煤矿地质构造对安全生产的影响

煤矿地质构造对安全生产的影响

顾小林刘洋

安徽省淮南市潘集区贺疃乡朱集西煤矿安徽淮南23200

摘要：在我国的众多行业当中，煤矿行业在危险性上存在着较大的风险，因此在我国的煤矿安全生产的过程中，要做好完全的准备。在煤矿安全生产的前期，我们首先要做的一项工作就是要对煤矿的地质结构进行详细的勘察和分析，只有这样才能够最大限度地保障煤矿的生产安全。在煤矿生产的过程中，最常见到的煤矿生产安全事故主要有煤矿的顶板安全事故、瓦斯安全事故以及矿井突水安全事故，这些事故在很大程度上都能够有效地进行避免。

关键词：煤矿地质构造；安全生产；影响

引言

地质构造对煤与瓦斯突出发生条件的控制，是通过对煤层中瓦斯保存条件和软分层发育的影响实现。生成煤炭过程中，煤层会受沉积、煤化、构造运动等影响，使煤体内部出现裂隙、孔隙、褶皱、断层等构造形式。煤层自燃涉及到的内容比较多，主要有氧化放热、蓄热散热和蔓延扩展等，任一环节的发展都会受裂隙、褶皱、断层等影响，以至于出现煤层自燃情况。矿区采动损害控制中，构造应力尤为重要。

1地质构造对矿井水灾的影响

地质构造是导致出水事故的关键，加强地质构造分析预测及防治措施的落实，提高安全回采效率，对受水威胁严重的矿区来说尤其重要。煤矿采掘工作面地质构造包括溶洞—溶蚀裂隙水、含水层水、断层水、岩浆侵入体、不良封闭钻孔等，很多灾害性突水都是源于这些地质构造，研究分析矿井出水的条件，关键是弄清楚各种不同形态的地质构造在井下出水所起的作用，掌握其规律，做到防患于未然。在掘进或采矿过程中，当揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窑等，大量地下水就会突然涌入矿井巷道，矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没巷道，给矿井生产带来危害，甚至造成人员伤亡。在富水的岩溶充水矿区、顶底板有较厚高压含水层分布的矿区以及在构造发育岩层破碎的地段，常易发生矿井突水。但是只要查明水文地质条件，采取有效措施，矿井突水是可以预防和治理的。当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和上覆地层压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。

2地质构造对瓦斯突出的影响

2.1褶皱作用

褶皱作用分为两种，一种是背斜倾伏端，另一种是向斜轴部。第一种情况会导致煤层被埋没的越来越深，在煤层中的瓦斯会越来越聚集，越来越多，随着岩层的不断相对运动，煤层会发生破碎，存在软分层，瓦斯就非常容易会出现问题;第二种是压性以及压扭性节理发育，由于岩层的封闭性比较强，瓦斯非常容易聚集在一起，随着发生褶皱，岩层会发生层间错动，煤层极易发生塑性变形，而且软分层的厚度大，范围也比较广，出现瓦斯突出隐患非常严重的问题。

2.2侵入作用

随着岩浆岩的不断侵入，煤层结构发生许多的带状变化，极大的影响渗透率，各个位置的渗透率都不相同，导致可以直接对瓦斯的赋存以及运移进行控制，这是由于岩浆岩给煤层带来不平衡的烘烤以及动力破坏。一般来说，随着与岩浆体距离的不断缩短，煤层的变质程度也越来越高，等到岩浆慢慢冷却，就会形成两侧较高的岩墙，这就是瓦斯突出的高危区。

2.3断层作用

断层分为压性断层和张性断层两种。压性断层透气性不太好，其自身的围岩结构非常密且坚固，但是瓦斯的移动不是很容易，具有了有利的积聚条件，与此同时，岩层的相对错动会致使煤层的层间错动，由于存在软分层，瓦斯突出的可能性就非常大。相比之下，张性断层的透气性好，围岩结构疏松，瓦斯要想保存时不太容易的，而且软分层的发育被煤层的轻微错动所影响，其强度以及范围都较小，发生瓦斯突出的概率非常低。

