煤礦地質(zhì)構(gòu)造在安全生產(chǎn)的影響

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摘要：煤炭作為我國(guó)的主要能源之一，一直都在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。但是隨著礦井開采的不斷延伸，井下地質(zhì)構(gòu)造正變得越來(lái)越復(fù)雜，多數(shù)煤層厚度也都不穩(wěn)定，這會(huì)在無(wú)形中威脅著煤礦安全開采。因此，專業(yè)人員應(yīng)該從多方面入手來(lái)采用合適的措施來(lái)解決問(wèn)題，這樣才能夠保證煤礦安全生產(chǎn)更好地進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：煤礦地質(zhì)構(gòu)造；安全生產(chǎn)；影響策略

引言

正是因?yàn)楹芏嗳嗽陂_采之前沒(méi)有全面了解地質(zhì)構(gòu)造，因此容易誘發(fā)煤礦安全事故。但是如果沒(méi)有做好合適的措施自然會(huì)引發(fā)其他類型的煤與瓦斯、煤層自燃和其他不同類型的事故。專業(yè)人員只有對(duì)地質(zhì)構(gòu)造生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行全面地研究，并在了解對(duì)應(yīng)因素的基礎(chǔ)上才能夠更好地防范事故的發(fā)生。

1.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤與瓦斯突出現(xiàn)象產(chǎn)生的影響

(1)褶皺地質(zhì)對(duì)煤與瓦斯突出產(chǎn)生的直接影響背斜傾伏正處于煤層加深的位置，內(nèi)部的瓦斯含量也會(huì)變大。但是，在實(shí)際褶皺的背景下，與實(shí)際背斜傾伏有一定關(guān)系的巖層其實(shí)會(huì)存在移動(dòng)和錯(cuò)位的現(xiàn)象，有時(shí)候甚至?xí)苯友刂承眱A伏的方向出現(xiàn)合適的斷層，煤層不僅會(huì)在第一時(shí)間出現(xiàn)破碎的現(xiàn)象，更會(huì)直接分散發(fā)育。因此，在實(shí)際背景下非常容易誘發(fā)煤與瓦斯事故。在普通的向斜軸部，正是因?yàn)閲鷰r內(nèi)部存在著相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)，瓦斯的成分也在不斷地增加，如果褶皺會(huì)產(chǎn)生一定的作用，巖層也就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位。煤層不僅會(huì)出現(xiàn)塑性的變化，分層的面積也會(huì)在第一時(shí)間擴(kuò)大，因此容易誘發(fā)煤與瓦斯突出的事故。多數(shù)背斜的部分存在于煤層的上部，其圍巖的密封性要比向斜軸的部分低很多，所以瓦斯其實(shí)不太可能直接被密封，煤層中存在的瓦斯的保護(hù)能力也會(huì)不斷地降低。多數(shù)背斜軸部存在的圍巖的張拉力也會(huì)不斷地增強(qiáng)。因此，實(shí)際在褶皺的作用下巖層內(nèi)部其實(shí)并不會(huì)直接錯(cuò)位，煤與瓦斯也幾乎不會(huì)出現(xiàn)突出的概率[1]。向斜仰伏端位于煤層的上端，和其他三個(gè)主要結(jié)構(gòu)相比，圍巖幾乎不會(huì)直接封閉瓦斯。但是，在實(shí)際褶皺的作用下，巖層也不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)錯(cuò)位的現(xiàn)象，煤層也會(huì)隨之發(fā)生變化，內(nèi)部軟分層的面積更會(huì)變小。因此，在實(shí)際建設(shè)的過(guò)程中并不會(huì)對(duì)瓦斯突出的過(guò)程產(chǎn)生更大的影響。

(2)斷層作用對(duì)煤與瓦斯突出的影響壓性斷層結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)周圍巖石的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接的影響，其透氣性也不佳，瓦斯將不能夠沿著斷層任何方向進(jìn)行移動(dòng)，所以可以在第一時(shí)間存在于煤層中的瓦斯。多數(shù)壓性斷層內(nèi)部的巖層會(huì)不斷地發(fā)生撞擊，甚至?xí)椭車拿簩又苯渝e(cuò)動(dòng)。因此，多種類型的壓性斷層會(huì)直接形成軟的分層，不僅內(nèi)部較厚，而且?guī)r石分布的范圍也變得越來(lái)越廣泛。但是，更多的煤與瓦斯突出事故實(shí)際都會(huì)存在于壓性斷層的周圍。張性斷層會(huì)使得周圍圍巖的結(jié)構(gòu)變得非常松散，內(nèi)部的透氣性也會(huì)變得更好。因此，瓦斯可以沿著斷層的任何方向進(jìn)行移動(dòng)，這樣也就不能夠讓煤層中的瓦斯更好地保存下來(lái)。如果張性斷層出現(xiàn)較弱的錯(cuò)動(dòng)，周圍的煤礦也會(huì)出現(xiàn)輕微層間錯(cuò)動(dòng)。因此，在壓性斷層的作用下，軟分層的厚度會(huì)不斷地變小，其合適的范圍也會(huì)變小。因此，斷層周圍幾乎不會(huì)出現(xiàn)煤與瓦斯突出事故。

