煤田地质构造复杂程度分析与处理

煤田地质构造复杂程度分析与处理

王保庆

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司兴安煤矿地测大队黑龙江省鹤岗市154102

摘要：煤矿是宝贵的矿产资源，被称为“工业的食粮”，在社会经济建设和工业生产中发挥着重要的作用。我国拥有丰富的煤炭资源储量，但由于大多深埋地下，所以开采的难度比较大，开采中也必然会受到煤田地质构造的制约。煤田地质构造按照其复杂程度可分为简单构造、中等构造和复杂构造等几种类型，复杂程度越高的地质构造下煤炭开采的难度越大，对开采的技术要求也更高。

关键词：煤田地质构造；断层；复杂程度；处理

1地质工作对煤矿设计的重要性

1.1地质工作的勘探、控制程度的高低决定着煤矿设计的可行性

比如：在地质勘探程度及控制程度较低的情况下，当煤炭市场火爆时，部分投资者对煤炭赋存条件及煤炭资源是否具有可开采经济价值不清，却盲目投资，通过2-3年的掘进探查作业，部分煤矿到最后发现没有煤炭资源，部分煤矿找到了煤炭资源，但是煤层只有20cm左右厚，不具备可开采经济价值。随着煤炭行情的低迷，那些在矿井设计阶段认真开展地质工作，煤炭储存条件确实具备可开采经济价值的矿井，仍然在盈利，而那些盲目投资确给投资者带来了巨大的经济损失，这些煤矿也走到了主动停产，走向关闭退出的地步。

1.2地质勘探的成果决定着矿井设计的布局

矿井设计时往往将断层、褶皱、倾角、冲刷带边界、岩浆岩侵入，以及人为的边界，作为划分块段面积的依据。根据煤层的埋藏深度、产状、顶底板的岩性、富水性等选择技术合理，经济高效的开采方式、支护方式、井筒位置，选择参数合理的通风设备、排水设备、提升设备等。曾经出现过矿井对水文地质不清，选择井口位置偏高，开拓方式不妥，在矿井建设中不能经济高效处置水患而被迫放弃矿井建设。

2对煤田地质构造和储量进行分析的必要性

一是探明储量，准确划分煤田储量级别和分类；二是掌握该地区煤层地质构造复杂程度，为煤炭开采提供科学指导依据；三是分析该地区地质构造形式和相关地质灾害，为矿井安全生产做好防范和保障。煤矿是宝贵的、不可再生的矿产资源，因此，对于煤炭资源的保护以及合理开发利用是非常重要的。随着近年来对煤炭资源开采量的不断增加，浅层煤炭资源越来越少，而开采深度和开采难度也在随之增加。虽然目前采煤技术在不断提高，很多深部资源已可以开采，但也必须要考虑投入和产出的问题。如果开采难度过大，投入大量资金而收效甚微，甚至对环境造成很大破坏，那么就得不偿失了，此情况下，我们会认为该煤层不具备开采价值。基于这一原则，我们在煤田开采之前要进行实地考察，对区域内煤田储量和地质情况进行了解，结合现有技术和资金投入，综合考虑，才能慎重地选择开采地区。煤矿开采过程应遵循“先易后难”的原则。对于煤炭地质构造的研究和分析，可以使人们对煤田地质构造的复杂程度和开采难度有一个更为全面而准确的了解。在此基础上，可以帮助人们更好地安排煤田开采，更为科学地进行巷道和工作面的设计，更为合理地选择开采技术手段和组织煤矿生产，保障煤田开采各项工作在正确指导下顺利进行。众所周知，煤矿井下生产具有一定的危险性，巨大的矿压和复杂的地质构造，不仅增加了煤炭开采的难度，同时也为煤矿安全生产带来了诸多隐患。对煤田地质构造的分析可以使人们对地质构造变化规律和开采中的危险因素做出系统而客观的评价，针对开采中可能出现的冒顶、透水等事故提前做好支护、加固和封堵等防范措施。这样就可以很好地消除和控制煤炭开采中潜在的一系列不安全因素，使煤矿安全生产得到保障。

3对煤田地质构造复杂程度的分析和分类

3.1简单构造

简单地质构造比较平缓，区域内岩层和煤层走向不会发生比较大的改变和倾斜，总体上受火成岩影响很小，出现断层的可能性也是很小的。这种情况下，煤层几乎都是水平走向，只有很小的倾斜角度，有时会存在少量的起伏现象。煤田勘探区主要呈现简单单斜、向斜或背斜，基本为缓倾斜到倾斜，特殊情况下，可能存在单一的宽缓褶皱。简单的地质构造较为稳定，复杂地质构造较少，煤层走向平缓，较有利于煤田的开采。

3.2中等构造

中等构造的煤田地质结构，总体而言岩层和煤层走向还是较为平缓的，受火成岩影响稍大，煤层具有一定的倾斜角度，煤层走向存在一定程度的变化。具体表现主要有以下：含煤层在倾向走向上基本以宽缓褶皱状态存在，且倾斜角度很小；在一些特殊区域会有小规模褶曲情况或是地层倒转情况出现；背斜、向斜构造中可能会有大量多断层存在。

3.3复杂构造

复杂地质构造含煤层的走向会出现比较大的变化和起伏，倾斜角度比较大，在某些时候会受到火成岩较大范围的影响，同时还有较多的断层存在。如果勘探区内断层受到各种扰动因素影响遭到破坏，那么会在产生单斜、背斜和向斜的同时，使次一级断层发育而变得非常活跃，继而导致更多断层的产生，使地质结构的稳定性下降，对煤田开采造成不利影响。

