非煤礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施有哪些?
非煤礦山建設(shè)工程點(diǎn)多線長,不同地點(diǎn)的地形地貌、氣象水文、地質(zhì)構(gòu)造、巖性巖相、巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、植被類型及覆蓋度、土壤侵蝕強(qiáng)度和人類工程活動(dòng)強(qiáng)度等地質(zhì)環(huán)境條件差異較大。環(huán)境保護(hù)和災(zāi)害的防治等有關(guān)問題愈加突出,甚至直接影響和制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,如果對(duì)地質(zhì)問題沒有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí),就不可能真正實(shí)現(xiàn)非煤礦山安全生產(chǎn)的目的。如何能有效的反映非煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特征、災(zāi)害的誘發(fā)因素及如何防治非煤礦山地質(zhì)災(zāi)害,是目前較為突出的一個(gè)研究問題。
一、非煤礦地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的主要特點(diǎn)
非煤礦山有兩種致災(zāi)因素,地面工程引發(fā)或加劇的地面地質(zhì)災(zāi)害、井下工程引發(fā)或加劇的地面地質(zhì)災(zāi)害和井下災(zāi)害。這兩種致災(zāi)因素相互作用,互相激發(fā),特別是井下工程引發(fā)或加劇的地面地質(zhì)災(zāi)害尤為突出。
1、災(zāi)害重復(fù)產(chǎn)生,持續(xù)時(shí)間長
地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)隨工作面的推進(jìn)不斷移動(dòng)、發(fā)生,不同地點(diǎn)的災(zāi)種、危害程度不同。剖面上當(dāng)有兩層以上的可采非煤層時(shí),上層非煤層開采時(shí)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害在下層非煤層開采時(shí)將重復(fù)發(fā)生,可采非煤層越多,重復(fù)發(fā)生的次數(shù)越多,持續(xù)時(shí)間越長。
2、災(zāi)害分布集中,危險(xiǎn)性大
井工非煤礦引發(fā)或加劇、遭受的地質(zhì)災(zāi)害集中分布在開采移動(dòng)角的范圍內(nèi),對(duì)地面的村莊、水源、耕地等對(duì)象造成的危害程度大,危險(xiǎn)性大。
3、多種災(zāi)害交織在一起,評(píng)估工作難度大
在評(píng)估工作中,對(duì)已有地面地質(zhì)災(zāi)害需要調(diào)查與評(píng)估,預(yù)測(cè)地面建設(shè)工程引發(fā)或加劇、遭受的地質(zhì)災(zāi)害,更為重要的是預(yù)測(cè)井下采掘工程引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害,這種地面與井下引發(fā)或加劇的災(zāi)害相互交織,已有災(zāi)害與潛在災(zāi)害相互交織的局面,給評(píng)估工作帶來了很大的難度。
二、非煤礦地質(zhì)巖層的結(jié)構(gòu)與特征分析
大多數(shù)非煤礦山都產(chǎn)生于大斷裂帶的邊緣地帶,因?yàn)橘Y源是由遠(yuǎn)古時(shí)期的植物腐枝葉在地下發(fā)醇而成的。而大斷裂帶的邊緣大多屬于丘陵地貌,適合植物的生長;而且這些地方的土質(zhì)很松,容易出現(xiàn)滑坡和泥石流,利于腐植質(zhì)的發(fā)醇,容易形成肥沃的土壤;谝陨系恼J(rèn)識(shí),可以發(fā)現(xiàn),非煤礦大多數(shù)是沉積巖,多是斷層、褶曲發(fā)育地質(zhì)構(gòu)造。因此,通常非煤礦地質(zhì)巖層的結(jié)構(gòu)與特征就是沉積巖的結(jié)構(gòu)及特征。
沉積巖是三種組成地球巖石圈的主要巖石之一,另外兩種巖石是巖漿巖和變質(zhì)巖。是在地表不是太深的地方,將其他巖石的風(fēng)化產(chǎn)物和一些火山噴發(fā)物,經(jīng)過水流或冰川的搬運(yùn)、沉積、成巖作用才形成的巖石。因此也稱為水成巖。在地球地表,有80%的巖石是沉積巖,但如果從地球表面到17公里深的整個(gè)巖石圈算,沉積巖只占10%。沉積巖主要有石灰?guī)r、砂巖、頁巖等組成。沉積巖中所含有的礦產(chǎn),占全部世界礦產(chǎn)蘊(yùn)藏量的85%。
沉積巖的基本特點(diǎn):首先是層理構(gòu)造顯著;其次是沉積巖中常含古代生物遺跡,經(jīng)石化作用即成化石;最后有的沉積巖具有干裂、孔隙、結(jié)核等。常見的沉積巖有:直徑大于4毫米的礫和磨圓的卵石及被其它物質(zhì)膠結(jié)而形成的礫巖,由3毫米到0.06毫米直徑的砂粒膠結(jié)而成的砂巖,由顆粒細(xì)小的粘土礦物組成的頁巖,由方解石為其主要成分,硬度不大的石灰?guī)r等。
三、礦井地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響分析
1、巖層裂隙常常成為事故的隱患
頂板中出現(xiàn)裂隙的多少直接反映頂板整體性和堅(jiān)固性。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在不穩(wěn)定煤層頂板中,裂隙間距在0.3m以下的占70%以上,所以裂隙越發(fā)育,密度越大,即它們的間距越小,頂板的穩(wěn)定性就越差,冒落的可能性就越大。事實(shí)上,很多局部冒頂事故都與裂隙息息相關(guān)。
