試論煤炭開采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)安全的影響

趙彥旭 張予川 郅紅魁 謝佳興

摘? 要：近年來，煤炭的深層開發(fā)已成為必然趨勢(shì)。煤炭資源所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，開采活動(dòng)也會(huì)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生一定影響。本章重點(diǎn)分析了常見地質(zhì)構(gòu)造下煤炭開采活動(dòng)可能產(chǎn)生的危害以及成因，并通過做好采礦前期地質(zhì)測(cè)量和勘探、提高煤礦采礦技術(shù)、采取多樣化煤炭開發(fā)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理。

關(guān)鍵詞：煤炭開采;地質(zhì)結(jié)構(gòu);地質(zhì)安全;影響分析

煤炭作為主要化石燃料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定中發(fā)揮著無可替代的重要功能。但隨著中國(guó)社會(huì)各行業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，煤炭資源開采過程中存在的問題也日益突出。若不能預(yù)先考慮到采礦作業(yè)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)安全的影響，極易造成重大安全事故，也無法保證開采效率。所以必須著力于發(fā)展煤礦開采技術(shù)，并通過選擇多樣性、科學(xué)化的技術(shù)手段，來努力減少開采過程對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)安全的影響。

一、地質(zhì)結(jié)構(gòu)概述

煤炭資源形成條件很特殊，其分布與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，因而開采活動(dòng)會(huì)直接影響到地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)安全。一旦采礦技術(shù)選用錯(cuò)誤，不但采礦效益無法提高，更會(huì)危及整個(gè)礦區(qū)。所以，針對(duì)不同地質(zhì)構(gòu)造需要選用適當(dāng)?shù)牟傻V技術(shù)。

1.巖層地質(zhì)結(jié)構(gòu)

在巖層地質(zhì)構(gòu)造下進(jìn)行采礦作業(yè)，易發(fā)生巖石鉆探問題，有時(shí)甚至?xí)l(fā)地質(zhì)構(gòu)造變化，這對(duì)采礦過程的可靠性和安全帶來了極大挑戰(zhàn)。

2.黃土地質(zhì)結(jié)構(gòu)

煤炭開采常見地質(zhì)構(gòu)造還涉及黃土地質(zhì)構(gòu)造。與一般地質(zhì)構(gòu)造相比，黃土地質(zhì)以砂質(zhì)土壤為主，且砂土粒徑較大，地質(zhì)構(gòu)造垂直性與穩(wěn)定性均不足，無法保障采礦活動(dòng)安全性，采礦工作難度呈直線型上升。但如果能將黃土地質(zhì)構(gòu)造中砂粒黏著為塊態(tài)或?qū)訝?，則整個(gè)地質(zhì)構(gòu)造會(huì)相對(duì)穩(wěn)定下來，也有助于在采礦過程中應(yīng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的突發(fā)異動(dòng)。

3.丘陵山地地質(zhì)結(jié)構(gòu)

丘陵山地地質(zhì)構(gòu)造也是煤炭資源開發(fā)過程中可能面臨的地理?xiàng)l件。丘陵山地地質(zhì)構(gòu)造狀況特殊，常伴有大量溶洞與地下水河道，這就在一定程度上影響著煤礦的采礦活動(dòng)。所以，要實(shí)現(xiàn)對(duì)丘陵山區(qū)地質(zhì)下的煤炭的有效開發(fā)工作，作業(yè)人員就需要認(rèn)真勘測(cè)丘陵與山地的構(gòu)造狀況，以掌握山體走向和地下水分布具體情況，并在此基礎(chǔ)上提出開發(fā)方法[1]。

4.平原沙土地質(zhì)結(jié)構(gòu)

煤礦開發(fā)中還可能涉及平原沙土地質(zhì)構(gòu)造條件。與其他地理構(gòu)造比較，平原中沙土地貌構(gòu)造地質(zhì)檢測(cè)困難系數(shù)最高，若無法進(jìn)行更細(xì)致的地質(zhì)調(diào)查和評(píng)估，將會(huì)造成開發(fā)中人力物力資源的巨大耗費(fèi)。在前期工作中，作業(yè)人員要充分保證地質(zhì)構(gòu)造具備良好的承載能力，并盡量避免采礦過程中構(gòu)造不平衡問題的出現(xiàn)，以保證開采工作有效進(jìn)行。同時(shí)，針對(duì)平原沙土地質(zhì)構(gòu)造，需采取針對(duì)性采礦技術(shù)。

二、煤炭開采過程中對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的安全影響分析

1.天然性的地質(zhì)災(zāi)害

影響煤礦開采地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全的因素不少，例如自然地質(zhì)條件?？紤]到自然地貌變化是無法預(yù)見的，多數(shù)情況下僅能運(yùn)用感知技術(shù)手段來稍加監(jiān)測(cè)，但是在實(shí)際開采管理過程中仍會(huì)出現(xiàn)很多問題。自然地質(zhì)條件大多包括了礦壓、巖爆、冒頂、片幫等問題。特殊的開采條件還會(huì)伴隨著突水等其他自然災(zāi)害。此外，隨著煤礦發(fā)展深度的增加，開采過程中的高溫不僅對(duì)采礦人員十分不利，同時(shí)部分采礦設(shè)備在高溫下也無法穩(wěn)定工作，無法確保開采工作安全性與連續(xù)性。

