浅谈煤矿地质构造对安全生产的影响

乔雷

(安徽淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿,安徽淮北 235047)

浅谈煤矿地质构造对安全生产的影响

乔雷

(安徽淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿,安徽淮北 235047)

煤矿企业属于高危行业,煤矿的安全生产是企业的重中之重,安全与生产两者存在着密切的联系,安全是生产的前提,要想搞好生产,实现矿井的高产高效,必须抓好安全。随着矿井开采的不断深入,井下地质构造复杂、煤层厚度呈现不稳定及不规则的形态,对井巷掘进、煤层开采造成严重影响,并威胁着井下安全生产,是影响煤矿安全生产最重要的客观因素。

地质构造 安全生产 影响

据近几年我国煤矿事故数据统计，在各类煤矿安全事故中，大约占60%～70%为顶板、瓦斯及突水等恶性事故，而这些类型的事故基本都与煤矿地质构造有着密切的关联。

1 煤矿地质构造与顶板事故的关系

1.1 褶皱构造与顶板事故

褶皱构造是岩(煤)层因在构造运动的作用下而变形，形成的一系列连续弯曲。褶皱构造中的每一个弯曲称为褶曲，它是褶皱构造的基本单位。褶皱构造中岩层的连续完整性未遭到破坏，是岩石塑性变形的表现。从褶皱成因分析，褶皱一般是由纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用和剪切褶皱作用形成。其中受顺层挤压应力作用导致岩层弯曲而形成褶皱的作用称纵弯褶皱作用；岩层受到与岩层面垂直的外力作用而发生弯曲形成褶皱的过程称为横弯褶皱作用；由于切层或顺层剪切而导致褶皱形成的作用为剪切褶皱作用。在构造应力作用下，岩(煤)层要发生塑性流动或滑动，使得不同部位产生一系列的裂隙、小断层、节理等内部小构造。在褶曲的核部裂隙、节理更加发育，岩层极其破碎，易冒落，岩(煤)层轴部产状急剧变化，煤层厚度发生急剧挤厚压薄现象，采掘过程中不易支护，必须加强支护，否则很容易发生片帮及冒顶事故，给顶板管理带来困难。

1.2 断裂构造与顶板事故

断裂构造是指岩石因受地壳内的动力，沿着一定方向产生机械破裂，失去其连续性和整体性的一种现象。断裂构造包括节理和断层，其中断层使岩(煤)层两侧发生明显的位移。断层在不同的构造环境中发育很广泛，类型很多，特别是地质构造复杂的矿区，断层大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数十、上百米，其断距、破碎带大小不一，对围岩破坏的程度也不相同，在破碎带极易产生顶板事故；另外，在断层两侧还会出现牵引褶曲、揉皱、挤压和破碎等现象，同时煤层和顶、底板岩层中裂隙也显著增加，还会导致煤层厚度突增、压薄或尖灭，采掘过程中该处煤(岩)层暴露后也容易产生冒顶事故；还有一些断底不断顶或断顶不断底的小断层以及层间滑动构造部位，由于受到构造应力的作用，围岩易脱落，且脱落面积较大，没有预兆，采掘时也易发生顶板事故。

1.3 岩浆侵入与顶板事故

岩浆侵入不但破坏了煤层的连续性和完整性，而且岩浆侵入煤层所形成的岩体，其边缘极不规则，在侵入体前缘的煤(岩)层中往往出现特殊的揉皱现象，煤理紊乱，具有旋窝状褶曲等小构造，如果没有掌握岩浆侵入体分布的特征和接触变质的规律，如果支护不当，容易发生局部冒顶现象。

1.4 煤岩组合与顶板事故

由于煤系地层受到地质应力及后期构造变动影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变不平整，煤层形态多变。经实践证实，在煤层伪顶完整性差，强度低，如果支护没有及时跟上，或支护手段、方式没有适应煤层顶板变化；岩层胶结物以泥质、粘土质为主的；以沼泽相、泥炭沼泽相为主的煤岩组合，在原始沉积时部分沉积物的表层可能发生风化，形成土壤层，高岭土化作用显著；煤岩结构复杂的煤层中往往含有多层夹矸层，开采中易发生夹矸至上分层脱落的煤岩组合情况下极易产生顶板滑移和冒顶事故。

2 煤矿地质构造与瓦斯事故的关系

2.1 煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是指煤矿井下采掘过程中，在煤和地应力的作用下，在很短时间从煤岩体内喷出大量的煤岩与瓦斯的动力现象。突出与地质构造的关系密切，多发生在地质构造带内，如断层、褶曲和火成岩侵入区附近，可造成设施破坏和人员伤亡事故。

2.2 瓦斯风华带

在地质构造复杂、煤层结构被破坏时均可能影响瓦斯风华带的发育程度。如采掘工程在瓦斯风华带内，当通风不良或停风时，不但会有CO2引起窒息的危险，还有发生瓦斯爆炸的危险。

3 煤矿地质构造与突水事故的关系

矿井突水是指在采掘过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌入矿山井巷的现象。矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。复杂的地质构造(大断层、褶皱等)都是地下水富集的地方。矿井突水应具备三个基本要素即水量、水源和导水通道。因此，在采掘工程中地质构造可能引起井下突水的发生，不但给煤矿造成生产上的被动和损失，更给安全带来消极的影响。

3.1 断裂构造对煤矿突水的影响

(1)隔水层对突水起阻挡作用，其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的厚度越大，越不易出。当出现断层时，上下两盘岩(煤)层发生错动，缩短了煤层与底板含水层间的距离，使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，使底板隔水层有效厚度消失，从而使煤层底板突水危险性增大。

(2)断裂带内裂隙发育，岩体破碎，强度降低，不仅给承压水的导升创造了有利条件，甚至裂隙带可能成为充水带，使水文地质条件更加复杂，增大了防治水工程的难度，给突水创造了条件，在采掘工程中极易发生突水事故。

3.2 陷落柱对煤矿突水的影响

岩溶陷落柱是埋藏型岩溶的地下溶洞的顶部岩层及覆盖层在荷载或其他动力作用下，失去支撑发生坍塌和剥落后形成的上小下大的锥状塌陷体。陷落柱突水灾害是矿井岩溶突水灾害的重要类型之一。其主要特点是突水性强，规模大，破坏损失严重。因岩溶陷落柱除自身常储聚大量地下水外，还常成为沟通其他水源的导水通道，所以陷落柱突水特别容易造成严重的淹井事故。

4 结语

在煤矿安全生产工作中，不应仅就安全抓安全，探明地质构造的类型和规模是保障安全生产的第一步，应时刻注意地质构造的变化，认真研究分析这些地质因素，找出规律，制定有效的防治措施，预防煤矿重大事故的发生。

[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]巩望旭.矿井地质[M].北京:煤炭工业出版社,2007.

[3]贾琇明.煤矿地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007.

乔雷(1986--),男,安徽淮北人,助理工程师,从事煤矿地质工作。