吴国松
紫森源公司仲恒煤矿 贵州.盘州市 553000
摘要：我国煤矿多采用井工开采，在开采时不可避免地遇到地质构造。本文根据工程实例简要分析了煤矿中常见的地质构造，并探讨了其对煤矿安全生产的影响，可为预防煤矿地质灾害事故提供一定的参考。
关键词：地质构造；煤矿安全；生产；影响
1工程概述
某煤矿的位置在南边紧邻善应镇,东边25公里处为安阳市。煤矿可开采面积为5.2km2,煤层埋深为+120m到-490m。煤矿批准开始建设时间为1968年,配准开采煤层为1号煤层,煤矿于1978年正式投产,设计生产能力为50万吨/年。随着开采深度增加,矿井的地质构造越发复杂,安全隐患问题日趋严重。因此,为了预先弄明白断层等构造的分布职位,需要预先探测该矿井的地质构造情况,从而提高矿井的安全性和经济效率。
2煤矿生产中常见的地质构造
为了更好地认识煤矿地质构造对安全生产的影响，需要详细全面地了解煤矿生产中常见的地质构造。常见的地质构造主要有断层、陷落柱、褶皱，下面将进行具体介绍。
2.1断层
断层是煤矿开采中非常常见的一种地质构造，主要是由于地壳运动引发岩层断裂造成的。通常情况下可将断层分为正断层、逆断层及平移断层，其中正断层和逆断层最为常见。根据断层的落差又可分为大断层（落差几十米甚至上百米）和小断层（落差几米）。在煤矿开采的工作面内，通常有几十条甚至上百条断层。对于大断层可通过地质勘探找到，而对于小断层只能通过井下勘探找到。
断层是完整的岩层破断后的产物，这导致附近岩体的密封性和力学性质会发生较大的改变，例如断层附近应力集中、断层附近对气体的密封性较差。在开采时不仅需要注意大断层的影响，还要注意小断层的影响，以免引发煤矿地质灾害事故。通常情况下，在靠近断层面附近进行开采、掘进作业时，需要采取一定的安全措施。
2.2陷落柱
陷落柱是流动的地下水长期溶蚀而形成的一个岩层破碎带。破碎带的范围与侵蚀的时间有很大的关系，时间越长破碎带也就越大。当陷落柱穿越煤系地层时，对煤层完整性有影响。陷落柱通常以锥形分布，从上到下横截面积逐渐增大。陷落柱多存在于煤矿岩层中含水层比较发育的地方。
陷落柱对原岩体的完整性产生破坏，其内部容易导水。因此，在陷落柱附近施工时需要采取一定的安全措施。首先要探测陷落柱的范围，然后要测量陷落柱内部的水流情况和瓦斯情况，最后再采取一些安全施工措施。
2.3褶皱
褶皱是由地壳运动引起的岩层局部凸起或凹陷的情况。褶皱又可分为向斜和背斜。虽然褶皱不会改变岩层的完整性，但是会对岩层应力分布有较大的影响。这种应力分布对岩层内水和瓦斯的流动会产生一定的影响。
褶皱的出现不仅会导致工作面回采变得困难，还容易引发一定的煤矿安全事故。在向斜的轴部，瓦斯容易大量积聚。若开采时破坏这些区域，则很容易引发煤矿瓦斯事故。多数背斜的部分存在于煤层上部，其围岩的密封性要比向斜轴的部分差很多，所以瓦斯不太可能直接被密封，煤层中瓦斯的浓度也会不断降低。
3地质构造对煤矿安全生产的影响
3.1地质构造对顶板的影响
该煤矿1号煤层的顶板较为稳定,主要为泥岩、砂质泥岩以及少量砂岩。同时,该岩层大多数部位岩石发育较为完整,但是在断层等地段,岩石结构会有一定程度破坏,顶板强度略有下降,因此在掘进和煤层开采过程中容易发生冒顶片帮事故。矿井对顶板的处理方式为全部垮落法,鉴于断层的危害,煤矿在巷道掘进和煤矿开采时必须做好探测和管理,以减少冒顶事故的发生。
3.2地质构造对煤层瓦斯的影响
3.2.1褶曲构造
