地质构造对煤矿开采的影响探讨

地质构造对煤矿开采的影响探讨

邱林

国家能源集团神东煤炭集团  内蒙古 鄂尔多斯 017200

摘要:从目前煤矿开采作业来看，已经在地质构造的影响作用防范上做了较多方面的工作，降低了安全事故的发生风险，其中一些成功经验值得推广。应该清楚意识到一点，往往地质构造影响煤矿开采作业是持续性的，这要求相应的防护措施必须科学有效，深入探究煤矿开采中地质构造的影响较必要和重要。

关键词:煤矿开采;地质构造;岩浆岩侵入

1地质构造对煤矿开采的影响

1.1煤矿开采中的常见地质构造

结合当前的研究成果，煤矿开采作业中的褶曲主要有两种，即向斜、背斜。如果是向斜式的褶曲，则核部的岩层相对较新，而两翼相对较老;反之，背斜式的褶曲，核部的岩层相对较老，而两翼相对较新。对于向斜而言，其顶部面临着被不断侵蚀的风险，所以往往看到的只是形成的边缘。对于褶皱构造来说，当前煤矿开采时所遇到的主要是四种，即单斜、尖棱、平卧、等斜褶皱。以等斜褶皱为例，其两翼的角度通常是在0~10°，两翼基本处于平行状态;以尖棱褶皱为例，形状是V形的褶皱，主要是因为受到抗压应力的影响，需要经过较为复杂的发展，即曲形成核→平行褶皱→两翼伸开→尖棱褶皱收紧。以断层这种地质构造为例，是断裂构造的进一步细化。通常情况下，断层的形成要素包括断距、断层线、断层面、断盘。断层类型主要有四种，一是枢纽断层，二是逆断层，三是平推断层，四是正断层，均可以影响煤矿开采安全。总的来说，煤矿开采过程中的断裂构造有很大的不利影响，岩石易破裂，或者可以沿着破裂面错动，整个岩层的稳定性、连续性、完整性随之受到影响，应做好早期的防护措施。

1.2煤矿开采中地质构造所诱发的安全事故

地表非正常沉陷这一安全事故中，往往无法有效避免，属于一种岩层运动现象，受到的地质构造作用不同，岩层运动现象也会不同。通常情况下，断层对地表沉陷的影响是最大的，煤矿开采区位于断层处时，核心处的地表沉陷会加剧。因为断层的存在，煤矿开采作业前方的岩层出现断裂的风险较高，势必导致工作面的液压支架遭受较大的外部压力。针对这一问题，如果未能及时采取强有力的支护措施，严重时可以出现矿山压力事故。为此，在煤矿开采作业中，当工作面靠近断层时，勘查人员必须全方位的勘查断层，综合评估断层开采时的安全性和风险，必须在断层活动处于正常状态下科学有效地开采作业，确保煤矿开采安全。

1.3煤矿瓦斯事故

煤矿开采作业中，出现煤矿瓦斯事故的风险较高，造成的危害性极大。虽然当前未全面了解煤矿瓦斯事故的发生机理，但毋庸置疑，煤矿瓦斯事故的发生与地质构造有很大的关系，断层、孔隙裂隙、褶皱均可以一定程度上诱发煤矿瓦斯事故。具体来说，当煤层赋存部位的地质构造受外力影响时，煤层中瓦斯的平衡势必被打破，继而引发安全事故。长时间的研究结果表明，断层这一地质构造最易引发煤矿瓦斯事故，尤其是大断层的影响作用更加明显，不过大断层很容易便精准勘查，而小断层不易勘查，所以存在的安全隐患是较大的。再以褶皱这一地质构造为例，可一定程度上阻碍地热释放。如果处于背斜部位，煤层的内部温度可以升高，煤矿开采作业中瓦斯会有很快的释放速度，当煤层发火时则可以引发瓦斯爆炸。处于向斜部位时，地热会出现向远处扩散的情况，此时煤矿开采作业是安全的。除此之外，裂隙和孔隙发育也会一定程度上诱发煤矿瓦斯事故，非常容易出现瓦斯逸出的情况。

