論地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全生產(chǎn)的影響

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摘要：中國煤礦多采用井工開采，在開采時(shí)不可避免地遇到地質(zhì)構(gòu)造。簡要分析了煤礦中常見的地質(zhì)構(gòu)造，并探討了其對煤礦安全生產(chǎn)的影響，可為預(yù)防煤礦地質(zhì)災(zāi)害事故提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；地質(zhì)構(gòu)造；安全生產(chǎn)

目前，中國煤礦開采的煤層多位于幾百米甚至千米的地層之中，在進(jìn)行煤層開采時(shí)不可避免地遇到各種地質(zhì)構(gòu)造。若在生產(chǎn)時(shí)忽視了地質(zhì)構(gòu)造或采取的安全措施不當(dāng)，則很容易引發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害，給煤礦帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡[1-2]。因此，非常有必要認(rèn)識到煤礦地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響。地質(zhì)構(gòu)造有很多種，對煤礦安全生產(chǎn)的影響是不同的，需要具體全面地認(rèn)識。本文圍繞煤礦常見的地質(zhì)構(gòu)造展開分析，重點(diǎn)探討了由煤礦地質(zhì)構(gòu)造引發(fā)的災(zāi)害。只有對地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的過程進(jìn)行全面研究，并了解對應(yīng)因素，才能更好地防范事故的發(fā)生。

1煤礦生產(chǎn)中常見的地質(zhì)構(gòu)造

為了更好地認(rèn)識煤礦地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響，需要詳細(xì)全面地了解煤礦生產(chǎn)中常見的地質(zhì)構(gòu)造。常見的地質(zhì)構(gòu)造主要有斷層、陷落柱、褶皺，下面將進(jìn)行具體介紹。1.1斷層。斷層是煤礦開采中非常常見的一種地質(zhì)構(gòu)造，主要是由于地殼運(yùn)動引發(fā)巖層斷裂造成的。通常情況下可將斷層分為正斷層、逆斷層及平移斷層（見圖1），其中正斷層和逆斷層最為常見。根據(jù)斷層的落差又可分為大斷層（落差幾十米甚至上百米）和小斷層（落差幾米）。在煤礦開采的工作面內(nèi)，通常有幾十條甚至上百條斷層。對于大斷層可通過地質(zhì)勘探找到，而對于小斷層只能通過井下勘探找到。斷層是完整的巖層破斷后的產(chǎn)物，這導(dǎo)致附近巖體的密封性和力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生較大的改變，例如斷層附近應(yīng)力集中、斷層附近對氣體的密封性較差。在開采時(shí)不僅需要注意大斷層的影響，還要注意小斷層的影響，以免引發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害事故。通常情況下，在靠近斷層面附近進(jìn)行開采、掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，需要采取一定的安全措施。1.2陷落柱。陷落柱是流動的地下水長期溶蝕而形成的一個(gè)巖層破碎帶（見圖2）。破碎帶的范圍與侵蝕的時(shí)間有很大的關(guān)系，時(shí)間越長破碎帶也就越大。當(dāng)陷落柱穿越煤系地層時(shí)，對煤層完整性有影響。陷落柱通常以錐形分布，從上到下橫截面積逐漸增大。陷落柱多存在于煤礦巖層中含水層比較發(fā)育的地方。陷落柱對原巖體的完整性產(chǎn)生破壞，其內(nèi)部容易導(dǎo)水。因此，在陷落柱附近施工時(shí)需要采取一定的安全措施。首先要探測陷落柱的范圍，然后要測量陷落柱內(nèi)部的水流情況和瓦斯情況，最后再采取一些安全施工措施。1.3褶皺。褶皺是由地殼運(yùn)動引起的巖層局部凸起或凹陷的情況（見圖3）。褶皺又可分為向斜和背斜。雖然褶皺不會改變巖層的完整性，但是會對巖層應(yīng)力分布有較大的影響。這種應(yīng)力分布對巖層內(nèi)水和瓦斯的流動會產(chǎn)生一定的影響。圖3巖層褶皺形成示意圖褶皺的出現(xiàn)不僅會導(dǎo)致工作面回采變得困難，還容易引發(fā)一定的煤礦安全事故。在向斜的軸部，瓦斯容易大量積聚。若開采時(shí)破壞這些區(qū)域，則很容易引發(fā)煤礦瓦斯事故。多數(shù)背斜的部分存在于煤層上部，其圍巖的密封性要比向斜軸的部分差很多，所以瓦斯不太可能直接被密封，煤層中瓦斯的濃度也會不斷降低。

