地質(zhì)構(gòu)造在煤礦開采中的重要性探討

＊郝彥軍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)長溝煤礦 山西 032700）

在新時代背景下，隨著我國社會對煤礦資源的依賴性不斷提高，為了滿足社會建設(shè)需求，相關(guān)企業(yè)需要加大對開采力度，不過由于煤礦資源的開采深度不斷延伸，企業(yè)所面臨的開采難度也隨之加大，加上缺乏合理的地質(zhì)構(gòu)造管控方案，很容易會使得整個煤礦開采質(zhì)量受到較為不利的影響，甚至?xí)沟萌藛T的生命健康受到巨大威脅。這就需要企業(yè)及時進(jìn)行思維模式的轉(zhuǎn)變，明確地質(zhì)構(gòu)造的分布情況，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行煤礦內(nèi)容的調(diào)整，提高開采效率與質(zhì)量，同時還能夠在安全性方面實現(xiàn)有效的保障。

1.煤礦開采工作的現(xiàn)狀

由于采煤工作所處的環(huán)境相對惡劣，大多都是地下環(huán)境或者是露天環(huán)境，很容易會對人員的安全產(chǎn)生較為不利的影響。企業(yè)需要防范上述問題，在開采煤礦的生產(chǎn)作業(yè)中，往往需要加強對人員安全的防護(hù)工作，在準(zhǔn)備階段便對整個煤礦地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全方位的信息收集，通過BIM技術(shù)等先進(jìn)手段完成數(shù)據(jù)的計算與管理工作，并根據(jù)檢測結(jié)果提出具有針對性的防護(hù)手段。有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造的信息采集會完全貫穿在整個煤礦開采工作中，根據(jù)開采進(jìn)展加強管控，對煤礦安全事故問題進(jìn)行早期的防范，提高開采工作的安全性，營造安全、良好的空間，促進(jìn)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展[1]。

通常情況下，在對煤礦開采制約因素進(jìn)行分析與討論的過程中，往往會涉及以下幾點：

（1）信息采集工作的技術(shù)不具備實效性與適應(yīng)性，利用信息采集技術(shù)時獲取的數(shù)據(jù)信息存在明顯的結(jié)論偏差問題，針對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行使用，獲取最終的判斷結(jié)果，也會發(fā)生準(zhǔn)確性波動的現(xiàn)象和問題。

（2）人員缺乏對煤礦開采工作中地質(zhì)構(gòu)造勘察的重要性，人員的專業(yè)能力不足，技術(shù)手段的建設(shè)尚未完善，為后續(xù)的工作埋下了一定的隱患，整個過程的不規(guī)范性也會使得人員自身的生命健康安全受到較為不利的影響[2]。

正因如此，企業(yè)在前期勘察生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，需要采取多層次的勘查作業(yè)形式，了解實際的概況，提高監(jiān)測效率的同時，還能夠降低外界因素的干擾，以此來滿足自身的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要。

2.地質(zhì)構(gòu)造與煤礦開采的關(guān)系

(1)煤炭開采和生產(chǎn)的特點

由于煤礦開采工作本身具有較強的風(fēng)險性與不穩(wěn)定性，加上環(huán)境質(zhì)量相對惡劣，倘若缺乏足夠的管理手段與安全防護(hù)措施，易對相關(guān)人員的生命健康安全產(chǎn)生威脅。比如說，煤礦企業(yè)在日常作業(yè)的過程中，缺乏對瓦斯的管控，增加了瓦斯泄漏風(fēng)險和爆炸風(fēng)險，這對工作人員的生命健康安全造成了威脅，后續(xù)的開采工作質(zhì)量和開采安全性也受到了破壞，工作荷載量發(fā)生波動[3]。究其原因，是因為煤礦企業(yè)缺乏對地質(zhì)構(gòu)造的管控力度，并沒有提前對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合性管控，所選用的采礦方案不具備合理性與安全性，因此煤礦企業(yè)需要在進(jìn)行方案設(shè)計和方案實施的環(huán)節(jié)，調(diào)整內(nèi)容，結(jié)合實際的情況對采礦方案進(jìn)行優(yōu)化，所有人員都要嚴(yán)格遵循施工方案開展相關(guān)工作，并對違反規(guī)定的人員進(jìn)行處罰，引以為戒，以此來避免人員的生命健康安全受到不利影響，引發(fā)安全事故。

