煤矿井下地质构造对煤矿开采的影响

◎曾 鹍

人们在日常生活和生产工作中，对于煤矿资源的需求量不断上涨，因此要求煤矿开采工作单位需要不断加快煤矿开采效率，同时需要保证整个采矿工作的安全性。

随着我国煤矿资源开采总量和开采范围的不断提升，在煤矿开采工作过程中经常会受到一些复杂地质条件因素影响，造成煤矿开采工作效率和安全性无法得到保证，其中煤矿地质构造是煤层开采工作当中不可避免的问题之一，因此必须要引起相关工作单位的高度重视。通过前期科学合理的地质勘探工作开展，可以帮助煤矿开采工作单位全面掌握煤层地质构造具体情况，同时也是获取地质资料的重要方法。地质资料是煤矿开采工作中非常重要的参考内容，要想从根本上提高煤矿井下开采工作效率和稳定性，必须要保证前期勘察工作效果。基于此，本文首先针对煤矿井下地质构造，对于煤矿开采工作所产生的各种影响进行分析，并且提出相关的优化解决策略，有效保证煤矿井下作业工作的安全性和稳定性，保证煤矿开采工作质量，为后续类似工作开展提供有效参考和借鉴。

一、工程概况

矿区位于我国某省市一个县境内，属黔中低山地貌，所在地区山高谷深，水域少，岩溶分布较广，形态复杂多样。区内地势总体呈东高西低、南北高中部低，地形起伏较大。区内最高点位于北部的大尖山山顶，海拔高程为+1457.50m；区内最低点位于西部豆子漕附近的溪沟中，海拔高程为+1128.20m，相对高差329.3m。矿区西侧区域海拔高程约为+754m，为当地的最低侵蚀基准面。区内碳酸盐岩广泛出露，岩溶发育，见岩溶洼地、充水溶斗、落水洞、干溶斗等岩溶形态地貌。

二、矿区地层条件

矿区内出露的地层由老至新有：二叠系中统茅口组（P2m）、二叠系上统龙潭组（P3l）和长兴组（P3c）、三叠系下统夜郎组（T1y）、三叠系下统茅草铺组（T1m）、三叠系中统松子坎组（T2s）及第四系（Q）。茅口组（P2m）：在矿区北部及东北角出露，矿区内出露不全，出露面积约0.60km2，厚度不详。其岩性为灰～浅灰色灰岩厚层状含燧石灰岩，微晶至细晶结构，含蜓类、腕足类、腹足类等化石。与上覆龙潭组呈假整合接触。龙潭组（P3l）：龙潭组出露于矿区北部及西南角，为矿内主要含煤地层，为一套海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩含煤沉积。主要由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成、中夹炭质泥岩、菱铁岩及泥灰岩、灰岩。含煤5～10 层，其中可采煤层1层。含少量腕足类、瓣鳃类等动物化石和植物化石碎屑。矿区内龙潭组出露面积约5.50km2，厚约117.85～130.64m，平均123.49m，区内该地层厚度无明显变化规律。与下伏地层下二叠统茅口组呈假整合接触。

三、煤矿井下地质构造对于煤矿开采工作所产生的影响

1.矿井水灾。

在煤矿井下采煤工作过程中，如果地下水受到煤矿开采工作的影响，水体的流向出现变化，偏离了原有的水体流动路径，大量的流向矿井内部很容易造成矿井当中产生严重的水灾事故。这一灾害问题的产生，造成煤矿开采工作效率有所偏低，会对煤矿开采工作造成较大的安全隐患和经济损失，产生这一灾害问题的主要原因包含以下几个方面：第一，在进行采煤工作过程中，如果出现一些违规性操作问题很有可能会出现煤矿井下产生大量水体聚集区域，造成煤矿出现突水事故，严重的情况下会产生非常严重的水灾，对煤矿井下作业人员以及整个采矿工作的安全性造成比较严重的影响。第二，煤矿井下开采作业工作之前，需要详细勘察煤矿井下地质条件及其结构构成情况，如果没有进行这一工作过程，在煤矿开采工作当中很容易因为不了解地质条件状况，而忽略这一灾害所产生的影响，外加上相关施工人员在掘进工作方法上使用不当，对地质条件造成了较大的影响和破坏会出现矿井内部流入大量的地下水产生严重的水灾情况，如图1：

