探析地质构造对采矿机械设备的影响

探析地质构造对采矿机械设备的影响
摘要：针对在采矿中必不可少的机械设备，首先对采矿机械设备受地质构造的
影响进行分析，在此基础上，提出地质构造探测方法，为金属矿开采安全、稳定
进行提供参考借鉴。

关键词：地质构造；采矿
机械设备地壳持续运动中，由于会受到一定内部挤压作用，所以在不同地区
会有不同地质构造产生。

针对开采机械设备运行而言，不同地质构造均会带来不
利影响，严重时还会引发安全事故。

对此，需要切实加强对区域地质构造情况的
探测及分析，明确其可能对设备带来的影响，并据此制定合理可行的防范措施。

1 采矿机械设备受地质构造的影响
在金属矿资源开采中，环境往往十分恶劣，易产生很多灾害或事故。

开采中，无法避免要使用很多大重型设备，这就对地质条件等提出了极高要求。

目前，对
机械化开采而言，主要会受到地质构造以下三个方面的实际影响。

对地质构造具
有的特征进行分析，并结合地质构造探测成果，能为事故预防和处理措施的制定
提供参考借鉴，保证开采安全与效率[1]。

1.1 断层对采矿机械设备的影响
金属矿资源开采中，会遇到很多小断层。

如开采中产生矿层厚度不断减小和
顶板发生移位等现象，均说明有小断层存在。

当金属矿断层落差有所不同时，地
勘开采的困难程度也将不同，采用机械设备进行开采时，受到的影响也不尽相同。

不同类型的机械设可适应的工作面底板实际落差均不相同。

当矿层厚度为
1.25cm~3.50cm 时，符合机械化开采具体要求，设备长度及参数设置范围受到的
影响及限制相对较小。

然而，若矿层厚度较薄，无论是机械设备还是人员，均将
受到很大的影响及限制，导致机械化开采无法顺利实现。

基于此，在开采前，应
切实做好断层探测工作，为正式生产做好准备工作。

具体而言，首先要对设备结构、高度及参数实施分析，确定支架有效高度及伸缩量，以此为设备选型提供可
靠参考依据。

除此之外，还应分析设备具体作业方式，确定设备运行是否会受到
地质构造因素的影响。

如利用综采工艺，对综采工作面进行延长来保证开采量，
以此减小设备运行受到的负面影响。

但几乎每个工作面均会遇到小断层，如果小
断层较为密集，则会使工作面无法开采而被迫转移。

而即使小断层只是零星分布，在发现后也要进行严格的顶板控制。

当有断层存在时，会使顶板的活动明显加剧，在必要的条件下应使用机械设备对顶板和底板的岩石实施切割，这样一来，就会
对工作面的生产效率及安全性带来影响。

1.2 褶皱对采矿机械设备的影响
机械化开采时，还会遇到褶皱这一地质构造。

当有向斜与背斜存在时，顶板
会出现挠曲构造。

这种构造具有很强的不规则性，而且规模很大，会给金属矿的
支护造成影响。

受褶皱这一构造的影响后，矿层将产生倾角变化，使液压支架实
际适应范围无法满足要求，给实际开采造成影响。

另外，褶皱构造产生后，还会
收到构造应力影响。

矿层和顶板、底板的岩石有不同的力学性质，因没有具有一
定塑性，所以会在褶皱产生时导致矿层变薄。

若开采时褶皱反复出现，则矿层厚
度将频繁变化，使综采机架无法满足要求，影响金属矿运输。

当有次级褶皱存在时，会使矿层变成波浪形，此时人员无法掌握矿层具体厚度，导致部分段落的矿
层厚度不均匀，开采后产生顶板或底板破裂。

针对这一设计情况，建议采用短臂
综采[2]。

1.3 顶、底板对采矿机械设备的影响
属矿开采时，顶、底板可能保持稳定，也可以发生冒落。

当顶、底板是砾岩
与砂岩时，矿层将具有一定抗压强度，通常为80MPa~120MPa，能保证金属矿稳
定性。

机械化开采过程中，可通过打孔注水来进行放顶处理，减小设备受到的影响。

若稳定顶板矿层有 0.6m 以上的暴露宽度，则可使用机械设备作业。

然而，
若矿层的顶板无法保持稳定，则应缩短机械设备宽度。

针对这种机械设备，由于
机身梯度相对较小，可在未设置立柱的开采空间中使用，实现缩小位移及分段开采。