(2)礦井水災(zāi)與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

地下水災(zāi)害現(xiàn)象是當(dāng)前我國較為常見的一種煤礦采集災(zāi)害，作為安全事故的一種，會對整個開采空間產(chǎn)生巨大的影響，并威脅人員的生命健康安全，誘發(fā)礦井水災(zāi)現(xiàn)象的一大原因便是有關(guān)煤礦區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較為明顯的變化，加上企業(yè)并沒有對其進(jìn)行精準(zhǔn)管理，這才導(dǎo)致水災(zāi)的出現(xiàn)，進(jìn)而使得整個開采工作無法順利開展[4]。因此企業(yè)需要加強對日常工作的管控力度，探查數(shù)據(jù)信息，結(jié)合現(xiàn)實情況，獲取數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，明確地下水流向以及分布情況，并實時監(jiān)控地下水與煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以此將開采過程所帶來的負(fù)面影響降到最低，提高對資源的利用率，降低地下水污染風(fēng)險。

另外，企業(yè)在加強對煤礦資源的管理工作創(chuàng)新中，也要考慮到開采深度與難度，了解煤礦地質(zhì)構(gòu)造的重要性，倘若在開采的過程中發(fā)生地質(zhì)構(gòu)造方面的轉(zhuǎn)變，會引發(fā)安全事故，降低企業(yè)的建設(shè)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此，企業(yè)在開展煤礦開采之前，需要對人員的生命安全加以保證，并利用相關(guān)企業(yè)進(jìn)行煤礦地質(zhì)構(gòu)造的數(shù)據(jù)勘察，例如煤層穩(wěn)定程度類型鉆探工程基本線距（見表1），從而提高人員的專業(yè)素養(yǎng)以及安全思維，根據(jù)當(dāng)前的開采進(jìn)度和工期情況選擇開采方案，對地質(zhì)構(gòu)造加強保護(hù)，降低負(fù)面影響，同時還能夠滿足我國資源開采方面的需求。

表1 煤層穩(wěn)定程度類型鉆探工程基本線距

對于企業(yè)而言，想要真正意義上實現(xiàn)礦井水災(zāi)的控制，便要明確不同地質(zhì)構(gòu)造所具備的特性，并分析不同構(gòu)造下礦井結(jié)構(gòu)的排水需求，以此作為依據(jù)，采取有效的手段，加強對水資源的合理利用，防范水資源破壞的風(fēng)險，同時還能夠減少污染情況，提高開采效率與質(zhì)量[5]。

(3)地質(zhì)構(gòu)造與煤礦瓦斯事故的關(guān)系

通常情況下，凡是涉及煤礦的區(qū)域都會存在著不同程度的瓦斯氣體，由于煤炭結(jié)構(gòu)所具備的特性，會使得其出現(xiàn)放熱的現(xiàn)象，盡管整個過程相對緩慢，但同樣也會不斷累積，倘若相關(guān)企業(yè)在開展日常工作的過程中，沒有依照地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行燃熱，便會使得整個空間所涉及的溫度數(shù)值大幅度提升，等溫度達(dá)到某一極限時，便會引爆瓦斯，從而產(chǎn)生爆炸，這樣不但無法保障周邊的人員生命健康安全，同時也會對所使用的設(shè)備產(chǎn)生破壞，使得企業(yè)所要承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)成本大幅度提升，破壞煤礦開采的進(jìn)度和質(zhì)量。在日常的工作中，為了降低此類現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險，要結(jié)合現(xiàn)實的情況，對地質(zhì)構(gòu)造加強管理、監(jiān)督，降低爆炸所帶來的不利影響，同時，探明構(gòu)造復(fù)雜程度不同鉆探工程基本線距，見表2，促進(jìn)煤礦空間可靠性和安全性的進(jìn)一步優(yōu)化，同時還能夠?qū)θ藛T的生命健康安全產(chǎn)生積極有效的保障作用[6]。

