地质构造对矿井安全的影响分析

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  [摘 要]煤矿的安全生产是企业的重中之重,安全与生产两者存在着密切的联系,安全是生产的前提,要想搞好生产,实现矿井的高产高效,必须抓好安全。随着矿井开采的不断深入,井下复杂的地质构造及瓦斯地质,对井巷掘进、煤层开采造成严重影响,并威胁着井下安全生产,是影响煤矿安全生产最重要的客观因素。本文通过分析地质环境因素对矿井安全的影响,并总结规律,试图建立一种“科学预测,超前监控,事先防范”的事故预防体系,从而为矿井安全生产提供一些理论保障。
  [关键词]地质构造;矿井;安全生产
  中图分类号:R682 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)26-0371-01
  一、引言
  因煤炭开采在地下作业,其生产系统复杂,并且随着地质条件频繁变化的采掘工作面的推进及移动,会给井下生产带来了一个个未知而又不安全因素,尤其是顶板、瓦斯、水、火、煤尘等五大自然灾害也时刻威胁职工生命的安全。实践表明特殊的自然地质环境和恶劣的地质条件往往是孕育煤矿惨痛事故的温床。下面重点将从地质构造和瓦斯地质两方面展开分析研究,为煤矿安全生产提供一些思路。
  二、地质构造对矿井安全的影响及应对措施
  地质构造:地质构造常出现岩层滑移,围岩破碎等特征,因而地质构造带多是引发煤矿顶板、透水、瓦斯事故的重点地段。下面针对不同地质构造可能带来的事故分别展开研究。
  1、断层:断层广泛存在于不同构造环境中类型很多,断层活动常会在爆发地段的有关构造、地层、煤层反应出来。在矿井生产过程中,常遇到许多不同性质的断层,其破碎带大小不一,对围岩破坏程度也不同;同时常在断层两旁引发挤压、牵引、揉皺等现象,导致煤层突增或压薄,煤层突增处就极易产生煤层偏冒、跨落堵人等事故。还有一些顶断底不断或底断顶不断的小断层甚至小断层间滑动构造部位,由于受到构造应力的作用,围岩易脱落,且脱落面积较大,没有预兆,采空后顶板来压较快,则是产生顶板事故的地段。
  2、褶曲构造:岩层在构造应力的作用下,地壳的水平运动是产生褶曲构造的地质条件。单一岩层受构造应力的作用,在不同部位会产生一系列的节理、裂隙、小断层等内部小构造。特别是在褶曲轴部往往节理、裂隙发育,煤层暴露后吸水脱落,同时其轴部产状变化急剧,回采中不易支护,易发生片帮甚至冒顶事故。其次褶曲轴部煤厚度易突变(变厚或变薄),小眼掘进时就易发生煤层跨落堵人事故。
  3、从瓦斯赋存与构造关系规律看,褶曲轴部往往也是瓦斯富集带,为此正确预测褶曲轴部位置对防止瓦斯突出而引起的事故也是至关重要的。
  煤岩组合:即煤层煤顶板岩性、厚度、结构等,它们是引发顶板事故的重要地质因素。由于煤系地层受到地质应力及后期改造影响,煤岩层均已产生形变,导致顶板多变不平整,围岩破碎,煤层形态多变,增加采面顶板管理的难度,通常易引发的事故隐患如下:
  1、围岩节理和劈理发育地段,易产生煤岩层脱落伤人,尤其是雨季期间,水沿裂隙侵入,会造成煤岩层冒顶及跨帮事故。
  2、若煤层伪顶强度低,完整性差,则采面推进时,受敲击或放炮震动后,一旦支护没有及时跟上,或支护手段及方式不能适应煤层顶板变化,也极易诱发顶板事故。
  3、在回采过程中,随着采空面积扩大,又未能及时回柱放顶,引起一些部位应力集中,可能导致较脆弱部位顶板跨落,或引发煤层瓦斯的异常涌出,从而波及整个工作面的安全。
  4、复杂的煤岩结构煤层中往往含有夹矸层,在开采过程中就易发生夹矸至上分层脱落引发伤人事故。
  5、煤层厚度变化:煤层厚度变化多属后生变化,加上褶曲、断层发育,造成煤层形态多变,常有鸡窝状、藕节状、阶梯状等不规则形态出现,特别是在构造挤压带附近易形成煤包或厚薄相间带等。由于煤厚的变化会造成顶板稳定性差,伪顶发育会造成采面顶板管理难度较大,这都是易产生顶板及跨煤事故的地带。对于倾角大的煤层一旦发生局部冒顶时,顶板会向下滑移,就可能扩大为大面积冒顶。
