史之印，趙 剛，李海偉

（兗州煤業(yè)鄂爾多斯能化有限公司石拉烏素煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017212）

相較于其它工作，礦井采掘工作存在較大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榈V井采掘工程中，地質(zhì)的環(huán)境復(fù)雜多變，在生產(chǎn)過(guò)程中常常面對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)，因此，在進(jìn)行礦井采掘生產(chǎn)工作時(shí)，要求工作者克服艱苦的條件，在礦井采掘生產(chǎn)開(kāi)展前應(yīng)專(zhuān)業(yè)地探究地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而事先預(yù)測(cè)施工風(fēng)險(xiǎn)，確保礦井采掘生產(chǎn)過(guò)程的安全和采掘工作的持續(xù)跟進(jìn)。

1 礦井采掘生產(chǎn)工作的影響

1.1 礦井采掘生產(chǎn)受斷層的影響

礦井采掘生產(chǎn)的環(huán)境具備封閉性特點(diǎn)，在進(jìn)行采掘時(shí)會(huì)碰到一系列斷層，礦井下礦層結(jié)構(gòu)及走向跟斷層構(gòu)造存在密切的關(guān)系，在礦井采掘中常常難以預(yù)見(jiàn)斷層構(gòu)造，也缺少有效的控制技術(shù)[1]。斷層構(gòu)造往往會(huì)使?fàn)恳π纬捎趦啥?，且形成積壓、褶皺效果，這減小了斷面巖體的強(qiáng)度，基于牽引力作用下，巖體斷裂現(xiàn)象較易形成[2]。

1.2 礦井采掘生產(chǎn)受皺褶的影響

地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的褶皺會(huì)改變礦層的結(jié)構(gòu)形態(tài)，而不會(huì)顯著改變礦層的延展性發(fā)育。褶皺影響礦層采掘方向，一部分比較復(fù)雜的褶皺會(huì)限制礦井采掘?；跇?gòu)造應(yīng)力影響下，作為一種軟巖的礦層較易形成變形的情況，當(dāng)?shù)V層形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，其厚度會(huì)面臨部分增厚與分差的情況，向斜和背斜兩翼地帶是其發(fā)育的主導(dǎo)位置?；跈M彎褶皺的影響下，翼部的受力顯著小于褶曲軸位置，礦產(chǎn)資源則從應(yīng)力集中往兩邊形成塑性流動(dòng)，不但背斜頂?shù)V層變薄，而且向斜部礦層厚度迅速增加[3]。這樣礦層的賦存形態(tài)出現(xiàn)改變?；诳v彎褶皺影響下，軸部受力情況顯著小于褶曲翼部的受力，礦體則從兩翼往中心形成塑性流動(dòng)。之后背斜頂與斜核位置的礦層厚度迅速增加，然而兩翼旁側(cè)的礦層會(huì)變薄，圖1是基于橫向及縱向影響下褶皺礦層厚度與形態(tài)出現(xiàn)的改變情況。

圖1 橫向及縱向影響下的礦層褶皺厚度

1.3 礦井采掘生產(chǎn)受節(jié)理的影響

存在的節(jié)理對(duì)礦井爆破形成影響，在選擇礦井開(kāi)挖炮眼時(shí)倘若跟節(jié)理的位置關(guān)系不協(xié)調(diào)，那么常常導(dǎo)致漏氣情況，從而直接對(duì)爆破形成不利影響[4]。發(fā)育節(jié)理的范圍還會(huì)形成頂板脫落現(xiàn)象，從而形成滲水現(xiàn)象或多發(fā)爆炸區(qū)域，這嚴(yán)重威脅礦井采掘的安全。

1.4 礦井采掘生產(chǎn)受熔巖的影響

作為常見(jiàn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)育情況，熔巖不利于設(shè)置支撐礦層的工作帶，較易導(dǎo)致陷落柱附近礦層難以采掘，從而導(dǎo)致礦井內(nèi)資源產(chǎn)能的降低。此外，存在熔巖的范圍較易存在滲水和井下氣體的情況，從而不利于礦井生產(chǎn)的安全。并且，礦層的內(nèi)部發(fā)育，是隨著持續(xù)侵入更多巖漿，其結(jié)構(gòu)會(huì)形成非常強(qiáng)的帶狀改變，從而對(duì)滲透率形成直接制約。因?yàn)楦鱾€(gè)區(qū)域的滲透率都存在差異性，因此會(huì)形成井下有害氣體移動(dòng)和賦存的情況。事實(shí)上，在短時(shí)巖漿巖會(huì)使煤層動(dòng)力與平衡度形成直接破壞。然而，基于巖漿內(nèi)部距離持續(xù)縮短的影響下，大部分礦層會(huì)大量地形成質(zhì)變的情況。倘若直接冷卻內(nèi)部巖漿，那么非常高的巖墻將形成于兩邊，這實(shí)際上是經(jīng)常碰到的有害氣體突出范圍[5]。