表2 構(gòu)造復(fù)雜程度類型鉆探工程基本線距

(4)采煤引起的沉陷

作為當(dāng)前我國煤礦開采工程中常見的一種事故問題，地質(zhì)沉陷所帶來的影響是十分巨大的，一旦出現(xiàn)這種情況，會使得整個空間的空氣質(zhì)量大幅度下降、掩埋、堵塞，使得人員的逃生率受到較為嚴(yán)重的影響，引發(fā)嚴(yán)重后果。因此煤礦企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)、開采煤礦資源的過程中，需要為人員的生命安全提供切實的保障，加強對沉降問題的管控，確保施工進(jìn)度和人員安全不受影響。通常情況下，導(dǎo)致地質(zhì)沉陷現(xiàn)象發(fā)生的一大原因，便是開采煤礦時忽視了支護(hù)工作的存在，使得整個地下空間被挖空，在缺乏支撐力的前提下產(chǎn)生沉降的情況，加上地質(zhì)構(gòu)造因素的影響，整個土層所具備的黏性以及強度相對較差，含水量較多，這些都會使得沉降現(xiàn)象的發(fā)生。因此，煤礦企業(yè)需要結(jié)合現(xiàn)實情況，立足于實際，管控煤礦資源，提高煤礦資源的管理水平，并依照實際情況進(jìn)行系統(tǒng)性的分析與判斷，明確數(shù)據(jù)分布情況，并以此為基礎(chǔ)開展相應(yīng)的整理工作。還要考慮到開采工作所對應(yīng)支護(hù)需求，依照開采進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)管理，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，提高施工質(zhì)量和施工效率，清除負(fù)面因素的干擾，滿足煤礦企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要。

3.確保煤礦開采安全的有效措施

(1)制定完善的施工方案

煤礦企業(yè)在勘察地質(zhì)環(huán)境、分析地質(zhì)構(gòu)造時，需要通過對信息技術(shù)的應(yīng)用來實現(xiàn)相應(yīng)的目的，利用較為先進(jìn)的勘察裝置，針對整個煤礦地區(qū)的構(gòu)造情況以及數(shù)據(jù)參數(shù)開展綜合性考量與分析，并以此為基礎(chǔ)，開展開采計劃的制定，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。同時，良好的煤礦地質(zhì)勘察工作能夠極大程度上降低環(huán)境破壞，減少節(jié)約成本支出，滿足煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要。在這一過程中，企業(yè)需要選擇滿足當(dāng)前工程需求的計算機(jī)設(shè)備，配置過高或過低都會使得勘察效果無法滿足開采需要，過高會花費大量的成本支出，使得整個工程獲得的經(jīng)濟(jì)效益無法滿足預(yù)算要求，而過低將會降低勘察效果，后續(xù)的各項工作也會因此而發(fā)生變化，產(chǎn)生質(zhì)量問題或進(jìn)度問題。正因如此，煤礦企業(yè)在開展開采的過程中，需要加強對開采煤礦的管控力度，制定較為完善的施工方案，既要避免施工人員的生命健康安全受到不利影響，同時還能夠在煤礦開采效率與質(zhì)量方面實現(xiàn)有效的保障。

(2)強化礦井地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測和分析工作

對于煤礦開采工作而言，地質(zhì)構(gòu)造的參數(shù)變化會對其產(chǎn)生較為直觀的影響，尤其是在安全性與穩(wěn)定性方面都會面臨較為明顯的威脅與影響，以改善此類現(xiàn)象為目的，煤礦企業(yè)在開展礦井開采工作前，有必要配備專業(yè)型的地質(zhì)勘察人員，對礦井的地質(zhì)現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)研和分析工作。在這一過程中，企業(yè)需要選用先進(jìn)的技術(shù)和工藝，配備完善的勘察設(shè)施，并依照實際情況進(jìn)行開采資料的收集與分析，以此為基礎(chǔ)制定較為完善的施工方案，從生產(chǎn)安全、生產(chǎn)可靠性和經(jīng)濟(jì)效益等多個層面，保證煤礦開采工作的順利實施，促進(jìn)煤礦企業(yè)的長久發(fā)展。有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測方法一般會涉及到兩部分內(nèi)容，詳細(xì)情況如下所示：

①煤礦企業(yè)可以通過對計算機(jī)軟件的應(yīng)用，依照地表變化以及井下物理數(shù)據(jù)參數(shù)來完成探測與分析工作，并結(jié)合實際情況完成數(shù)字內(nèi)容的分享學(xué)習(xí)，以此來完成相應(yīng)的成像作業(yè)。

