煤礦安全生產過程中煤礦地質測量的重要性

范新安

摘 要：地下煤礦生產過程中，掘進和回采作業會對局部地質條件產生較大的影響，而缺乏對地質結構的準確測量數據極容易由于各種安全防護措施如支護等的不足而導致坍塌、冒頂片幫等事故，造成煤礦地下開采作業存在極大的事故風險和隱患。

關鍵詞：煤礦；安全；地質測量；掘進作業；坍塌事故

中圖分類號：TD163.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0168-02

我國煤礦行業已經發展得非常成熟，各項工藝控制技術已經達到世界領先的水平，在陜西內蒙交界的神府煤炭已經建成了帶三代綠色礦井，礦井的能力均達千萬噸級、陜西的彬長公司建成了無人的自動化工作面，地面控制井下的所有設備的運轉。然而，近年來在老礦區煤炭資源日益枯竭、開采條件不利的背景下，地下煤礦開采逐漸向技術要求尖端化、生產作業困難化發展，這就使得地下煤礦開采在作業過程中存在著不可預測性，也使得當前的煤礦開采作業存在有巨大的風險與事故隱患。

1 地下煤礦開采作業事故隱患類型及其發生原因

新中國以來，我國地下煤礦開采作業中，常出現的地質事故類型主要有冒頂片幫、坍塌等，造成事故發生的原因是多方面的，有開采作業方式的問題，如部分煤礦采用的掘進作業依然是大負荷不受限的爆破、沖擊破碎作業等；有安全防護不足的問題，如部分煤礦地下掘進和回采作業中缺乏足夠的支護作業或支護強度不夠；再有就是地下地質條件勘測不準的問題，由于勘測數據的失誤導致地下開采作業缺乏對坍塌事故的防護控制技術手段，導致事故的頻發。

2 地質勘測對地下煤礦生產的重要性與必要性

2.1 地質勘測對煤礦安全生產的作用

地下煤礦的地質勘測一方面能夠大致的確定煤礦礦脈的走向、標高、儲量等數據，幫助煤礦生產確定合適的資金投入，特別是對于部分地質條件相對惡劣的地下煤炭資源，準確的地質勘測能夠為是否有價值進行投資生產提供專業的技術支撐。

另一方面，地質勘測數據能夠為地下煤礦生產方式的選擇提供最有利的技術支撐。如地下河流的分布、地下地質巖層巖性、斷裂層構造以及走向等地質信息的收集能夠直觀的為考量煤礦生產是否選用爆破作業、選用多大量的爆破作業、在什么區域進行爆破作業提供技術參考，從而保證生產作業的可行性與可靠性。

2.2 地質勘測對煤礦安全的作用

下文主要分地下煤礦開采設計、地下開采進行、地下開采完結三方面討論地質勘測數據對煤礦安全的影響。

2.2.1 地下煤礦開采設計階段

地質勘測數據的不準確對煤礦生產的安全與持續性是極大的威脅，這是由于基于地質勘測數據而進行的地下煤礦生產方案設計與安全設施設計會在與實際生產情況不符合的情況下引發安全設施設計失靈等后果，最終導致可怕的地質事故。

如對地下河流標高與流向、區域巖性、斷裂帶構造的勘測數據的不準確有可能在實際的生產作業過程中由于大量爆破作業的沖擊下導致地下河流的改向，或者造成地下巖層間發生細微的錯動而導致巷道內滲水，在長期水流的侵蝕作用下巷道兩側及頂部巖層自然脫落，引發冒頂片幫事故，而隨著巖層脫落的擴大，加之地下結構隨著開采作業的進行而引發的局部應力失衡極容易導致大范圍地質坍塌事故的發生。

