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煤矿井下地质构造相关问题研究窦同金

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2019年第34期作者：窦同金

[导读] 摘要：在煤矿长久形成的过程中，由于漫长的地质构造都在不断地进行活动和碰撞，所以煤层本身将会因为受到沉积、煤化和构造变动等多方面的因素而形成裂缝、褶曲和断层等诸多类型的构造，这将会对整体煤矿工作的开采造成困难。

        黑龙江省鸡西矿业(集团)有限责任公司城山煤矿地测科黑龙江省鸡西市 158100
        摘要：在煤矿长久形成的过程中，由于漫长的地质构造都在不断地进行活动和碰撞，所以煤层本身将会因为受到沉积、煤化和构造变动等多方面的因素而形成裂缝、褶曲和断层等诸多类型的构造，这将会对整体煤矿工作的开采造成困难。本文主要对煤矿开采过程中遇到的地质问题进行全面地分析，之后再采用详细的介绍方法。
        关键词：煤矿；井下地质构造；问题；措施
        煤矿井下地质构造的类型，主要分为以下几种，即断层、褶曲构造、陷落柱、岩浆岩侵入体，煤矿地下地质构造的情况会对煤矿开采造成很大影响，最常见的就是有可能会出现水灾、沉陷、瓦斯等事故。鉴于此，很有必要对此进行研究，然后，选择科学合理的对策，从而确保煤矿安全生产。在当前煤矿开采过程中，对于煤矿开采工作效率有着越来越高的要求，因而进一步提升煤矿开采工作效率成为必要任务。为能够使煤矿开采工作效率提升，十分重要的一项任务就是对矿井下地质构造相关问题进行研究，在此基础上才能够更好依据地质构造实际情况实行煤矿开采，才能够为煤矿开采工作效率的提升提供理论依据及理论支持，促使其得以更好发展。
        1地质构造对开采的影响
        1.1矿井水灾
        进行采煤时，如果地下水受到开采的影响流向发生改变，偏离原来的路径而流向矿井，就会造成矿井水灾事故。这一灾害如果发生，会给国家带来经济损失；给矿工人身安全带来严重威协，引起这一灾害发生的原因主要有:(1)进行采煤时如果出现不合理的操作，可能会沟通地下水富集的区域，从而使煤矿发生突水事故，引发水灾;(2)采掘工作进行开采前要先详细的勘察井下的地质条件及结构，然后进行深入的分析、研究，如果没有进行这一过程，在开采的过程中，极容易因为不了解地质结构而忽略这一灾害隐患，再加上施工人员选择的掘进方法不当而对地质结构破坏较大，就会使矿井内流入地下水，发生矿井水灾。
        1.2煤矿瓦斯事故受地质构造的影响
        瓦斯事故在煤矿开采中时有发生。通过对该矿瓦斯事故分析可以看出，导致煤矿发生瓦斯事故的主要原因，就是煤矿井下的地质构造遭到了破坏，使得地质结构出现裂隙、孔隙、断层、褶皱等情况，由此发生瓦斯事故。第一，地质构造出现断层的主因，就是煤层的热量走向和供养，同时，这也会反作用于煤矿开采，增加了其开采难度，引发瓦斯事故。第二，煤层中含有的热量传播速率会受到褶皱的控制，如果褶皱处在背斜的位置，这样一来就会造成煤层热量在内部积累和释放，使得煤矿开采的时候发生瓦斯爆炸。第三，煤层孔隙也是瓦斯事故的一大诱因，其主要分为原生孔隙和次生孔隙，原生孔隙形成的主因，是煤层沉积物颗粒内部形成的孔隙;次生孔隙，是指受外界环境因素影响而形成的孔隙，主要是指溶蚀、淋滤等情况。煤层孔隙多了，就会令煤和瓦斯之间的氧含量增加，从而增加煤层自燃的几率，并引发瓦斯事故。第四，煤矿开采会导致煤层出现裂隙，而其它原因也有可能导致煤层产生裂隙，这就增加了煤和瓦斯之间的含氧量，进而诱发瓦斯事故。
        1.3采煤沉陷
        在煤炭开采的过程中，会经常发生煤岩层的沉降，这一问题在煤矿中比较常见，为了保证煤炭开采的安全和高校，就必须对这一灾害采取有效的措施，通过合理的管理和控制，降低事故发生的频率。
        1.4煤矿地质构造对煤矿开采影响分析
        比如：超化煤矿其井田面积10.058km²，被批准开采的煤层是山西组二叠系二煤，厚度在0.34～44.84m，均厚8.11m。该矿井技改后，通过斜井开拓式进行开采，共布置了4个井筒，分别为回风立井、副斜井、运人斜井、主斜井，矿井共布置了综掘工作面3个、普掘工作3个、综采放顶工作面1个。受到该矿地质构造的影响，22081综采工作面于2004年12月30日发生了出水事故，最大涌水量达到2487m3/h，直接导致22采区被淹。

