地质构造对煤矿安全的影响研究

作者简介：王宏（1987—），男，河北唐山人，助理工程师，开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司地质科现从事地质技术工作。

摘要：为了更好的研究地质构造对煤矿安全的影响方式及应对策略，以范各庄煤矿地测防治水工作为例，探讨在煤矿掘进、回采过程中地质构造诱发突水、劈帮冒顶、瓦斯突出的原理，并分析地质构造预测的方法、水害事故的发生及预防等内容，结果表明开采过程中巷道及采空区对区域构造稳定性的破坏是引发各类事故的主要原因，对煤矿安全的保障主要通过地质预测和地质构造分析两个方面实现，要想保证煤矿安全，必须不断加强煤矿地测防治水工作。

关键词：地质构造；水害；煤矿安全；原因；研究

1 引言

我国煤炭资源储量丰富，但是资源的分布较为分散，加之我国各地的沉积环境与地质地貌各不相同，使得我国许多地区的煤炭资源开发利用存在着较大的难度，最主要的就是开采过程受到各类地质构造的威胁。煤炭资源属于在古地理、古气候环境下自然沉积形成的煤系地层，因此在沉积过程中和沉积之后的地质环境变迁中极容易受到褶皱、断层、火成岩等构造的影响，这些构造的存在影响了煤层的稳定状态，也威胁着煤炭资源开采的安全；此外，水文地质情况也对煤矿安全有着重要的影响，老塘积水、陷落柱导水通道、导水断层、富水异常区的存在使得煤矿开采过程深受水害威胁。

煤矿的地质工作主要在井田范围内进行，分为井上地表地质勘查和井下地质构造观测两个方面。且煤矿的地质工作具有持续性和连接性，持续性表现在矿井从勘查、建井、开采一直到闭坑，煤矿地质工作都会持续的进行；连接性表现在煤矿地质工作是一个不断积累资料、不断提高矿井地质勘查精度的过程，每一个阶段的勘查规划都是建立在之前所有资料的重新分析基础上进行的，因此是一个累积更新的过程，随着矿井开发的持续深入，井田地质构造的控制程度也会逐渐提高。煤矿井下地质资料的搜集主要是依靠掘进工程的断面素描，鉴于井下施工现场的观测条件极差（光线不足、煤尘大、支护影响等），因此井下地质资料的搜集精精度始终不能尽如人意。同时在井田范围内的大型地质构造勘查方面，需要从矿区整体进行构造的产状进行把握，这主要包括大型断层、火成岩、陷落柱、瓦斯赋存、地热变化、富水异常等方面。

2 地质构造对煤矿安全的影响

2.1 矿井水害与地质构造的关系

在煤矿井下开采过程中，水害的发生一方面是由于对老塘积水不清导致的老塘水涌出，另一方面则是由于地质构造原因引发的突水，常见的容易引起水害事故的地质构造包括导水陷落柱、导水断层、顶底板导水裂隙等，这些地质构造是造成煤矿水害的主要因素。不同类型构造导致的出水现象在一定程度上存在着规律性，所以在煤矿的开采过程中，必须根据井下现场的实际出水情况具体分析水害的威胁程度，并根据出水原因制定防治水措施，保障煤炭资源的安全开采。从范各庄矿开采经验来看，地质构造引起的水害主要有两个特征：首先是构造引起的水害往往出现在工作面迎头，这是由于掘进过程中工作面的推进破坏了原有的局部构造稳定性，使得水源从构造裂隙中导出，造成瞬时性的突水现象，如果是导通地下水的陷落柱或是大型断裂构造，甚至会引发大型水害事故；其次是在回采过程中采面出现的突水现象，这样的现象主要是由于回采过程中对区域的煤岩层稳定性造成了扰动影响，进而造成区域应力的失衡，最终诱发富水区域的水源沿着构造裂隙进入采面。

2.2 劈帮冒顶事故与地质构造的关系

劈帮冒顶事故是巷道掘进和工作面回采过程中最常见的事故，顶板矸石冒落和采面劈帮现象在矿井生产中十分常见，正是由于其常见使得大多数人不重视这种现象，而根据范各庄矿生产事故统计来看，绝大多数的严重事故正是由于顶板冒落、采面下机头劈帮等原因造成的。而引起劈帮冒顶的主要原因就是断层，断层的存在使得岩层之间存在缝隙，断层两盘的岩层相对滑动也更为容易，因此一旦巷道揭露断层，而恰好断层位置的支护强度不足，那么极容易产生冒顶和劈帮。

3 矿井水文地质与水害

3.1 水害事故概述

矿井水害事故主要出现在积水老窑、导水断层、冲积层、导水陷落柱、封闭不良钻孔等附近区域。造成水害事故的原因有许多种，具体如下：在采掘工作中，如果所采煤层底板与下部承压含水层之间的隔水层岩石厚度太小，无法承受压力，或巷道接近断层时，就可能导致突水；由于勘探工作的不及时准确，在掘进工作中与有积水的老窑、采空区打透，会发生极为严重的老塘突水事故；另外，早期封闭不良的钻孔也可能发生透水事故；在多雨季节的“三防”工作也不容忽视。

3.2 水害防治措施

水害在一般的煤矿采掘过程中发生的几率较低，但是一旦发生造成的经济损失十分巨大。在矿井设计与采区设计中，对可能导水的断层，要留设足够的防水隔离煤柱；对采空积水区、老窑积水区，要加强勘探工作，及时疏放老空水或留设防隔水煤柱；在开采过程中，应随时监测区域内的水文地质情况，查明充水水源和通道，编制水文地质图，指导防治水工作，使探放水工作有的放矢，避免水害事故的发生，促进安全生产。

5 结论

综上可知，煤矿开采的安全主要受劈帮冒顶、水害、瓦斯突出等因素的影响，而这些危险因素的存在很大程度上是由地质构造引发的，因此煤矿安全的保障需要精准的井下地质构造观测和分析。只有对井田范围内的地质构造进行足够深入的勘查和分析，才能在开采设计过程中有效的避开构造危险区，或者在靠近危险区域时提前制定针对性措施如边探边掘、先治后采等，将瓦斯提前释放、将富水区的水提前疏放，确保开采的安全。此外，一定要重视矿井地测防治水队伍的建设，提高煤矿地质队伍的技术水平，煤矿开采、安全第一，因此必须高度重视地质构造对煤矿安全的影响，不断强化矿井地质力量，用精确的地质资料服务煤矿生产、保障煤矿安全。

参考文献

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