淺談煤礦地質(zhì)構(gòu)造對(duì)安全生產(chǎn)的影響

喬雷

(安徽淮北礦業(yè)股份有限公司朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

淺談煤礦地質(zhì)構(gòu)造對(duì)安全生產(chǎn)的影響

喬雷

(安徽淮北礦業(yè)股份有限公司朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

煤礦企業(yè)屬于高危行業(yè),煤礦的安全生產(chǎn)是企業(yè)的重中之重,安全與生產(chǎn)兩者存在著密切的聯(lián)系,安全是生產(chǎn)的前提,要想搞好生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效,必須抓好安全。隨著礦井開采的不斷深入,井下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層厚度呈現(xiàn)不穩(wěn)定及不規(guī)則的形態(tài),對(duì)井巷掘進(jìn)、煤層開采造成嚴(yán)重影響,并威脅著井下安全生產(chǎn),是影響煤礦安全生產(chǎn)最重要的客觀因素。

地質(zhì)構(gòu)造 安全生產(chǎn) 影響

據(jù)近幾年我國(guó)煤礦事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各類煤礦安全事故中，大約占60%～70%為頂板、瓦斯及突水等惡性事故，而這些類型的事故基本都與煤礦地質(zhì)構(gòu)造有著密切的關(guān)聯(lián)。

1 煤礦地質(zhì)構(gòu)造與頂板事故的關(guān)系

1.1 褶皺構(gòu)造與頂板事故

褶皺構(gòu)造是巖(煤)層因在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下而變形，形成的一系列連續(xù)彎曲。褶皺構(gòu)造中的每一個(gè)彎曲稱為褶曲，它是褶皺構(gòu)造的基本單位。褶皺構(gòu)造中巖層的連續(xù)完整性未遭到破壞，是巖石塑性變形的表現(xiàn)。從褶皺成因分析，褶皺一般是由縱彎褶皺作用、橫彎褶皺作用和剪切褶皺作用形成。其中受順層擠壓應(yīng)力作用導(dǎo)致巖層彎曲而形成褶皺的作用稱縱彎褶皺作用；巖層受到與巖層面垂直的外力作用而發(fā)生彎曲形成褶皺的過(guò)程稱為橫彎褶皺作用；由于切層或順層剪切而導(dǎo)致褶皺形成的作用為剪切褶皺作用。在構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖(煤)層要發(fā)生塑性流動(dòng)或滑動(dòng)，使得不同部位產(chǎn)生一系列的裂隙、小斷層、節(jié)理等內(nèi)部小構(gòu)造。在褶曲的核部裂隙、節(jié)理更加發(fā)育，巖層極其破碎，易冒落，巖(煤)層軸部產(chǎn)狀急劇變化，煤層厚度發(fā)生急劇擠厚壓薄現(xiàn)象，采掘過(guò)程中不易支護(hù)，必須加強(qiáng)支護(hù)，否則很容易發(fā)生片幫及冒頂事故，給頂板管理帶來(lái)困難。

1.2 斷裂構(gòu)造與頂板事故

斷裂構(gòu)造是指巖石因受地殼內(nèi)的動(dòng)力，沿著一定方向產(chǎn)生機(jī)械破裂，失去其連續(xù)性和整體性的一種現(xiàn)象。斷裂構(gòu)造包括節(jié)理和斷層，其中斷層使巖(煤)層兩側(cè)發(fā)生明顯的位移。斷層在不同的構(gòu)造環(huán)境中發(fā)育很廣泛，類型很多，特別是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的礦區(qū)，斷層大小不一、規(guī)模不等，小的不足一米，大到數(shù)十、上百米，其斷距、破碎帶大小不一，對(duì)圍巖破壞的程度也不相同，在破碎帶極易產(chǎn)生頂板事故；另外，在斷層兩側(cè)還會(huì)出現(xiàn)牽引褶曲、揉皺、擠壓和破碎等現(xiàn)象，同時(shí)煤層和頂、底板巖層中裂隙也顯著增加，還會(huì)導(dǎo)致煤層厚度突增、壓薄或尖滅，采掘過(guò)程中該處煤(巖)層暴露后也容易產(chǎn)生冒頂事故；還有一些斷底不斷頂或斷頂不斷底的小斷層以及層間滑動(dòng)構(gòu)造部位，由于受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，圍巖易脫落，且脫落面積較大，沒(méi)有預(yù)兆，采掘時(shí)也易發(fā)生頂板事故。

1.3 巖漿侵入與頂板事故

巖漿侵入不但破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，而且?guī)r漿侵入煤層所形成的巖體，其邊緣極不規(guī)則，在侵入體前緣的煤(巖)層中往往出現(xiàn)特殊的揉皺現(xiàn)象，煤理紊亂，具有旋窩狀褶曲等小構(gòu)造，如果沒(méi)有掌握巖漿侵入體分布的特征和接觸變質(zhì)的規(guī)律，如果支護(hù)不當(dāng)，容易發(fā)生局部冒頂現(xiàn)象。

