劉向陽

摘要：地面的災(zāi)害主要有地面沉降、崩場等。發(fā)生在井下的災(zāi)害主要有瓦斯突出、煤層自然、冒頂?shù)?。本文就對煤礦各種災(zāi)害形成原因進(jìn)行了簡單的評述，確定煤礦區(qū)各種地質(zhì)災(zāi)害并不是相互獨立的。

關(guān)鍵詞：煤礦? 瓦斯突出? 井下災(zāi)害? 形成原因

1煤礦地質(zhì)災(zāi)害

我國對礦產(chǎn)能源的需求量日益增大，但由于不合理開采現(xiàn)象，導(dǎo)致了礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，地質(zhì)環(huán)境也遭到了破壞，影響了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。過多的采掘工作，致使巖土體變形，礦區(qū)地質(zhì)條件同自然環(huán)境發(fā)生了改變，形成了地質(zhì)災(zāi)害。發(fā)生在地面的災(zāi)害主要有地面場陷、崩場、泥石流等。發(fā)生在井下的災(zāi)害主要有地下突水、瓦斯突出、煤層自然與煤塵爆炸、冒頂?shù)取?/p>

2.地面地質(zhì)災(zāi)害形成原因

煤礦進(jìn)行的采掘活動會致使地下呈現(xiàn)出內(nèi)空的現(xiàn)象，挖空的山體內(nèi)部在短時間內(nèi)無法得到及時的空間補(bǔ)充，導(dǎo)致整個采空區(qū)缺少有效支撐，這樣隨著地層變化和地殼的運動，再加上其他外界因素的影響，山體就極易發(fā)生大面積的跨塌。其主要的地質(zhì)災(zāi)害有：

（1）地表沉降與開裂：地下煤炭的開采造成地下形成大面積的“空洞”，煤層上部的巖層由于應(yīng)力發(fā)生變化而發(fā)生變形，在地表反映為凹陷，形成地表沉降。地表沉降與煤層開采的深度、開采范圍、煤層厚度等因素密切相關(guān)。通常具有滯后性，且變形范圍比開采范圍大。同時還會衍生其他災(zāi)害，引起地表建筑物的傾斜、變形、地表開裂等。

（2）滑坡和崩塌：在煤礦開發(fā)建設(shè)的過程中，不合理的人類工程活動，即削坡、堆矸和開采等破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境和山坡體的原始平衡，是產(chǎn)生滑坡、崩塌災(zāi)害的重要誘導(dǎo)因素。

（3）采空區(qū)塌陷：在煤礦生產(chǎn)過程中由于采空區(qū)不及時回填或者回填不合理，從而引起的塌陷。對于采空區(qū)的處理方法大多采用全部垮落法，往往會導(dǎo)致采空區(qū)發(fā)生塌陷，從而導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷區(qū)。

（4）泥石流：產(chǎn)生泥石流一般原因是山體直接暴露在外面，處于一種“裸露”狀態(tài)下的礦山極易堆積大量的松土，一旦出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣或連續(xù)降雨天氣，雨水將會沖散堆積在一起的松土，沖散的泥土?xí)诫s在“裸露”的礦山地表徑流里，順著山體斜坡滑動起來，從而形成泥石流。

3井下地質(zhì)災(zāi)害形成原因

（1）礦井突水

礦井突水量超過該礦最大的排水量將會導(dǎo)致部分采區(qū)或是整個礦井淹沒。水源一般來自大氣降水、地表積水、地下含水層、采空區(qū)積水等。礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水源補(bǔ)償豐富，開采水平的不斷延深和開采范圍的不斷擴(kuò)大，水壓逐漸升高，突水威脅愈加嚴(yán)重。

（2）瓦斯突出與瓦斯爆炸

煤與瓦斯突出就是指在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤巖和瓦斯由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常的動力現(xiàn)象。

瓦斯爆炸是由瓦斯和空氣混合后，在一定條件下，高溫?zé)嵩窗l(fā)生的劇烈的氧化反應(yīng)，并伴有高溫及壓力（壓強(qiáng)）上升的現(xiàn)象。一般認(rèn)為瓦斯含量達(dá)到5%-16%之間，遇到高溫火源就可能引起爆炸。

