煤矿地质工作对矿井生产和安全的影响

于怀龙，张庆海

（山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司，山西晋城 048400）

0 引言

艾友煤矿是一座有着悠久开采历史、综合采煤机械化程度较高的煤矿，生产能力为220万吨/年。近年来，煤矿开采深度不断加大，地质构造对生产的影响也日渐突出，如何保证生产高效，矿山安全成为煤矿地质工作者的新课题。

1 矿井地质条件

艾友煤矿矿区内地质及水文地质构造复杂，断层、褶皱发育。井区内为北东向的F18，F11，F15三条较大断层，并有多条岩浆岩墙及变焦区，F18号断层以东地段为一单斜构造，倾角一般在10～15度，该地段分布艾友立井采区为：101，102，106区。现生产采区只有106区。矿井水受浅部采空区影响，有断层导入工作面，称为矿井水直接补给源，矿井涌水量为600m3/h。复杂的地质条件增加了生产成本，同时也给安全带来了隐患。

1.1 影响矿井生产的地质因素

1.1.1 地质构造对生产的影响

井田南部断层发育，伴生断层经常影响工作生产的主要构造，工作面布置主要依据断层走向布置，在大的断层附近，伴生或次生断层经常对工作面造成破坏，落差超过2m的断层经常使工作面重新布置切眼，搬家倒面、综采设备具有高效安全的特点，但是安装费时，程序复杂，要求高，工作面搬家倒面，耽误生产工期，以一次安装时间30天计算，每月工作面产量约8万吨。因此工作面断层对矿井经营指标和生产影响巨大。采用硬过的方式爆破处理困难，推进速度慢，矸石量增加，煤质下降。同时，矿井内部岩墙发育，变焦带范围控制不清，经常影响工作布置。

该矿在掘进至岩墙附近，煤层变焦带比报告预计范围增大，造成一个工作面布置失败，浪费了掘进工程量，严重影响了该矿生产接续，并且在岩墙与变焦带之间裂隙内水量增大，涌水量在揭露时90m3/h，一个月后稳定在60 m3/h。

1.1.2 地质构造对安全的影响

（1）断层裂隙构造等有利于瓦斯的排放，有时则相反，又能促进瓦斯在煤层中的积聚。在煤层掘进或开采当中释放，工作面瓦斯涌出，通常情况下张性断裂利于排放，压性断裂利于积聚。褶曲构造对瓦斯分布影响很大。当顶板为致密岩层且未揭露时，一般在背斜，瓦斯含量由两翼向轴部增大，在向斜，轴部瓦斯含量减小；当顶板为脆性岩层裂隙较多，瓦斯含量在背斜轴部减小，在向斜轴部增加。

（2）断层又是矿井涌水主要方式，断层经常导通煤层上下部含水层，或上部采空区积水，在揭露时，涌水量急剧增加，给安全带来极大隐患，同时增加了煤矿排水费用，向斜构造也是富水的主要区域。在这些构造附近煤层顶底板破碎，支护困难，岩石特别是泥岩遇水容易软化，经常出现片帮、掉顶现象。该矿2006年2月21日巷道掘进当中发生冒顶事故，造成7人被困，经过57个小时的努力全部获救。

（3）断裂构造或构造残余应力区，瓦斯动力现象频繁发生，是现在煤矿安全的重大隐患。

2 提高工作质量方法研究

2.1 加大地质工作投入

加大对地质工作的研究，包括对地质构造复杂区域的补充勘探，井下进行物探技术，同时注重专业人才培养，增加分析解释水平，通过钻探验证方式不断研究物探等设备的性能和环境影响，做到分析与预测，物探解释与钻探验证双重研究并重。

2.2 推广应用新技术，提高地质成果质量

目前矿井多由几个关闭矿井整合而成，关闭矿井内部积水，采掘范围情况调查难度大，以往的地质手段很难满足要求，采用地面物探如瞬变电法，地震法对井下情况调查是新的技术手段，提高地质成果质量，查明隐伏地质构造，必须依赖于有效的地质勘探手段。首先，以钻探为主要手段的补充勘探工作必须满足要求；其次，大力推进新技术、新手段。结合生产统一规划，逐步实施，实现在采区设计前完成勘探的工作目标。

对于地面应采用瞬变电法、三维地震等物探形式查明采空积水及断层产状情况，井下工作面可以使用瞬变电磁法，瞬变电磁仪对掘进工作面前方水量探测具有良好效果，并坚持物探先行，钻探验证、化探跟进综合手段查明地质构造情况，采煤工作面在上下巷布置坑透探测，工作面电透率达到100%。

2.3 矿井设计必须依据地质成果

煤矿对地质条件具有依赖性，依据查明的地质条件优化设计就是实现高产高效的方式，采区和工作面设计应当结合地质条件的特点和地质资料的可靠程度，结合采煤方法，减少运输环节和丢煤，杜绝无效进尺，要合理安排开采顺序。

工作面及采区巷道沿断层走向布置，以减少断层的影响。对已采掘工作面要充分分析断层、褶皱等构造的产状及富水性等情况，并根据采掘揭露的构造变化及时修改设计。

3 结语

通过对井田内部地质构造分析、研究及时、准确地查明采区地质条件，为矿山生产安全服务，减少矿业施工中因地质条件不清带来的不利影响是矿山地质工作的基本任务。随着矿业科学的进步，矿井机械化程度的不断提高，产量规模和施工速度迅速提高，现有的矿井地质工作手段已不能适应煤炭事业发展的需要。目前地质工作的新技术、新设备运用到煤矿，需要地质工作者具有创新精神和不断的钻研以适应新的形势需要，更好、更快地解决矿山地质难题。

［1］刘兆伟，张京泉，高杰.综采工作面过断层方案分析［J］.山东煤炭科技，2007（5）.

［2］仝存有.煤矿地质构造对安全生产的影响分析［J］.科技创新导报，2012（4）.

［3］刘耀华.浅谈煤矿地质构造与安全生产关系［J］.劳动安全与健康，1998（8）.

［4］尉海潮.煤矿地质构造与瓦斯灾害的预测探究［J］.科技创业家，2013（17）.

［5］杨键.试析煤矿地质构造与瓦斯防突策略［J］.科技与企业，2013（22）.

［6］张德闯.煤矿地质构造综合预测技术浅谈［J］.科技信息，2012（11）.

［7］章永凤.煤矿地质构造与顶板事故的关系分析［J］.煤炭技术，2007（6）.

［8］李红旺，李显斌.矿区水文地质条件分类分析与防水害措施［J］.甘肃科技，2005（2）.

［9］王义江，马文彬.煤矿安全事故分析与对策研究［J］.中国矿业，2009（7）.

［10］王显政.中国煤炭工业和煤矿安全生产［J］.中国煤炭，2003（8）.

［11］陈武，魏振宽.对开展煤矿安全现状综合评价的思考［J］.中国煤炭，2003（5）.

［12］刘亚静，毛善君，姚纪明，等.基于层次分析法的煤矿安全综合评价［J］.矿业研究与开发，2007（2）.

［13］戈会奇.煤矿安全成本的构成和分析［J］.山西焦煤科技，2005（12）.

［14］宋修通，王军，刘建伟.煤矿安全事故分析及对策［J］.山东煤炭科技，2012（3）.

［15］李馥友.煤矿安全质量标准化建设探讨［J］.中国煤炭，2010（12）.