采礦安全保障措施研究

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摘要：國內(nèi)當(dāng)前的支柱產(chǎn)業(yè)包括礦產(chǎn)開采業(yè)，其涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域廣泛，涉獵的自然資源豐富，自然地質(zhì)條件環(huán)境的變化使得其開采過程復(fù)雜，科學(xué)合理計(jì)算和預(yù)測(cè)地表移動(dòng)角和沉陷角對(duì)礦產(chǎn)資源的有效開采和開發(fā)具有重要影響，一旦計(jì)算錯(cuò)誤帶來的損失不可估量。本文通過對(duì)影響礦井高效開采的地質(zhì)因素進(jìn)行分析，著重探討分析了復(fù)雜地質(zhì)條件下的采礦安全保障措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)開采；復(fù)雜地質(zhì)；安全措施

1對(duì)不同結(jié)構(gòu)的地質(zhì)條件下礦井資源開采的硬件設(shè)施研究的實(shí)際價(jià)值

國內(nèi)能源資源中礦產(chǎn)資源占比較大，在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中也占有同樣重要的比重和經(jīng)濟(jì)地位，近年來礦產(chǎn)資源開采面臨的處境是淺層礦物儲(chǔ)量急劇減少，一味開采將會(huì)破壞自然環(huán)境的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)平衡。由國家能源部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，開采深度大于600米的礦井?dāng)?shù)量急劇增加，按照這種發(fā)展趨勢(shì)將在2050年達(dá)到1500米左右，這表明礦物開采過程變得越來越難。但慶幸的是當(dāng)前國內(nèi)深層礦物儲(chǔ)藏量豐富，但對(duì)其探明量和深層地質(zhì)條件下的開采沒有進(jìn)行有效的利用。由于礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，其儲(chǔ)量有限，盲目開采使得資源儲(chǔ)量急劇減少[1]。

2礦井開采的地質(zhì)環(huán)境因素分析

影響礦井有效安全開采的地質(zhì)條件是多種多樣的，主要包括礦層的結(jié)構(gòu)、巖層構(gòu)造、易燃易爆氣體分布、壓力、溫度差異等條件，上述因素對(duì)礦產(chǎn)資源的安全開采都發(fā)揮著重要的影響作用，但影響其安全開采的決定性因素還是礦區(qū)的巖層的構(gòu)造以及礦區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境。

2.1地質(zhì)構(gòu)造

斷層和陷落柱通常是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜環(huán)境最主要的兩個(gè)方面。在實(shí)際的礦產(chǎn)資源開采過程中，斷層這一過程具有很大的風(fēng)險(xiǎn)潛伏性和危害性，如果在開采過程中遇到特殊情況即地質(zhì)斷層時(shí)，則會(huì)給開采帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更有甚者嚴(yán)重威脅到工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全[2]。

2.2陷落柱

陷落柱通過改變礦層地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)而使得礦物的儲(chǔ)量急劇減少，因此對(duì)礦物開采的有效安全進(jìn)行造成危害。陷落柱場多見于大面積的石灰石巖層構(gòu)造，通常是通過地下水的長期侵蝕造成的巖石溶蝕過程，因此早期的洞穴由此出現(xiàn)。由于地層表面物質(zhì)重量的增加且地層下部結(jié)構(gòu)的顯著變化，使得洞穴之上的礦層下沉，間接大規(guī)模破壞了礦層結(jié)構(gòu)。通常在實(shí)際礦物開采中，沒有人會(huì)為規(guī)避陷落柱的影響而避開原來的開采路線，大多都是用頂板防止陷落柱給礦物開采帶來影響。原方案對(duì)頂板和巷道的一系列的優(yōu)化處理無疑阻礙了礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)與利用[3]。

2.3水文以及地質(zhì)條件的影響

我們通常所講的水文地質(zhì)可以狹義的理解為自然環(huán)境中地球表層下部水資源的空間分布與運(yùn)動(dòng)。我們?cè)俚V山開采的操作過程中往往會(huì)存在含水巖層與礦層相鄰近的特殊情況，大多數(shù)含水層分布于礦層上部，中間是厚度較小的砂礫層。一旦操作不小心將會(huì)使得砂礫層斷裂，造成含水層下沉，導(dǎo)致礦井被積水破壞，必須通過抽水的方式解決這些問題，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。必須對(duì)這一開采過程進(jìn)行細(xì)致科學(xué)的研究和處理，進(jìn)而消除這種隱患。

