地质构造对煤矿开采影响分析

地质构造对煤矿开采影响分析

张日宇

中煤华晋集团有限公司， 山西河津 043300

摘要：煤炭是地球地质构造体系在活动中促使植物经过沉积煤化而形成，但是在地质构造的过程中，因为多方面因素还形成了裂缝、断层、陷落柱等结构，给煤矿开采工作带来了巨大的考验。随着我国工业化、现代化建设的不断推进，工业生产与民用消费领域对于煤炭产品的需求量逐年增加，对于原煤的开采量也随之大幅度增加，基于此，煤矿开采安全问题引起社会的共同关注。煤矿开采对我国经济发展具有重大意义,而开采效率、进度、安全、成本投入等重要因素都与地质构造密切相关,因此应加强对地质构造的研究和分析，系统分析地质构造对煤矿开采的影响，通过技术升级与保障设施设备配置等多种手段降低地质构造对煤矿开采的影响。为保证煤矿的安全生产，保障煤矿开采生产工作人员的生命安全，提高煤矿开采作业的工作效率，有必要加强对煤矿开采区域的地质构造勘查与研究，对影响煤矿安全开采地质构造问题进行分析，采取针对性的策略解决煤矿生产过程中的安全问题，减少煤矿生产作业中的安全隐患，预防煤矿安全事故的发生，从而最大程度的保障煤矿生产作业的安全性，促进我国煤矿产业的稳定发展。

关键词：地质构造；煤矿；开采

引言

在我国工业化建设不断发展的大背景下，煤矿开采的技术含量越来越高，对于地质构造环境也越来越敏感，煤矿的开采会对地质构造产生重要影响，只有在明确地质构造特性的基础上才能够有效提高开采效率，尤其是在我国煤炭资源分布不均、开采难度越来越大的情况下，深入分析地质构造对煤矿开采的影响，有利于提高开采方案与开采计划的可行性与可靠性，最大程度上发挥煤矿开采的经济效益与社会效益。

1 煤矿地质工作特点分析

由于大部分煤矿开采的环境都集中于野外、井下，因此煤矿开采工作具有极大的风险性，煤矿开采工作者要面临众多不可预测的安全系数。煤矿开采工作不仅仅是一种简单的技术性操作，它需要工作者能够克服恶劣的工作环境，在开展煤矿开采工作之前，认真的进行地质构造专业性分析，对各个方面的变动信息进行收集，在整个开采过程当中还要做持续不间断的跟进，只有这样，才能逐步深刻、正确地反映矿井的地质情况，提前预测到危险，为煤矿生产建设提供可靠的地质依据，从而防止事故发生，最大化的减少事故发生所带来的危害。煤矿开采工作在执行过程中，受到了开采空间、照明、视野范围等多方面因素的影响，并且在对掘进断面的地质资料进行采集的过程中，其测定分析以及断层的预测工作极易由于定量分析等方面所存在的问题而导致偏差现象的出现^[1]。因此，务必要对井下的具体地质现象进行研究，确保资料的时效性，最大限度的提升地质问题得以解决的可能性。煤炭资源本身就是带有危险性质的物品，因此在开采时，应对其危险性进行全面考量，同时按照实际地质构造情况深入分析煤矿地质结构。由始至终的每一个组成环节都很重要，想要确保工作的安全，首要前提便是所获取的勘测信息的精准性和时效性，这也是确保煤炭开采质量的先决条件。除此之外，还应当针对整个矿区范围内所存在的全部地质现象进行大范围的勘查，若对地质构造情况了解程度不足，将直接导致采煤方法的选择、资源储量估算不准确，影响煤矿的服务年限和生产的正常接续；对水文条件、瓦斯、煤尘、地热等没有查明，甚至会带来严重的自然灾害，造成人力、物力、财力的巨大损失。

2 地质构造对于煤矿开采的影响

在煤矿开采过程中，会遇到各种地质构造条件，如褶曲构造、断层构造、陷落柱构造等，这些地质构造条件都极易为煤矿安全生产埋下后期隐患。需要重点防范的潜在风险主要包括以下几个方面：
2.1 采煤沉陷与地质构造的关系
　　沉陷问题是煤矿开采过程中较为常见的地质构造问题，这一问题的存在对周边区域地表结构的破坏是巨大的。在煤矿开采时，采煤沉陷是经常遇到的一种安全隐患，若没有切实有效的措施来控制、管理采煤沉陷，此隐患必将严重威胁采煤工作安全顺利的进行，并极易引发各类安全生产事故，而煤矿开采区域的沉陷与矿区地质构造关系巨大。采煤沉陷问题主要是由该地区的地质构造特点所决定的，由于不同地区在岩石种类、地质结构等方面存在较大的差异，因此不同地质构造所造成的采煤沉陷问题也有所不同，引发采煤沉陷的概率与程度有所差异。但一般来说岩质较脆、地质结构相对复杂的区域所产生的采煤沉陷问题往往更加严重^[2]。
2.2 煤矿瓦斯事故与地质构造的关系
　　在进行煤矿开采作业过程中，一旦发生瓦斯溢出，可能会引发瓦斯爆炸事故，严重威胁煤矿安全生产，而有很多地质构造因素如断层、褶皱、裂隙等，它们会为瓦斯事故的发生创造有利条件，极易引发瓦斯事故的发生。
　　2.2.1断层对瓦斯事故的影响