1.5 礦井采掘生產(chǎn)受采礦沉陷的影響

在礦井采掘生產(chǎn)中，地表沉陷這種安全隱患較易形成，倘若缺少有效的技術(shù)保障措施，那么采掘沉陷會(huì)導(dǎo)致礦井開(kāi)采形成很多問(wèn)題，且導(dǎo)致形成嚴(yán)重的安全事故。地表沉陷跟區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，針對(duì)比較松散的巖石構(gòu)造區(qū)域，采掘沉陷的形成幾率愈大。

1.6 礦井采掘生產(chǎn)受水文特征的影響

礦井水文地質(zhì)的穩(wěn)定性直接影響巖礦的穩(wěn)定性發(fā)育，黏土巖常常形成于礦層地質(zhì)中，由于其上下具備異樣的透水性，因此導(dǎo)致其在碰到滲水現(xiàn)象時(shí)嚴(yán)重影響巖石穩(wěn)定性，強(qiáng)透水性的一面形成膨脹之后會(huì)對(duì)差透水性的一面形成壓力，從而形成脫落情況[6]。

1.7 礦井采掘生產(chǎn)受礦層穩(wěn)定性的影響

一是礦井采掘生產(chǎn)受地質(zhì)狀況的影響。地質(zhì)狀況決定了礦層的厚度，從而決定了礦層開(kāi)采安全性的大小。在礦井采掘生產(chǎn)中，礦層受到一系列合力的一起影響，隨著地質(zhì)狀況的改變，巖體也改變相應(yīng)的力學(xué)特性，且形成各種程度的變形。其主導(dǎo)體現(xiàn)形式是礦層變薄或變厚，進(jìn)而造成礦層缺少良好穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致采掘過(guò)程中大大增加了危險(xiǎn)系數(shù)[7]。二是礦井回采循環(huán)受到地質(zhì)要素的影響。礦井采掘回采時(shí)，往往碰到一部分不規(guī)則形狀的煤體構(gòu)造。這會(huì)影響礦井采掘方向，難以實(shí)現(xiàn)全采。

2 礦井采掘生產(chǎn)受地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響的處理技術(shù)

2.1 堅(jiān)持超前查明的原則

一是在超前探查中注重投入工作時(shí)間、成本等；二是基于礦井采掘技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)持續(xù)完善、更新地質(zhì)勘探技術(shù)，確保地質(zhì)勘探技術(shù)指標(biāo)跟礦井采掘要求相符合；三是綜掘和綜采工作面務(wù)必根據(jù)超前探查的地質(zhì)現(xiàn)狀，控制好“三前”，即在布置采礦區(qū)巷道之前、安全綜采工作面之前、采礦工作面碰到構(gòu)造實(shí)施策略之前三個(gè)部分，實(shí)時(shí)探究地質(zhì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)裝，即礦井內(nèi)的斷層落差、傾向、走向、傾角、伸展、延伸等；四是遵循地質(zhì)工作服務(wù)于采掘生產(chǎn)的思想，結(jié)合采掘生產(chǎn)需要超前、不間斷地組織地質(zhì)工作[8]。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)采掘系統(tǒng)

一是設(shè)計(jì)和布置礦井巷道應(yīng)盡可能地跟地質(zhì)構(gòu)造相規(guī)避。倘若必然經(jīng)過(guò)構(gòu)造帶，那么需確保礦井開(kāi)采的巷道軸向跟斷層構(gòu)造到背斜、向斜構(gòu)造盡可能垂直，以及巷軸方向盡量平行于構(gòu)造應(yīng)力方向，防止垂直于構(gòu)造應(yīng)力方向。二是采、掘工作面需要揭露斷層情況下，務(wù)必落實(shí)敲幫問(wèn)頂制度；應(yīng)用短掘短支的手段，針對(duì)井下礦壁易導(dǎo)致片幫的情況，為了加強(qiáng)維護(hù)礦壁片幫，在進(jìn)行礦井采掘過(guò)程中，實(shí)施放炮裝藥量的降低、挑棚坡度與高度及采煤步距的控制方式。三是回采工作面時(shí)，如果碰到井下內(nèi)部小斷層結(jié)構(gòu)，需要放置平行或垂直于斷層，應(yīng)確保斜交的狀態(tài)。四是在向斜軸兩邊設(shè)置采礦工作面，且跟斷層防水礦柱相規(guī)避。