图1 矿井水灾

2.瓦斯事故。

煤矿井下地质条件构成相对比较复杂，经常会存在一些严重的断层和大面积空隙等问题，瓦斯会从这些空隙和断层内部大量溢出，造成煤矿井下空气中的瓦斯含量超标造成较大的安全隐患。产生瓦斯事故的主要原因包含以下几个方面：第一，是受到地质条件因素的影响出现断层结构，断层结构的产生会影响到煤炭正常开采，同时也会造成煤炭开采工作面瓦斯含量大量升高，造成严重的瓦斯爆炸事故。第二，受到褶皱地质条件因素的影响，褶皱地质条件的产生会直接影响到煤层内部热量的交换速率，当褶皱构造属于矿山背斜位置的情况下，会造成其中的热量大量聚集形成瓦斯爆炸事故的着火源。第三，是开采区域煤层孔隙结构所产生的影响，这种结构数量增多会造成煤层内部的氧气含量不断增加，氧气含量上升会加速煤层的氧化很容易出现煤层氧化自燃，引发更加严重的瓦斯爆炸事故。第四，地质因素影响表现为煤层裂隙情况，当煤层内部出现比较多的裂隙问题时，氧气通过裂隙直接进入到煤层内部，加大了煤层与内部瓦斯之间的接触面积，进而增加了瓦斯事故的产生可能性。

3.采煤沉陷问题。

在进行煤炭井下开采工作过程中，很有可能会出现采煤沉陷问题这个问题，在煤矿开采工作当中比较常见，为了有效保证煤炭开采工作的安全性和稳定性，需要针对这一灾害问题采取针对性的控制措施来加以解决，通过合理的管理和控制工作方法，有效降低安全事故的产生率，提高采煤工作的安全性和稳定性。如图2：

图2 采煤位置沉陷

四、地质构造对煤矿开采工作影响的有效解决策略

1.加强煤矿地质构造的勘测与分析。

要全面加强对煤矿井下地质构造的勘测与分析工作，同时对煤矿井下的地质条件情况进行准确判断和分析，有效结合煤矿开采区域的地质资料进行深入探索，全面提高煤矿井下地质构造勘测工作的精确性，为后续煤矿正式开采工作提供有效保证。在煤矿地质构造勘测工作过程中，主要工作内容包含以下几个方面：第一，需要使用正确的地质勘测工具，对煤矿井下地质构造条件进行测量，有效借助地质条件的变化规律与构造参数，绘制出相应的地质构造图。第二，通过使用计算机软件，对煤矿井下探测数据信息进行深入分析，收集更加精确的地质条件构造图像信息对地质构造情况进行全面了解，对其中存在的一些隐患问题事先进行预防。第三，要全面加强煤矿井下地质构造实地勘察工作，获取其中的一手地质勘察资料信息，对矿井地质构造勘查信息内容进行深入分析和了解，同时还需要进一步提高对煤矿井下地质构造以及各种地质条件发育规律的掌握程度，进而合理使用钻探、化碳以及物探等方式，对煤矿井下地质构造性质、开采工作规模以及地质条件构造所产生的不良影响进行准确预测和分析，为煤矿开采工作提供出更加科学的指导。

在地质勘查工作过程中，通过将先进的地质勘测技术方法和先进的地理信息系统技术进行有机结合和应用，比如对三维地震、瞬变电磁、矿井物探以及地面站等相关参数信息进行全面收集和总结，有效查明煤矿开采区域范围内地质条件的整体工作情况，对一些比较特殊的断层地质条件分布情况、煤层埋藏深度大小、煤层厚度以及隔水层厚度大小等多项信息进行分析和研究，并且在地理信息平台建设基础之上，配合使用矿井多元化信息系统，基于更加先进的瞬变电磁勘探法、矿井物探法，了解煤矿开采区域内部的地质构造条件以及水文地质条件等，建立起地质结构预测与评价工作模型，获取更加精确的一手地质勘探工作资料，为后续煤矿开采工作的顺利进行打下良好的基础。