煤矿断层是一种特殊地质结构，它主要伴随着煤炭资源的形成而产生，对于煤矿的形成具起着重要作用，煤矿断层对于防止煤层发生自燃、控制煤层火灾也有着重要的作用。在进行煤矿开采作业过程中必然会对断层结构造成破坏，使断层控制煤层自燃与火灾蔓延的作用受到影响，这也为煤层自燃以及瓦斯爆炸事故的发生制造了有利条件，严重影响煤矿开采的安全。

2.2.2褶皱结构对瓦斯事故的影响

褶皱结构对煤矿生产作业也有着很重要的影响，通常褶皱结构具有控制煤层中热量传播的作用。背斜倾伏端是煤层加深的位置，其中瓦斯含量非常高，在褶皱作用下，背斜倾伏端的岩层会发生强烈的层间移动情况，有时还会出现沿着背斜倾伏端的方向断层现象，此时煤层的易破碎性增高，煤层呈分散现象发育，背斜倾伏端发生煤与瓦斯突出性较高。向斜轴部，由于围岩具有一定的密度，其中的瓦斯成分呈封闭状态发展，而在褶皱作用影响下，岩层极有可能发生错位情况，这使煤层会发生塑性变化，导致软分层面积扩大，极容易发生煤与瓦斯突发^[3]。背斜轴部处于煤层上端，其围岩的密封性相对于向斜轴部低很多，进而瓦斯被封闭的能力也相对减小，因此煤层中的瓦斯保护能力也会降低，背斜轴部是围岩张拉性加强的结构层，所以在褶皱作用下，岩层错位现象并不明显，软分层也相对较小，煤与瓦斯突出的概率也会相对小一些。向斜仰伏端属于浅煤层结构位置的上端，围岩封闭瓦斯能力与上面三个结构相比最弱；同时在褶皱作用下，岩层错位现象也是最不明显的，煤层轻微塑性变化，软分层面积较小，因此，对煤与瓦斯突出的影响并不大。
2.2.3孔隙对煤矿瓦斯事故的影响

孔隙也是影响煤矿开采安全的一项重要因素， 煤层中孔隙数量的多少，直接影响着煤矿开采瓦斯事故发生的几率。特别是待开采煤层为高瓦斯煤层时，煤层所含孔隙越多，越易引发瓦斯事故。煤矿地质构造中的孔隙主要有两种类型，一种是由沉积物颗粒内部组织间自然形成的原生孔隙，而另一种是煤层在煤化的过程中，因为溶蚀、淋滤形成颗粒之间的次生孔隙。煤矿地质结构中的孔隙主要影响着煤及瓦斯与氧气的接触情况，当开采煤层存在过多孔隙时，会使煤、瓦斯以及氧气间的接触面积显著增大，这时便会增大发生氧化自燃的几率，更容易导致瓦斯爆炸事故的发生。
2.2.4裂隙对瓦斯事故的影响

在煤矿开采的过程中，煤矿地质结构中的裂隙主要分为两个部分，内部裂隙和外部裂隙。煤矿地质结构中的内部裂隙是通过煤层内部的具体结构变化形成的；外部裂隙是由于煤矿开采区域的外部地质发生了变化而导致的。这两种煤层裂隙中，外部裂隙对于煤矿的开采生产影响更为显著。地质结构中存在裂隙就会导致裂隙中存在大量的氧气充斥其中，而在发生瓦斯安全事故的过程中，氧气是一项非常必要的条件，因此煤矿地质结构中存在裂隙是瓦斯安全事故的一个重要发生条件。煤层裂隙也会影响煤矿开采安全，煤层裂隙引发瓦斯事故的原理类似于孔隙，裂隙的存在也会增大煤、瓦斯与氧气的接触面积，进而增加煤层氧化发生自燃的几率，也易使瓦斯与煤层自燃火源相接触，最终引发瓦斯爆炸事故。

2.3 煤矿水灾与地质构造的关系
　　开采煤矿必然会破坏矿井原有地质构造，如在施工的过程中没有注意到煤矿地质的主要结构以及位置，一旦矿井地质构造遭到破坏，易引出地下水，形成矿井水灾。水灾也会严重影响煤矿安全开采，当矿井水灾较轻时，会造成矿井无法连续生产，不会有太大破坏；但当矿井水灾较重时，会把现场作业人员困在井下，引发人员伤亡。在实际生产中，导水陷落柱、导水断层以及顶底板导水裂隙等地质构造都易引发矿井发生水灾，而开采煤矿通常会破坏这些结构，最终造成水灾。因此为了有效地避免煤矿开采过程中出现矿井水灾安全事故，我们在煤矿开采建设施工的过程中要对煤矿的地质结构有着深刻的认识，同时在煤矿施工之前要进行实地的勘察研究，对于煤矿区域的煤矿地质走势有着非常清晰的掌握。