(3)侵入作用隨著越來(lái)越多巖漿不斷侵入內(nèi)部，煤層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)存在較強(qiáng)的帶狀變化，最終也就會(huì)直接影響滲透率。由于不同位置的滲透率都會(huì)有所不同，甚至也會(huì)對(duì)瓦斯賦存和移動(dòng)的現(xiàn)象產(chǎn)生不良的影響。巖漿巖其實(shí)會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)直接破壞煤層內(nèi)部的平衡度和動(dòng)力[2]。但是，隨著巖漿內(nèi)部的距離不斷地變短，多數(shù)煤層會(huì)越來(lái)越多地產(chǎn)生質(zhì)變的現(xiàn)象。如果內(nèi)部的巖漿會(huì)被直接冷卻，兩側(cè)就會(huì)形成極高的巖墻，這其實(shí)屬于最常見(jiàn)的瓦斯突出區(qū)域。圖1顯示了煤礦侵入作用。

2.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層自燃的影響

(1)裂隙對(duì)煤層自燃的影響不同類型的裂隙都會(huì)對(duì)煤層自燃產(chǎn)生直接的影響。第一，在煤層煤化的過(guò)程中會(huì)因?yàn)閮?nèi)部物質(zhì)的構(gòu)造而產(chǎn)生裂隙，表面平直而且不會(huì)切入到其他煤層中。第二，當(dāng)煤層形成之后，會(huì)因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)部構(gòu)造出現(xiàn)變動(dòng)而使得煤層內(nèi)部出現(xiàn)裂縫。這些常見(jiàn)的外生裂隙通常會(huì)一組組出現(xiàn)，而且有著明顯方向性的特征。更多平直的裂隙也會(huì)在延伸之后進(jìn)入到其他煤層中，甚至也會(huì)直接進(jìn)入煤層頂部的巖層中。此外，裂隙的存在更會(huì)直接影響煤層的供氧情況。裂隙會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增大氣對(duì)煤層的接觸面積，從而使得煤層在自燃的初期沒(méi)有辦法更好地進(jìn)行氧化。

(2)斷層對(duì)煤層自燃的影響如果沒(méi)有在第一時(shí)間開采煤層，煤層內(nèi)部的供氧性將會(huì)直接影響煤層的走向、規(guī)律和煤層實(shí)際的數(shù)量，進(jìn)而產(chǎn)生自燃的現(xiàn)象。另外，如果煤層內(nèi)部確實(shí)出現(xiàn)了諸多自燃的現(xiàn)象，斷層內(nèi)部的性質(zhì)則會(huì)在第一時(shí)間就影響火焰燃燒的方向和主要性質(zhì)。正斷層的位置會(huì)在第一時(shí)間就直接被切斷，其實(shí)多數(shù)火焰是不能夠直接蔓延下去。但是，如果煤層會(huì)在第一時(shí)間就被正斷層所切斷，自然也就會(huì)形成一道天然的防火墻。但是，如果出現(xiàn)了逆斷層，而且斷層距離不夠遠(yuǎn)，就會(huì)不斷地增加煤層的厚度，煤層也就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)自燃的現(xiàn)象。又如果出現(xiàn)了間距較小的多個(gè)煤層，斷層的存在就會(huì)不斷地將不同類型的煤層串聯(lián)起來(lái)，更多的煤層會(huì)在第一時(shí)間出現(xiàn)燃燒的現(xiàn)象。

