浅谈矿井地质构造及采煤工作面回采的危害

周江涛

摘 要：为了提高煤矿开采的安全性、可靠性和稳定性，应认真分析地质构造对煤矿开采的影响，根据分析結果采取相应的措施，尽可能地避免地质构造对煤矿开采工作造成影响。地质构造对煤矿开采的影响非常大，工作面地质构造主要包括岩浆岩侵入体、陷落柱、褶曲构造和断层等。研究地质构造对煤矿开采的影响，对促进煤矿安全生产具有极其重要的意义，对保证开采的安全性和提高开采效率具有非常重要的作用，可以有效避免很多事故的发生。

关键词：地质构造；地质资料；煤层；构造

煤炭是一种不可再生资源，随着开采年限的增加，煤炭资源开始急剧减少。矿井的地质构造影响矿井开发远景规划、矿区总体设计、矿井建设和矿井生产。地质构造主要分为两大类，四小类：一是褶皱，包括背斜和向斜两种形态；其中岩层向上拱起的是背斜，向下弯曲的是向斜，二是断裂，包括裂隙和断层两大类。

一、地质构造的判断

（一）从形态上看，向斜一般是岩层向下弯曲。因此，从地形的原始形态看，向斜往往会成为谷地。但是，由于向斜槽部受到挤压，物质坚实不易被侵蚀，经长期侵蚀后反而可能成为山岭，相应的背斜却会因岩石拉张易被侵蚀而形成山谷。因此，我们应该根据岩层新老关系来确定一个褶皱是背斜还是向斜（参看褶曲词条），而不能单凭地表形态来判断。

1、背斜：煤岩层凸起向上弯曲。其地层特点是核心部位是老岩层，两侧是新岩层，新岩层呈对称重复出现，两翼岩层的倾向相背。

2、向斜：煤岩层向下凹的弯曲。其地层特点是核心部位是新岩层，两侧是老岩层，老岩层呈对称重复出现，两翼岩层的倾向相向。

在我国煤炭资源的开发和利用受着褶皱构造的影响，褶皱构造也不可避免的影响煤层瓦斯赋存。在褶皱构造发育地区发生的瓦斯灾害很多。大量研究表明，褶皱构造对煤层瓦斯的赋存，煤体结构的改变和破坏，煤层渗透性的改变，以及对断裂构造的控制，都有着极其重要的作用。煤层处于中和面上下的不同位置对煤层瓦斯的赋存控制。背斜中和面以下、向斜中和面以上受挤压力作用有利于瓦斯的保存；背斜中和面以上、向斜中和面以下受拉张力作用有利于瓦斯的释放。纵弯褶皱首先在翼部形成片状和鳞片状的构造煤，随着褶皱进一步发展，构造煤流向褶皱轴部部，从而轴部构造煤增厚。从纵弯褶曲轴向压应力，纵向压应力、纵向张应力、横向剪应力、纵向剪应力分析了纵弯作用下形成的横张性断裂、压剪性断裂、压性逆冲断裂、纵张性断裂、张剪性断裂及其这些断裂对构造煤、瓦斯赋存的影响。

（二）煤岩层受地壳运动的作用力而发生断裂，失去了完整性和连续性，这种构造形态称为断裂构造。根据岩层断裂后两侧岩块有无显著位移，可把断裂构造分为裂隙和断层两大类：

裂隙。断裂面两侧岩层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙。裂隙的分类。根据裂隙形成的原因，裂隙可分为三类：

（1）原生裂隙。在沉积岩成岩作用阶段，主要是由于沉积物脱水和压缩而形成，一般肉眼不易发现。煤层中都有原生裂隙。

（2）构造裂隙。受构造变动作用力形成，也叫外裂隙。在煤层和围岩中常见，且与原生裂隙斜交。在褶皱的煤层中可见到多组构造裂隙，且常为两组彼此相互垂直，但其中一组往往发育不好。在断层附近常有与断层面平行或斜交的裂隙发育。

（3）压力裂隙。在巷道和采煤工作面附近，原有应力平衡状态发生破坏，由矿山压力作用而产生，又称为地压裂隙。压力裂隙平行于工作面而略向采空区倾斜，与其他裂隙相交。压力裂隙与埋藏深度关系密切，埋藏深度越大，裂隙分布越广泛。