3地质构造对煤层自燃的影响

3.1裂隙对煤层自燃的影响

裂隙构造主要存在两种裂隙形式，一种是内生裂隙，另一种是外生裂隙。第一种通常在煤层煤化过程中产生裂隙反应，因为正常煤发生物质结构与构造方面的变化，这种裂隙比较平直，单线发展，不干扰其他煤层。第二种是在煤形成后逐渐在煤层中生成，以多组裂隙同时出现，并沿同一方向发展，裂隙呈平直状发展，具有延伸性，能够延伸到其他煤层中继续发展，可直达到顶底板岩层处。裂隙出现使得煤层间的氧分发生变化，煤氧接触面积逐渐加大，低温氧化，进而易发生煤层自燃。

3.2断层对煤层自燃的影响

煤层没有受开采影响前，断层的面积、分布、性质以及断层发展走向对煤层中的通气供氧有一定的影响，严重时极容易引起煤层自燃。在煤层自燃过程中，自燃程度以及自燃顺延方向可受到断层之间的距离和断层性质影响，断层主导位置，煤层发生断裂，可阻止煤层自燃继续向深部顺延，煤层彻底断开时，煤层自燃现象停止。

3.3孔隙对煤层自燃的影响

孔隙也分为两种，一种是原生孔隙，另一种是次生孔隙。原生孔隙是指煤层沉积过程中，存有的沉积物之间的孔隙或者植物自身存有的细胞组织直接生成孔隙，而次生孔隙属于间接性形成的孔隙，借助原生矿物结晶溶蚀过程形成孔隙，矿物经过淋滤或者溶蚀过程进而出现孔隙现象，又或者是煤化过程中部分气体排出，因而留下细小孔隙。孔隙是氧气储存之地，孔隙越多其氧含量就越高，煤氧接触面积就会越大，进而使得煤层氧化升温，直至自燃。煤化作用对孔隙的影响较大，煤化越严重孔隙就会越少，通常高等级的正常煤中孔隙相对较低，甚至没有，所以易燃性也降低。因此可以说明，煤变质程度越大，煤的自燃率就会越低，而煤变质程度越低，煤的自燃率就越高。

3.4褶皱对煤层自燃的影响

褶皱对煤层自燃的影响主要通过对煤层氧化释放热量的运移方向和聚焦状况实现。背斜部位，煤层低温氧化释放的热量会发生运移，至背斜核部。倘若该处煤层顶板为页岩或泥岩，渗透性差，会出现热量聚集情况，使媒体升温，出现自燃情况。向斜部位，煤层中集聚的热量扩散方位为上部，自燃情况很少出现在核部周围。倒转褶皱很容易增加煤层厚度，使热量集聚明显，燃烧物质数量也会增多，出现煤层自燃情况。

4构造应力对矿区采动损害的影响

受构造应力影响，采动背景下，岩层移动方向和移动量均会发生改变，并对井下巷道变形破坏产生影响。倘若煤矿区的位置是挤压构造应力场，开采初期，已经具备侧向挤压应力，使煤层覆岩向上弯曲；经开采之后，覆岩重力对侧向力向上弯矩克服，余下的垂向力使煤层顶板出现向下弯曲变形情况。因有侧向挤压构造应力，岩体围压比较高，增加其力学强度，使煤层开采过程中，不会对覆岩产生过大损害。因岩石具备很低的抗拉强度，很容易因拉张应力，出现张节理，破坏岩层连续性及内聚力。拉张应力能够对部分水平关联应力进行抵消，以减小岩块的侧向夹持力，或者消失。该种情况，使重力背景下，发生失稳沉降情况，破断岩层或降低其围压，实现岩体强度控制。

结语

在开采煤矿的过程中，要确保生产安全，第一步就是探明地质构造的类型以及规模。对于地质构造对煤矿安全生产的研究，应该集中在地质构造对矿区采动损害的定量化分析、地质构造对煤与瓦斯突出影响的定量化分析和地质构造对煤层自燃的定量化分析。

参考文献：

[1]谢仁海，渠天祥，钱光谟.构造地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

[2]耿献文.合理选择工艺参数提高矿井地质工作[J].矿井技术，2008（10）：25-26.

[3]王健才.提高矿井地质工作面回采率的措施[J].矿业快报，2009（12）：77-78.

[4]安都勤.浅谈影响矿井工作面回采率的问题及解决方法[J].江苏矿井，2008（4）：12-13.