地質構造對煤礦安全生產的影響分析

岳清

摘 要 煤礦行業作為國家重點高危行業，安全生產是其工作的重中之重，安全與生產兩者密不可分，要想搞好生產，實現礦井的高效高產，第一要務就是抓好安全。隨著煤礦開采的礦井越來越深，井下地質構造更加復雜、煤層厚度所呈現出的不穩定及不規則形態，會對煤層開采及井巷掘進造成嚴重影響，是影響煤礦安全生產的最重要客觀因素。

關鍵詞 地質構造 煤礦 安全生產 影響

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A

0前言

據不完全統計，近年來我國發生的各類煤礦安全事故中，有超過60%為瓦斯、頂板及突水等惡性事故，而這些類型的事故的發生基本都與煤礦地質構造有著密切的關聯。

1煤礦地質構造與瓦斯事故的關系

1.1煤與瓦斯突出

煤與瓦斯突出是指在煤礦井下采掘過程中，在煤和地應力的共同作用下，在極短的時間從煤巖體內噴出大量煤巖與瓦斯的動力現象。瓦斯突出與地質構造的關系十分密切，其多發生在地質構造帶內，如褶曲、斷層或火成巖侵入區附近，可能造成設施破壞或人員傷亡事故。

1.2對瓦斯風化帶的影響

煤田形成后，煤變質生成的瓦斯經煤層、圍巖裂隙和斷層向地表運動；地表的空氣、生物化學及化學作用生成的氣體由地表向深部運動。由此形成了煤層中各種氣體成分由淺到深有規律的逐漸變化，即煤層內的瓦斯呈現出垂直分帶特征。一般將煤層由露頭自上向下分為四個瓦斯帶：CO2-N2帶、N2帶、N2-CH4帶、CH4帶。前三個帶總稱為瓦斯風化帶。在地質構造復雜區域的煤層結構被破壞時，即可能影響瓦斯風化帶的發育程度。如采掘工程在瓦斯風化帶內，當通風不良或停風時，不但會存在CO2引起窒息的危險，還有發生瓦斯爆炸的危險。

2煤礦地質構造與頂板事故的關系

2.1斷裂構造與頂板事故

斷裂構造是指巖石在地殼內的動力作用下，沿著一定方向產生機械破裂，失去其連續性和整體性的一種現象。斷裂構造包括斷層和節理，其中斷層使巖（煤）層兩側發生明顯位移。斷層在不同的構造環境中發育廣泛，特別是地質構造復雜的礦區，斷層的規模不等、大小不一，小的不足一米，大的則達數十、上百米，其斷距、破碎帶大小不一，對圍巖的破壞程度也不盡相同，其中在破碎帶極易產生頂板事故；另外，在斷層的兩側還可能出現牽引揉皺、褶曲、擠壓和破碎等現象，造成煤層和頂、底板巖層中裂隙也顯著增加，同時可能導致煤層厚度突增或壓薄，在采掘過程中該處煤（巖）層暴露后極易產生冒頂事故；還有一些斷頂不斷底或斷底不斷頂的小斷層以及層間滑動構造部位，在構造應力的作用下，圍巖易脫落，且脫落面積較大，沒有預兆，造成采掘時也易發生頂板事故。

2.2褶皺構造與頂板事故

褶皺構造是巖（煤）層在構造運動的作用下而發生形變，形成的一系列連續彎曲。從褶皺成因分析，褶皺一般是由橫彎褶皺作用、縱彎褶皺作用和剪切褶皺作用形成。其中巖層受到與巖層面垂直的外力作用而發生彎曲形成褶皺的過程稱為橫彎褶皺作用；受順層擠壓應力作用導致巖層彎曲而形成褶皺的作用稱縱彎褶皺作用；由于切層或順層剪切而導致褶皺形成的作用為剪切褶皺作用。在構造應力作用下，巖（煤）層要發生塑性流動或滑動，使得不同部位產生一系列的裂隙、小斷層、節理等內部小構造。在褶曲的核部裂隙、節理加速發育，巖造成層極易破碎，易冒落，巖（煤）層軸部結構急劇變化，煤層厚度發生急劇擠厚或壓薄現象，導致采掘過程中不易支護，一旦支護不到位，很容易發生片幫及冒頂事故，給頂板的管理帶來困難。

2.3煤巖組合與頂板事故

由于煤系地層受到地質應力及后期構造運動影響，煤巖層均已產生形變，導致圍巖破碎，頂板多變不平整，煤層形態多變。經生產實踐證實，在煤層偽頂完整性差，強度低，如果支護不到位，或支護手段、方式沒有適應煤層頂板變化；另外在煤巖結構復雜的煤層中又常含有多層夾矸層，開采過程中發生夾矸至上分層脫落的煤巖組合情況下，極易產生頂板滑移甚至冒頂事故。

3煤礦地質構造與突水事故的關系

礦井突水是指在采掘過程中巷道揭穿富水溶洞、導水通道、積水老窿時，大量地下水突然涌入礦井內的現象。礦井突水一般來勢兇猛，常會在短時間內淹沒巷道，給礦井生產帶來極大危害，甚至造成人員傷亡。復雜的地質構造都是地下水富集的地方，礦井突水都具備三個基本要素即水源、水量和導水通道。因此，在煤炭采掘過程中地質構造可能引起井下突水事故的發生，不但給煤礦造成生產上的被動和損失，更給安全帶來極大的隱患。

3.1斷裂構造對煤礦突水的影響

井下隔水層對突水起阻擋作用，其阻水能力由其厚度、巖性組合及力學強度決定。當采掘遇到斷層時，上下兩盤巖（煤）層可能發生錯動，縮短了煤層與底板含水層間的距離，造成底板隔水層有效厚度減少，甚至造成斷層一盤的煤層與另一盤的含水層直接接觸，造成底板隔水層有效厚度消失，將極大的增加煤層底板突水的危險性。另外，隨著斷裂帶內裂隙發育，巖體破碎，強度降低，不僅給承壓水的導升創造了有利條件，甚至裂隙帶可能成為充水帶，使水文地質條件更加復雜，給突水創造了條件，從而造成采掘過程中極易發生突水事故。

3.2陷落柱對煤礦突水的影響

巖溶陷落柱是指埋藏型巖溶的地下溶洞的頂部巖層和覆蓋層，在荷載或其他動力作用下，失去支撐發生坍塌或剝落后形成的上小下大的錐狀塌陷體。陷落柱突水災害是礦井巖溶突水災害的重要類型之一，其主要特點是突水性強，規模大，破壞損失嚴重。因巖溶陷落柱除自身常儲聚大量地下水外，還常成為溝通其他水源的導水通道，所以陷落柱突水時極易造成嚴重的淹井事故。

4結語

綜上所述，在煤礦安全生產工作中，不能就安全抓安全，探明地質構造的類型和規模才是保障安全生產的首要任務，并且應時刻關注地質構造的變化，認真研究分析這些地質因素，總結規律，制并定科學有效的防治措施，從根本上降低煤礦重大事故的發生概率。

參考文獻

[1] 賈琇明.煤礦地質學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2008.

[2] 鞏望旭.礦井地質[M].北京：煤炭工業出版社，2009.