断裂后，如果断裂面两侧的煤岩层没有发生显著的位置错动时，称为节理或裂隙；如果发生了显著的位置错动。则称为断层。节理和断层普遍存在于地层之中，和矿井建设与生产关系十分密切，尤其是断层的影响更为显著。

断层及其要素如下：是指断裂面两侧岩层产生明显位移的构造变动。断层部位岩层的完整性和连续性遭到破坏，是一种常见的主要地质构造现象。断层在地壳中分布广，形态和类型多，规模与分布因地而因异。在煤田地质勘探与煤矿生产中，查明断层的特征和分布规律，对于寻找断失的煤层，合理安排巷道布置，预防灾害发生都具有重要意义。

因为有大型断层发育的地方，煤层走向、倾向、倾角均发生较大变化，采区及阶段划分只能按照地质构造的区块划定，给开拓开采布置带来很大困难。因此，在开拓设计中，对于断距较大的断层，开拓巷道尽量应避开断层破碎带，尤其是应避开与巷道平行或成小角度斜交的断层破碎带，尽可能将断层作为采区划分的边界。

二、地质构造对煤矿安全生产的主要威胁

1、小型褶曲常常造成煤层厚度、产状的较大变化，给生产及安全造成困难。大型褶曲的核部一般裂隙发育，岩石破碎，易冒落，必须加强支护，否则很容易发生冒顶事故，给顶板管理带来困难。瓦斯矿井的褶曲核部，瓦斯极易在此积聚，可能会造成瓦斯突出，给安全生产带来威胁。

2、地质构造所呈现出的变化因素是对出水事故造成影响的一个关键所在，而对于地质构造进行分析预测的相关工作，也就成为了落实防治措施的一个重要基础。针对回采率进行提升，能够极大的延长矿井自身所具有的生产寿命，缓解资源枯竭的速度起到了极其重要的作用。

3、瓦斯事故与地质构造的关系。我国地质条件复杂，是受瓦斯灾害威胁最严重的国家之一。瓦斯生于煤层，储于煤层，受地质条件和历史演化作用控制。地质构造复杂程度控制着煤与瓦斯突出危险性，构造煤的发育特征控制着瓦斯抽采和瓦斯治理的难度。多年的实践证明，只有综合运用板块构造理论、区域地质演化理论、瓦斯赋存构造逐级控制理论，才能揭示构造煤的发育规律并揭示煤与瓦斯突出机理，才能进行更为准确的瓦斯预测。

4、采煤沉陷，采煤沉陷是我国煤炭矿区现存的最大安全隐患之一，如果不能完全对其进行有效的管理和控制，就难以保证煤炭开采工作的安全、稳定、有序进行，甚至有可能造成大规模的人员伤亡，对于社会的安定也会造成一定程度的影响。煤矿地质构造的不同是引起采煤沉陷事故发生的根本原因之一，如煤层厚度、埋深、倾角及覆岩结构等。

5、水害事故，在矿井出现水害现象的情况下，通常都是出现在巷道的迎头位置之上，由于勘探工作的不及时准确，其导致的根本因素就是由于进行掘进的过程中，遭遇到了地质水源现象，并且破坏了地质结构，最终引发出水；另外，在多雨季节的“三防”工作也不容忽视。

煤矿在进行开采的过程中，所涉及到的地质构造现象，而部分事故的发生，也恰恰是由于这部分构造所呈现出的问题而引发。矿区受地质构造影响，总体煤层走向、倾向、倾角，由于受地质构造的影响和破坏，矿区井田内煤层产状与厚度变化较大，受地质构造区域应力场的作用，形成局部采区煤层出现褶皱现象，并使煤层厚度赋存发生较大变化，在煤层设计与开采上受很大限制，造成开采过程中的分层不合理，丢底煤或末分层局部不够厚无法开采，使煤炭资源损失，造成资源浪费，煤炭资源回采率下降。

近些年来，尽管开始重视煤矿采集工作中地质构造的影响，并且提出了安全生产理念，但对地质构造的预防与鉴别能力还有待加强，只有积极转变思想，才可以切实贯彻相关策略，以此减小相关因素的影响，有效提高煤矿生产效率。

参考文献：

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[2]李书刚.如何应对小地质构造对煤矿掘进和采煤的影响研究[J].科技信息，2009，（01）.

[3]范启炜，王魁军，曹林.我国煤矿瓦斯灾难事故频发的原因分析.中国煤炭，2003（7）.