4地质构造条件对煤层复杂性的影响分析

断层是地质构造运动中广泛发育的构造形态，是较为常见的断裂构造，断层的出现严重破坏了岩层的完整性和连续性，造成了地质构造稳定性的下降。通常情况下，煤田地质构造的复杂程度是以断层密度、断层落差和断层倾斜角度为主要评价指标的。除此之外，煤层厚度、煤层倾角也是需要全面考虑的因素。各种断层因素的影响下使煤层被破坏的程度也不尽相同，对煤田开采也带来了各种各样的困难。以煤层厚度为例，如果煤层厚度较大，一些落差较小的断层对其造成的破坏影响较为有限，也较有利于大规模的机械化采煤作业；而同样的断层落差对薄煤层则可造成比较大的破坏，使煤层的连续性下降，给煤层开采带来很多困难。在煤矿生产中，必须要对煤田地质构造进行认真分析，不断改进采煤工艺和技术方法，才能适应各种复杂地质构造下的采煤生产。

5煤矿生产中对裂隙和断层的处理

5.1断层的判断

断层是岩体、岩层在受力发生断裂变形时，断裂两侧岩块沿破裂面发生显著位移的断裂构造。断层的出现不是孤立的，而是与周边环境密切相关的，它们规模不等，大小不一，附近煤岩层中常伴有一些非正常情况的地质现象，我们可以根据这些地质现象来判断断层的存在，并在巷道开拓中做好过断层的准备工作。断层的宏观判断标志主要有：煤岩层的重复或缺失，煤岩层的不连续，断层角砾岩和褶曲的突然变化等。

5.2巷道掘进中遇断层的处理

巷道掘进遇断层可分为平巷过断层和斜巷过断层两种情况。平巷过断层时可采用顺断层面掘进过断层和穿过煤层顶、底板横穿断层掘进两种掘进方式。上山、下山等倾斜巷道遇断层时，则应根据实际的地质情况和生产需要采取一种或多种形式通过断层。当断层落差较大时，为防止丢煤和减少岩巷作业，可采用石门、立眼等方式进入另一煤层；当断层落差较小时，可采用挖底、挑顶和两者相结合的方式直接通过断层。

5.3工作面布置中对裂隙的处理

回采工作面的布置需考虑煤层顶板裂隙的发育和方向，如果工作面与主要裂隙方向平行，那么顶板则会因为失去支撑而发生冒顶片帮事故。因此在布置回采工作面和巷道掘进时，应与主要裂隙方向保持足够的角度，保持顶板与围岩的整体性，使顶板具有一定的支撑和保护，分散顶板围岩对支架的集中作用力，从而减少和避免冒顶片帮事故的发生。

5.4回采阶段对断层的处理

回采阶段对断层的处理可分为以下几种情况：当倾向断层、走向断层和斜交断层落差小于煤层厚度时，可采用强行过断层的方法；对于斜交断层和倾向断层，当断层落差大于煤层厚度时，应提前在断层另一端重新开掘切眼，待工作面推进至断层处时停止回采，然后到新切眼内继续开采；对于斜交断层，当断层落差出现一端大、一端小的情况时，可采用分采与合采相结合的办法，将断层上、下盘结合起来开采；对于走向断层，当断层落差大于煤层厚度时，可采用“一分为二”的办法，在断层两侧补掘中间平巷，将原来一个工作面分为两个工作面分别开采。

5.5顶板管理中对裂隙的处理

顶板管理是煤矿开采中的重要内容，对于煤矿安全生产至关重要。当煤层顶板裂隙发育时，顶板的稳定性会很差，这时如果仅单独依靠立柱支撑的话，已无法保证顶板的安全，此时还应加用铰接顶梁或U型梁；并且为了避免顶板沿裂缝面冒落，顶梁的布置不可与裂隙方向平行，应与主要裂隙组有一定交角，以充分发挥顶梁的支撑作用，保证顶板安全。在回柱放顶操作时，放回的圆柱方向应根据顶板的主要裂隙方向来确定，如果顶板裂隙发育，煤层倾角较小，则放顶距离也要适当缩小，如此，则可减小顶板冒落的块度，提高回柱放顶的安全。裂隙是地下水的良好通道，裂隙中的水不仅会对岩体造成侵蚀，造成顶板岩层稳定性的下降，而且裂隙往往还会增加矿井涌水量，恶化井下作业环境，甚至引起井下水患。对于顶板裂隙水的防治，可采用钻孔注浆封堵的办法；或者是进行疏导，通过对采煤工作面调面的办法，使水流向采空区有计划地进行疏干；抑或是在滴水工作面铺设雨棚，保证井下人员在无水环境下工作。

结论

煤炭资源属于一种不可再生的自然资源，在我国社会经济发展过程中有着其他资源无法替代的重要性作用。煤炭开采过程当中，我们唯有掌握大量的煤田地质构造信息，才能够对煤田开采工作做出正确性的科学指导，制定切实可行的合理性开采方案，确保煤田开采工作在正确的指导下顺利完成。

参考文献：

[1]王东东.鄂尔多斯盆地中侏罗世延安组层序—古地理与聚煤规律[D].中国矿业大学（北京），2016.

[2]敖卫华.淮南煤田深部煤层煤级与煤体结构特征及煤变质作用[D].中国地质大学（北京），2016.