2.3 強(qiáng)化地質(zhì)保障系統(tǒng)

地測(cè)管理信息保障系統(tǒng)的基礎(chǔ)是礦井的相應(yīng)地質(zhì)狀況，其目標(biāo)旨在實(shí)現(xiàn)先進(jìn)采掘工藝技術(shù)，其結(jié)合高效的技術(shù)方式實(shí)時(shí)向生產(chǎn)部門(mén)傳輸穩(wěn)定、準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。通過(guò)電法勘探、鉆探、無(wú)線(xiàn)電傳輸、三維地震測(cè)試等技術(shù)方式將地質(zhì)改變現(xiàn)狀和構(gòu)造情況，以及制約生產(chǎn)的范圍和程度等以地測(cè)信息管理保障系統(tǒng)評(píng)價(jià)基本信息、圖紙資料等。

2.4 防治水處理

一是地質(zhì)工作者應(yīng)對(duì)前面會(huì)碰到斷層的性質(zhì)、區(qū)域、水文地質(zhì)狀況事先進(jìn)行預(yù)報(bào)或預(yù)測(cè)。二是在斷層跟采掘工作面接近情況下，應(yīng)以超前鉆探方式明確斷層是不是導(dǎo)水，需要遵循基本的防治水原則，即“有掘必探、先探后掘、先治后采”。三是針對(duì)業(yè)已探查的導(dǎo)水?dāng)鄬?，需設(shè)置防礦柱。四是導(dǎo)水?dāng)鄬佑胁删蚬ぷ髅娼?jīng)過(guò)時(shí)，需采井下注漿施工技術(shù)對(duì)斷層帶進(jìn)行封堵，且實(shí)現(xiàn)排水裝置的完善。

2.5 防突和防井下有害氣體處理

一是針對(duì)礦井下有害氣體含量大的區(qū)域（斷層、向斜軸部等），因?yàn)榫職鈮簤毫^(guò)大，所以在采掘向斜軸部時(shí)需強(qiáng)化檢測(cè)，實(shí)施有效的規(guī)避策略，搞好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)礦和有害氣體突出的事宜，保障生產(chǎn)安全。二是將帶壓注水泥漿策略應(yīng)用于斷層區(qū)域、向斜軸部抽放封孔時(shí)，保障嚴(yán)密進(jìn)行封孔，針對(duì)降低抽采濃度的鉆孔，實(shí)施井下巷道及巷壁注漿和噴漿及從新套孔等處理策略，從而使鉆孔抽采質(zhì)量提高。

2.6 注重新技術(shù)、硬設(shè)備的應(yīng)用

新技術(shù)的應(yīng)用旨在對(duì)分布的礦層和礦產(chǎn)能進(jìn)行查明，從而有針對(duì)性地防范地質(zhì)巷探和鉆探的缺陷，降低勿需的物、財(cái)、人損耗。在應(yīng)用新技術(shù)設(shè)備的前提條件下，再設(shè)計(jì)科學(xué)的采掘方案，能夠很好地防范地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響。過(guò)硬采掘設(shè)備的應(yīng)用則是為了提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率、提高對(duì)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的應(yīng)對(duì)能力。一般而言，大功率的礦井采掘設(shè)備在裁割地質(zhì)構(gòu)造中的能力要比小功率設(shè)備更為突出，且有不易損壞的優(yōu)點(diǎn)。這樣不僅可以保證礦產(chǎn)生產(chǎn)企業(yè)的高利潤(rùn)，而且還可確保礦產(chǎn)礦開(kāi)采的順利進(jìn)行。

3 結(jié)論

綜上所述，礦井的安全生產(chǎn)采掘工作責(zé)任重大，為保證生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，應(yīng)對(duì)可能造成安全事故的隱患點(diǎn)進(jìn)行逐一分析，確保從各個(gè)角度切實(shí)做好防護(hù)工作。其中地質(zhì)因素對(duì)礦井采掘生產(chǎn)工作造成的安全隱患較多，設(shè)計(jì)勘察工作者需搞好相應(yīng)的事宜，結(jié)合先進(jìn)的設(shè)備及技術(shù)全面評(píng)價(jià)礦區(qū)的地質(zhì)狀況，且以此為前提形成可行性報(bào)告，為礦井采掘生產(chǎn)提供根據(jù)。