煤矿区复杂地质构造特征及其对开采的影响研究

煤矿区复杂地质构造特征及其对开采的影响研究

张军

陕西陕煤集团韩城矿业象山矿井

摘要：本文深入研究了煤矿区复杂地质构造的特征及其对煤矿开采的影响。首先，通过详细分析煤矿区内主要的地质构造类型、分布规律及形成机制，建立了对煤矿区复杂地质构造特征的全面认识。接着，本文探讨了这些复杂地质构造对煤矿开采安全、开采效率以及煤炭资源损失的影响，并结合实际案例进行了深入分析。研究结果表明，复杂地质构造不仅增加了煤矿开采的难度和风险，还可能导致煤炭资源的损失。因此，对于煤矿区复杂地质构造的准确识别与评估，以及采取相应的技术和管理措施，对于保障煤矿开采的安全、提高开采效率、减少资源损失具有重要意义。

关键词：煤矿区；复杂地质构造；开采影响；安全评估；资源损失

引言：

近年来，国内外学者对煤矿区复杂地质构造特征及其对开采影响的研究取得了一定的进展，但仍存在一些问题和不足。一方面，对于复杂地质构造的形成机制和演化过程缺乏深入的了解；另一方面，对于复杂地质构造对开采安全、效率和资源损失的具体影响机制尚需进一步探讨。因此，本文旨在通过对煤矿区复杂地质构造特征及其对开采影响的深入研究，为煤矿开采提供更为科学、合理的指导。

一、煤矿区复杂地质构造特征分析

1. 地质构造类型与分布

断层，断层是煤矿区中最常见的地质构造之一，其分布广泛，形态多样。根据断层的性质，可分为正断层、逆断层和平移断层等。在煤矿区，断层往往切割煤系地层，对煤炭资源的赋存和开采产生重要影响。褶皱，褶皱是煤系地层在构造应力作用下形成的弯曲变形。煤矿区内的褶皱构造多样，包括背斜、向斜等。褶皱构造对煤层的连续性、形态和厚度产生显著影响，从而影响煤矿的开采方式和资源回收率。岩浆岩，岩浆岩是煤矿区内另一种重要的地质构造类型。岩浆岩的侵入和喷发会对煤系地层产生破坏和改造作用，形成岩浆岩侵入体或岩浆岩覆盖层。这些岩浆岩构造对煤炭资源的赋存和开采条件产生重要影响。

2. 地质构造形成机制

地质历史，煤矿区的地质历史漫长，经历了多次构造运动和岩浆活动。这些地质事件对煤系地层的形成和改造产生了重要影响，形成了复杂的地质构造。通过对煤矿区地质历史的研究，可以深入了解地质构造的形成背景和演化过程。构造应力，构造应力是形成煤矿区复杂地质构造的重要因素之一。在地质历史过程中，地壳受到各种力的作用，如水平挤压、垂直升降等，这些力作用于煤系地层，形成了各种地质构造。通过对构造应力的分析，可以揭示地质构造的形成机制和演化规律。

此外，地质构造与煤系地层的关系也是研究的重要内容。地质构造对煤系地层的形态、厚度、产状等产生重要影响，进而影响煤炭资源的赋存和开采条件。因此，研究地质构造与煤系地层的关系对于指导煤矿开采具有重要意义。

3. 地质构造识别与评估

识别方法：地质构造的识别主要依赖于地球物理勘探和地质钻探等手段。地球物理勘探可以通过测量地球物理场的变化来揭示地下地质构造的特征；地质钻探则可以直接获取地下岩层的岩性和结构信息。这些手段为地质构造的识别提供了有力的技术支持。

评估方法：对煤矿区复杂地质构造的评估主要基于定量分析和综合评价。通过对地质构造的几何形态、物理性质、力学性质等方面的定量分析，可以评估其稳定性和开采风险。同时，结合煤矿开采的实际情况和安全生产要求，对地质构造进行综合评价，为煤矿开采提供科学、合理的指导。

二、复杂地质构造对煤矿开采的影响

1. 开采安全影响

复杂地质构造显著影响煤矿开采安全。巷道支护与顶板管理是开采安全的关键。断层、褶皱等地质构造导致煤层变化，增加支护与顶板管理难度。同时，这些构造还易引发瓦斯积聚、水体渗透，增加瓦斯与突水灾害风险。因此，煤矿开采需充分考虑地质构造影响，采取预防措施和技术手段，确保安全。

2. 开采效率影响

复杂地质构造影响煤矿开采效率。在采掘和开采方式上，复杂地质限制了设备使用，增加了难度和成本。断层和褶皱区域需特殊工艺如炮采、房柱式开采，但效率低且影响回收率。为降低影响，煤矿需采用先进技术和管理措施，如优化工艺、改进方式、加强勘探，以提高效率和资源回收率。