圖1 礦井地質(zhì)構(gòu)造

②通過各類勘察工具，針對井下的地質(zhì)情況開展綜合性分析與考量，而后利用構(gòu)造參數(shù)來完成相應(yīng)的地質(zhì)管理工作，獲得地質(zhì)變化規(guī)律，利用計算機(jī)軟件來完成幾何圖。下表為煤層觀測點間距，需要施工單位以此為基礎(chǔ)進(jìn)行厚度的采集與計算。

表3 煤層觀測點間距

相較于傳統(tǒng)的勘察手段，這類信息采集措施，不但能夠獲得大量的數(shù)據(jù)資料，同時還可以采取有效的手段分析地質(zhì)構(gòu)造，為后續(xù)工作創(chuàng)建良好的前期條件，方便企業(yè)更為直觀的了解到礦井地區(qū)所具備的發(fā)育規(guī)律，明確分布情況以及復(fù)雜程度。

判斷和評價地質(zhì)情況時，需要企業(yè)先對煤層進(jìn)行選用，挑選符合開采需求的煤層，利用不同類型的手段方式開展礦井內(nèi)部的管理工作，制定完善的管理方案，優(yōu)化管理手段，對參數(shù)變化情況加強掌握，以此來降低開采過程對整個地構(gòu)造所產(chǎn)生的破壞情況，提高煤礦開采工作的有效性與可靠性。在這一過程中，企業(yè)可以根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造參數(shù)數(shù)據(jù)完成方案的分析與制定，明確所要開采的煤礦區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況，實現(xiàn)對分布規(guī)律的探索，而后再對人員進(jìn)行專業(yè)能力的培養(yǎng)，依照預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)要求，保證工作的科學(xué)性和有效性，確保采煤機(jī)械化、智能化的建設(shè)可以達(dá)到理想的目標(biāo)。

(3)提高煤礦開采的利用率和回收率

隨著開采深度的不斷變化，有關(guān)煤礦巷道的地質(zhì)構(gòu)造以及煤層狀態(tài)也會隨之呈現(xiàn)出動態(tài)化的趨勢，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造本身的復(fù)雜程度相對較高時，有關(guān)開采工作與回收工作所要面臨的工作難度也會隨之提升。因而，煤礦企業(yè)在開展煤礦開采的過程中，需要加強對利用率與回收率的管控力度，以此來確保煤礦開采質(zhì)量能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)這一目標(biāo)的措施內(nèi)容如下所示：

①及時開展階段性的礦井地質(zhì)勘察工作，明確煤礦的分布情況，并加強對礦產(chǎn)利用價值的管控力度。

②研究煤質(zhì)、煤層和地質(zhì)構(gòu)造的變化規(guī)律。

4.結(jié)論

綜上所述，煤礦企業(yè)是我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中的重要產(chǎn)業(yè)類型，與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平之間形成了息息相關(guān)性，我國在煤礦資源的開發(fā)和利用中，結(jié)合開采過程中可能形成的對地質(zhì)環(huán)境的影響，進(jìn)行技術(shù)改造和工藝升級。在煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化運轉(zhuǎn)中，防范破壞資源的事件和問題，對于資源浪費的現(xiàn)象進(jìn)行早期的防治，加強安全管理工作的落實。結(jié)合常見的地質(zhì)環(huán)境被破壞的問題、資源浪費的現(xiàn)象，施工單位在煤礦開采和生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)節(jié)，需要加強對安全隱患因素的嚴(yán)格管控，做好對安全隱患因素的監(jiān)督與管理，結(jié)合現(xiàn)實情況，立足于實際制定安全管理的方案和計劃，并將有關(guān)的工藝措施、手段落實到位，制定較為完善的管控模式，在開展開采工作之前，需要派遣專業(yè)人員對整個地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行深層次的分析與調(diào)整，在管控安全事故、防范安全事故問題的發(fā)生時，要用專業(yè)的勘查手段確保開采質(zhì)量、開采效率不受影響，落實完善的勘察任務(wù)，同時還能夠方便相關(guān)企業(yè)及時進(jìn)行管控，以此來完成事故的補救工作，對負(fù)面因素帶來的風(fēng)險進(jìn)行防范和治理，為后續(xù)的工作打下牢固的基礎(chǔ)，促進(jìn)施工單位的開采效率，進(jìn)而來滿足現(xiàn)代化建設(shè)的資源需要。