煤矿地质灾害防护措施分析.pdf

2020 年 7 月2020 年第 7 期 中国的煤矿多以地下开采为主，在开采时需要面 对复杂的地质条件。在复杂的地质条件下进行煤矿开 采作业，很容易发生煤矿地质灾害。煤矿地质灾害的 发生不仅会给煤矿企业造成巨大的经济损失，还会造 成严重的人员伤亡。很多情况下，煤矿地质灾害的发 生具有突然性，这给其防治带来了巨大的困难[1-3]。值 得注意的是，很多煤矿地质灾害的发生多是由于煤矿 企业违规操作造成的。煤矿地质灾害可以分为矿井冲 击地压灾害、矿井瓦斯灾害、矿井突水灾害和开采沉 陷灾害。为了更好地防治煤矿地质灾害，需要根据地 质灾害的类型和特点采取相应的措施。本文围绕煤矿 地质灾害的类型以及发生原因进行阐述，并提出了一 些防治煤矿地质灾害的措施。 1中国煤矿地质灾害现状分析 中国是发展中国家，发展离不开煤炭资源，保证 煤炭资源的安全、高效开采具有十分重要的意义。经 过多年的发展，煤矿开采的效率大幅提高，安全性也 得到提高。虽然重大事故发生的频率大幅度降低，但 煤矿地质灾害还是会发生，其中防治的重点是煤矿冲 击地压和瓦斯事故。下面将分别对煤矿开采中存在或 引发的地质灾害进行分析。 1.1煤矿冲击地压灾害分析 冲击地压是煤矿开采过程中发生的一种动力地质 灾害，对煤矿的安全生产威胁极大。冲击地压发生时 伴随着巨大的能量释放且岩块以较快的速度弹出，通常 会导致几十米甚至几百米的巷道被破坏。由于冲击地压 的发生或产生机理尚不明确 （ 如图 1 所示 ） ，其防治是 一个世界性的难题。随着中国进入到深井开采期，大量 数据表明，冲击地压发生的可能性增加，也就是说受到 冲击地压灾害的矿井数量在增加。冲击地压的发生多表 现为突然性，这给冲击地压的防治带来了很大的难度。 典型的冲击地压矿区是河南能化集团的义马千秋矿， 其发生的冲击地压强度大，让国内很多著名的专家学 者都束手无策。 收稿日期2020-03-06 作者简介赵禹，1990年生，男，山西大同人，2016年毕业于河 南理工大学地质工程专业，助理工程师。 煤矿地质灾害防护措施分析 赵禹 （ 云冈矿地质科，山西 大同 037017 ） 摘要 在煤矿生产过程中，煤矿地质灾害时有发生，给安全生产带来了巨大的威胁。煤矿地质灾害的发生不仅会给 煤矿企业造成巨大的经济损失，还会威胁矿工的生命安全。因此，防范煤矿开采过程中的地质灾害对于煤矿的安全生产 具有重要意义。简要分析了煤矿地质灾害事故的类型及其危害，提出了一些针对性的地质灾害防护措施，以期为煤矿的 安全生产提供一定的参考。 关键词 煤矿开采；地质灾害；防护措施 中图分类号 TD32文献标识码 A文章编号 2095-0802-202007-0027-02 Analysis of Protective Measures against Geological Disasters in Coal Mines ZHAO Yu Geological Department, Yungang Coal Mine, Datong 037017, Shanxi, China Abstract In the process of coal mine production, geological disasters occur from time to time, which brings a huge threat to the safety of production. The occurrence of geological disasters in coal mines will not only cause huge economic losses to coal enter- prises, but also threaten the safety of miners. Therefore, it is of great significance to prevent geological disasters in the process of coal mining. This paper briefly analyzed the types and hazards of coal mine geological disaster accidents, and put forward some targeted geological disaster protection measures, in order to provide a certain reference for coal mine safety production. Key words coal mining; geological disasters; protective measures （总第 178 期） 能源研究 图 1冲击地压的分类方法 围岩结构性冲击危险性评价方法 外部力源影响的围岩整体稳定性围岩局部稳定性 冲击地压综合分类方法 外部力源类型围岩结构类型 初始应力状态应力转移分布规律围岩-巷道分布形式 “载荷三带” 模型围岩冲击破坏形式 煤 岩 体 冲 击 倾 向 性 底 板 稳 定 性 顶 板 稳 定 性 两 帮 稳 定 性 矿 震 威 胁 判 别 侧 向 传 递 应 力 采 动 应 力 相 变 应 力 褶 曲 应 力 断 层 应 力 煤 柱 应 力 自 重 应 力 27 2020 年第 7 期2020 年 7 月 1.2煤矿瓦斯灾害分析 在煤矿生产过程中，瓦斯灾害被称为威胁煤矿安 全的“第一杀手” 。