  应对措施:重点要加强顶板管理。
  1、采掘工作面在开工前,要以《煤矿安全规程》为指导思想,制定严格、详细的作业规程,规程中要针对工作面的具体的地质条件,制定详细的采面地质说明书与完善的顶板管理措施,特别是对工作面支护质量、规格要作严格细致的规定,并且要随着工作面的不断推进和地质条件的不断变化而作出相应的补充和完善,并做到培训到位,贯彻到个人。作业规程须经有关领导审批并在有关人员中进行全面贯彻之后方可开工,无作业规程或不完善以及没有全面贯彻坚决不许开工。
  2、采掘工作面首先要严格按照《煤矿安全规程》规定施工作业,严禁违章作业,坚持“三不生产原则”强化现场管理。其次对工作面的支护质量规格和方式要严格按照规程要求进行,不合格的坚决令其停产整改,遇到地质条件特殊地段如断层、褶曲、挤压带和顶板特别破碎地点必须采取特殊和稳妥的支护方式。再次采面要坚持按规程要求及时回柱放顶,无及时回柱放顶的不准作业。
  3、要结合煤岩性特征,合理布置炮眼,控制好装药量,避免由于放炮引发冒顶事故。
  4、切实落实好采掘工作面的敲帮问顶工作,对于架棚巷道要坚持使用超前支护,严禁空顶作业,消除顶板事故。
  三、瓦斯地质对矿井安全的影响及应对措施
  近年来煤矿开采过程中发生多起瓦斯事故,通过分析,作者认为瓦斯对矿井安全危害主要有以下几个特点:
  1、瓦斯的含量会随着煤层变质程度增加而增加。受到开采深度加深的影响,地应力和岩体本身自重力相应增大,瓦斯含量和瓦斯压力也随之增大。这就增加了通风管理难度,增加了瓦斯事故的发生概率。
  2、“煤包”易引发瓦斯突出事故。煤厚的变化,是地应力集中的体现,是后期开采形成的。由于后期开采中可引起明显的煤层结构破坏,瓦斯突出前的煤变松、层理紊乱,软硬分层易于突出,但并不是所有的“煤包”都会引起瓦斯突出。瓦斯含量与煤包围岩组合特征、地表距离、煤体结构、煤变质程度、煤组分、煤岩类型、附近岩浆活动、采掘应力等多种因素有关。
  3、水大瓦斯含量低,水小瓦斯含量高。岩层产状平缓,围岩透气、透水性差的封闭地段,瓦斯易于积聚,相反围岩及煤层透气、透水性好的地段,则瓦斯不易于积聚,前者往往是瓦斯气体事故多发地带。
  4、瓦斯作为一种流动的有害气体,会随着气压变化而变化,并且不断流动,转变聚集地点,瓦斯常多聚集在通风不良的废巷、独头巷道和老空区,因而这些地点也是最易发生瓦斯气体事故的地方。
  5、采掘面管理不善,开采顺序不合理,采掘面无及时回柱,控顶距离过大,以及采空区遗留煤太多,均可能造成瓦斯异常涌出而引发瓦斯气体事故。
  应对措施:加强瓦斯管理,深入开展瓦斯地质的预测预报工作。
  1、地质技术人员要及时准确地做好断层、褶曲等瓦斯富集地段的地質构造的预测预报工作,以便为开采过程及时留设断层煤柱或及时做好瓦斯管理工作提供可靠理论依据。
  2、加强对采掘工作面的瓦斯管理,切实落实好瓦斯检测制度,在过断层、褶曲等瓦斯富集地段时,必须适当增加瓦斯检测次数或加大供风量以冲淡瓦斯。
  3、做好局部通风工作,保证工作面有足够的风量来降低瓦斯浓度。采掘作业点要坚持“一炮三检”制度。对临时停工停风地点,没有避风的独头巷道、小眼、采空区应及时设置栅栏,并悬挂警示牌,以防瓦斯气体事故。
  4、采取合理的开采顺序,加强采面管理,防止因采面管理不善而导致瓦斯异常涌出。
  四、结语
  综上所述,在煤矿安全生产中,不能仅就安全抓安全,探明地质构造的类型和规模是保障安全生产的第一步,要时刻注意地质构造的变化,认真研究分析这些地质因素,找出规律,制定有效的防治措施,从而预防煤矿重大事故的发生。
  参考文献
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