2煤矿开采安全的保障思路与措施

2.1做好前期的勘查工作

地质构造的勘查作业中，可以使用超声波、三维地震勘探方法、地面钻探、瞬变电磁方法。完成现场的勘查任务后，可以利用计算机信息、绘图技术绘制煤矿开采现场的地质构造图。煤矿开采区地质构造的前期勘查工作中，要重点把握三个方面的要点:一是所使用的勘查技术或手段必须足够先进有效，同时注重不同勘查技术或手段的综合性使用;二是参与地质构造前期勘查的人员必须足够专业，掌握各种勘查技术或手段的使用方法和技巧，确保整个勘查作业的有效性与科学性;三是在煤矿开采作业过程中，要动态分析地质构造的特性和变化情况，发现问题及时处理，实施保护性的开采作业，通过勘查手段确保煤矿开采作业的安全有效。

2.2注重技术和设备的升级改造

毋庸置疑，技术和设备在煤矿开采作业中发挥着重要的作用，可以直接影响煤矿开采的安全性和有效性，也可以对地质构造形成一定的影响。所以，在煤矿开采作业中，务必重视技术和设备的升级改造，使用先进的技术和设备。以近年来煤矿开采作业中使用的大采高技术为例，其优势之一在于可以完成7~8m厚度煤层的一次性开采，且对地质构造的不利影响可以控制在最小范围内，值得推广。另外，升级改造煤矿开采技术的过程中，应强调适用性和实用性，既要满足煤矿开采作业的要求，也可以最大限度降低对地质构造的不利影响。从设备的升级改造这一方面来说，要强调设备的操作简易性和科学性，比如应该重点更新瓦斯超限、矿井涌水检测设备、事故报警设备。当设备的先进性和使用精准性得以保障，可以发挥很好的效能，有效控制煤矿开采作业中因为地质构造诱发的安全事故。

2.3构建完善的地质保障系统

地质保障系统涵盖煤矿开采前、开采中的保障性系统，强调的是全程控制煤矿开采作业中的地质构造不利因素。借助一个完善可行的地质保障系统，可以全程监测和显示煤矿开采过程中地质构造的变化情况，并以图表的形式直观呈现出来，为煤矿开采作业的调控和安全保障提供依据。在完善地质保障系统时，要重视当前信息化技术手段的运用，尤其是物联网、云计算、人工智能、传感器、BIM技术，以此提高地质保障系统的信息化和智慧化，全方位保障煤矿开采作业中的安全，达成理想的煤矿开采作业目标。

2.4做好渗水现象的防治

煤矿开采作业中，受到地质构造变化因素的影响，易出现煤矿水灾事故。为此，在整个煤矿开采过程中，均要关注渗水情况和风险，制订详细可行的防治措施。具体来说，煤矿开采中防治渗水现象时，可以重点从五个方面入手:一是预防处理存在渗水风险的矿层，可以设置防水隔离区，并监测矿井中的积水区域，及时开展排水作业。二是煤矿开采过程中监测所处位置的水文环境，绘制完整的数据模型，设定安全水位，一旦坑井中的积水或渗水超出设定值，系统自动报警，提醒工作人员及时排水和渗水防治，确保煤矿开采作业的安全。三是井下钻探作业中，优先使用钻孔测斜的设备，且整个钻探作业过程中做好监测，控制好钻孔数据，处理好存在的渗水风险。四是如果探明积水区有很高的水压，且水量较大，无法通过探放水措施消除水患时，可以考虑将积水区和采掘区域分隔，在两者之间设置防水矿柱，可以避免水流入至采掘区。五是可以采取注浆堵水这一措施，主要是堵塞裂隙、裂缝和溶洞，达成堵水和防治渗水现象的目的。

结束语

基于地质构造对煤矿开采作业所造成的诸多不利影响，必须重视地质构造的勘查和评估，保障和提高煤矿开采作业的安全性。在确保煤矿开采作业安全性时，可以重点从前期勘查、技术和设备的升级改造、防治渗水现象这些方面入手，并发挥技术、人才和管理优势，最大限度消除存在的风险因素。后续要加大研究力度，探究煤矿安全生产的更多可行措施，同时掌握更多控制地质构造变化的有力手段，促进煤矿开采事业的健康发展。

参考文献:

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