3. 降低地质构造对煤矿开采影响的措施
3.1 加强地质构造分析

煤炭企业在投入开采之前，首先要严格落实地质勘查工作，从物力、财力、人力等方面给予充分的支持。不断升级、更新采掘设备和开采技术，最大程度上提高各项勘察数据的准确性水平，在综采工作面安装与采区巷道布置工作之前，应当全面落实地质勘查工作，全面把握每一层的延展度和走向情况。在煤炭资源的开采过程中，现场地质构造也会出现不断的变化，进而引起地温、瓦斯、水文等方面的变化。这就要求煤炭企业持续不断地实施地质勘查，不断更新地质勘查数据。通常情况下，煤炭企业的地质构造分析工作应当同时采用综合探测和地质评价两种手段。其中地质评价指的是着眼于现场地质构造，综合运用各种不同的技术手段来对矿区实际环境进行客观评价；而综合探测则是在此基础上，对矿区地质构造的性质和规模进行分析，进而查明矿区可能受到的各项影响^[4]。这两项工作的根本目的均在于查明矿区的地质构造情况，将地质构造对矿区开采所产生的影响控制在最低限度。

3.2 积极开展地质勘查

地质勘查工作是十分重要，在煤矿开采施工前要充分做好对煤矿开采区域的地质构造的勘查，并要通过科学的方式对开采过程中可能出现地质构造改变进行合理的预判，以此为基础，进行开采方案的制定与优化，并采取针对性的措施，进行煤矿事故的提前预防。提高地质勘查工作的技术含量是提高地质构造分析结果准确性的重要手段之一，地质勘查所获得数据与资料对于煤矿开采方案的制定有着重要的指导作用，对于保障煤矿开采的安全，提高煤矿开采的效率有着重要意义。在煤矿地质构造的勘查过程通常会采用声呐仪器等先进的探测设备与计算机软件相结合，进而绘制出准确的地质构造图，并形成准确的数据材料，进而对地质构造进行科学的分析。通过两种方式的综合运用，获取最准确的煤矿地质构造数据，从而分析并掌握地质构造的情况与变化规律，提高煤矿开采的科学性，最大限度的减少地质构造因素对煤矿开采的影响，减少煤矿安全事故的发生。采用新的勘查技术，能够帮助煤矿企业了解矿区的煤层分布情况和储备情况，进而有针对性地规避由巷探与钻探所引起的负面现象，提高物力、财力与人力等资源的使用效率。在有效探明煤矿地质构造的情况下，也能够在此基础上深入分析矿区的地质构造特点，施工单位应当介入先进的勘查技术合理设计开采方案，规避由地质构造所产生的各种负面影响。

3.3 技术升级与保障设施设备配置

现代化煤矿开采技术的应用对于提高煤矿生产的安全性也有着积极的作用，应加强开采技术的升级，采取更加先进安全的煤矿开采工艺技术，同时也要对开采设备进行有效的优化升级，减少因设备使用不当或工艺技术选用不当造成的地质构造破坏，并要针对煤矿的实际地质构造情况以及煤储层岩石结构的成分、强度、硬度、稳定性等条件针对性的选择适应的开采工艺与设备，最大程度避免因煤矿结构变化而引起安全事故。对于煤矿生产中的安全保障设施设备也要进一步的予以完善，如安全监控装置、安全事故预警装置、漏水检测装置、煤矿结构的安全加固设施、电力系统的防燃防爆设施、采煤作业面的通风设备及防尘设备等，通过这些安全保障设施设备的完善配置与功能的发挥，最大限度的降低安全事故的发生几率，减少安全事故所造成的损失，同时还要制定科学完善的安全事故应急预案，加强煤矿生产安全教育，保障煤矿开采工作人员的生命安全与煤矿企业的经济效益。
结语：
地质构造与煤矿开采工作联系紧密，煤矿开采企业必须准确掌握矿区地质构造，分析地质构造可能给煤矿开采工作带来的风险，并针对实际问题制定科学合理的解决预案。在煤矿开采过程中，必须重视勘查、分析矿井地质构造，不断改进煤矿开采方案，同时应重视升级开采技术，优化开采设备，建立健全安全生产保障设施，制定必要的安全事故应急预案，还应强化职工安全教育培训，只有这样才能最大限度地减小地质构造对煤矿安全生产的影响，更好地保障煤矿安全开采。

参考文献：

[1]杨毅君.煤矿地质灾害分析及防治研究[J].能源与节能，2017（11）：61-62.
[2]徐欣.浅谈断层和陷落柱构造对煤矿生产的影响[J].能源与节能，2017（03）：49-50.

[3]张旭.煤矿地质构造对安全生产的影响探讨[J].内蒙古煤炭经济,2017(07):3-4.
[4]谢友凤.地质构造对煤矿采掘生产的影响[J].河南科技,2017(07):121-122.