2.2.2 地下煤礦開采階段

在地下煤礦開采作業中必然會由于生產作業的進行而導致局部區域內的地質結構發生重大的變化，特別是掘進作業和回采作業中，大范圍、高強度的作業極大地破壞了原本相對完整的地質結構，使得地質結構內部應力發生較大的躍變，原有平衡被打破。尤其在地下局部區域內存在有地下河流或巖間含水量較大的礦區，會由于地下水流的侵蝕而加劇了區域內地質結構內部應力的失衡，造成地質條件發生較大的變化。如地下河流的改道、斷裂帶的位移、整體地質結構的下陷等。在新的較為平穩、結實的內部應力平衡形成前，地下開采作業實際上處于極大的地質坍塌事故風險隱患中，而此時對煤礦地質條件的監控勘測數據就成為了保障煤礦地下結構穩定性的關鍵所在，及時發現結構異動區域并立即為新的防護措施的采取提供足夠的技術參考，從而保證了煤礦的生產安全條件。

特別是在當前煤礦地下開采作業中依然大范圍的采用爆破、破碎沖擊等大負荷、高頻次作業，極容易破壞在煤炭開采時已經遭受過部分破壞的地質結構穩定性，從而導致大量土石在未受到足夠強度的支護下導致滑脫甚而發生大范圍的坍塌事故。因而在進行掘進及回采等危險性較大作業時的地質數據監測對煤礦安全生產是極為有必要的。

2.2.3 地下煤礦開采終止階段

開采作業完結后形成的巨大采空區的安全控制一直是當前煤礦生產的難點所在。而事實上當前很多煤礦發生地表塌陷或大范圍巷道坍塌事故均是由于對采空區的安全防護和實時監控不足而導致的。如某地地下煤礦采空區設計采用木方及土石做基礎支護，但由于連日的降水導致采空區滲漏入大量的雨水，在水流的侵蝕作用下采空區發生塌陷，從而引起了大范圍的地下巷道坍塌，雖然沒有造成大的人員傷亡事故但卻使得地下煤礦的生產秩序遭受到了巨大的影響。而對采空區實施的地質監測如采空區標高、范圍、周邊巖層位移偏移量等數據的監控則為第一時間處理采空區的坍塌事故隱患提供了參考資料，也同時為煤礦的生產工作提供了一層堅實的保證。

3 當前地下煤礦地質勘測中存在的問題與注意事項

客觀來說，當前條件下地下煤礦地質勘測精確數據的獲得是非常困難的。一是在當前煤炭資源日益枯竭的前提下，煤礦開采不得不轉向大深度、高地質復雜度的區域進行，而在設計之初的地質勘測對于過深地區、過復雜地質區域的地質勘測往往存在有部分的誤差；二是在大量高負荷沖擊作業的影響下往往會導致地下地質結構發生意料之外的異變從而導致需要一定周期和工作量進行的地質監測數據無法滿足實際的生產需要，從而導致地下煤礦地質坍塌事故的發生。因此，在進行地下煤礦地質勘測中時需要著重注意以下幾個方面。

3.1 保證地質勘測數據的準確性

地質勘測數據的準確性是設計、生產控制、采空區控制的關鍵所在，在缺乏足夠詳實、準確、科學的數據作為支撐而進行的任何地下采礦作業行為均是存在有巨大安全隱患的。

3.2 保證地質勘測的頻次適宜性

由于地質勘測作業的工程量較大，導致礦區范圍內一次詳實的地質勘測需要有較長的周期，從而使得即時的地質監測工作存在有巨大的困難和不可實現性。而周期范圍內的作業則由于臨時異變的發生而導致監測的勘測數據出現較大的偏差，因此在進行地質勘測監測時應該以重點區域、重點參數的勘測作為出發點，以滿足最重要數據的勘測頻次適宜性為地質勘測監測的重點所在。如地下河流流向、地下巖層含水量、巷道位移等。因此，煤礦生產作業前的地質勘測中，要將所需要即時監測的地質數據進行梳理和分類，從而確定優先次序，提高工作效率。

除此以外，還要注意對地質監測數據異常發生時安全技術措施落實的及時性。對地質勘測中發現的地質結構異變，如果沒有及時的安全措施落實，往往會導致事故的發生。如巷道內含水量的增加則必然會引起巷道兩側巖體受流水侵蝕下脫落現象加劇，從而導致大范圍的冒頂片幫和坍塌事故隱患，而如果沒有足夠可靠的支護措施的落實，那么坍塌事故的發生便不存在可能與不可能的問題，而只是時間的問題了。

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