造成煤層內部的氧氣含量不斷增加，氧氣含量上升會加速煤層的氧化很容易出現煤層氧化自燃，引發更加嚴重的瓦斯爆炸事故。第四，地質因素影響表現為煤層裂隙情況，當煤層內部出現比較多的裂隙問題時，氧氣通過裂隙直接進入到煤層內部，加大了煤層與內部瓦斯之間的接觸面積，進而增加了瓦斯事故的產生可能性。

3.采煤沉陷問題。

在進行煤炭井下開采工作過程中，很有可能會出現采煤沉陷問題這個問題，在煤礦開采工作當中比較常見，為了有效保證煤炭開采工作的安全性和穩定性，需要針對這一災害問題采取針對性的控制措施來加以解決，通過合理的管理和控制工作方法，有效降低安全事故的產生率，提高采煤工作的安全性和穩定性。如圖2：

圖2 采煤位置沉陷

四、地質構造對煤礦開采工作影響的有效解決策略

1.加強煤礦地質構造的勘測與分析。

要全面加強對煤礦井下地質構造的勘測與分析工作，同時對煤礦井下的地質條件情況進行準確判斷和分析，有效結合煤礦開采區域的地質資料進行深入探索，全面提高煤礦井下地質構造勘測工作的精確性，為后續煤礦正式開采工作提供有效保證。在煤礦地質構造勘測工作過程中，主要工作內容包含以下幾個方面：第一，需要使用正確的地質勘測工具，對煤礦井下地質構造條件進行測量，有效借助地質條件的變化規律與構造參數，繪制出相應的地質構造圖。第二，通過使用計算機軟件，對煤礦井下探測數據信息進行深入分析，收集更加精確的地質條件構造圖像信息對地質構造情況進行全面了解，對其中存在的一些隱患問題事先進行預防。第三，要全面加強煤礦井下地質構造實地勘察工作，獲取其中的一手地質勘察資料信息，對礦井地質構造勘查信息內容進行深入分析和了解，同時還需要進一步提高對煤礦井下地質構造以及各種地質條件發育規律的掌握程度，進而合理使用鉆探、化碳以及物探等方式，對煤礦井下地質構造性質、開采工作規模以及地質條件構造所產生的不良影響進行準確預測和分析，為煤礦開采工作提供出更加科學的指導。

在地質勘查工作過程中，通過將先進的地質勘測技術方法和先進的地理信息系統技術進行有機結合和應用，比如對三維地震、瞬變電磁、礦井物探以及地面站等相關參數信息進行全面收集和總結，有效查明煤礦開采區域范圍內地質條件的整體工作情況，對一些比較特殊的斷層地質條件分布情況、煤層埋藏深度大小、煤層厚度以及隔水層厚度大小等多項信息進行分析和研究，并且在地理信息平臺建設基礎之上，配合使用礦井多元化信息系統，基于更加先進的瞬變電磁勘探法、礦井物探法，了解煤礦開采區域內部的地質構造條件以及水文地質條件等，建立起地質結構預測與評價工作模型，獲取更加精確的一手地質勘探工作資料，為后續煤礦開采工作的順利進行打下良好的基礎。

2.注重采煤技術和設備的升級。

在煤礦開采工作過程中，必須要充分重視煤礦開采技術和開采設備的升級工作，對煤礦開采工作過程中所使用的各種技術和設備進行必要升級，可以有效解決以往設備作業效率偏慢以及煤礦開采工作質量不符合要求等多方面問題，可以進一步提高煤礦開采工作的安全性和穩定性。比如，現階段使用頻率相對較高的大采高工藝技術方法，每次的采煤工作在進行儀器設備的優化升級工作過程中，需要查看儀器設備是否符合工程施工位置和地質結構，如果施工過程中所使用的儀器設備符合地質結構的條件下，需要有效保證儀器設備的整體使用工作質量和效果。與此同時，個別涉及到安全性的儀器設備也需要進行必要的優化處理，比如瓦斯過量檢查、事故預警、地下水涌出檢查等多方面工作，在此類儀器設備的使用工作效果達到最佳的狀態下，可以有效防止礦井施工過程中產生地質災害問題。除此之外，大部分的安全問題經經常與煤礦井下工作人員的安全防護意識有著直接的關聯，因此做好周期性的人員教育和安全技能培養工作也非常關鍵。如圖3：

