■韓偉薛冰李寧趙陽(yáng)

（1河南理工大學(xué)河南焦作454000；2河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

影響煤炭開(kāi)采的地質(zhì)因素分析

■韓偉1，2薛冰1，2李寧2趙陽(yáng)2

（1河南理工大學(xué)河南焦作454000；2河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

煤炭開(kāi)采是一項(xiàng)比較危險(xiǎn)的工作，每年我國(guó)因煤礦事故而造成傷亡的人數(shù)會(huì)占到總工業(yè)傷亡人數(shù)的一半以上，提高煤炭開(kāi)采工作的安全性是極為重要和必要的。影響煤炭開(kāi)采的安全因素有很多，開(kāi)采技術(shù)不規(guī)范、監(jiān)督管理以及地質(zhì)條件勘察等不到位都會(huì)影響煤炭開(kāi)采的質(zhì)量。本文就影響煤炭開(kāi)采的地質(zhì)因素進(jìn)行分析和研究，為煤炭的安全開(kāi)采提供合理化的意見(jiàn)。

煤炭開(kāi)采 地質(zhì)因素

實(shí)現(xiàn)煤炭的生產(chǎn)安全是保證煤礦工人生命安全，促進(jìn)煤炭業(yè)良好發(fā)展的重要工作，也有助于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，應(yīng)加強(qiáng)投入，避免煤炭開(kāi)采過(guò)程出現(xiàn)安全事故。在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，地質(zhì)因素對(duì)煤炭開(kāi)采有著十分重要的影響，當(dāng)前機(jī)械化的煤炭開(kāi)采逐漸發(fā)展，就更需要加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)條件的勘察，保證生產(chǎn)效率以及安全性的提升。

1　煤層厚度及其變化

煤層賦存于含煤巖系中，在頂?shù)装鍘r石之間，煤層的厚度其實(shí)是煤層頂和底板巖石之間的距離，煤的形成過(guò)程中，聚煤的條件存在差異，煤層的厚度也是不同的，有些煤層可能只有幾厘米后，還有些可能會(huì)厚達(dá)幾百米。根據(jù)我國(guó)不同煤炭開(kāi)采方式，可以將露天開(kāi)采的煤層厚度分為小于3.5米的薄煤層、3.5～10米的中厚煤層、大于10米的厚煤層；井工開(kāi)采的小于1.3米的薄煤層、1.3～3.5米的中厚煤層、大于3.5米的厚煤層[1]。

通過(guò)對(duì)引起煤層厚度變化的地質(zhì)因素進(jìn)行分析，煤層的形態(tài)以及厚度有原生以及后生之分。煤層厚度以及變化情況對(duì)煤炭開(kāi)采有著十分重要的影響，煤炭的儲(chǔ)量以及生產(chǎn)會(huì)受到煤層的分岔、變形等變化影響。

2　煤田的地質(zhì)構(gòu)造

褶皺是巖層在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的情況下，受力形成的一系列波伏的彎曲變形，受力出現(xiàn)的單個(gè)彎曲就是褶曲，與向斜和背斜之分。背斜的核心位置巖層比較老，兩側(cè)的巖層比較新，隨著新巖層的不斷出現(xiàn)，兩側(cè)的巖層傾向相背[2]。向斜與背斜是相反的。如果地殼巖石的強(qiáng)度不足構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地應(yīng)力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)巖石的斷裂，斷裂后巖塊會(huì)沿著破裂面出現(xiàn)相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，形成斷層。

如果回采過(guò)程中遇到背斜和向斜，會(huì)影響頂板的穩(wěn)定性。褶皺形成過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同的斷裂構(gòu)造，影響巖石的穩(wěn)定性和整體性，形成導(dǎo)水通道。褶皺會(huì)對(duì)煤層厚度的變化產(chǎn)生影響，有些地區(qū)的煤層會(huì)比較薄，巖床和巖墻的入侵會(huì)出現(xiàn)局部地區(qū)不能開(kāi)采，增加了煤炭開(kāi)采的難度。

3　瓦斯、煤層氣

煤層氣也是礦井瓦斯，是伴隨著煤炭而形成的，開(kāi)采過(guò)程中會(huì)作為有害的氣體排放到大氣中。煤礦瓦斯是對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著極大威脅的氣體。我國(guó)的煤炭資源比較豐富，煤層氣也比較多，在勘測(cè)、開(kāi)采煤層氣時(shí)會(huì)對(duì)周?chē)拇髿?、水以及植被等造成極為不利的影響。煤層氣的開(kāi)采需要明確其對(duì)環(huán)境的影響，制定出科學(xué)的能源以環(huán)境之間負(fù)面效應(yīng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。煤層氣的開(kāi)采能夠減少能源供需的缺陷，使能源結(jié)構(gòu)得到改善。