2.開采活動(dòng)造成災(zāi)害

采礦活動(dòng)本身也會(huì)導(dǎo)致一定危害。例如，特殊的開采條件會(huì)引起瓦斯爆炸。隨著煤礦開采推進(jìn)和開采深度增加，煤層內(nèi)的地應(yīng)力、瓦斯壓力逐步增大，瓦斯爆炸可能性與日俱增[2]。

3.開采人員經(jīng)驗(yàn)不足

現(xiàn)如今，采礦人員普遍缺乏經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力有限，很難保證開采效率、品質(zhì)與安全。多數(shù)地質(zhì)安全事故都是由于采礦人員經(jīng)驗(yàn)不足造成的，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)采礦人員的培訓(xùn)與監(jiān)管。

三、促進(jìn)煤炭開采安全性提升的有效策略

1.加強(qiáng)開采前的地質(zhì)測(cè)量與勘察

為了降低在實(shí)際采礦作業(yè)中對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)安全的干擾，效開展采掘管理工作，就需要在作業(yè)前進(jìn)行初期地質(zhì)測(cè)量與探查，掌握巖體種類、巖體分布情況等，并據(jù)此構(gòu)建開采流程。若無法從前期探查中掌握實(shí)際的煤層環(huán)境條件，地質(zhì)結(jié)構(gòu)中土層、巖石、地下水等因素均會(huì)對(duì)正常采礦活動(dòng)形成一定干擾。當(dāng)前，礦井地質(zhì)勘查科研技術(shù)水平已日趨完善，能夠極大程度上提高勘察與檢測(cè)數(shù)據(jù)的完整性與精度。先進(jìn)勘察科技的應(yīng)用也大大提高了采礦工作效率，并為開采管理工作提供了可靠保證。

2.提升煤炭開采技術(shù)水平

在煤炭資源開發(fā)中，開采技術(shù)的選擇性尤為重要。為進(jìn)一步提高礦井的安全性與有效性，以便克服采礦過程中的地質(zhì)構(gòu)造制約問題，有必要提高煤礦開采技術(shù)水平，為采礦工作提供技術(shù)支持。目前，煤炭資源開發(fā)技術(shù)已經(jīng)越來越完善，可選擇性也逐漸加強(qiáng)。此外，煤炭企業(yè)應(yīng)結(jié)合考量煤炭資源開采過程中可能遇到的各種地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)，并為其制定完整的應(yīng)急對(duì)策。

3.采用多元化煤炭開采手段

煤礦的特殊性往往會(huì)導(dǎo)致其開采作業(yè)中存在許多安全隱患。為了盡量保持現(xiàn)有地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，必須采用多種采礦方法和技術(shù)，做好事故早期預(yù)防工作。在煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的過程中，多樣化的采礦方法包含多方面內(nèi)容，包括強(qiáng)化周圍環(huán)境保護(hù)等[3]。多元化采礦方法在一定程度上可以確保采礦工作的順利運(yùn)行，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，幫助實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

4.規(guī)范煤炭開采工作

不規(guī)范的采礦活動(dòng)會(huì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)安全產(chǎn)生惡劣影響。所以，要進(jìn)一步提高采礦技術(shù)水平，保證地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定安全。還需根據(jù)煤炭資源分布，建立完整的采礦作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并保證作業(yè)人員嚴(yán)格遵守，保證開采工作順暢開展。

四、結(jié)語

煤礦開采與地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)安全等之間存在著不可分割的關(guān)聯(lián)。為保證作業(yè)順利推進(jìn)，各煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)從煤炭資源分布區(qū)地質(zhì)構(gòu)造入手，從根本上明確礦業(yè)開采方向，提升礦業(yè)開采管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮潔，侯恩科，王蘇健.寧東煤炭基地煤炭開采對(duì)地下水的影響預(yù)測(cè)[J].地質(zhì)通報(bào)，2018（12）：2184-2191.

[2]蘇意凱.井下采煤技術(shù)與采煤工藝對(duì)生產(chǎn)的影響[J].江西化工，2020， （2）：311-312.

[3]黃嗣琪，徐曉明.礦區(qū)煤炭資源的開采強(qiáng)度對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響[J].能源研究與管理，2020（04）：102-104+110.DOI：10.16056/j.2096-7705.2020.04.020.

作者簡(jiǎn)介：趙彥旭（1991.05-），男，漢，河南范縣人，本科，河南省地震局，職稱：助工，研究方向：地震構(gòu)造。