3. 煤炭资源损失

复杂地质构造还可能导致煤炭资源的损失。在煤矿开采过程中，由于复杂地质构造的影响，部分煤炭资源可能无法被有效回收。例如，在断层和褶皱区域，煤层的连续性和稳定性较差，采煤机械和设备难以进入或开采困难，导致部分煤炭资源无法被回收。此外，在岩浆岩侵入体或岩浆岩覆盖层区域，煤炭资源可能受到破坏或覆盖，无法被有效开采。为了减少煤炭资源的损失，煤矿企业需要加强地质勘探和评估工作，准确掌握地质构造的特征和分布规律，制定合理的开采方案和措施，提高煤炭资源的回收率和利用率。同时，还需要加强技术创新和研发工作，推广先进的采掘工艺和设备，提高开采效率和资源回收率。

三、案例分析

1.案例煤矿区：大同煤矿区

1.1地质构造特征：断层，大同煤矿区内共查明断层150余条，其中落差大于100米的断层有30条，最大落差达300米。这些断层走向多以北东-南西向为主，与矿区主要开采方向斜交，对煤矿开采构成较大影响。褶皱，大同煤矿区内的褶皱构造以背斜和向斜为主，其中主要背斜轴部走向北东-南西，长约30公里，两翼地层倾角变化大，一般在10°至40°之间。向斜构造相对较少，但局部地区也存在较明显的向斜构造。岩浆岩，在矿区南部存在一条长约10公里的岩浆岩带，主要由中酸性岩浆岩组成，对煤系地层造成了一定程度的破坏。

1.2形成机制：大同煤矿区位于华北与鄂尔多斯板块间的构造带，历经多期构造和岩浆活动。印支期、燕山期、喜马拉雅期等构造运动导致煤系地层变形改造，形成复杂构造。岩浆活动加剧构造复杂性，破坏煤系地层。

2. 复杂地质构造对开采影响的实例分析

2.1开采安全影响：在断层附近开采，岩石破碎稳定性差，易引发冒顶、片帮事故。如大同煤矿遇50米落差正断层，巷道顶板垮落，幸及时支护，无人伤亡。褶皱轴部附近地层倾角大、应力集中，易引发煤与瓦斯突出。大同煤矿加强瓦斯抽放与监测，确保安全生产。

2.2开采效率影响：断层与褶皱构造影响采煤机械使用，降低开采效率。大同煤矿运用炮采、房柱式等灵活工艺应对复杂地质。加强地质勘探和超前探测，提前规避风险，提升开采效率。

2.3煤炭资源损失：由于地质构造复杂，部分煤炭资源无法被有效回收。大同煤矿在开采过程中通过优化开采方案和加强地质勘探，提高了煤炭资源的回收率。同时，对于无法直接开采的煤炭资源，采取了残煤回收等措施，减少了资源浪费。

2.4经验和教训：大同煤矿在应对复杂地质方面经验丰富。通过加强勘探、优化开采方案和采掘工艺、加强安全管理，成功应对挑战。同时，注重技术创新，引进先进采掘技术和设备，提升开采效率和安全性。同时，将继续加强技术创新和研发，以应对更复杂的地质条件。

结束语

综上所述，煤矿区地质构造复杂，影响开采安全、效率和资源损失。在复杂地质条件下，需综合运用地质勘探、工程技术和安全管理应对挑战。深入研究和科学应对是提高开采效率和安全性的关键，也是实现资源可持续利用和生态保护的前提。未来，随科技进步和开采技术发展，更多新技术、方法将应用于煤矿开采，为行业注入新活力。煤矿开采不仅涉及技术经济，更是社会责任和环保担当。未来应更注重生态保护和修复，减少环境负面影响，实现人与自然和谐共生。

参考文献

[1]王志平. 煤矿开采中的地质构造及其重要性探究[J]. 《机械管理开发》，2019，17（3）：107-109.

[2]张月萍. 浅谈地质构造对煤矿开采的影响[J]. 《能源与节能》，2020，23（6）：47-48.

[3]郭先顺. 地质构造对煤矿开采的影响[J]. 《山东工业技术》，2018，34（2）：82.

[4]李永强. 地质构造对煤矿开采的影响研究[J]. 《内蒙古煤炭经济》，2020，25（18）：93-114.

[5]曹国亮. 煤矿开采过程中对中小型地质构造的识别及处理措施[J]. 《内蒙古煤炭经济》，2021，18（3）：19-27.