圖3 采煤設備

3.礦井水災的防治處理工作策略。

在礦井開采工作過程中，水災是煤礦開采工作中比較常見的問題之一，如果出現比較嚴重的礦井水災問題，會對整個煤礦開采企業單位造成比較嚴重的經濟損失和影響。對此，在煤礦開采工作過程中，需要對其中可能產生的突水煤層留設防水隔離煤柱，通過這種方法有效降低水災問題的產生概率。與此同時，通過加強對煤礦井下積水區域的勘查工作，及時疏通煤礦井下存在的大量積水以及采空積水，在煤礦井下開采工作當中需要對煤礦周圍區域的地質條件情況和水文條件情況進行實時性監測，編制出更加科學完善的水文地形圖像，同時相關工作人員需要對煤礦井下所使用的止水套管的水體壓力、套管長度以及鉆孔的垂直度等進行合理控制，有效保證水體排放效率避免產生礦井當中大量水體聚集等情況。

4.提高煤炭資源開采利用與回收效率。

第一，在煤礦井下開采作業過程中，必須要保證煤炭資源開采程度并且提高煤炭資源的回收工作效率。在實際工作過程中需要全面堅持加強礦井地質勘察以及巷道勘探工作，全面了解煤層內部半生礦產資源的整體分布條件及其應用價值情況。第二，在煤礦開采工作當中，需要充分了解煤礦開采區域的地質構造與發育規律特性，對煤層的變化特點進行全面掌握。第三，需要科學計算煤層內部的資源儲存量情況，對煤炭資源的開發工作計劃進行合理調整，保證煤炭資源開采更加徹底，避免出現大量資源浪費問題。第四，針對煤礦井下地質結構勘查工作結果，通過科學分析基礎之上制定出更加科學完善的煤礦開采工作方案，可以有效降低煤炭資源開采工作過程中出現的資源浪費問題，提高煤礦開采工作效率以及礦產資源的回收率，實現煤礦開采工作單位的良好經濟效益和社會效益。

5.全面加強煤礦井下安全保護措施。

在煤礦井下開采作業工作過程中，在充分掌握煤礦井下地質條件構造的情況下，相關工作人員需要基于實際工作情況，對煤礦井下開采工藝流程進行合理編排。與此同時，需要對煤礦開采工作過程中可能產生的各種安全性問題進行深入分析和研究，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采過程中安全事故的產生概率。通過事先預防的方式有效控制一些嚴重的煤礦開采安全事故的產生，保證作業人員的人身安全。除此之外，在煤礦井下開采作業工作中，如果發現事先制定好的煤礦開采工作計劃存在嚴重的缺陷情況，必須要及時進行整改，以此來保證礦井當中各項工作的順利進行。相關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部資源的實際儲備情況，同時需要基于礦井內部地質構造條件和礦層數據信息，對煤礦井下資源儲備量進行確認，要全面了解礦井區域地質構造的整體特點以及對應礦層電話工作情況，對于礦井的朝向進行合理評估，有效保證后續各項工作的全面落實，避免不必要的礦產資源浪費問題的產生。

五、結語

煤礦企業單位需要對煤礦礦區內部的地質構造條件進行詳細分析和研究，有效保障后續煤礦開采工作的順利進行，有效降低地質構造對煤礦開采工作所產生的干擾，最大限度上減少煤礦地質災害問題的產生，實現煤礦開采工作的更高經濟效益和社會效益。