浅析西南地区煤矿地质构造研究的意义

浅析西南地区煤矿地质构造研究的意义

张海林

云南能投威信煤炭有限公司云南省昭通市威信县657903

摘要：我国西南地区构造活动频繁，成矿条件优越，矿产资源丰富。本文主要对西南地区煤矿地质构造对煤层厚度、煤层自然、瓦斯爆炸、煤矿突水等方面的影响进行了研究，希望对煤矿安全开采提供一定的参考。

关键字：西南地区；煤矿地质构造；意义

引言

中国西南地区位于青藏高原东部及向四川盆地及云贵高原的构造过渡带。自新生代以来，地壳岩体的构造形变作用十分强烈，是我国大陆新构造运动及地震活动最为强烈的地区之一，也是欧亚和印度两大板块会聚、消减、相互作用的边缘地带。由于其特殊的构造部位和强烈的地壳运动,多年来它一直吸引着一批批学者就其构造演化、地壳应力状态、动力模型、断裂、地震活动等有关间题展开广泛的讨论。

1西南地区大地构造特征

中国西南地区在大地构造位置上处于欧亚板块和印度板块结合部位的特提斯构造域，呈北北西至近南北向展布。该区自早古生代以来经历了洋壳俯冲、陆－弧碰撞和陆内会聚等一系列大地构造事件，具有长期活动的特点，为金属、非金属的成矿作用提供了十分有利的成矿条件。该区构造岩浆活动频繁而强烈，成矿条件优越，矿产资源丰富。

2西南地区煤矿地质构造研究的意义

2.1煤矿地质构造对煤层的影响

2.1.1褶皱构造引起的煤厚变化

煤层在褶皱变动的影响下形成向斜、背斜构造，并且在向斜、背斜的轴部及两翼地带煤厚不同。由于煤层本身比较松软，在构造应力作用下，容易发生塑性流动和变形，导致煤层局部加厚、变薄及尖灭。1）在水平挤压力作用下，煤层形成褶皱的同时，由于褶曲两翼受力大于轴部，煤层由压力大的地方向压力小的地方发生塑性流动，造成褶皱轴部煤层增厚两翼煤层变薄；2）在垂直压力作用下，褶曲轴部压力大于两翼，此时背斜轴部和两翼煤层变薄，而在向斜轴部增厚。

2.1.2断裂构造引起的煤厚变化

断裂构造对煤层厚度的影响，没有褶皱构造作用显著。断层的性质、产状、分布密度的不同，对煤层的空间分布、厚度及深度变化产生不同的影响。主要表现为在断层附近出现断层无煤带，或煤层沿断裂面两侧的变薄或加厚带。一些正断层由于引张拖拽作用，可导致断层附近上、下盘煤层厚度变薄；而一些逆断层两侧可能出现煤层的逆掩重叠或挤压聚集，形成厚煤带。往往因为断层破坏了煤层的连续性，而增加了开采的难度。

2.1.3褶皱和断层双重构造变动所引起的煤厚变化

在褶皱和断层双重构造作用下，煤层的形态和厚度变化更为复杂。煤厚变化既受到褶皱的影响，又受到断裂的影响，因而煤层形态呈现出非常复杂的面貌，增厚、变薄、中断、分岔等现象频繁，煤层常呈透镜状、藕节状、串珠状等。

2.2煤矿地质构造对安全生产的影响

2.2.1煤矿地质构造对瓦斯的影响

煤矿地质构造对瓦斯的影响主要表现在三个方面：岩浆活动；褶皱构造；断层作用。1）岩浆活动。岩浆岩的侵入会引起煤层结构的带状变化，极大的影响渗透率。瓦斯的赋存以及运移因渗透率不同而不一样。一般来说，越接近岩体，煤层的变质程度越高，岩浆的冷却，会在两侧形成较高的岩墙，形成瓦斯突出的高危区；2）褶皱构造。褶皱作用分为两种，一种是背斜倾伏端，导致煤层被埋没的越来越深，在煤层中的瓦斯会越聚越多。随着岩层的不断相对运动，煤层会发生破碎，存在软分层，瓦斯就会出现问题；另一种是向斜轴部，主要发育压性及压扭性节理。由于岩层的封闭性比较强，瓦斯非常容易聚集在一起，由于褶皱运动，岩层发生层间错动，煤层极易发生塑性变形，瓦斯突出非常严重；3）断层作用。断层分为压性断层和张性断层。压性断层的围岩结构密且坚固，透气性不太好，造成瓦斯不容易移动而积聚，突出的可能性非常大。相比之下，张性断层的透气性好，围岩结构疏松，瓦斯不容易保存，发生瓦斯突出的概率较低。断层在煤矿中分布范围广，结构类型普遍，并且与煤层中瓦斯接触密切，是一种容易诱发瓦斯事件发生的地质结构层。

