探析煤矿地质测绘重点及地质因素研究论文

2017-03-17

探析煤矿地质测绘重点及地质因素研究

我国是世界上的能源大国，同时也是世界上的能源需求大国。其中各种能源中又以煤矿的需求量特别大。所以煤矿的地质工作就尤为重要，煤矿地质工作主要是研究煤矿安全生产中的地质构造、煤层厚度的变化、矿井储量、矿井水的预测与防治、瓦斯地质等各类地质问题。从勘探到矿井的一切开采工程，都必须有可靠的地质资料为依据，才能正确指导矿井建设、采掘工作面的合理布局、确定采掘方式、采煤方法等，因此煤矿地质工作在生产建设和安全生产中具有十分重要的作用。这就要求煤矿的地质测量测绘以及对地质因素的研究必须到位。作者以自己专业的见解对煤矿的地质测绘重点技术应用以及地质因素进行了研究和讨论，希望为煤矿的安全生产提供一些参考。

一、煤矿测量中的测绘技术探讨

地质测绘是为进行地质调查和矿产勘查及其成果图件的编制所涉及的全部测绘工作的总称，主要包括控制测量、地形测量、勘探网测量、勘探线剖面测量、勘探坑道测量、钻孔及地质点的定位测量、矿区勘界测量。近年来，随着测绘技术的不断发展和进步，测绘技术在测量工作中发挥了越来越多的作用，尤其是在矿产资源生产的过程中发挥了巨大的作用。我国是一个矿产资源丰富国家，同时也是资源利用和开发巨大的国家，对于煤矿资源的需求不断增大，开发和利用的过程中对于煤矿测量技术的应用的要求也就越高。为了满足我国对于煤炭资源的需求，煤矿测量中测绘新技术的应用越来越重要。

1.1 GPS(全球定位系统)技术在煤矿测量中的应用

GPS技术也就是我们通常提到的全球定位系统技术。目前由于GPS技术的快速发展及其不断上升的性价比，使得GPS技术已经成为了现代矿山测量中地面部分测量的一项重要技术，其最大的技术特点是能够有效地取代传统的地面测绘工作，因此在煤矿测量中的矿区地表移动监测、孔高程监测、水文观测、矿区控制网建立等工作中得到很好的应用。

GPS技术相对传统的测量技术来讲具有更多的优点。首先，GPS技术可以实现对定点、定区域进行立体化的三维坐标式测量工作，对于测量的量化工作使监测的精准度更高;其次，GPS技术可以以指定测量点为中心，进行很大范围内的监测工作，且对于测量信息的收集和传递实效性要远远高于传统测量技术;再次，由于GPS是通过电磁波测距仪来进行对煤矿情况以及其他需要测量的测量点进行测量的新型高科技技术，其精准度以及应用便利程度要比传统的测量技术高出很多。

1.2 惯性测量系统(ISS)在煤矿测量中的应用

测绘新技术中的惯性测量系统又可以称为ISS，ISS惯性测量系统和GPS(全球定位系统)之间有着很大的差别。ISS技术的优势主要在于其自动化程度相对其他技术要高出很多，且受自然环境因素的影响较小，具有更好的机动性和灵活性，能够适应不同复杂环境下的煤矿测量工作。但是，惯性测量系统(ISS)还会受到GPS信号的限制，故在采用GPS技术测量技术的煤矿观测中，对于惯性测量系统的应用需要进行反复研究斟酌测定，确保测量工作的精确性。不过，惯性测量系统本身的特点足够使其能够胜任任何环境下的煤矿测量工作，其方便灵活的特点能够随时随地实现对于煤矿测量的工作。可以说ISS是煤矿测量中测绘新技术应用的一个新的进步和发展方向。

1.3 遥感技术(RS)在煤矿测量中的应用

遥感技术也可以称为RS技术，这是一种通过利用遥感器对于一定距离的目标进行辐射，通过反射的电磁波等信息的收集和处理，最终形成透析影像，方便对于地面的各种地理情况和景物进行不同程度的探测和识别的技术。随着科学技术的发展和进步，如今的遥感技术已经可以通过结合卫星技术实现对于煤矿矿山大范围环境的监测。由于其监测范围广泛可以及时发现各种突发状况并且在第一时间里通知到相关监测部门;整体的监测性能可以有效评估矿山开发和生产过程对于周边大环境的影响程度，以便采取相应的预防和控制措施。另一方面，遥感技术同地理信息系统(GIS)的有机结合，可以实现对于矿区资源开采程度以及周边地区土地资源利用有效监控。如今已经广泛应用在煤矿测量之中。

1.4 地质测绘发展方向

地质测绘是地质矿产勘查开发的基础，以一体化或集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学新的技术体系和工作模式，朝着高科技自动化实时化和数字化多功能方向发展地控制测量应逐步发展卫星源射电干涉技术(VLBI/GPS)、全球定位系统(GPS)、惯性测量系统(ISS)，最终实现技术换代;地形测绘应进一步发展摄影测量，加速投影测量与遥感应用的结合，发展多种遥感手段和数据信息的处理技术，提高地质遥感的应用水平和效果;地勘工程测量应逐步吸收和扩大卫星源射电干涉系统全球定位系统惯性测量系统等现代定位测量技术的应用，广泛应用现代数据处理技术，提高地勘工程测量的速度和精度，普及电磁波测距仪和电子速测仪。

