矿井采前地质分析与评价

张正国

(双鸭山市煤炭生产安全管理局，黑龙江 双鸭山 155100)

矿井采前地质分析与评价

张正国

(双鸭山市煤炭生产安全管理局，黑龙江 双鸭山 155100)

本文主要阐述了采前地质分析评价的目的、作用以及应遵循的几项基本原则，并提出了采煤方法的地质要求、采前地质评价的内容和评价方法。

矿井；采前；地质分析；评价

受地质构造运动的强烈影响，我国煤炭赋存的地质条件更为复杂，仅靠井田不同勘探阶段提供的地质资料远远不能满足煤矿生产的现实需要。而采前地质评价能在查明煤炭赋存地质条件的基础上，解决采掘方式与地质条件间彼此适应的问题。采前地质评价可以为煤矿高产高效工作面最佳采场的选择提供更为可靠的地质依据，因此，在采掘部署和煤炭开采之前，进行采前地质条件评价非常重要。采前地质分析和评价有两个作用：一是根据煤矿的不同开采地质条件特点，划分出不同采煤工艺对应的开采地质条件类型及其分布空间，为采区或工作面合理划分、有效选择合理的采掘部署方式和采煤方法提供科学依据。二是根据采掘方式和采煤方法选择开采地质条件适宜的采掘场地，充分利用煤矿现有采煤设备，提高设备利用率和煤矿生产效率。

1 采前地质评价应遵循的基本原则

A.充分利用地质资料原则。煤矿的勘探、开拓和开采过程也是不断积累地质资料的过程，这些地质资料宝贵翔实，来之不易，看似杂乱无章的大量资料却蕴含着丰富的地质规律信息，从而构成了采前地质评价的基本原始数据。在进行采前地质评价时，无论采用什么评价方法，一定要本着充分收集和利用这些原始资料的原则，才能做好煤矿的采前地质评价工作。B.系统分析原则。开采地质条件是由诸多关系密切的地质因素构成的一个完整的系统，在采前地质评价过程中，应综合考虑各种因素，建立一套完善的定量评价指标体系。C.定性评价与定量评价相结合原则。定量评价须与定性分析密切配合，通过定性评价，可以确定研究区的地质因素、量化指标和成因机制，为定量评价准备好合格的原始数据。D.经济性原则。在满足采矿和安全基本要求的基础上，采前地质评价工作应尽量追求经济性原则，投入采前地质评价的工作量和费用不宜太大。为了达到这一目标，一是要尽量优化定量评价指标体系，筛选出影响煤矿开采的主要地质因素。二是要借助数学方法和计算机技术，将一些烦琐重复的手工劳动，如：定量评价单元、评价单元指标值统计计算和数据管理、采前地质综合评价和评价结果的自动成图等过程，交由计算机程序自动完成。E.服务生产原则。为满足设计和生产的要求，采前地质评价类型的划分必须充分结合煤矿的生产实际，考虑到煤矿的生产规划和不同采煤方法与采煤机械所适用的地质条件，地质块段的划分应尽量考虑采区与回采工作面布置的需要。

2 采煤方法的地质要求

采前地质评价结果将直接服务于煤矿的设计与生产过程，因此，采前地质评价工作必须密切结合煤矿的开采实际。受多期构造运动的叠加影响，我国的煤田地质条件复杂多变，地区技术经济发展也不平衡，不同煤矿所采用的采煤设备和采煤工艺呈现出多样性的特点。尽管发展煤炭工业的根本出路在于综合机械化采煤，但不同的采煤方法和采煤设备只有在相应的地质环境中才能充分发挥其特有的性能，只有根据开采地质条件，才能选择出经济高效的采煤方法和技术工艺。

2.1 缓倾斜、倾斜煤层普通机械化采煤

我国已研制出多种型号的单滚筒和双滚筒采煤机。普采工艺对地质条件的适应性较强，煤层最薄可采到0.55 m，特厚煤层可以采取分层开采。直接影响采煤机工作的是煤层结构、煤层硬度和煤层顶板稳定性等地质因素，在一般情况下，可以通过选择适应性好的采煤机组及支护方式加以解决，如：坚硬煤层采用大功率采煤机，破碎顶板可采用圆钢托伪顶方法过破碎带，坚硬顶板悬顶严重时可采用大密度、高强度的支护，等等。由于普采的灵活性，地质构造复杂程度一般只影响采煤进度和采煤工艺的改进，而不会使其陷入困境。在地质构造简单的采区，可以采用对拉工作面；对于地质构造复杂的采区，工作面长度受到限制，而且工作面内部过断层也会或多或少地影响采煤进度。总之，只要地质条件并非十分复杂的矿井，普采优势都会得到充分的发挥。