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        2减小地质灾害影响的对策
        2.1后退卧底法过断层技术的应用
        在煤矿开采过程中，由于在掘进时，经常会遇到正断层，断层内部普遍存在下移的现象，所以可以采用后退卧底法进行施工，这样才能够有效保证煤矿巷道施工的经济高效性。如果煤矿内部的巷道断层落差在2.5m以内，而且煤矿直接顶板的强度能够很好地满足其安全生产的要求时，那么就可以采用锚网、锚索联合支护技术对巷道的围岩进行支护，从而提高整个巷道的稳定性和强度。在进行围岩支护作业的过程中，应该采取将整个掘进机后移动15m的方法进行操作。又因为煤矿在掘进过程中，掘进机的工作面的坡度普遍要比炮掘工作面的坡度要小，所以在整体煤矿巷道操作的过程中，普遍要采用12度左右的载坡作为卧底，这样才能够保证整个巷道断层的下巷道高度都能够符合设计的相关要求。又因为其断层的发育引起了煤层的下移，所以可以采用后退挑顶法进行断层的修复。当整体掘进到断层面的位置时，巷道的顶部会达到断层面上方的煤层顶板处，在继续采用锚杆支护的措施作用于煤层的顶板时，那么最终可以实现对整个断层面的可靠支护。
        煤矿过断层是煤矿井下所有类型的地质环境中最常用的一种。在煤矿过断层加工技术中应用后退卧底施工及锚网、锚索联合支护的方法，那么就能够对顶板的围岩产生较小的影响，最终让围岩的稳定性得以保证，使得其支护的效果变得更好。而在后退挑顶法操作的过程中，因为其工作量非常大，而且巷道的高度也在操作的过程中不断地得以增加，整体作业强度非常大。因此，在进行煤矿掘进作业的过程中，采用后退卧底过断层的施工方法将会有很好的结果。如果在此过程中能够采用锚网锚索对巷道和断面进行全面地加固处理的话，那么也就可以在最终避免因为卧底施工而引起的巷道超高问题，最终保证整个巷道都能够安全稳定地进行。
        2.2加强煤炭资源开采的利用和回收
        煤矿企业应当重视煤炭资源的利用和回收，在这一方面应该坚持一下四个方面:(1)强化勘测这一过程，包括矿井地质和巷道的施工方位、前方可能出现的各种影响，从而充分掌握矿井的有实际价值的资料，以及可能发生的灾害类型等;(2)地质构造不是一成不变的，在采掘过程中有时会发生变化，因此要加强了解这一构造的发育规律，以及所开采煤层的变化规律及特点;(3)进行煤炭开采前要先计算出煤炭的总储量及可采储量，为煤炭的合理开采提供依据;(4)通过分析地质结构，得出合理的开采方案，使得煤矿开采更加高效。
        2.3加强矿井水灾的防治
        矿井水灾的发生会给煤矿带来很严重的事故后果，并造成经济上的损失。所以必须采取措施进行水文状况的监测，有专门的水文地质图进行参考，对容易发生突水事故的矿井设置隔离煤柱，对于老窑积水，应当强化监测，避免与其他水混合以后引发水害。
        通过对矿井范围内的水系进行监测监控，时时掌握详细的资料，当出现问题时，才能够及时的发现，并采取相应的针对性措施，科学合理地设置相关参数，以保证探放水过程的精确性和有效性，进行探测时综合多种探测手段相结合，使得监控系统更加完善，实现了长期有效监控。
        2.4直接割顶法
        在对复杂地质环境下，进行煤矿开采时，由于地质构造导致断层对盘下降时，如果煤层的顶板强度本身就比较低的话，那么顶板就非常容易造成破裂，最终会影响巷道本身的安全性。当断层的落差在2m左右的时候，在煤矿开采的过程中，工作人员需要直接运用掘进机将岩石直接截断和割碎，从而也就能够有效保证整体巷道的安全性。直接割顶法将会在一定程度上降低工作的强度，在运用的过程中具有非常重要的应用价值。
        结论
        在井下进行煤矿开采的过程中，对于地质构造方面的勘测应当进一步强化，对于地质构造随时间以及开采过程的进行，其发育状况在不断改变，所以应当坚持长期勘测并进行分析，通过一系列的措施使得地质构造对开采的影响降到最低。煤炭开采的利用和回收得以实现，煤炭资源得到合理的开采。另外，在矿井水灾的防治上加大力度，可以有效保证安全开采。
        参考文献
        [1]赵爱军.煤矿井下地质构造对煤矿开采的影响[J].陕西煤炭，2018　，37（02）：66-68.
        [2]刘强.煤矿井下地质构造与地应力研究[J].能源与节能，2019（07）　：32-33.
        [3]崔志刚.煤矿井下矿井地质相关问题探析[J].技术与市场，2019　，22（07）：368+370.