地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全的影響研究

作者簡介：王宏（1987—），男，河北唐山人，助理工程師，開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司地質(zhì)科現(xiàn)從事地質(zhì)技術(shù)工作。

摘要：為了更好的研究地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全的影響方式及應(yīng)對策略，以范各莊煤礦地測防治水工作為例，探討在煤礦掘進、回采過程中地質(zhì)構(gòu)造誘發(fā)突水、劈幫冒頂、瓦斯突出的原理，并分析地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測的方法、水害事故的發(fā)生及預(yù)防等內(nèi)容，結(jié)果表明開采過程中巷道及采空區(qū)對區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性的破壞是引發(fā)各類事故的主要原因，對煤礦安全的保障主要通過地質(zhì)預(yù)測和地質(zhì)構(gòu)造分析兩個方面實現(xiàn)，要想保證煤礦安全，必須不斷加強煤礦地測防治水工作。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造；水害；煤礦安全；原因；研究

1 引言

我國煤炭資源儲量豐富，但是資源的分布較為分散，加之我國各地的沉積環(huán)境與地質(zhì)地貌各不相同，使得我國許多地區(qū)的煤炭資源開發(fā)利用存在著較大的難度，最主要的就是開采過程受到各類地質(zhì)構(gòu)造的威脅。煤炭資源屬于在古地理、古氣候環(huán)境下自然沉積形成的煤系地層，因此在沉積過程中和沉積之后的地質(zhì)環(huán)境變遷中極容易受到褶皺、斷層、火成巖等構(gòu)造的影響，這些構(gòu)造的存在影響了煤層的穩(wěn)定狀態(tài)，也威脅著煤炭資源開采的安全；此外，水文地質(zhì)情況也對煤礦安全有著重要的影響，老塘積水、陷落柱導水通道、導水斷層、富水異常區(qū)的存在使得煤礦開采過程深受水害威脅。

煤礦的地質(zhì)工作主要在井田范圍內(nèi)進行，分為井上地表地質(zhì)勘查和井下地質(zhì)構(gòu)造觀測兩個方面。且煤礦的地質(zhì)工作具有持續(xù)性和連接性，持續(xù)性表現(xiàn)在礦井從勘查、建井、開采一直到閉坑，煤礦地質(zhì)工作都會持續(xù)的進行；連接性表現(xiàn)在煤礦地質(zhì)工作是一個不斷積累資料、不斷提高礦井地質(zhì)勘查精度的過程，每一個階段的勘查規(guī)劃都是建立在之前所有資料的重新分析基礎(chǔ)上進行的，因此是一個累積更新的過程，隨著礦井開發(fā)的持續(xù)深入，井田地質(zhì)構(gòu)造的控制程度也會逐漸提高。煤礦井下地質(zhì)資料的搜集主要是依靠掘進工程的斷面素描，鑒于井下施工現(xiàn)場的觀測條件極差（光線不足、煤塵大、支護影響等），因此井下地質(zhì)資料的搜集精精度始終不能盡如人意。同時在井田范圍內(nèi)的大型地質(zhì)構(gòu)造勘查方面，需要從礦區(qū)整體進行構(gòu)造的產(chǎn)狀進行把握，這主要包括大型斷層、火成巖、陷落柱、瓦斯賦存、地熱變化、富水異常等方面。