2.2 缓倾斜煤层的综合机械化采煤

综采技术是在普采基础上发展起来的，近年来不仅综采产量大幅度提高，而且综采工作面的国产设备比重越来越大。缓倾斜煤层使用综采时，一般根据煤层厚度及其他地质条件来选择相应的采煤工艺和综采设备。

A.薄煤层综采。薄煤层综采技术对开采地质条件，尤其是地质构造和煤层稳定性的要求更为严格。由于煤层厚度本身很薄，一旦遇到规模较小的断层，就会影响到煤层连续性。必须保证工作面内无断层存在，保持煤层厚度稳定，煤层结构简单，煤层在走向和倾向上无太大起伏变化。B.中厚煤层综采。滚筒采煤机可用于开采各种不同硬度的煤层，煤层倾角可大可小。而刨煤机的适用条件为：煤层厚度小于2 m，煤层倾角小于25°(最好小于15°)，煤质中硬，煤层中硫铁矿含量小、块度小、夹矸厚度小，顶板中等稳定，底板平整、没有底鼓，煤层起伏幅度小，沿煤层走向及倾向没有大的断层等。C.厚煤层综采。厚煤层综采一般有分层综采、大采高综采和放顶煤综采3种工艺，近年来，厚煤层综采工艺有了很大发展，尤其是大采高综采和放顶煤综采的试验成功和大量推广应用，取得了良好的技术经济效益。

2.3 倾斜煤层的综合机械化采煤

倾斜煤层综采的最佳地质条件为：煤层倾角25°～ 38°，煤层顶板条件较好，煤质中等硬度以上，采区内没有大的地质构造问题，等等。

2.4 急倾斜煤层的综合机械化采煤

急倾斜煤层综采主要针对厚煤层和特厚煤层进行，一般多采用垮落式采煤法。随着放顶煤液压支架及滑移顶梁支架的研制成功，我国先后进行了急倾斜水平分段综采放顶煤采煤法的试验，并获得了成功。该种方法与其他任何采煤方法相比，具有工作面产量高、掘进率大幅度降低等优点。急倾斜煤层综采对地质条件的要求比较严格，具体为：煤层倾角gt;45°，煤层厚度gt;20 m，并在采区范围内沿走向保持稳定，煤质介于中硬和中软之间，采区内无落差较大的断层，不存在多组不同方向的断层。

3 采前地质评价的内容

采前地质评价的内容包含影响煤矿安全开采的所有地质条件，但由于不同煤矿地质条件特点各异，具体工作时应针对实际情况确定采前地质评价的项目和重点。大量开采实践证明，矿井构造复杂程度是制约大部分煤矿生产的最重要因素之一。因此，查明不同地段矿井地质构造的相对复杂程度是采前地质评价的首要任务，也是现代化矿井地质保障系统的中心环节。煤炭采前地质评价工作最早是从地质构造条件的综合评价和预测开始的，而且在整个工作中自始至终占有十分重要的地位。

4 采前地质评价的方法

我国煤炭采前地质评价工作已由定性评价向定性评价与定量评价相结合的方向发展，由单指标评价向多因素综合评价的方向发展，由模糊综合评判向人工神经网络等多种数学模型发展，目前已形成了比较成熟的技术，开发出了可使整个工作实现最大程度自动化的可视化计算机软件程序。A.定性评价。定性评价是煤矿采前地质评价的第一步，其主要任务是查明研究区开采地质条件的主要影响因素，为后续各种定量评价方法的选择和实施奠定基础；查明研究区构造线方向及资料点的分布状况，为定量评价单元的剖分提供基本的控制参数；确定评价指标量化方法或数学模型及其所需基础资料。B.单项指标评价。单项指标评价是在煤炭开采地质条件定量评价初期普遍采取的一种方法。这种评价方法一般针对不同地质因素分别选取适当的评价指标，通过评价指标的统计、计算和成图，实现采前地质条件的分类评价。

[1] 张德栋，陈继福.煤矿实用地质[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2] 何保.煤矿地质学[M].沈阳：东北大学出版社，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

张正国(1965-)，男，工程师。