（3）巖爆

頂?shù)装鍑鷰r，在受到強(qiáng)大的地殼應(yīng)力作用而被強(qiáng)烈壓縮，因采掘挖空出現(xiàn)自由面，會產(chǎn)生巖石地應(yīng)力的驟然釋放，導(dǎo)致巖石大量破裂成碎塊，并向礦井內(nèi)大量飛落、噴射、爆散的現(xiàn)象。究其根本原因是巖體的地殼應(yīng)力的減小，形成自由面，與礦井工作面的深度有直接關(guān)系，地殼的壓力隨著深度的增加而增大，巖爆的可能性就更大。

（4）冒頂

原本處于平衡狀態(tài)的礦山壓力遭到了人為的破壞，致使礦山的上部分巖層出現(xiàn)自然坍塌的現(xiàn)象。誘發(fā)冒頂?shù)脑蚴堑V山壓力的活動。礦山壓力不再處于平衡狀態(tài)，便會調(diào)整活動，礦山的頂板也會隨之出現(xiàn)變形現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)離層現(xiàn)象，一旦頂板的受壓不斷增加、巖石不斷變形，致使頂板出現(xiàn)斷裂或坍塌。失去有效的支護(hù)和老頂下沉迫使直接頂破壞支護(hù)系統(tǒng)發(fā)生的局部冒落。堅硬直接頂或老頂運動時，垂直于頂板方向的作用力，壓斷或壓彎工作阻力不夠、可縮量不足的支架，或使支柱壓入抗壓強(qiáng)度低的底板，造成大面積切頂垮面事故。

（5）煤層自燃

破碎的煤炭及采空區(qū)中的遺煤接觸空氣后，氧化生熱，當(dāng)熱量積聚集”煤溫升高，超過臨界溫度時，最終導(dǎo)致煤的自燃。主要影響因素有：

①煤層厚度和傾角：開采厚煤層或急斜煤層時，煤炭回收率低，采區(qū)煤柱易遭破壞，采空區(qū)不易封閉嚴(yán)密和漏風(fēng)較大，煤層越厚，越易積聚熱量。

②煤層埋藏深度及地質(zhì)構(gòu)造：煤層埋藏深度增加，地壓和煤體的原始溫度增加，煤內(nèi)自然水分少，會使煤的自燃危險性增加。開采深度不大時，容易形成與地表溝通的裂隙，造成采空區(qū)內(nèi)的較大風(fēng)，也容易在采空區(qū)中形成浮煤自燃。褶皺、斷層破碎帶的區(qū)域的煤層比較松碎，有大量裂隙，從而增加煤的氧化活性和供養(yǎng)通道與氧化表面積。

③圍巖性質(zhì)：頂板巖層堅硬且裂隙發(fā)育，冒落后塊度較大，采空區(qū)漏風(fēng)大，供氧條件好，或底板也較堅硬，護(hù)巷煤柱所受地壓大，易破碎，則有利于自燃：如果底板松軟而可塑性強(qiáng)、頂板穩(wěn)定，則煤柱不易壓碎，白燃危險性就比較小。

④煤的瓦斯含量：煤中的瓦斯干擾了煤氧吸附，降低了煤的吸氧量。但瓦斯逸出后，煤的孔隙增加，就構(gòu)成煤炭氧化較為強(qiáng)烈的條件。煤中的瓦斯含量大于5m3/t時，煤炭自燃就難以發(fā)生。

4.結(jié)語

煤礦有地面災(zāi)害和井下災(zāi)害兩種類型，其中地面的災(zāi)害類型的形成原因與地表沉降與煤層開采的深度、開采范圍、煤層厚度等因素密切相關(guān)，采空區(qū)不及時回填或者回填不合理會導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷區(qū)，不合理的人類工程活動，破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境和山坡體的原始平衡，產(chǎn)生煤礦滑坡和崩塌，井下災(zāi)害類型有礦井突水、煤層自然、瓦斯突出等，這些災(zāi)害時刻影響煤礦的生產(chǎn)安全，一旦發(fā)生都會為生產(chǎn)單位帶來不可逆轉(zhuǎn)的損失，同時這些災(zāi)害也會導(dǎo)致地面上的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，由此可見各種地質(zhì)災(zāi)害并不是相互獨立的。這就要求煤礦一定要加強(qiáng)地質(zhì)工作、水文地質(zhì)工作、瓦斯監(jiān)測工作以及資料收集與保存，為煤礦的生產(chǎn)提供質(zhì)安全可靠的指導(dǎo)依據(jù)。

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