小地质构造对煤矿掘进的影响与策略探究

王瑞昌

摘要：长期以来，由于相关工作人员对煤矿掘进过程中的地质构造状况不是足够重视，进而导致相关预防及防范工作不是十分到位，这也就在一定程度上给煤矿采集事故的发生埋下了一定的隐患。为此，煤矿开采相关工作人员应进一步增强对小地质构造相关地形的了解和认识，进而为预防和降低煤矿采集事故提供一定的前提与保障。文章就小地质构造对煤矿掘进的影响以及相关的策略进行了深入细致的分析与探讨。

关键词：小地质构造；煤矿掘进；相应的影响；策略探究

一直以来，进行井下煤矿采集工作的危险性系数就相对较大，这其中顶板事故应该是煤矿采集事故中较为常见的一种类型。煤矿顶板事故主要是指相关工作人员在进行井下采煤过程中由于施工方式及施工策略的失误所导致的煤层顶板的坍塌现象，这不仅仅会导致煤矿采集工作的中断，同时还可能造成相关工作人员的伤亡以及生产设备的损坏及破坏。可以说，煤层顶板事故具备突发性及不可预见性的特征，同时其对人类生产生活的危害性也相对较大。究其原因，煤层顶板事故的发生主要是因为煤层顶板与中上层地质构造的不均匀现象。为进一步切实防范煤层顶板事故的频发，相关单位及人员需要针对相应的地质构造制定出与之对应的应急策略及防范措施。而实际工作中，面对一些小的地质构造时，相关工作人员及管理人员往往不对此给予足够的重视，进而在上报及制定相应措施中忽略掉相关问题，这无疑给煤矿掘进工作埋下了较大的安全隐患，也在某种程度上进一步增加了煤矿顶板事故的发生机率。多年来，尽管我国也一直努力在对这一问题进行缓解和控制，但其改善的效果始终不尽如意，其主要原因无非是对煤炭开采的工作环境及地质构造缺乏较深入的了解和认识，为此，在今后煤炭掘进过程中应进一步加深对煤炭开采相关问题的认识，同时进一步加强对煤矿事故的预防与相应的防护工作。

一、小地质构造类型的相关介绍

地质构造是地壳之间的运动产生的，它是指构造在岩层和岩体中运动所留下来的各种行迹。

小地质构造主要来源于大型的地质构造，可以说其是大型地质构造之中的次一级地质构造。具体来说，小地质构造可以分为小断层、小褶皱以及复合顶板等相关类型。尽管这几种类型同属于小地质构造，但具体到每一种地质构造，它们又有着各自不同的特点及特征。

（一）小断层

小断层可以说是煤矿采集掘进过程中较为常见的一种小地质构造类型。此外，小断层出现的标志也各式各样，在煤层顶板或者是底板出现移位现象时；煤层厚度不断降低，最终导致尖灭现象时；顺着煤层的巷道观察，煤层厚度出现一定的加剧状况，造成岩石楔子问题产生时；煤层被岩层逐渐取代，进而使得煤层的顶板和底板部位出现岩性变化时，可以说，这些现象或状况的发生及产生都会在一定程度上使得煤矿采集掘进过程中极有可能出现小断层。而具体的情况及相应的操作应对措施还需要相关工作人员做进一步的分析及探讨。

小地质构造中的小断层地址类型主要是指落差小于等于五米的断层，在煤炭采集掘进过程中，小断层、逆断层以及小裂缝的现象及状况时有发生。正断层与其他两种情况相比较而言，其较为明显的特点就是上盘下降和下盘上升的问题，此外，正断层的稳定性及平整程度也相对较高。逆断层作为小断层的一种情况及形式，其断层结构主要表现为倾斜角度相对较大，另外，逆断层中会存在有较为严重的小褶皱现象。由此可见，巷道支护工作具备一定的艰难性，可以说，随着时间的逐步推移，巷道支护的稳定性会出现明显的降低，同时加上较高程度的岩层外力挤压，此时层滑构造形式逐渐形成及出现。此外，由于较为混乱的煤层层理结构，再加上局部岩层受力程度的集中性，进而导致煤岩层极易出现断裂的现象及状况。为此，煤炭采集及掘进过程中相关工作人员应进一步提高对于小断层地质构造的重视程度，可以说，只有这样，才有可能更有针对性地对煤炭开采过程中的相关问题进行分析与解决，进而有利于提高采煤工作的整体效率水平。

（二）复合顶板

煤层顶板主要可分为老顶、直接顶和伪顶三种类型，很多煤层顶板中存在一定的薄煤线，这些薄煤线有些是一层，有些是多层，但是所有的薄煤线主要集中在直接顶和伪顶之间的部位。复合顶板主要是由多层煤线和薄岩层互层构成。可以说，复合顶板对巷道支护的稳固性有着十分不利的影响。

