煤矿地质构造对安全生产的影响.pdf

当代化工研究 Modem Chemical ReseaFch372020 ・ 16 技术应用与研究 煤矿地质构造对安全生严的影响 *李国栋 （山西阳煤集团翼城山凹煤业有限公司 山西043500） 摘耍煤炭作为我国的主要能源之一，一直都在推动我国经济发展的过程中发挥着重要的作用。但是随着矿井开采的不断延伸，井下地 质构造正变得越来越复杂，多数煤层厚度也都不稳定，这会在无形中威胁着煤矿安全开采。因此，专业人员应该从多方面入手来采用合适 的措施来解决问题，这样才能够保证煤矿安全生产更好地进行。 关键词煤矿地质构造；安全生产；影响策略 中图分类号TD163 文献标识码A Influence of Coal Mine Geological Structure on Safety Production Li Guo d o n g Yic h en g Sh a na o Co a l In d ustr y Co ., Ltd ., Sh a n xi Ya n gmei Gr o up, Sh a n xi, 043500 Abstract As one of the main energy sources in China, coal has been playing an important role in promoting the economic development of our country. However, with the continuous extension of mining, the underground geological structure is becoming more and more complex, and most of the coal seam thickness is also unstable, which will threaten the safety of mining. Therefore, professionals should start from many aspects to adopt appropriate measures to solve the problem, so as to ensure the coal mine safety production better. Key words coal mine geological structure ； ； safety production ； ； influence strategy 引言 正是因为很多人在开采之前没有全面了解地质构造， 因此容易诱发煤矿安全事故。但是如果没有做好合适的措施 自然会引发其他类型的煤与瓦斯、煤层自燃和其他不同类型 的事故。专业人员只有对地质构造生产的过程进行全面地研 究，并在了解对应因素的基础上才能够更好地防范事故的发 生。 1.地质构造对煤与瓦斯突出现象产生的影响 ⑴褶皱地质对煤与瓦斯突出产生的直接影响 背斜倾伏正处于煤层加深的位置，内部的瓦斯含量也会 变大。但是，在实际褶皱的背景下，与实际背斜倾伏有一定 关系的岩层其实会存在移动和错位的现象，有时候甚至会直 接沿着背斜倾伏的方向出现合适的断层，煤层不仅会在第一 时间出现破碎的现象，更会直接分散发育。因此，在实际背 景下非常容易诱发煤与瓦斯事故。在普通的向斜轴部，正是 因为围岩内部存在着相对应的物质，瓦斯的成分也在不断地 增加，如果褶皱会产生一定的作用，岩层也就会产生错位。 煤层不仅会出现塑性的变化，分层的面积也会在第一时间扩 大，因此容易诱发煤与瓦斯突出的事故。 多数背斜的部分存在于煤层的上部，其围岩的密封性 要比向斜轴的部分低很多，所以瓦斯其实不太可能直接被密 封，煤层中存在的瓦斯的保护能力也会不断地降低。多数背 斜轴部存在的围岩的张拉力也会不断地增强。因此，实际在 褶皱的作用下岩层内部其实并不会直接错位，煤与瓦斯也几 乎不会出现突出的概率⑴。 向斜仰伏端位于煤层的上端，和其他三个主要结构相 比，围岩几乎不会直接封闭瓦斯。但是，在实际褶皱的作用 下，岩层也不会在短时间内出现错位的现象，煤层也会随之 发生变化，内部软分层的面积更会变小。因此，在实际建设 的过程中并不会对瓦斯突出的过程产生更大的影响。 ⑵断层作用对煤与瓦斯突出的影响 压性断层结构会对周围岩石的结构产生直接的影响，其 透气性也不佳，瓦斯将不能够沿着断层任何方向进行移动， 所以可以在第一时间存在于煤层中的瓦斯。多数压性断层内 部的岩层会不断地发生撞击，甚至会和周围的煤层直接错 动。因此，多种类型的压性断层会直接形成软的分层，不仅 内部较厚，而且岩石分布的范围也变得越来越广泛。但是， 更多的煤与瓦斯突出事故实际都会存在于压性断层的周围。 张性断层会使得周围围岩的结构变得非常松散，内部 的透气性也会变得更好。因此，瓦斯可以沿着断层的任何方 向进行移动，这样也就不能够让煤层中的瓦斯更好地保存下 来。如果张性断层出现较弱的错动，周围的煤矿也会出现轻 微层间错动。因此，在压性断层的作用下，软分层的厚度会 不断地变小，其合适的范围也会变小。因此，断层周围几乎 不会出现煤与瓦斯突出事故。 ⑶侵入作用 随着越来越多岩浆不断侵入内部，煤层内部的结构会存 在较强的带状变化，最终也就会直接影响渗透率。由于不同 位置的渗透率都会有所不同，甚至也会对瓦斯赋存和移动的 现象产生不良的影响。岩浆岩其实会在较短的时间内直接破 坏煤层内部的平衡度和动力囚。但是，随着岩浆内部的距离 不断地变短，多数煤层会越来越多地产生质变的现象。如果 内部的岩浆会被直接冷却，两侧就会形成极高的岩墙，这其 实属于最常见的瓦斯突出区域。图1显示了煤矿侵入作用。 图例 旨沉积岩I 函沉积岩II F7］花岗岩 Q侵t虫面 图］某煤矿侵入作用 技术应用与研究 2020 ・ 16 当代化工研究 D b Modem Chemical Regearch 2. 地质构造对煤层自燃的影响 1裂隙对煤层自燃的影响 不同类型的裂隙都会对煤层自燃产生直接的影响。第 一，在煤层煤化的过程中会因为内部物质的构造而产生裂 隙，表面平直而且不会切入到其他煤层中。第二，当煤层形 成之后，会因为区域内部构造出现变动而使得煤层内部出现 裂缝。这些常见的外生裂隙通常会一组组出现，而且有着明 显方向性的特征。更多平直的裂隙也会在延伸之后进入到其 他煤层中，甚至也会直接进入煤层顶部的岩层中。 此外，裂隙的存在更会直接影响煤层的供氧情况。裂隙 会在短时间内增大气对煤层的接触面积，从而使得煤层在自 燃的初期没有办法更好地进行氧化。 ⑵断层对煤层自燃的影响 如果没有在第一时间开采煤层，煤层内部的供氧性将 会直接影响煤层的走向、规律和煤层实际的数量，进而产生 自燃的现象。另外，如果煤层内部确实出现了诸多自燃的现 象，断层内部的性质则会在第一时间就影响火焰燃烧的方向 和主要性质。正断层的位置会在第一时间就直接被切断，其 实多数火焰是不能够直接蔓延下去。但是，如果煤层会在第 一时间就被正断层所切断，自然也就会形成一道天然的防火 墙。 但是，如果出现了逆断层，而且断层距离不够远，就会 不断地增加煤层的厚度，煤层也就会在短时间内出现自燃的 现象。又如果出现了间距较小的多个煤层，断层的存在就会 不断地将不同类型的煤层串联起来，更多的煤层会在第一时 间出现燃烧的现象。 ⑶褶皱 可以在控制煤层氧化放热反应过程中的热量和实际煤 层移动的方向来分析褶皱对煤层自燃的影响。在向斜的位置 上，诸多煤层会在实际氧化的过程中释放出更多的热量，进 而不断地向上直接扩散。因此，在煤层中心的位置不太可能 会产生自燃的现象。但是，如果煤层中存在倒转褶皱，一方 面会直接增加煤层的厚度，另外一方面则会聚集内部的热 量。如果内部存在的温度和煤层自燃时产生的温度并不直接 匹配，自然会出现在较大范围内自燃的现象。而在背斜部位 所释放的热量就会直接影响煤层核心的位置。一旦核心位置 存在的顶板渗透率并不好，热量也会不断地增多。进而诱发 自燃的现象。 3. 实际案例 某煤矿位于龙岩市新罗区东南部，距离仁和村有30km. 该煤矿位于龙永煤田的东南面。煤矿矿区内部有包括东西向 构造、南北向构造、华夏系构造和其他不同的构造形态。但 是龙永煤田都位于新华夏系构造内部的第二隆起区域内，同 时又直接位于南岭构造体系的东端。 ⑴煤矿中的褶皱 该煤矿的地质总体走早为不断向北倾斜的单斜构造，不 仅会让矿区内部的褶皱会直接产生不良的影响，而且多数受 到了区域内部构造发育时少量次级褶皱的影响，其规模并不 是很大，也不会对煤矿生产产生较大的影响。但是断层本身 会诱发伴生的褶皱，其幅度甚至达到了十米和近百米。这种 因为断层所引发的小的褶皱本身会对煤层的厚度和形态产生 较大的影响。图2为北山煤矿构造简图。 图2北山煤矿构造简图 ⑵褶皱对煤矿安全生产的影响 该矿区内部初次发育的小褶皱主要受到断层的影响。在 构造应力的作用下，煤层作为一种软岩非常容易产生变形的 现象，所以煤层内部的形态会发生变化，其厚度会出现局部 增厚和分差的现象，其发育的部位则主要集中在背斜和向斜 两翼地带。在横弯褶皱的作用下，褶曲轴部分的受力要明显 大于翼部，煤则由应力集中向两侧发生塑性流动，不仅背斜 顶部的煤层会变薄，向斜部煤层厚度则会在第一时间增加。 在此背景下，煤层赋存的形态也会产生变化。 在纵弯褶皱的作用下，褶曲翼部的受力现象会明显比轴 部要大，煤炭将会由两翼向核部开始发生塑性流动。之后斜 核部分和背斜顶部的煤层厚度会在短时间内就增加，但是两 翼煤层会直接变薄。图3显示了横向和纵向作用下褶皱内部 煤层形态和煤层厚度产生的变化。受到褶皱的影响，该煤矿 实际非常容易发生自燃或者其他类型的地质灾害，更会对人 的安全生产造成影响。 图3横、纵弯褶皱作用下煤层形态和厚度的变化 4.结束语 综上所述，本文全面分析了地质构造对煤与瓦斯突出 产生的不同影响，地质构造不仅会对煤层自燃的现象产生影 响，构造应力也会对矿区建设产生不良影响。专业人员更需 要在分析不同的地质灾害之后找出合适的应对措施，以便更 好地预防各类地质灾害。 【参考文献】 [1] 黄庆建.地质因素对煤矿采掘生产安全的影响探讨[J1 科 技与企业,2015, 15 112. [2] 王志远.关于煤矿井下地质构造对地应力分布的影响分析 [J].河北农机, 2016, 662 - 63. 【作者简介】 李国栋1971-,男，山西阳煤集团翼城山凹煤业有限公 司；研究方向煤矿地质测量。