4　煤層頂?shù)装?/h2>

煤層頂板位于煤層上的鄰近巖層，有偽頂、基本頂、直接頂之分。煤層的底板是位于煤層下面的鄰近巖層，底板有直接頂和基本頂之分。如果回采時(shí)碰到斷層后，可以通過(guò)挑頂挖底的形式經(jīng)過(guò)斷層，如果斷層會(huì)讓煤層、砂巖、礫巖頂?shù)装褰佑|，就很難推進(jìn)開(kāi)采工作。如果煤層開(kāi)采時(shí)碰到帶有石灰?guī)r的頂?shù)装?，開(kāi)采后，頂?shù)装鍟?huì)被劈壞，使地下水的分布出現(xiàn)變化，引發(fā)透水問(wèn)題。不同的頂板類(lèi)型會(huì)對(duì)其支護(hù)形式以及密度產(chǎn)生影響。底板比較松軟時(shí)，底板中很容易插入支柱，對(duì)頂板的支護(hù)作用就會(huì)喪失，還會(huì)導(dǎo)致采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)出現(xiàn)下降的問(wèn)題，不利于煤炭開(kāi)采的順利進(jìn)行。

5　沖擊地壓的影響

煤礦的沖擊地壓是開(kāi)采礦井時(shí)，井港、周邊的巖體出現(xiàn)力學(xué)平衡上的破壞，彈性性能突然釋放出現(xiàn)比較猛烈的動(dòng)力。沖擊地壓會(huì)導(dǎo)致頂板塌落、巷道底鼓、幫鼓出現(xiàn)變形。沖擊地壓會(huì)受到采動(dòng)的影響，在煤炭開(kāi)采時(shí)，會(huì)形成重力型的沖擊地壓，在對(duì)相鄰工作面進(jìn)行開(kāi)采后，老頂沒(méi)有完全塌落，會(huì)在相鄰面的預(yù)留煤柱上形成懸臂梁[3]，出現(xiàn)應(yīng)力比較集中的區(qū)域，開(kāi)采的不斷推進(jìn)，受到采動(dòng)的影響，煤柱上的應(yīng)力會(huì)間隔釋放，從而造成影響。

鄰面與現(xiàn)采面頂板的塌落是不同的，塌落一般呈現(xiàn)出倒臺(tái)階的形狀，塌落的角度比較小，上面的巖層沒(méi)有完善塌落，使得鄰面頂壓和正在采面的頂壓應(yīng)力出現(xiàn)增加，使得應(yīng)力短時(shí)間內(nèi)增大。而且由于工作面預(yù)留的煤柱寬度比較大、煤的硬度比較高，沒(méi)有辦法將應(yīng)力釋放，就是使得應(yīng)力集中，當(dāng)累積到一定的程度后就會(huì)突然釋放沖擊地壓，這種壓力造成的破壞范圍大約在20米左右。

部分頂板砂巖巖石的硬度比較大，兩邊的煤比較寬、硬，就會(huì)使應(yīng)力在相對(duì)較軟的位置出現(xiàn)釋放，橫縱想的塌落面積都比較大，地面上會(huì)有地震感覺(jué)。

6　水文地質(zhì)條件的影響

水文地質(zhì)條件在煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中也有著一定的影響，做好水文地質(zhì)條件的研究能夠避免地下水的危害，實(shí)現(xiàn)地下水資源的合理利用。我國(guó)煤礦的透水事故也發(fā)生過(guò)，因此加強(qiáng)水文地質(zhì)條件的勘察是十分必要的，要對(duì)地面水文以及井下水文地質(zhì)情況進(jìn)行勘察。礦井中的水文地質(zhì)工作中，礦井涌水量是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，能夠以此為依據(jù)確定礦床水文地質(zhì)的類(lèi)型以及地質(zhì)條件的復(fù)雜情況等，對(duì)礦床開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。做好礦井水害防治工作，對(duì)地面、井下都要做好防水工作，按照防水的閥門(mén)、防水墻、排水設(shè)備等，保證煤礦生產(chǎn)建設(shè)的順利推進(jìn)。

7　結(jié)束語(yǔ)

在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)受到多種地質(zhì)因素的影響，如煤層厚度及變化、煤田的構(gòu)造、煤層氣、煤層頂?shù)装?、沖擊地壓以及水文地質(zhì)條件等因素的影響，因此需要加強(qiáng)各方面的工作的研究與推進(jìn)，保證煤炭開(kāi)采的安全進(jìn)行，使工作人員的生產(chǎn)條件得以改善，保證煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]程軍,張麗紅,劉梓萱,張靜.論我國(guó)煤炭開(kāi)采的地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響 [J].煤炭技術(shù),2011,10: 10～11.

[2]馬永輝.影響崇信縣南部煤炭資源開(kāi)采的地質(zhì)因素 [J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2013,02:27～31.

[3]秦小剛,畢慧杰,楊振華.淺談?dòng)绊懨禾块_(kāi)采的地質(zhì)因素 [J].河南科技,2013,10:52.

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～461～1

韓偉（1987～），男，2015年至今就讀于河南理工大學(xué)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)在職研究生，助理工程師，研究方向?yàn)槊禾锏刭|(zhì)、煤層氣地質(zhì)和礦井地質(zhì)的勘查及科研等。