（三）小褶皱

褶皱通常是指在构造的运作下，岩层因受力发生一系列的波状的弯曲变形，最终形成褶皱。它通常包括直接顶、老顶和伪顶。

在向斜结构和背斜结构中，小褶皱出现的机率相对较高，在实际煤炭开采过程中，煤层顶板的挠曲构造形式也是小褶皱较为常见的一种形式。煤层顶板的挠曲构造不规则性较为明显，有很多不规则的小褶皱，同时其规模也相对较小，一般只有1～26米的影响范围，为此可以说，小褶皱极易对巷道的支护工作产生一定的破坏性，此外，周边的煤岩层因小褶皱的影响存在着塑性变形的可能性，威胁着巷道支护的稳固，极有可能对相关工作人员及煤炭开采工作造成不可预见的危害。

二、小地质构造对煤矿掘进的影响

在采煤和掘进的工程中，原岩的应力不断地受到破坏和改变，应力平衡受到破坏，导致顶板和煤层的变形或是损坏回采工作所经过的环境。当进行煤矿掘进时，小地质构造处的应力表现的非常明显，如若在这种情况下，设备质量、管理水平和岩石的变形系数等都对煤矿掘进工作产生重大的影响，甚至是威胁施工者的安全。因此在挖掘或采煤过程中要做好顶板的管理工作，如果管理不当，顶板便会出现断裂等危险的情况，甚至出现塌方。同时，也要对支护引以高度重视，提高支护的质量，防止局部冒顶的现象发生。接下来本文就从以下几个方面对小地质构造对煤矿掘进的影响进行分析：

（一）回采作业过程中的影响

回采作业过程中，在小地质构造的环境下，煤層和顶板在一定的压力及作用力下，极有可能会出现一定的变形及破碎现象，此时也就为局部冒顶的出现提供了一定的条件及前提。在回采放顶煤作业过程中，由于顶板与煤层之间所承受的压力过大，发生破碎之后的煤会沿着架前煤壁跌落到下方，进而在煤层顶板形成一定的空间，同时产生较大面积的滑坡现象，最终使得煤层支架上空出现悬空的现象。较为严重时，可能会形成一定的倒架危险，进而给相关作业人员造成一定的生命威胁，同时也给煤炭生产带来较大的安全隐患。

（二）掘进作业过程中的影响

掘进作业过程中，在小地质构造环境下，采掘活动对于工作区域外围煤体的影响范围可达三十米，这种情况下极易造成局部冒顶现象的出现，一旦形成巷道高冒区，就易造成瓦斯泄露和大量的聚集。在瓦斯压力梯度较大的情况下，一定范围内，瓦斯压力变化的幅度也相对较大，此时极易造成爆炸事故的产生，进而对煤矿生产的安全性带来十分不利的影响。

（三）在进行打顶板锚杆和锚索作业时的影响

一些小地质构造在回采及掘进过程中很难发现其中的不寻常状况，而在进行打顶板锚杆和锚索作业时，当钻机的工作速度明显快于正常状态时，则意味着极有可能遇见小地质构造情形，依据相关的工作经验，可以初步判断出现的这类小地质构造属于相对隐蔽的一种小地质构造类型，作为隐藏在煤层顶部的小地质构造，其引发冒顶事故的机率相对较大，同时其危害性也是巨大的。为此，对于这种隐蔽的小地质构造，相关人员应给予足够的重视，进而降低其进一步产生危害的可能性。

三、煤炭掘进过程中相应的策略探究

不同的小型地质构造所采取的煤炭掘进方法不同，根据小型地质构造的种类将煤炭掘进方法分为以下几种：正断层的掘进方法、逆断层的掘进方法、顶板挠曲的掘进方法和复合顶板煤层的掘进方法等。

（一）正断层的掘进方法

正断层是地质构造中断层的一种，它通常由两种形式组成，分别是巷道由断层上盘向下盘掘进和巷道由下盘向上盘掘进。

巷道由断层上盘向下盘掘进是指在掘进过程中，当断层出现在视线之后，煤层的顶板突然呈上升趋势，并且会时常发现有冒顶的现象。巷道由断层下盘向上盘掘进是指在掘进过程中，当断层出现在视线之后，煤层的顶板突然呈下降趋势，这时要对下降巷道的坡度进行调整。由此可见，当遇到断层时，要充分做好穿过各种断层准备，并且要不断通过运用风钻探空对煤层顶板进行照明，以防有冒顶或其他的危害等灾害的威胁。同时，在通过断层时，要利用锚带网做好支护工作以防塌方等危害，但在做好支护工作的同时，要使锚杆的间距进行缩小。

