影響煤炭開采的地質因素分析

■韓偉薛冰李寧趙陽

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

影響煤炭開采的地質因素分析

■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會占到總工業傷亡人數的一半以上，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，開采技術不規范、監督管理以及地質條件勘察等不到位都會影響煤炭開采的質量。本文就影響煤炭開采的地質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 地質因素

實現煤炭的生產安全是保證煤礦工人生命安全，促進煤炭業良好發展的重要工作，也有助于促進社會經濟的穩定、健康發展。要實現煤礦的安全生產，應加強投入，避免煤炭開采過程出現安全事故。在煤炭開采過程中，地質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展，就更需要加強對地質條件的勘察，保證生產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，在頂底板巖石之間，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因素進行分析，煤層的形態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會受到煤層的分岔、變形等變化影響。

2　煤田的地質構造

褶皺是巖層在構造運動的情況下，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，兩側的巖層比較新，隨著新巖層的不斷出現，兩側的巖層傾向相背[2]。向斜與背斜是相反的。如果地殼巖石的強度不足構造運動產生的地應力時，就會出現巖石的斷裂，斷裂后巖塊會沿著破裂面出現相對的運動，形成斷層。

如果回采過程中遇到背斜和向斜，會影響頂板的穩定性。褶皺形成過程中會出現不同的斷裂構造，影響巖石的穩定性和整體性，形成導水通道。褶皺會對煤層厚度的變化產生影響，有些地區的煤層會比較薄，巖床和巖墻的入侵會出現局部地區不能開采，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境的影響，制定出科學的能源以環境之間負面效應的衡量標準，從而實現經濟與環境的協調發展。煤層氣的開采能夠減少能源供需的缺陷，使能源結構得到改善。

4　煤層頂底板

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過斷層，如果斷層會讓煤層、砂巖、礫巖頂底板接觸，就很難推進開采工作。如果煤層開采時碰到帶有石灰巖的頂底板，開采后，頂底板會被劈壞，使地下水的分布出現變化，引發透水問題。不同的頂板類型會對其支護形式以及密度產生影響。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、周邊的巖體出現力學平衡上的破壞，彈性性能突然釋放出現比較猛烈的動力。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]，出現應力比較集中的區域，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。

鄰面與現采面頂板的塌落是不同的，塌落一般呈現出倒臺階的形狀，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增加，使得應力短時間內增大。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　水文地質條件的影響

水文地質條件在煤炭資源開采過程中也有著一定的影響，做好水文地質條件的研究能夠避免地下水的危害，實現地下水資源的合理利用。我國煤礦的透水事故也發生過，因此加強水文地質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情況進行勘察。礦井中的水文地質工作中，礦井涌水量是一項基礎性的工作，能夠以此為依據確定礦床水文地質的類型以及地質條件的復雜情況等，對礦床開發的經濟技術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、排水設備等，保證煤礦生產建設的順利推進。

7　結束語

在煤炭開采過程中，會受到多種地質因素的影響，如煤層厚度及變化、煤田的構造、煤層氣、煤層頂底板、沖擊地壓以及水文地質條件等因素的影響，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，使工作人員的生產條件得以改善，保證煤炭產業實現良好的發展，促進社會經濟的發展。

[1]程軍,張麗紅,劉梓萱,張靜.論我國煤炭開采的地質結構影響 [J].煤炭技術,2011,10: 10～11.

[2]馬永輝.影響崇信縣南部煤炭資源開采的地質因素 [J].中國煤炭地質,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工程專業在職研究生，助理工程師，研究方向為煤田地質、煤層氣地質和礦井地質的勘查及科研等。