中国每年因瓦斯事故而死亡的人数 位于中国六大安全事故中死亡人数的首位。瓦斯灾害 中最主要的是瓦斯爆炸，这是因为巷道中的瓦斯浓度 超过了安全浓度。一般情况下，可以通过合理的开采 方式来控制巷道中的瓦斯浓度，并通过合理的通风来 预防煤矿巷道中发生瓦斯爆炸，但有些特殊情况并不 受控制，比如煤矿中的煤与瓦斯突出灾害[4]。在煤矿掘 进过程中发生瓦斯突出的情况时，大量的瓦斯涌入到 巷道中，导致巷道内瓦斯浓度急剧增加，瓦斯爆炸的 危险性增加。例如2004 年 10 月 20 日，郑州大平矿 发生了一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯 爆炸事故，造成 148 人死亡。煤与瓦斯突出机理目前尚 不明确，这给瓦斯灾害的防治带来了巨大的困难。此 外，随着中国煤矿开采深度的增加，发生煤与瓦斯突出 的可能性也在增加，因此，防治煤与瓦斯突出刻不容 缓，这对于保证煤矿的安全开采十分重要。 1.3地表沉陷灾害分析 煤层开采过后破坏了原有的岩层平衡，在达到新 的平衡时岩层会发生运动。在地下岩层运动过程中， 会导致地表发生非均匀变形。这些变形会对地表造成 一定的破坏，也就是我们经常关注的开采沉陷区。在 这些区域，一些建筑物会出现倾斜、裂缝，甚至倒塌 的情况，严重影响当地居民的正常生活。地表出现的 一些裂缝会导致水资源严重流失，对当地的农作物及 生态环境产生了破坏性的影响。这些沉陷区的稳定需 要很长时间，而且不稳定区域的面积随着开采面积的 扩大而扩大。地表沉陷区边界的预计对于防治地表沉 陷带来的损害具有重要意义。然而由于煤层开采过程 中岩层运动具有复杂性，很难采取有效的解析方法或 力学方法来准确预计地表沉陷区的边界。值得注意的 是，地表沉陷区的面积受开采深度的影响较大。 1.4矿井突水灾害分析 矿井突水是煤矿开采过程中经常遇到的一类灾害。 虽然矿井突水很难造成重大的人员伤亡，但是会严重 影响煤矿开采效率。在发生水灾后，矿井巷道冲满水 而变得十分泥泞，矿山机械设备容易因生锈而损害。 矿井突水主要是由于煤层开采时破坏了岩层中的隔水 层导致的或者是水压过大冲破了隔水层。对于开采时 破坏含水层的情况，可以通过预测采动影响范围来进 行预防。而对于开采时水压过大导致的突水，很难通 过有效的方法进行预防。在很多情况下，矿井水的水 压并不是很稳定，这给矿井突水的防治带来了巨大困 难。在矿井深部开采时，随着岩层应力的增加，矿井水 压也在增加，这也增大了矿井突水防治的难度。 2煤矿地质灾害防治的主要措施 2.1建立完善的地质灾害防治制度 为了加强对煤矿地质灾害的防治，煤矿相关部门 应该完善相应的规章制度，并采取一定的措施来保证 煤矿有关规章制度的执行。只有规章制度完善合理， 才能保证煤矿各个部门发挥其应有的作用。因此，煤 矿企业应该加大对煤矿地质灾害有关内容的宣传力度， 让人们充分认识到地质灾害的危害，自觉增强煤矿地 质灾害防治意识。 在防治煤矿地质灾害时，煤矿企业应该与政府有 关部门合作，做好地质灾害的预防布置及管理工作。 由于煤矿地质灾害的防治是一项复杂的系统工程，这 就要求政府部门应该加强管理，进行科学、合理的防 治[5]。政府的参与可以使地质灾害防治工作方面获得的 资金投入更多，从而加大对地质灾害的防治力度。 2.2加强对煤矿地质的勘探 在煤矿地质灾害防治过程中，详细的地质资料起 着关键作用。过去一些煤矿地质灾害的发生多与地质 勘探不细致、获得的地质资料不准确有关。因此，加 强地质勘探是防治煤矿地质灾害发生的重要工作内容。 通过大量实践可以发现，很多煤矿地质灾害的发生多 位于地质构造复杂区域，多为一些小型地质构造。在 勘探过程中，一些大型地质构造很容易勘探到，而对 于一些小型地质构造，例如落差小于 2 m 的断层，很 难通过地质勘探获得。为了获得更为细致的勘探数据， 应该进行合理的井上勘探和井下勘探。通过对勘探的 地质数据地科学处理，建立合理的地质灾害预报制度， 最大程度减少地质灾害发生所造成的损害。 3结语 随着煤矿开采不断深入，开采过程中地质灾害发 生的可能性增加，对煤矿的安全生产构成了巨大威胁。 因此，必须在充分认识煤矿地质灾害的基础上，采取 有效的煤矿地质灾害预防措施。煤矿开采过程中的地 质灾害主要有矿井的冲击地压、瓦斯灾害、地表沉陷 灾害以及矿井突水灾害。为了防治这些地质灾害，应 该建立完善的地质灾害防治制度以及获得更为详细的 地质勘探数据。文中所述内容可以为煤矿地质灾害防 治提供一定的参考。 参考文献 ［1］ 杨新武.煤矿地质灾害以及防护措施 ［J］ .石化技术， 2020， 271 264. ［2］ 李锦琦.煤矿地质灾害与防治措施探究刍议 ［J］ .能源与节能， 20201 14-15. ［3］ 任晓涛.煤矿地质灾害的特征及防治研究 ［J］ .当代化工研究， 201917 65-66. ［4］ 王志平.煤矿地质灾害特征及防治措施 ［J］ .中国石油和化工 标准与质量， 2019， 3920 140-141. ［5］ 刘宝东.煤矿地质灾害以及防护措施 ［J］ .科技创新与应用， 20182 79-80. （ 责任编辑白洁 ） 28