由于该煤矿地处断层构成地堑内,因而不仅瓦斯含量较高而且容易发生涌出。矿区瓦斯分布较为杂乱,部分煤层瓦斯含量较高,而部分煤层含量又较小,很不均衡。向斜的转折端和东西两翼瓦斯含量较高,因此煤与瓦斯突出发生的位置主要在向斜部位的转折位置、西翼以及东翼地区倾角较大区域,而向斜轴部则相对较少。
3.2.2断裂构造
构造应力对煤矿的安全开采造成了极大的危害,由于地质应力的存在,使得断层性质为压扭性或者压性断层。这种类型的断层会阻碍瓦斯的自由扩散,使得瓦斯在断层末端含量较多,极易发生突出事故。该煤矿瓦斯突出位置主要在正断层上部,几乎各采区均有不同程度的断层出现,且在断层存在地区,瓦斯相对较为集中。特别是15采区,该采区断层两侧的瓦斯集中带多达5个,累计发生瓦斯突出三十余次。由此可见,褶曲、断层等地质构造对煤层中瓦斯储存有较大影响,一旦处理不当将造成严重事故。
3.3地质构造对水文地质的影响
该矿区属于山脉隆起地段和沉降地带的过渡区域,北东向斜能够一定程度地对地下水进行控制。同时,断层的出现使得含水层不能很好地连续,比如位于西部位置的石灰岩地下水就因为断层的存在而中断,使得含水区域因为分割而彼此之间相互独立。该矿区落差100m以上的大落差断层有2条,其中落差200m以上断层为东南面的F185边界断层,落差为220m;落差100-200m的断层为西部方向的F305断层,落差为150m。
3.3.1F185断层
F185断层为矿区东南区边界的断层,走向为北东,落差区间为9220m,为压扭性断层。该断层在矿区南部逐渐消失,因而使得矿区内1号煤层和井田外的岩石形成给水边界。因此,在矿井开采过程中,需要留设防水煤柱。该断层导水能力较差,根据对其进行抽水试验,得出单位涌水量为0.000458l/(s·m),渗水系数为0.00401m/d。断裂构造不仅能够对含水层进行控制,使得含水层之间相互独立,同时,也可能会使得不属于同一岩层的含水层实现整合,使得整体含水量增大,改变含水层、隔水层以及煤层之间的关系。因此对于断层的导水特性,应当根据地层实际构造进行分析。同时,断裂还会强化石灰岩岩溶,从而形成地下水富含带,容易引起突水现象。最关键的是,这个问题无法通过勘察探测进行查明,因此必须在生产过程中注意关注岩层状况。
3.3.2F305断层
该断层为矿区西部边界的断层,断层走向为东北,落差为130-150m。断层位于地下水来水方向,是压扭性断层,导水性能较差。断层的存在使得矿区含水层发生中断,连续性得到破坏,同时,含水层的补给来源也中断,矿区内含水层直接相互独立。然而,该断层在S-3孔南面逐渐消失,因而在矿区南部位置,该断层并不能发挥阻水效果。
根据有关资料显示,不仅大断层能够影响矿井的突水,矿井突水现象更多时是由于小断层引起的,而这些小断层在实际施工过程中却往往容易忽略。
3.3陷落柱对矿井安全生产的影响
矿井构造中存在的陷落柱还破坏煤层的连续性,同时还会影响井巷围岩的稳定性。陷落柱具有良好的导水性,因而其存在会很容易地形成导水通道和瓦斯聚集场所,从而在这些区域形成大面积的突水、冒顶或者瓦斯突出事故。因此,针对陷落柱的危害,矿井生产时必须通过超前探测技术,从而减少突水事故的发生。
煤矿地质构造严重影响着煤矿的安全生产和管理,因此必须对煤矿地质构造进行预先探测和分析研究,并且在煤矿开采过程中关注岩层的变化情况,从而预防瓦斯、突水等事故的发生。
4结束语
煤矿地质构造是煤矿开采过程中所必须面对的地质问题，防治地质构造异常引发的煤矿地质灾害是煤矿企业要重点关注的内容。
参考文献
[1]李国栋.煤矿地质构造对安全生产的影响[J].当代化工研究，2020(16):37-38.
[2]李宏伟.煤矿地质构造对安全生产的影响[J].中国新技术新产品，2018(3):137-138.