二、开展煤矿地质因素研究

矿井地质构造直接关系到煤矿的生产和安全，尤其是随着煤矿机械化生产程度的提高，对地质工作提出了越来越多的要求，以便为煤矿高产高效提供可靠的地质保证。在煤矿生产中，矿井中、小型构造，特别是断裂构造一直以来是煤矿生产极待解决的地质问题。安全管理理论认为，事故的根本原因是物的不安全状态和人的不安全行为，煤矿安全事故主要发生在顶板、瓦斯、煤尘、水、火、放炮、提升、运输等范围，发生事故的原因不外乎是人为因素和环境因素(即地质因素)。煤矿生产大量实践证明煤矿生产建设安全生产和提高煤矿经济效益都离不开详实的地质资料，地质资料是检查采掘设计和生产计划是否合理的标准之一是煤矿生存和发展的重要战略依据之一。下边作者就影响煤矿开采工作的几点地质因素展开研究。

2.1 地质构造

地质构造是影响煤矿安全生产的各种因素中最重要的一个。地质构造包括褶皱、节理和断层。其中断层由于破坏了煤层的延续性和完整性，在井巷中难以查明和控制。工作面遇到褶皱、节理和断层造成层位错动挤压，岩石变得破碎，同时伴随地下渗水，煤层松动后容易脱落。因此，地质构造带往往是发生顶板、透水和瓦斯事故的地段。

(1) 褶皱影响煤岩的产状和形态，但没有破坏岩层和煤层的延续性，在井巷中比较容易追索和控制。褶皱在生产中主要影响煤层平巷的掘进方向，从而影工作面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定的困难。个别褶皱特别发育时，可能造成煤层的不可采。

(2) 节理发育的地方影响钻眼爆破的效果，如果炮眼方向与主要节理平行时，在爆破过程中沿裂隙漏气影响爆破效果。节理发育的地方顶板易沿裂隙面冒落伤人，另外节理发育的地方是地下水和矿井瓦斯的良好通道，容易发生突水事故和瓦斯突出事故。

(3) 断层在矿井生产中，经常会碰到各种不同性质的断层，由于断层破坏了煤层的连续性和完整性，断层两盘产生的牵引、揉皱、挤压等作用，造成断层带岩石破碎、岩石强度降低，容易聚集瓦斯，导通地下水，引发矿井突水、瓦斯突出和坍塌冒顶事故，断层带容易导致煤厚突增或突减，煤层突增处易产生冒顶跨煤堵人事故。还有一些顶断底不断、底断顶不断的小断层及小型层间滑动的地质构造部位也是岩块易脱落部分，易发生顶板事故。

2.2 煤矿工作中的瓦斯地质

矿井瓦斯是指煤矿生产过程中，以从煤岩层内涌出的甲烷为主的各种有害气体。瓦斯窒息事故经常发生在褶曲轴部(复式向斜或背斜轴部转折端)和压性断层，火成岩侵入体附近的工作面和采空区，围岩透气性差的盲巷，深部开采的下山等。近年来由于全国煤矿开采深度的增加，瓦斯含量也随之增加，这样就增大了通风管理的难度，增大了瓦斯事故的几率。瓦斯事故的预防，一是要正确认识瓦斯的含义和危害性，在职工中普及瓦斯地质知识：二是要加强瓦斯地质研究，对影响矿井瓦斯聚集的因素进行综合分析，找出瓦斯聚集的规律，编制瓦斯地质图，指导通风;同时加强瓦斯浓度检测和通风管理，促进安全生产。

2.3 水文地质

水空地质条件对顶板的稳定性也一定的影响但影响最大的是岩性为黏土岩的庙板。当岩层中害有起膨胀作用的黏土岩的顶板。当岩层中含有起膨胀作用的黏土矿物(如蒙脱石、伊利石等)时，硬岩层在、软岩层在下的直接顶板表现更为突出，上方的硬岩层易产生裂隙透水性好，而下方的软岩层透水性差(或不透水)。这样，地下水易在两个岩层之间富集，使下方软岩层软化，消弱了坚固性，发生膨胀后易离层而造成顶板冒落。

2.4 其他影响煤矿安全工作的地质因素

在煤矿开采工作中能够影响到安正正常工作的地质因素还有以下几点：

(1)小褶曲。小褶曲的轴部裂隙发育易导致局部冒顶，当工作面过向斜时，由于顶板岩层下沉极易离层或下沉产生张裂隙，从而导致顶板冒落。

(2)裂隙。顶板中出现裂隙的多少，直接反映顶板的整体性和坚固性。裂隙越发育，密度越大，其间隙越小，顶板的稳定性就越差，冒落的可能性就越大。

(3)冲刷、变相。在后生冲刷的边缘，由于冲刷体与原顶板岩体粘结力若，易离层，往往是顶板冒落的潜在危险区;在顶板相变边缘地带，易发生顶板冒落区。

(4)顶板岩层倾角及其变化。顶板岩层倾角的变化程度也反映项扳破坏程度。主要有两种情况：一是倾角相对变化较大区;二是相邻控制点的倾角变化无规律区。这两种情况都说明顶板岩层整体性、坚固性发生了变化，反应了项扳岩层发生了断裂或揉皱。

三、小结

综上所述，随着数字化测绘技术的提高，大力开展数字化测绘技术的应用与研究将是测绘单位提升企业竞争实力和提高煤矿经济效益的根本任务。同时，地质环境因素与煤矿安全生产有着密切的联系。随着煤炭开采机械化程度的提高，对影响煤矿安全生产的主要地质因素的分析研究日益重要。所以说，煤矿地质测绘及地质因素研究必须两手都要抓，两手都要硬。只有这样才能够向着信息化、智能化、自动化的方向进行发展，促进矿山工作的高效化、精确化，保证矿山的可持续发展，科学地指导煤矿的安全生产，从而提高煤矿的经济效益。

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