2.2.2煤矿地质构造对煤层自燃的影响

1）断层对煤层自燃的影响。在还没有进行开采的煤层中，断层的走向、规模以及数量会对煤层的供氧性能产生影响，从而影响煤层的自燃。而且，当煤层发生自燃后，火焰的蔓延方向及蔓延距离还会受到断层性质、断距的影响。在正断层位置，因为煤层被切断了，使火焰不能继续蔓延，形成了一道天然的防火墙。在逆断层位置，若是断距不够远，就会重复且增大煤层的厚度，会使煤层更加容易发生自燃；2）褶皱对煤层自燃的影响，褶皱主要对煤层氧化放热中热量的聚集状况和运移方向进行控制。在向斜位置，煤层氧化的过程中会释放许多热量，且向上扩散，所以，发生自燃的概率非常低。但倒转褶皱会增加煤层的厚度，对热量的聚集非常有利，当温度达到煤层自燃的温度时，就会发生大范围的自燃。在背斜位置，煤层氧化释放的热量会被运移到核心位置，若核心位置顶板的渗透性不好，而热量持续聚集的话，就会发生自燃；3）裂隙对煤层自燃的影响。裂隙会对煤层的供氧条件产生影响，煤层与氧气的接触面积越来越大，就会发生低温氧化反应，当温度达到了自燃温度，煤层就会自燃。4）空隙对煤层自燃的影响。一般来说，孔隙越多，煤层与氧气的接触面积越大，发生自燃的概率也就越大。但是，随着煤化作用的深入，孔隙的数量会减少。所以在比较好的煤层中，很少看见原生孔隙，因此，煤层的变质程度越高，自燃出现的几率就越小。

2.2.3煤矿地质构造与煤矿突水的关系

1）隔水层对突水起阻挡作用，它的阻水能力由它的厚度、岩性组合以及力学强度决定，厚度越大，隔水效果越好。当出现断层时，上下两盘煤层出现错动，煤层与底板含水层间的距离缩短，底板隔水层有效厚度减少，甚至造成断层一盘的煤层与另一盘的含水层直接接触，消失掉底板隔水层有效厚度，增大煤层底板突水危险性；2）断裂带内岩体破碎，裂隙发育，强度降低，使裂隙带变成充水带，让水文地质条件更加复杂，增加防治水工程的难度，为突水创造了有利条件；3）陷落柱对煤矿突水的影响。陷落柱突水主要特点是破坏严重、突水性强、规模大。因岩溶陷落柱不仅自身储聚大量地下水，还常成为沟通其他水源的导水通道，因此，陷落柱突水极易发生严重的淹井事故。

2.2.4煤矿地质构造对采动损害的影响

采动损害是指煤炭开采作业对地质环境造成的损害，是一种比较特殊的表生构造现象。就采煤矿区来说，其所处的构造状态分为挤压状态和张拉状态。如果矿区处于挤压构造应力场，在开采之前就有侧向挤压力存在，致使煤层覆岩向上弯曲，煤炭开采后覆岩层的重力作用在抵消侧向应力后，会使煤层顶板向下弯曲发生变形。然而，若是矿区处于拉张构造应力场，拉张作用就会把一部分重力抵消掉，使侧向应力减小或消失，从而降低岩体的强度。

结束语

随着经济的不断发展，国家对能源的需求不断增加，煤炭作为非常重要的工业能源，是国家经济发展强有利的后盾。地质构造运动不仅控制着煤炭的形成，还对煤炭的赋存、厚度、形态等产生影响，与煤矿中瓦斯突出、煤层自燃、煤矿突水有直接关系。因此，仔细分析煤矿地质构造意义深远。

参考文献

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