浅谈地质构造对煤矿开采影响

2018-07-30张岗

陕西煤炭 2018年2期

张岗

(山西阳泉煤业(集团)有限责任公司二矿，山西阳泉 045000)

0 引言

煤炭是地球地质构造体系在活动中促使植物经过沉积煤化，由此形成了煤矿。但是在地质构造的过程中，因为多方面因素还形成了裂缝、断层、陷落柱等结构，给煤矿开采工作带来了巨大的考验。加强对煤矿开采前的地质勘测就具有了重要的意义，通过地质勘测所得出准确的地质信息，从而保证开采过程的安全性。

1 地质构造对煤矿开采影响

在煤矿开采的过程中，会遇到很多不同的地质结构，比如裂缝构造、断层构造、陷落构造等，这些地质结构严重影响了煤矿开采的安全性，造成了采煤过程中矿洞沉陷、瓦斯爆炸、煤矿溢水等重大事故，对开采工人的人身安全造成了极大的威胁。其中采煤沉陷是煤矿开采中最为常见的矿井事故，而造成采煤沉陷的主要原因是地质构造，因为不同地区岩石硬度和强度以及岩石内部结构不同，使得发生采煤沉陷的概率也不同。加之在煤矿开采的过程中，必然会面临破坏该地区原有的地质结构，而地质结构的改变就容易造成地下水的渗漏，最终致使水灾的发生，轻则影响煤矿开采的进度，重则造成矿井中的相关开采人员伤亡，在实际开采的过程中，导水断层和导水裂缝等地质构造容易引发水灾。除此之外，矿井中的瓦斯溢出是目前煤矿开采中所面临的最大问题，一旦因为瓦斯泄漏造成瓦斯爆炸，整个煤矿将要面对巨大的经济损失，相关人员的生命安全也受到了威胁。而地质构造中的断层、裂缝等，都极容易造成瓦斯事故的发生。

断层伴随着煤矿的形成，因此断层是煤矿开采过程中常见的地质构造。开采煤矿就意味着要对断层进行破坏，降低了断层对煤矿自燃的控制作用，给煤矿自燃和瓦斯泄漏提供了机会，增加了隐患。而缝隙更是影响煤矿安全开采的重要因素，在对煤矿开采事故分析总结时发现，绝大部分的矿井事故都有缝隙构造的影响，煤层中孔缝的数量跟瓦斯爆炸事故有无法分割的关系，孔缝的数量越多发生爆炸的可能性就越大。因为孔缝的存在使得煤矿和空气、瓦斯接触面积扩大，进而增加煤矿自燃的概率，瓦斯和自燃煤矿接触，最终造成瓦斯爆炸事故的发生。煤矿资源作为不可再生资源，近年来国家的大面积的开发直接导致煤矿资源的稀缺，而煤矿区作为主要开采的场所，应该针对不同的矿井事故，有效改善煤矿的开采作业工程，从根本上提高煤矿开采的效率和安全性[1]。

2 改善地质构造对煤矿开采影响的措施

2.1 加强煤矿开采前的地质勘测工作

煤矿资源特殊的形成过程，直接导致了煤矿开采地形的复杂情况，加强煤矿开采前地质勘查工作的重要性就凸显出来。运用科学的勘察手段，对地质构造进行预测、判断，根据实际情况调整相关开采手段，从根本上保证开采过程的安全性。在地质勘察过程中，可以获取大量有用的地质信息，通过对相关数据分析，形成数据图标，辅助专业人员制定出更加符合实际情况的开采方案，最大程度提高了煤矿开采工作的开采效率。在勘测中，还可以引入相关信息化设备，增加勘测数据的准确性，综合使用多种勘测设备，确保技术人员掌握第一手的地质信息，对煤矿开采工作进行相关指导。以斑矿207采区的开采准备活动为例，图1为该地区煤层柱状图。

图1 该地区煤层柱状图

该地区自开采以来，已经开发出2个开采工作面，现计划再开设10个采煤工作面，但从上图可以看出该地区复杂的断层结构严重影响了安全生产的可能性，而且在即将开设的工作面上存在着足足20 m的开采通道需要在坚硬的夹矸中进行工作。考虑到这种情况，该矿区决定重新对开采地区进行地质勘测，并且加强了地质分析，终于找到了夹矸的变化规律，最终制定了用补切割的方式，让补切割层和工作面之间产生4 m的高度，这样夹矸的厚度0.8 m加上煤层低分层厚度为1.2 m，工作面完美的避开了夹矸层面，有效提高了开采工作的效率，改善了生产条件[2]。

2.2 提高煤矿的回收率和利用率

想要提高煤矿的回收率和利用率，首先要做到对开采的矿井进行地质勘查，根据地质信息判断可能出现伴生矿产的分布位置和能否进行利用。然后根据地质构造、煤层情况、产煤量等数据综合判断，并且制定合理的煤矿回收计划。最后根据开采过程中的实际情况，及时的分析相关数据的变化，不断的修改完善回收计划，选择最优回收方案，最大限度降低煤矿开采的成本，减少资金浪费。以国家庄煤矿的开采区为例，通过对该地区的地质勘查后，发现该地区的地质结构较为简单，蕴含丰富的煤矿资源，目前已经开采出3个工作面，产出200 kt的煤量，预计还可采出剩余的煤量300 kt，但是因为该煤矿采区在之前的开采的过程中，对地质构造的破坏较大，盲目下井开采极有可能导致危险的发生，通过对地质构造的不断分析，最终采用加入局部破底板的方式，缩短相关设备的安装长度，对矿区中的剩余资源全部回收，取得了巨大的经济效益[3]。由此可知，提升煤矿开采的回收率和利用率可以有效地促进煤矿业的可持续发展的可能，为国家增加计划外的矿产资源存储，从根本上增加相关产业的经济效益。

3 升级煤矿使用的设备配置和工艺

现阶段机械化信息化的开采设备逐渐增加，将现代化技术应用到煤矿开采工作中去，有助于提高煤矿开采工作安全性的提高，并且减轻因为落后设备对地质构造造成的不合理的破坏。根据不同地区的地质结构，选择不同的机械化设备，因地制宜，从根本上保证安全生产。山西某矿区在开采初期，缺少高级机械化设备，开采工艺相对落后，从而使得该矿区的经济效益较低，相关工作人员的工资水平无法提高，该矿区一度面临招工困难，职工跳槽，人才大量流失。面对这样的情况，高层决定全面引入机械化开采设备，2012年引入了第一台岩巷掘进钻装机，不仅提高了开采工作的工作效率，还解决了该地区特殊地质结构带来的开采困难等问题，同时，也减轻了开采人员的工作压力。除了对开采设备的引入，还应该加强相关保护措施，在开采煤矿的矿井中安装相对应的监控装置、预警装置、以及对瓦斯泄露的检测装置[4]。通过这些装置，及时对煤矿中可能发生的危险进行预警，做到未雨绸缪，有效杜绝危险的发生，保证矿工的生命安全。在此基础上，应不断完善煤矿开采的制度，提高矿业高层对煤矿开采的重视，加强对煤矿开采生产安全教育的宣传，从根本上提高对地质构造的认识，较少矿井事故的发生。