论地质构造对煤矿安全生产的影响

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摘要：中国煤矿多采用井工开采，在开采时不可避免地遇到地质构造。简要分析了煤矿中常见的地质构造，并探讨了其对煤矿安全生产的影响，可为预防煤矿地质灾害事故提供一定的参考。

关键词：煤矿开采；地质构造；安全生产

目前，中国煤矿开采的煤层多位于几百米甚至千米的地层之中，在进行煤层开采时不可避免地遇到各种地质构造。若在生产时忽视了地质构造或采取的安全措施不当，则很容易引发煤矿地质灾害，给煤矿带来重大的经济损失甚至人员伤亡[1-2]。因此，非常有必要认识到煤矿地质构造对安全生产的影响。地质构造有很多种，对煤矿安全生产的影响是不同的，需要具体全面地认识。本文围绕煤矿常见的地质构造展开分析，重点探讨了由煤矿地质构造引发的灾害。只有对地质构造产生的过程进行全面研究，并了解对应因素，才能更好地防范事故的发生。

1煤矿生产中常见的地质构造

为了更好地认识煤矿地质构造对安全生产的影响，需要详细全面地了解煤矿生产中常见的地质构造。常见的地质构造主要有断层、陷落柱、褶皱，下面将进行具体介绍。1.1断层。断层是煤矿开采中非常常见的一种地质构造，主要是由于地壳运动引发岩层断裂造成的。通常情况下可将断层分为正断层、逆断层及平移断层（见图1），其中正断层和逆断层最为常见。根据断层的落差又可分为大断层（落差几十米甚至上百米）和小断层（落差几米）。在煤矿开采的工作面内，通常有几十条甚至上百条断层。对于大断层可通过地质勘探找到，而对于小断层只能通过井下勘探找到。断层是完整的岩层破断后的产物，这导致附近岩体的密封性和力学性质会发生较大的改变，例如断层附近应力集中、断层附近对气体的密封性较差。在开采时不仅需要注意大断层的影响，还要注意小断层的影响，以免引发煤矿地质灾害事故。通常情况下，在靠近断层面附近进行开采、掘进作业时，需要采取一定的安全措施。1.2陷落柱。陷落柱是流动的地下水长期溶蚀而形成的一个岩层破碎带（见图2）。破碎带的范围与侵蚀的时间有很大的关系，时间越长破碎带也就越大。当陷落柱穿越煤系地层时，对煤层完整性有影响。陷落柱通常以锥形分布，从上到下横截面积逐渐增大。陷落柱多存在于煤矿岩层中含水层比较发育的地方。陷落柱对原岩体的完整性产生破坏，其内部容易导水。因此，在陷落柱附近施工时需要采取一定的安全措施。首先要探测陷落柱的范围，然后要测量陷落柱内部的水流情况和瓦斯情况，最后再采取一些安全施工措施。1.3褶皱。褶皱是由地壳运动引起的岩层局部凸起或凹陷的情况（见图3）。褶皱又可分为向斜和背斜。虽然褶皱不会改变岩层的完整性，但是会对岩层应力分布有较大的影响。这种应力分布对岩层内水和瓦斯的流动会产生一定的影响。图3岩层褶皱形成示意图褶皱的出现不仅会导致工作面回采变得困难，还容易引发一定的煤矿安全事故。在向斜的轴部，瓦斯容易大量积聚。若开采时破坏这些区域，则很容易引发煤矿瓦斯事故。多数背斜的部分存在于煤层上部，其围岩的密封性要比向斜轴的部分差很多，所以瓦斯不太可能直接被密封，煤层中瓦斯的浓度也会不断降低。