(3)褶皺可以在控制煤層氧化放熱反應(yīng)過(guò)程中的熱量和實(shí)際煤層移動(dòng)的方向來(lái)分析褶皺對(duì)煤層自燃的影響。在向斜的位置上，諸多煤層會(huì)在實(shí)際氧化的過(guò)程中釋放出更多的熱量，進(jìn)而不斷地向上直接擴(kuò)散。因此，在煤層中心的位置不太可能會(huì)產(chǎn)生自燃的現(xiàn)象。但是，如果煤層中存在倒轉(zhuǎn)褶皺，一方面會(huì)直接增加煤層的厚度，另外一方面則會(huì)聚集內(nèi)部的熱量。如果內(nèi)部存在的溫度和煤層自燃時(shí)產(chǎn)生的溫度并不直接匹配，自然會(huì)出現(xiàn)在較大范圍內(nèi)自燃的現(xiàn)象。而在背斜部位所釋放的熱量就會(huì)直接影響煤層核心的位置。一旦核心位置存在的頂板滲透率并不好，熱量也會(huì)不斷地增多。進(jìn)而誘發(fā)自燃的現(xiàn)象。

3.實(shí)際案例

某煤礦位于龍巖市新羅區(qū)東南部，距離仁和村有30km.該煤礦位于龍永煤田的東南面。煤礦礦區(qū)內(nèi)部有包括東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造、華夏系構(gòu)造和其他不同的構(gòu)造形態(tài)。但是龍永煤田都位于新華夏系構(gòu)造內(nèi)部的第二隆起區(qū)域內(nèi)，同時(shí)又直接位于南嶺構(gòu)造體系的東端。

(1)煤礦中的褶皺該煤礦的地質(zhì)總體走早為不斷向北傾斜的單斜構(gòu)造，不僅會(huì)讓礦區(qū)內(nèi)部的褶皺會(huì)直接產(chǎn)生不良的影響，而且多數(shù)受到了區(qū)域內(nèi)部構(gòu)造發(fā)育時(shí)少量次級(jí)褶皺的影響，其規(guī)模并不是很大，也不會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響。但是斷層本身會(huì)誘發(fā)伴生的褶皺，其幅度甚至達(dá)到了十米和近百米。這種因?yàn)閿鄬铀l(fā)的小的褶皺本身會(huì)對(duì)煤層的厚度和形態(tài)產(chǎn)生較大的影響。

(2)褶皺對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響該礦區(qū)內(nèi)部初次發(fā)育的小褶皺主要受到斷層的影響。在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，煤層作為一種軟巖非常容易產(chǎn)生變形的現(xiàn)象，所以煤層內(nèi)部的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化，其厚度會(huì)出現(xiàn)局部增厚和分差的現(xiàn)象，其發(fā)育的部位則主要集中在背斜和向斜兩翼地帶。在橫彎褶皺的作用下，褶曲軸部分的受力要明顯大于翼部，煤則由應(yīng)力集中向兩側(cè)發(fā)生塑性流動(dòng)，不僅背斜頂部的煤層會(huì)變薄，向斜部煤層厚度則會(huì)在第一時(shí)間增加。在此背景下，煤層賦存的形態(tài)也會(huì)產(chǎn)生變化。在縱彎褶皺的作用下，褶曲翼部的受力現(xiàn)象會(huì)明顯比軸部要大，煤炭將會(huì)由兩翼向核部開始發(fā)生塑性流動(dòng)。之后斜核部分和背斜頂部的煤層厚度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)就增加，但是兩翼煤層會(huì)直接變薄。圖3顯示了橫向和縱向作用下褶皺內(nèi)部煤層形態(tài)和煤層厚度產(chǎn)生的變化。受到褶皺的影響，該煤礦實(shí)際非常容易發(fā)生自燃或者其他類型的地質(zhì)災(zāi)害，更會(huì)對(duì)人的安全生產(chǎn)造成影響。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文全面分析了地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤與瓦斯突出產(chǎn)生的不同影響，地質(zhì)構(gòu)造不僅會(huì)對(duì)煤層自燃的現(xiàn)象產(chǎn)生影響，構(gòu)造應(yīng)力也會(huì)對(duì)礦區(qū)建設(shè)產(chǎn)生不良影響。專業(yè)人員更需要在分析不同的地質(zhì)災(zāi)害之后找出合適的應(yīng)對(duì)措施，以便更好地預(yù)防各類地質(zhì)災(zāi)害。

參考文獻(xiàn)

[1]黃慶建.地質(zhì)因素對(duì)煤礦采掘生產(chǎn)安全的影響探討[J].科技與企業(yè),2015,(15):112.

[2]王志遠(yuǎn).關(guān)于煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地應(yīng)力分布的影響分析[J].河北農(nóng)機(jī),2016,(6):62－63.

作者：李國(guó)棟 單位：山西陽(yáng)煤集團(tuán)翼城山凹煤業(yè)有限公司