2.注重采煤技术和设备的升级。

在煤矿开采工作过程中，必须要充分重视煤矿开采技术和开采设备的升级工作，对煤矿开采工作过程中所使用的各种技术和设备进行必要升级，可以有效解决以往设备作业效率偏慢以及煤矿开采工作质量不符合要求等多方面问题，可以进一步提高煤矿开采工作的安全性和稳定性。比如，现阶段使用频率相对较高的大采高工艺技术方法，每次的采煤工作在进行仪器设备的优化升级工作过程中，需要查看仪器设备是否符合工程施工位置和地质结构，如果施工过程中所使用的仪器设备符合地质结构的条件下，需要有效保证仪器设备的整体使用工作质量和效果。与此同时，个别涉及到安全性的仪器设备也需要进行必要的优化处理，比如瓦斯过量检查、事故预警、地下水涌出检查等多方面工作，在此类仪器设备的使用工作效果达到最佳的状态下，可以有效防止矿井施工过程中产生地质灾害问题。除此之外，大部分的安全问题经经常与煤矿井下工作人员的安全防护意识有着直接的关联，因此做好周期性的人员教育和安全技能培养工作也非常关键。如图3：

图3 采煤设备

3.矿井水灾的防治处理工作策略。

在矿井开采工作过程中，水灾是煤矿开采工作中比较常见的问题之一，如果出现比较严重的矿井水灾问题，会对整个煤矿开采企业单位造成比较严重的经济损失和影响。对此，在煤矿开采工作过程中，需要对其中可能产生的突水煤层留设防水隔离煤柱，通过这种方法有效降低水灾问题的产生概率。与此同时，通过加强对煤矿井下积水区域的勘查工作，及时疏通煤矿井下存在的大量积水以及采空积水，在煤矿井下开采工作当中需要对煤矿周围区域的地质条件情况和水文条件情况进行实时性监测，编制出更加科学完善的水文地形图像，同时相关工作人员需要对煤矿井下所使用的止水套管的水体压力、套管长度以及钻孔的垂直度等进行合理控制，有效保证水体排放效率避免产生矿井当中大量水体聚集等情况。

4.提高煤炭资源开采利用与回收效率。

第一，在煤矿井下开采作业过程中，必须要保证煤炭资源开采程度并且提高煤炭资源的回收工作效率。在实际工作过程中需要全面坚持加强矿井地质勘察以及巷道勘探工作，全面了解煤层内部半生矿产资源的整体分布条件及其应用价值情况。第二，在煤矿开采工作当中，需要充分了解煤矿开采区域的地质构造与发育规律特性，对煤层的变化特点进行全面掌握。第三，需要科学计算煤层内部的资源储存量情况，对煤炭资源的开发工作计划进行合理调整，保证煤炭资源开采更加彻底，避免出现大量资源浪费问题。第四，针对煤矿井下地质结构勘查工作结果，通过科学分析基础之上制定出更加科学完善的煤矿开采工作方案，可以有效降低煤炭资源开采工作过程中出现的资源浪费问题，提高煤矿开采工作效率以及矿产资源的回收率，实现煤矿开采工作单位的良好经济效益和社会效益。

5.全面加强煤矿井下安全保护措施。

在煤矿井下开采作业工作过程中，在充分掌握煤矿井下地质条件构造的情况下，相关工作人员需要基于实际工作情况，对煤矿井下开采工艺流程进行合理编排。与此同时，需要对煤矿开采工作过程中可能产生的各种安全性问题进行深入分析和研究，事先做好必要的防治处理工作方案，最大限度上降低煤矿开采过程中安全事故的产生概率。通过事先预防的方式有效控制一些严重的煤矿开采安全事故的产生，保证作业人员的人身安全。除此之外，在煤矿井下开采作业工作中，如果发现事先制定好的煤矿开采工作计划存在严重的缺陷情况，必须要及时进行整改，以此来保证矿井当中各项工作的顺利进行。相关工作人员和管理工作人员，在矿井施工前期需要全面了解矿井内部资源的实际储备情况，同时需要基于矿井内部地质构造条件和矿层数据信息，对煤矿井下资源储备量进行确认，要全面了解矿井区域地质构造的整体特点以及对应矿层电话工作情况，对于矿井的朝向进行合理评估，有效保证后续各项工作的全面落实，避免不必要的矿产资源浪费问题的产生。

五、结语

煤矿企业单位需要对煤矿矿区内部的地质构造条件进行详细分析和研究，有效保障后续煤矿开采工作的顺利进行，有效降低地质构造对煤矿开采工作所产生的干扰，最大限度上减少煤矿地质灾害问题的产生，实现煤矿开采工作的更高经济效益和社会效益。