2煤矿地质灾害与地质构造的关系

分析了煤矿中几种常见的地质构造，这些地质构造对煤矿安全生产有一定的影响。下面将重点分析煤矿地质灾害与地质构造的关系。2.1断层冲击地压灾害。在大断层附近进行煤层开采作业时，很容易发生冲击地压灾害。这是由于煤层开采会对断层造成一定的扰动，引起断层上的应力突然释放，导致工作面前方的巷道发生冲击地压灾害。一般地来说，断层冲击地压的发生不仅与工作面开采方式有关[3]，还与断层与工作面的距离有关。为了防治断层冲击地压，采矿工程师们通常在断层附近预留一定量的保护煤柱。但对于保护煤柱的留设宽度，现在只能通过经验法来确定，这导致在很多时候难以准确地防治断层冲击地压灾害。比较典型的断层冲击地压矿井是义马煤业的千秋矿和跃进矿。在义马煤田内部有1条F16大断层，且断层带内应力异常，导致千秋矿和跃进矿发生过多次冲击地压。值得注意的是，防治断层冲击地压的难度比较大，且防治措施十分有限。2.2断层突水灾害。断层突水灾害是煤矿开采过程中经常遇到的一类煤矿地质灾害，其主要是煤矿开采引起断层活化，导致地下水顺着导水裂隙带涌入工作面中。断层带附近的岩体通常比较破碎，丧失了对地下水的隔离作用。一旦开采扰动传递到断层面，断层很容易发生松动，断层面上会形成一个地下水流通通道。断层突水事故虽然是煤矿防治水的重点，但是由于断层附近应力场比较复杂，很难对地下水的涌入量进行精准预测。防治断层突水事故的关键在于找到断层活化的关键点。2.3煤与瓦斯突出灾害。随着中国煤矿矿井开采深度的增加，煤与瓦斯突出灾害有增加的趋势。防治煤与瓦斯突出灾害的发生是煤矿安全工作的重点内容。值得注意的是，并不是所有煤层都具有突出性。根据瓦斯地质学理论，煤与瓦斯突出多与煤层中存在构造煤有关。所谓构造煤就是地质构造形成过程对煤体产生揉搓作用导致煤体原生结构被破坏的煤体。构造煤内部的孔隙结构大量发育，能吸附大量瓦斯，但渗透性非常差。这导致其在外力增加的情况下，内部的瓦斯压力也会急剧增加。很多情况下，煤矿工作面开采到小型地质构造内时容易发生突出事故，其中比较典型的就是郑煤集团大平矿的“10•20”矿难。这场矿难共造成149人死亡，其主要原因是煤矿开采时揭露1条小断层诱发了煤与瓦斯突出，并引发了瓦斯爆炸。因此，在煤矿开采时需要特别注意工作面内的小断层，并采取相应的安全措施来预防煤矿安全事故的发生。2.4其他煤矿地质灾害。除了断层冲击地压灾害、断层突水灾害及煤与瓦斯突出灾害以外，还有很多的煤矿地质灾害。常见的有陷落柱突水、陷落柱附近大面积冒顶及褶皱附近巷道冲击地压等[4]。这些灾害在很大程度上是由地质构造区域附近的应力异常引起的，这里不再赘述。

3结语

煤矿地质构造是煤矿开采过程中所必须面对的地质问题，防治地质构造异常引发的煤矿地质灾害是煤矿企业要重点关注的内容。分析了煤矿开采中常见的3种地质构造，分别是断层、褶皱及陷落柱，重点分析了断层与冲击地压、突水及煤与瓦斯突出的关系。专业人员需要在分析不同的地质灾害之后找出合适的应对措施，以便更好地预防各类地质灾害。

参考文献：

［1］李国栋.煤矿地质构造对安全生产的影响［J］.当代化工研究，2020(16)：37-38.

［2］李宏伟.煤矿地质构造对安全生产的影响［J］.中国新技术新产品，2018(3)：137-138.

［3］闫斌.煤矿地质构造对安全生产的影响分析［J］.中国战略新兴产业，2017(32)：72.

［4］蒋超.煤矿地质构造对安全生产的影响［J］.水力采煤与管道运输，2017(3)：81-83.

作者:杜江 单位:晋能控股煤业集团煤峪口矿