2 地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全的影響

2.1 礦井水害與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

在煤礦井下開采過程中，水害的發(fā)生一方面是由于對老塘積水不清導致的老塘水涌出，另一方面則是由于地質(zhì)構(gòu)造原因引發(fā)的突水，常見的容易引起水害事故的地質(zhì)構(gòu)造包括導水陷落柱、導水斷層、頂?shù)装鍖严兜龋@些地質(zhì)構(gòu)造是造成煤礦水害的主要因素。不同類型構(gòu)造導致的出水現(xiàn)象在一定程度上存在著規(guī)律性，所以在煤礦的開采過程中，必須根據(jù)井下現(xiàn)場的實際出水情況具體分析水害的威脅程度，并根據(jù)出水原因制定防治水措施，保障煤炭資源的安全開采。從范各莊礦開采經(jīng)驗來看，地質(zhì)構(gòu)造引起的水害主要有兩個特征：首先是構(gòu)造引起的水害往往出現(xiàn)在工作面迎頭，這是由于掘進過程中工作面的推進破壞了原有的局部構(gòu)造穩(wěn)定性，使得水源從構(gòu)造裂隙中導出，造成瞬時性的突水現(xiàn)象，如果是導通地下水的陷落柱或是大型斷裂構(gòu)造，甚至會引發(fā)大型水害事故；其次是在回采過程中采面出現(xiàn)的突水現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象主要是由于回采過程中對區(qū)域的煤巖層穩(wěn)定性造成了擾動影響，進而造成區(qū)域應(yīng)力的失衡，最終誘發(fā)富水區(qū)域的水源沿著構(gòu)造裂隙進入采面。

2.2 劈幫冒頂事故與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

劈幫冒頂事故是巷道掘進和工作面回采過程中最常見的事故，頂板矸石冒落和采面劈幫現(xiàn)象在礦井生產(chǎn)中十分常見，正是由于其常見使得大多數(shù)人不重視這種現(xiàn)象，而根據(jù)范各莊礦生產(chǎn)事故統(tǒng)計來看，絕大多數(shù)的嚴重事故正是由于頂板冒落、采面下機頭劈幫等原因造成的。而引起劈幫冒頂?shù)闹饕蚓褪菙鄬樱瑪鄬拥拇嬖谑沟脦r層之間存在縫隙，斷層兩盤的巖層相對滑動也更為容易，因此一旦巷道揭露斷層，而恰好斷層位置的支護強度不足，那么極容易產(chǎn)生冒頂和劈幫。

3 礦井水文地質(zhì)與水害

3.1 水害事故概述

礦井水害事故主要出現(xiàn)在積水老窯、導水斷層、沖積層、導水陷落柱、封閉不良鉆孔等附近區(qū)域。造成水害事故的原因有許多種，具體如下：在采掘工作中，如果所采煤層底板與下部承壓含水層之間的隔水層巖石厚度太小，無法承受壓力，或巷道接近斷層時，就可能導致突水；由于勘探工作的不及時準確，在掘進工作中與有積水的老窯、采空區(qū)打透，會發(fā)生極為嚴重的老塘突水事故；另外，早期封閉不良的鉆孔也可能發(fā)生透水事故；在多雨季節(jié)的“三防”工作也不容忽視。

3.2 水害防治措施

水害在一般的煤礦采掘過程中發(fā)生的幾率較低，但是一旦發(fā)生造成的經(jīng)濟損失十分巨大。在礦井設(shè)計與采區(qū)設(shè)計中，對可能導水的斷層，要留設(shè)足夠的防水隔離煤柱；對采空積水區(qū)、老窯積水區(qū)，要加強勘探工作，及時疏放老空水或留設(shè)防隔水煤柱；在開采過程中，應(yīng)隨時監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，查明充水水源和通道，編制水文地質(zhì)圖，指導防治水工作，使探放水工作有的放矢，避免水害事故的發(fā)生，促進安全生產(chǎn)。

5 結(jié)論

綜上可知，煤礦開采的安全主要受劈幫冒頂、水害、瓦斯突出等因素的影響，而這些危險因素的存在很大程度上是由地質(zhì)構(gòu)造引發(fā)的，因此煤礦安全的保障需要精準的井下地質(zhì)構(gòu)造觀測和分析。只有對井田范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造進行足夠深入的勘查和分析，才能在開采設(shè)計過程中有效的避開構(gòu)造危險區(qū)，或者在靠近危險區(qū)域時提前制定針對性措施如邊探邊掘、先治后采等，將瓦斯提前釋放、將富水區(qū)的水提前疏放，確保開采的安全。此外，一定要重視礦井地測防治水隊伍的建設(shè)，提高煤礦地質(zhì)隊伍的技術(shù)水平，煤礦開采、安全第一，因此必須高度重視地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全的影響，不斷強化礦井地質(zhì)力量，用精確的地質(zhì)資料服務(wù)煤礦生產(chǎn)、保障煤礦安全。

參考文獻

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