1.4 煤巖組合與頂板事故

由于煤系地層受到地質(zhì)應(yīng)力及后期構(gòu)造變動(dòng)影響，煤巖層均已產(chǎn)生形變，導(dǎo)致圍巖破碎，頂板多變不平整，煤層形態(tài)多變。經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，在煤層偽頂完整性差，強(qiáng)度低，如果支護(hù)沒(méi)有及時(shí)跟上，或支護(hù)手段、方式?jīng)]有適應(yīng)煤層頂板變化；巖層膠結(jié)物以泥質(zhì)、粘土質(zhì)為主的；以沼澤相、泥炭沼澤相為主的煤巖組合，在原始沉積時(shí)部分沉積物的表層可能發(fā)生風(fēng)化，形成土壤層，高嶺土化作用顯著；煤巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層中往往含有多層夾矸層，開采中易發(fā)生夾矸至上分層脫落的煤巖組合情況下極易產(chǎn)生頂板滑移和冒頂事故。

2 煤礦地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯事故的關(guān)系

2.1 煤與瓦斯突出

煤與瓦斯突出是指煤礦井下采掘過(guò)程中，在煤和地應(yīng)力的作用下，在很短時(shí)間從煤巖體內(nèi)噴出大量的煤巖與瓦斯的動(dòng)力現(xiàn)象。突出與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系密切，多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)，如斷層、褶曲和火成巖侵入?yún)^(qū)附近，可造成設(shè)施破壞和人員傷亡事故。

2.2 瓦斯風(fēng)華帶

在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)均可能影響瓦斯風(fēng)華帶的發(fā)育程度。如采掘工程在瓦斯風(fēng)華帶內(nèi)，當(dāng)通風(fēng)不良或停風(fēng)時(shí)，不但會(huì)有CO2引起窒息的危險(xiǎn)，還有發(fā)生瓦斯爆炸的危險(xiǎn)。

3 煤礦地質(zhì)構(gòu)造與突水事故的關(guān)系

礦井突水是指在采掘過(guò)程中當(dāng)巷道揭穿導(dǎo)水?dāng)嗔?、富水溶洞、積水老窿，大量地下水突然涌入礦山井巷的現(xiàn)象。礦井突水一般來(lái)勢(shì)兇猛，常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)淹沒(méi)坑道，給礦山生產(chǎn)帶來(lái)危害，造成人員傷亡。復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造(大斷層、褶皺等)都是地下水富集的地方。礦井突水應(yīng)具備三個(gè)基本要素即水量、水源和導(dǎo)水通道。因此，在采掘工程中地質(zhì)構(gòu)造可能引起井下突水的發(fā)生，不但給煤礦造成生產(chǎn)上的被動(dòng)和損失，更給安全帶來(lái)消極的影響。

3.1 斷裂構(gòu)造對(duì)煤礦突水的影響

(1)隔水層對(duì)突水起阻擋作用，其阻水能力是由其厚度、巖性組合及力學(xué)強(qiáng)度決定的厚度越大，越不易出。當(dāng)出現(xiàn)斷層時(shí)，上下兩盤巖(煤)層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，縮短了煤層與底板含水層間的距離，使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，使底板隔水層有效厚度消失，從而使煤層底板突水危險(xiǎn)性增大。

(2)斷裂帶內(nèi)裂隙發(fā)育，巖體破碎，強(qiáng)度降低，不僅給承壓水的導(dǎo)升創(chuàng)造了有利條件，甚至裂隙帶可能成為充水帶，使水文地質(zhì)條件更加復(fù)雜，增大了防治水工程的難度，給突水創(chuàng)造了條件，在采掘工程中極易發(fā)生突水事故。

3.2 陷落柱對(duì)煤礦突水的影響

巖溶陷落柱是埋藏型巖溶的地下溶洞的頂部巖層及覆蓋層在荷載或其他動(dòng)力作用下，失去支撐發(fā)生坍塌和剝落后形成的上小下大的錐狀塌陷體。陷落柱突水災(zāi)害是礦井巖溶突水災(zāi)害的重要類型之一。其主要特點(diǎn)是突水性強(qiáng)，規(guī)模大，破壞損失嚴(yán)重。因巖溶陷落柱除自身常儲(chǔ)聚大量地下水外，還常成為溝通其他水源的導(dǎo)水通道，所以陷落柱突水特別容易造成嚴(yán)重的淹井事故。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤礦安全生產(chǎn)工作中，不應(yīng)僅就安全抓安全，探明地質(zhì)構(gòu)造的類型和規(guī)模是保障安全生產(chǎn)的第一步，應(yīng)時(shí)刻注意地質(zhì)構(gòu)造的變化，認(rèn)真研究分析這些地質(zhì)因素，找出規(guī)律，制定有效的防治措施，預(yù)防煤礦重大事故的發(fā)生。

[1]謝仁海,渠天祥,錢光謨.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007.

[2]鞏望旭.礦井地質(zhì)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007.

[3]賈琇明.煤礦地質(zhì)學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007.

喬雷(1986--),男,安徽淮北人,助理工程師,從事煤礦地質(zhì)工作。