2、礦層頂板巖性直接關(guān)系到開采的安全
巖性是影響礦層頂板穩(wěn)定性及非煤礦開采安全的最基本也是最重要的因素。直接頂板巖層的組合形式對(duì)穩(wěn)定性有很大影響,它是反映頂板整體性的最重要因素。如礦層直接頂板薄層狀的泥巖,老頂為細(xì)砂巖,這種的組合形式也叫“復(fù)合頂板”。由于上、下軟硬巖層下沉不同步,軟巖層下降快,而硬巖層下降慢,從而導(dǎo)致軟硬巖層“離層”而發(fā)生頂板事故。
3、傾角變化也是影響開采安全的—個(gè)環(huán)節(jié)
頂板巖層傾角的變化程度也反映了頂板破壞程度,—種情況是,傾角相對(duì)變化大的區(qū)域;另一種情況是相鄰控制點(diǎn)傾角相對(duì)變化特別亂、無規(guī)律的區(qū)域。這兩種情況都反映頂板巖層發(fā)生了斷裂或揉皺,這樣的區(qū)域要特別提防。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),凡傾角變化大,在一塊區(qū)域傾角相差20°以上,其圍巖的裂隙就發(fā)育,該塊段就是一塊不穩(wěn)定頂板易冒落的區(qū)域。
4、不穩(wěn)定礦層也是影響采掘安全的因素
當(dāng)?shù)V層不穩(wěn)定時(shí),安全技術(shù)措施往往難于落實(shí)。當(dāng)?shù)V層受到構(gòu)造變動(dòng)時(shí),由于巖層的巖石力學(xué)性質(zhì)的差異,出現(xiàn)不同的形變效應(yīng),由于構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)的不均衡,現(xiàn)場(chǎng)各礦常遇到的局部礦層變薄、頂板呈現(xiàn)小褶曲等現(xiàn)象,使礦層呈波浪變化,給安全開采措施落實(shí)及工人現(xiàn)場(chǎng)操作帶來極大的困難。
礦層不穩(wěn)定還會(huì)影響到回采循環(huán)作業(yè)。在回采工作面遇到礦包、礦溝及香腸狀礦體時(shí),難以按照規(guī)程要求的方向進(jìn)行推進(jìn),更無法一次性采全厚,使頂板支護(hù)不能到位,支護(hù)質(zhì)量低劣,支柱初撐力不夠,迎山角無法掌握,造成頂板下沉,切頂棚柱無法按開采的需要進(jìn)行切頂。同時(shí),礦體整體性差,隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量頂板垮落,構(gòu)成極大的威脅。
四、基于地質(zhì)構(gòu)造的非煤礦開采地質(zhì)問題處理措施分析
1、立足超前查明的原則
1)必須加大超前探查的投入力度;2)地質(zhì)工作必須隨著采掘技術(shù)的發(fā)展,不斷補(bǔ)充、完善、修改和更新,標(biāo)準(zhǔn)必須滿足采掘方法的要求;3)綜采、綜掘工作面必須立足超前查明地質(zhì)情況,應(yīng)把握好“三前”,即:在采區(qū)巷道布置前、綜采工作面安裝前、采礦工作面遇構(gòu)造采取措施前三個(gè)環(huán)節(jié),及時(shí)查明地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀(斷層的走向、傾向、傾角、落差和伸展方向、延展長度等);4)堅(jiān)持地質(zhì)工作服務(wù)生產(chǎn)的理念,根據(jù)采掘生產(chǎn)接續(xù),超前安排地質(zhì)工作。
2、優(yōu)化采區(qū)、工作面設(shè)計(jì)
有效避讓地質(zhì)構(gòu)造采區(qū)和工作面設(shè)計(jì)前應(yīng)認(rèn)真分析研究地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)和可靠程度,結(jié)合采掘方法和礦井生產(chǎn)接續(xù)等因素,提出趨利避害的設(shè)計(jì)方案,有效避讓地質(zhì)構(gòu)造。1)設(shè)計(jì)規(guī)程必須有地質(zhì)部門正式審批的地質(zhì)說明書;2)根據(jù)條帶開采的實(shí)際情況,應(yīng)合理安排采掘工作面避開斷層構(gòu)造和礦層變薄區(qū),并針對(duì)探明構(gòu)造的變化情況而重新設(shè)計(jì)、布置;3)對(duì)在開采過程中遇到的斷層等構(gòu)造,要制定具體的實(shí)施方案、措施,進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估和方案比較,做到斷層區(qū)資源回收最大化;4)認(rèn)真進(jìn)行工作面采后總結(jié),查找安全生產(chǎn)、資源回收等存在的問題和不足,積累經(jīng)驗(yàn)。
3、加強(qiáng)工作面過構(gòu)造的技術(shù)研究
1)加大構(gòu)造探明力度,在一條工作面順槽揭露的斷層,應(yīng)在另一條順槽揭露前超前查明其產(chǎn)狀是否一致,其方法要靠打鉆、巷探等來實(shí)現(xiàn);2)加強(qiáng)管理,地測(cè)部門應(yīng)不間斷的跟蹤地質(zhì)構(gòu)造變化情況,定期不定期的向區(qū)隊(duì)和有關(guān)部門提供平、剖面圖及預(yù)測(cè)資料,生產(chǎn)部門要認(rèn)真分析研究過構(gòu)造的工藝措施,確保各項(xiàng)技術(shù)措施落實(shí)到位;3)積極探索,大膽創(chuàng)新,結(jié)合實(shí)際,探索出一條為非煤礦可持續(xù)發(fā)展的地質(zhì)工作之路。