（二）逆断层的掘进方法

逆断层也是地质构造中断层的一种，一般表现为上盘上升，下盘下降，一般是由重力和水平力共同作用形成的，是引发地震主要原因。

在通过逆断层时，一般会遇到重叠现象，而这种现象比较困难，因此，逆断层中主要需要克服的困难便是重叠现象。当进行由上盘向下盘的掘进方向时，应适当的增大巷道的坡度，与此同时，也要做好必要的超前支护处理；当进行由下盘向上盘的掘进方向时，需要注意煤层的重叠现象，即首先进行顶板重叠煤层的防控，防止冒顶现象的发生，然后运用加密锚杆和顶板双层支护加强支护的可靠性。

（三）顶板挠曲构造的掘进方法

对于顶板而言，挠曲构造是一个很危险的地质构造，因此对顶板挠曲构造进行掘进时需要对其观测，及时准确的掌握其中的构造特点和特征，做好可靠的预防工作。但当煤层的倾角变大时，首先要用锚索钻机对煤层顶板进行勘测，确定安全后方可继续掘进，但是要采取加密支护的方式。

（四）复合顶板煤层的掘进方法

煤层与原岩之间的关系并不是一成不变的，并且两者之间的联系方式都是自然随机形成的，因此煤层与顶板之间难免会有复合的接触方式。复合顶板容易冒顶且不好支护，所以在掘进的工程中要尽量避免复合顶板区域，向着直接顶板掘进。

不同小型地质构造有着不同的煤矿掘进方法，但它们大致可以归纳为三个方面：采煤工作面局部冒顶、掘进过程中局部冒顶以及隐蔽小地质构造。

1. 采煤工作面局部冒顶的相应策略

一般在采煤工作面出现局部冒顶的前兆主要变现为：煤层顶板出现一定的裂缝，同时其裂缝有进一步加剧的现象；顶板裂缝内可能会出现掉碴现象等。在发现这些征兆时，为进一步预防局部冒顶事故的出现，相关工作人员可以选择采用浅截深割煤的方式进行采矿作业，作业时一次截深的高度应在半米之内。此外，割煤后应及时移架或者及时补打临时性的支护。在对输送机进行移动时，相关人员一定要严格遵循相应的操作流程，同時为进一步降低空顶的时间，在移动的同时应及时搬回临时支柱，在出现顶板破碎状况时，一定要先打托板，之后再进行移动输送机的工作，以确保移动过程中的安全问题。

2. 掘进过程中局部冒顶的相应策略

在掘进过程中局部冒顶的出现一般也伴随着一定的前兆，除与采煤工作面局部冒顶征兆相似的现象外，掘进过程中出现局部冒顶前一般还伴随着顶板劈落面淋水滴落现象的出现。在出现这些征兆时，一定要保持迎头、顶板支护和巷道的一致性，特别禁止滞后现象的出现，此外，相应的支护材料及配套设施一定保障其质量的合格性。此外，在执行敲帮问顶时一定要严格遵循相应的规章程序进行操作，以防止出现空顶作业，对于矿压及支护参数也应适时进行调整。

3. 出现隐蔽小地质构造时的相应策略

出现隐蔽小地质构造时，在完成锚杆和锚索作业后，往往会出现一定的淋水状况。在出现一定征兆时，相关工作人员应及时将其具体情况向上级进行汇报和登记，进而再由相应的人员进行负责与处理。在锚杆和锚索作业完工后，一定要及时补打一些其他类型的支护，以进一步预防小地质构造对相关工作造成的不利影响。

4. 除以上三个方面外，还可以提前预知小型地质结构，然后根据超预报结果提前对煤矿掘进工作做出相应的针对性的措施。对矿区的小型地质结构进行超预报，是有效避免危害、事故等灾难的根本和前提。

四、结论

总而言之，小地质构造对煤矿掘进工作有很大的影响，在进行煤矿的掘进工作中要对小地质构造引起高度的重视，做好各方面的准备，根据小地质构造的影响及危害，确定相对应的策略措施，降低因小地质构造所引起的事故率，提高煤矿掘进的速度、质量和安全率。由于时间的关系，本文不能对小地质构造对煤矿掘进进行更全面、更深入的研究，今后可以在以下几个方面加以研究：小地质构造在煤矿掘进过程中对煤层自然的分析；小地质构造对煤矿掘进中的矿区的影响分析以及不同的小地质结构对煤矿掘进的影响等。

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（作者单位：国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿总工办）