综采过程中，需分段实施挖掘，用于减小顶、底板对机械设备造成的影响。

若顶、底板有水存在，则会给设备造成很大的影响。

对此，在这种情况中应使用
发掘力度相对较大的设备，以保证运输能够顺利完成。

设计工作中，若想确定顶、底板是否保持稳定，需加强对顶、底板基本结构、厚度及成本的探测，并根据探
测成果，选择适宜的机械设备类型。

比如，当顶、底板是岩质泥岩时，需采用综
采机械穿过断层[3]。

2 地质构造探测
针对会对开采机械设备造成影响的地质构造，需在正式开展作业前采用合理
可行的手段进行探测，以此明确地质构造类型，为解决手段及方案的制定提供参
考依据。

2.1 震波探测
选择具体的机械设备之前，由于矿层厚度较大，且地质情况十分复杂，要进
行长距离持续探测，并利用地质探测装置对金属矿开采范围内的地质构造进行探测。

利用震波探测的方法，根据弹性波勘探基本原理，把地震与声波均视作弹性
波的波源，对待探测介质距离及厚度实施加强探测。

同时，借助折射解析法解析
所得探测结果，可以实现对复杂地区矿层厚度等重要数据的准确探测。

目前，通
过对这一手段的应用，能对矿层厚度等予以准确且直观的反映，同时对矿层底板
起伏实际情况予以连续反映，最终为地质构造分析提供参考依据与技术支撑。

根
据通过探测得出的结果，能对金属矿工作面实施科学布置。

2.2 现场观察
机械化开采时，还需要对现场观察予以加强，确定区域地质构造，并明确其
可能对设备造成的影响。

基于此，掘进与回采时，必须加强巷道观测，同时做好
实时观察。

如对揭露夹矸进行观测时，需要做好薄层细泥岩线实时观测，测量并
编录所得倾角。

根据夹矸石的具体走向及倾角发生的变化，经分析确定褶皱构造
及其发展规律，同时对前方形成的褶皱构造及发育趋势施以判断与预测。

根据预
测的结果，结合深入的探测，对巷道坡度及方位做合理调整。

比如某金属矿层走
向上有次级褶皱构造与底板隆起现象存在，经现场观测发现底板高线已呈“S”形。

针对这一实际情况，需要在底板上沿走向对工作面予以分段布置，并于顶板把回
风巷布置于相同高程。

通过对这一措施的应用，能防止将工作面布置的过多，导
致设备被大量占用，使设备实际作业无法满足要求。

另外，由于机械设备都具有
很快的作业效率，并且易受到支护等方面实际问题的限制及干扰，使金属矿地质
遭到破坏，对此在进行现场观测时，应加强对地质情况的编录，记录所有地质现象，同时结合现有的地质资料开展分析，最终实现对地质判断的加强[4]。

2.3 钻孔探测
机械化开采中，钻孔探测是一项重要的探测手段，通过钻孔能准确探测区域
地质构造。

钻孔探测实际上就是钻机成孔，通过对所得芯样的检测来明确地质构
造情况。

目前常用的钻机，其钻探深度可以 20m~30m，并能按照50m 的间隔距
离开展垂直钻杆，最后可绘制出工作面的横断面图。

根据钻孔探测结果，能深入了解矿层走向及其发生的变化，为后续设计工作提供数据支撑。

根据钻探成果，能及时发现小地质构造。

如在进行锚索与锚杆设置时，根据钻探数据能确定适宜的钻进速度。

当钻至某深度发现速度明显加快时，需对该位置进行加强探测，确定这一位置的具体地质构造情况。

经加强探测与结果分析，可为各类应急机制的制定提供参考依据，预防各类事故及灾害的发生。

3 结语
通过以上分析可知，机械化开采时，无论是断层、褶皱，还是顶、底板，均会对机械设备造成影响，当较为严重时，将导致机械设备直接损坏，甚至引发安全事故和意外，给企业带来极大的损失。

对此，在实际工作中需要做好地质构造探测及分析，同时借助震波探测、现场观察与钻孔探测等手段，明确地质构造情况，进而为金属矿资源开发和生产提供安全保障。

参考文献
[1]吴金福.加强有色金属矿山机械设备安装质量的优化策略探析[J].中国机械,2014(19):24-25.
[2]李汞,张兵.金属矿综合机械化设备技术改进的措施[J].世界有色金
属,2017(16):91-92.。