2煤礦地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

分析了煤礦中幾種常見的地質(zhì)構(gòu)造，這些地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全生產(chǎn)有一定的影響。下面將重點(diǎn)分析煤礦地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。2.1斷層沖擊地壓災(zāi)害。在大斷層附近進(jìn)行煤層開采作業(yè)時(shí)，很容易發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害。這是由于煤層開采會對斷層造成一定的擾動，引起斷層上的應(yīng)力突然釋放，導(dǎo)致工作面前方的巷道發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害。一般地來說，斷層沖擊地壓的發(fā)生不僅與工作面開采方式有關(guān)[3]，還與斷層與工作面的距離有關(guān)。為了防治斷層沖擊地壓，采礦工程師們通常在斷層附近預(yù)留一定量的保護(hù)煤柱。但對于保護(hù)煤柱的留設(shè)寬度，現(xiàn)在只能通過經(jīng)驗(yàn)法來確定，這導(dǎo)致在很多時(shí)候難以準(zhǔn)確地防治斷層沖擊地壓災(zāi)害。比較典型的斷層沖擊地壓礦井是義馬煤業(yè)的千秋礦和躍進(jìn)礦。在義馬煤田內(nèi)部有1條F16大斷層，且斷層帶內(nèi)應(yīng)力異常，導(dǎo)致千秋礦和躍進(jìn)礦發(fā)生過多次沖擊地壓。值得注意的是，防治斷層沖擊地壓的難度比較大，且防治措施十分有限。2.2斷層突水災(zāi)害。斷層突水災(zāi)害是煤礦開采過程中經(jīng)常遇到的一類煤礦地質(zhì)災(zāi)害，其主要是煤礦開采引起斷層活化，導(dǎo)致地下水順著導(dǎo)水裂隙帶涌入工作面中。斷層帶附近的巖體通常比較破碎，喪失了對地下水的隔離作用。一旦開采擾動傳遞到斷層面，斷層很容易發(fā)生松動，斷層面上會形成一個(gè)地下水流通通道。斷層突水事故雖然是煤礦防治水的重點(diǎn)，但是由于斷層附近應(yīng)力場比較復(fù)雜，很難對地下水的涌入量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。防治斷層突水事故的關(guān)鍵在于找到斷層活化的關(guān)鍵點(diǎn)。2.3煤與瓦斯突出災(zāi)害。隨著中國煤礦礦井開采深度的增加，煤與瓦斯突出災(zāi)害有增加的趨勢。防治煤與瓦斯突出災(zāi)害的發(fā)生是煤礦安全工作的重點(diǎn)內(nèi)容。值得注意的是，并不是所有煤層都具有突出性。根據(jù)瓦斯地質(zhì)學(xué)理論，煤與瓦斯突出多與煤層中存在構(gòu)造煤有關(guān)。所謂構(gòu)造煤就是地質(zhì)構(gòu)造形成過程對煤體產(chǎn)生揉搓作用導(dǎo)致煤體原生結(jié)構(gòu)被破壞的煤體。構(gòu)造煤內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)大量發(fā)育，能吸附大量瓦斯，但滲透性非常差。這導(dǎo)致其在外力增加的情況下，內(nèi)部的瓦斯壓力也會急劇增加。很多情況下，煤礦工作面開采到小型地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)時(shí)容易發(fā)生突出事故，其中比較典型的就是鄭煤集團(tuán)大平礦的“10•20”礦難。這場礦難共造成149人死亡，其主要原因是煤礦開采時(shí)揭露1條小斷層誘發(fā)了煤與瓦斯突出，并引發(fā)了瓦斯爆炸。因此，在煤礦開采時(shí)需要特別注意工作面內(nèi)的小斷層，并采取相應(yīng)的安全措施來預(yù)防煤礦安全事故的發(fā)生。2.4其他煤礦地質(zhì)災(zāi)害。除了斷層沖擊地壓災(zāi)害、斷層突水災(zāi)害及煤與瓦斯突出災(zāi)害以外，還有很多的煤礦地質(zhì)災(zāi)害。常見的有陷落柱突水、陷落柱附近大面積冒頂及褶皺附近巷道沖擊地壓等[4]。這些災(zāi)害在很大程度上是由地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域附近的應(yīng)力異常引起的，這里不再贅述。

3結(jié)語

煤礦地質(zhì)構(gòu)造是煤礦開采過程中所必須面對的地質(zhì)問題，防治地質(zhì)構(gòu)造異常引發(fā)的煤礦地質(zhì)災(zāi)害是煤礦企業(yè)要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。分析了煤礦開采中常見的3種地質(zhì)構(gòu)造，分別是斷層、褶皺及陷落柱，重點(diǎn)分析了斷層與沖擊地壓、突水及煤與瓦斯突出的關(guān)系。專業(yè)人員需要在分析不同的地質(zhì)災(zāi)害之后找出合適的應(yīng)對措施，以便更好地預(yù)防各類地質(zhì)災(zāi)害。

參考文獻(xiàn)：

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［2］李宏偉.煤礦地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018(3)：137-138.

［3］閆斌.煤礦地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響分析［J］.中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017(32)：72.

［4］蔣超.煤礦地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)的影響［J］.水力采煤與管道運(yùn)輸，2017(3)：81-83.

作者:杜江 單位:晉能控股煤業(yè)集團(tuán)煤峪口礦