影響煤炭開采的地質(zhì)因素分析

■韓偉薛冰李寧趙陽

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

影響煤炭開采的地質(zhì)因素分析

■韓偉1，2薛冰1，2李寧2趙陽2

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

煤炭開采是一項比較危險的工作，每年我國因煤礦事故而造成傷亡的人數(shù)會占到總工業(yè)傷亡人數(shù)的一半以上，提高煤炭開采工作的安全性是極為重要和必要的。影響煤炭開采的安全因素有很多，開采技術(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影響煤炭開采的質(zhì)量。本文就影響煤炭開采的地質(zhì)因素進行分析和研究，為煤炭的安全開采提供合理化的意見。

煤炭開采 地質(zhì)因素

實現(xiàn)煤炭的生產(chǎn)安全是保證煤礦工人生命安全，促進煤炭業(yè)良好發(fā)展的重要工作，也有助于促進社會經(jīng)濟的穩(wěn)定、健康發(fā)展。要實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，應加強投入，避免煤炭開采過程出現(xiàn)安全事故。在煤炭開采過程中，地質(zhì)因素對煤炭開采有著十分重要的影響，當前機械化的煤炭開采逐漸發(fā)展，就更需要加強對地質(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，煤層的厚度其實是煤層頂和底板巖石之間的距離，煤的形成過程中，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，還有些可能會厚達幾百米。根據(jù)我國不同煤炭開采方式，可以將露天開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]。

通過對引起煤層厚度變化的地質(zhì)因素進行分析，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煤炭開采有著十分重要的影響，煤炭的儲量以及生產(chǎn)會受到煤層的分岔、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)造運動的情況下，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。如果地殼巖石的強度不足構(gòu)造運動產(chǎn)生的地應力時，就會出現(xiàn)巖石的斷裂，斷裂后巖塊會沿著破裂面出現(xiàn)相對的運動，形成斷層。

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

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，開采過程中會作為有害的氣體排放到大氣中。煤礦瓦斯是對煤礦安全生產(chǎn)有著極大威脅的氣體。我國的煤炭資源比較豐富，煤層氣也比較多，在勘測、開采煤層氣時會對周圍的大氣、水以及植被等造成極為不利的影響。煤層氣的開采需要明確其對環(huán)境的影響，制定出科學的能源以環(huán)境之間負面效應的衡量標準，從而實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。煤層氣的開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。如果回采時碰到斷層后，可以通過挑頂挖底的形式經(jīng)過斷層，如果斷層會讓煤層、砂巖、礫巖頂?shù)装褰佑|，就很難推進開采工作。如果煤層開采時碰到帶有石灰?guī)r的頂?shù)装?，開采后，頂?shù)装鍟慌鼔模沟叵滤姆植汲霈F(xiàn)變化，引發(fā)透水問題。不同的頂板類型會對其支護形式以及密度產(chǎn)生影響。底板比較松軟時，底板中很容易插入支柱，對頂板的支護作用就會喪失，還會導致采煤機和刮板輸送機出現(xiàn)下降的問題，不利于煤炭開采的順利進行。

5　沖擊地壓的影響

煤礦的沖擊地壓是開采礦井時，井港、周邊的巖體出現(xiàn)力學平衡上的破壞，彈性性能突然釋放出現(xiàn)比較猛烈的動力。沖擊地壓會導致頂板塌落、巷道底鼓、幫鼓出現(xiàn)變形。沖擊地壓會受到采動的影響，在煤炭開采時，會形成重力型的沖擊地壓，在對相鄰工作面進行開采后，老頂沒有完全塌落，會在相鄰面的預留煤柱上形成懸臂梁[3]，出現(xiàn)應力比較集中的區(qū)域，開采的不斷推進，受到采動的影響，煤柱上的應力會間隔釋放，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)出倒臺階的形狀，塌落的角度比較小，上面的巖層沒有完善塌落，使得鄰面頂壓和正在采面的頂壓應力出現(xiàn)增加，使得應力短時間內(nèi)增大。而且由于工作面預留的煤柱寬度比較大、煤的硬度比較高，沒有辦法將應力釋放，就是使得應力集中，當累積到一定的程度后就會突然釋放沖擊地壓，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，就會使應力在相對較軟的位置出現(xiàn)釋放，橫縱想的塌落面積都比較大，地面上會有地震感覺。

6　水文地質(zhì)條件的影響

水文地質(zhì)條件在煤炭資源開采過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，實現(xiàn)地下水資源的合理利用。我國煤礦的透水事故也發(fā)生過，因此加強水文地質(zhì)條件的勘察是十分必要的，要對地面水文以及井下水文地質(zhì)情況進行勘察。礦井中的水文地質(zhì)工作中，礦井涌水量是一項基礎(chǔ)性的工作，能夠以此為依據(jù)確定礦床水文地質(zhì)的類型以及地質(zhì)條件的復雜情況等，對礦床開發(fā)的經(jīng)濟技術(shù)條件進行分析和評價。做好礦井水害防治工作，對地面、井下都要做好防水工作，按照防水的閥門、防水墻、排水設(shè)備等，保證煤礦生產(chǎn)建設(shè)的順利推進。

7　結(jié)束語

在煤炭開采過程中，會受到多種地質(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)装濉_擊地壓以及水文地質(zhì)條件等因素的影響，因此需要加強各方面的工作的研究與推進，保證煤炭開采的安全進行，使工作人員的生產(chǎn)條件得以改善，保證煤炭產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)良好的發(fā)展，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。

[1]程軍,張麗紅,劉梓萱,張靜.論我國煤炭開采的地質(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采的地質(zhì)因素 [J].中國煤炭地質(zhì),2013,02:27～31.

[3]秦小剛,畢慧杰,楊振華.淺談影響煤炭開采的地質(zhì)因素 [J].河南科技,2013,10:52.

P5[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～461～1

韓偉（1987～），男，2015年至今就讀于河南理工大學地質(zhì)工程專業(yè)在職研究生，助理工程師，研究方向為煤田地質(zhì)、煤層氣地質(zhì)和礦井地質(zhì)的勘查及科研等。