3地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜地區(qū)礦井開采新技術(shù)的研究與發(fā)展

基于上述不同影響層面的分析可知，國內(nèi)對(duì)礦井開采過程的影響機(jī)制進(jìn)行了大量的研究，基于此從以下幾個(gè)方面重點(diǎn)研究新型礦井開采保障技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)生。（1）基于高分辨率模型的三維地震勘探技術(shù)。高分辨率三維地震勘探是煤炭資源主要技術(shù)，其特點(diǎn)是綜合性、廣泛性。這一技術(shù)可以有效的把礦區(qū)內(nèi)的斷層進(jìn)行直觀反映，能夠有效規(guī)避落差較大的斷層，基于這種斷層的控制技術(shù)，使得煤礦開采的效率明顯提升。（2）地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。通過高頻電磁波勘探礦井的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)波的反射信號(hào)對(duì)地層的特征信息進(jìn)行分析的過程稱為地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)對(duì)斷層的敏感性，將其應(yīng)用到礦產(chǎn)資源開采中可以顯著提高開采效率。（3）新型鉆探勘測(cè)技術(shù)。部分礦井開采過程通過利用瓦斯氣體，探測(cè)巷道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及特征，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度可用瓦斯氣體的排放量來衡量。這樣就可以在前方結(jié)構(gòu)較小的情況下預(yù)先采取措施，避免在小構(gòu)造的環(huán)境中出現(xiàn)瓦斯超限的事故。（4）無線電波坑透技術(shù)。無線電坑透技術(shù)其作用是為巷道的地質(zhì)構(gòu)造的勘探提供保障，大功率坑透儀可以有效探測(cè)巷道情況，并對(duì)前方巷道發(fā)生的緊急情況采取應(yīng)對(duì)措施，有效防止礦井瓦斯事故的發(fā)生。（5）覆巖破壞探測(cè)技術(shù)。部分礦物開采使得礦物上方巖層被破壞，導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生，間接造成含水層破裂發(fā)生礦井水災(zāi)。網(wǎng)絡(luò)并行電法CT探測(cè)正是在此種條件下提出的，旨在減少礦井開采中危險(xiǎn)事故的發(fā)生率。（6）大范圍提前勘測(cè)老空區(qū)水結(jié)構(gòu)。部分礦井開采通常采取的做法是運(yùn)用探放水措施來建造巷道，然而他們卻根本沒有注意到這一方法帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)性，其導(dǎo)致的結(jié)果通常是老空區(qū)煤層聚集帶發(fā)生自燃，進(jìn)而阻礙了開采過程的順利開展。由此可知必須將探訪措施和挖掘過程進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，嚴(yán)格按照老空區(qū)水的結(jié)構(gòu)位置采取適當(dāng)?shù)呐懦e水措施，這一措施可以是借助老空區(qū)水下部巷道建造合理的放水孔，大范圍提前勘測(cè)老空區(qū)水可以避免煤層自燃發(fā)生，并將巷道施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)降低到最小。

4結(jié)語

由此可知，相對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)下進(jìn)行礦井開采是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工程。有效合理科學(xué)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)利用，建立健全相關(guān)法律制度和行為規(guī)范對(duì)開采工作影響重大。在今后的礦井開采過程中對(duì)地質(zhì)條件因素分析以及新型勘測(cè)技術(shù)的開發(fā)與研究將會(huì)成為國內(nèi)勘測(cè)技術(shù)研究的重點(diǎn)方向和潮流。

參考文獻(xiàn)

[1]盧繼平.采礦地質(zhì)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)探討[J].大科技,2016(6).

[2]牛田瑞,徐化林.論復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用研究[J].世界有色金屬,2017(9):125-125.

[3]程強(qiáng),盧海平.復(fù)雜條件下地下采礦穩(wěn)定性研究[J].工程技術(shù):文摘版:00345-00345

作者：楊帆 單位：河南中源化學(xué)股份有限公司