《煤矿地质环境与煤矿安全之间各因素关系》------福州论文资料库.doc

煤矿地质环境与煤矿安全之间各因素关系------福州论文资料库 煤矿地质环境与煤矿安全之间各因素关系------福州论文资料库 摘 要 通过对福建省各煤矿19802005年因自然环境与人为环境而发生安全事故次数的统计比较,代写硕士论文分析研究其关系,总结规律,找到一种“科学预测,超前监控,事先预防”的事故预防途径。 关键词 地质环境; 安全生产; 煤矿 煤矿安全事故主要发生在顶板、瓦斯、煤尘、水、火、放炮、机电、提升、运输等方面,按其形成环境可分为自然环境地质环境和人为环境[1]。地质环境包括顶板、瓦斯、水及煤层自燃等;人为环境包括烟火、放炮、机电、提升运输等。只要根据这两种环境来认识矿井安全问题,才能使矿井安全工作落到实处,才能促进煤矿安全生产。笔者通过对福建省各煤矿的生产实践以及煤矿发生安全事故次数统计、比较,分析地质环境与煤矿安全之间各因素关系,找出规律性,采取对策,以期在实践中科学地指导煤矿安全生产。 1. 地质构造与煤矿安全 工作面遇断层、褶曲地质构造等造成层位错动挤压、岩石破碎,同时伴随地下水渗透,煤层变松后又受到压力影响就容易脱落。地质构造带往往是发生顶板、透水、瓦斯事故的地段[2]。 1褶曲构造。在褶曲轴部往往裂隙、节理发育,煤层暴露后易吸水脱落,同时其轴部产状变化急剧,回采中不易支护,易发生片帮及冒顶事故;且褶曲轴部煤层厚度易突变变厚或变薄,小眼掘进时易发生煤层垮落堵人事故[3]。 2断层。在煤矿生产过程中,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;同时常在断层两盘产生牵引、揉皱、挤压等现象,导致煤厚突增或变薄,煤厚突增处易产生冒顶垮落堵人事故,还有一些顶断底不断、底断顶不断小断层及小型层间滑动构造部位,是岩块易脱落部位,也是产生顶板事故地段。工作面断层过压时,正确推断断层的性质、断距,及时留设断层煤柱,是防止透水及瓦斯事故的关键。 2. 煤岩组合与煤矿安全 煤岩组合即煤层顶底板厚度、岩性、结构等,是引发安全事故的重要地质因素[4]。福建省主要开采煤层属于下二叠统的童子岩组一、三段煤层,下三叠统上侏罗统的大坑组、文宾山组、焦坑组、梨山组。除童子岩组三段个别主采煤层顶板为细砂岩外,其余各主采煤层顶板多以粉砂岩、泥岩为主,底板由根土岩及细砂岩组成。由于煤系地层受到地质构造及后期改造影响,煤岩均产生变形,导致围岩破碎,顶板多不平整、煤层形态多变,增加采面顶板管理难度,从而产生安全隐患。 2.1 煤层顶板、巷道围岩的岩体结构 岩体受力后,其变形破坏的可能性、方式及规模,均受岩体结构的控制。一般是散体结构最不稳定,碎裂结构及层状碎裂结构稳定性差,层状结构基本稳定,块状结构稳定性较好。 2.2 煤层顶板、巷道围岩的岩石性质、厚度及组合形式 2.2.1 煤层顶板、巷道围岩的岩石性质 煤层顶板、巷道围岩的变形破坏与组成煤层的顶板、巷道围岩的岩石性质有密切的关系。在煤系地层中,一般砂岩的稳定性要比粉砂岩、泥岩的稳定性好,粉砂岩次之,泥岩的稳定性较差。成分以石英为主、硅质胶结的砂岩,其坚固性、连续性、整体性较好,因此作为煤层顶板、巷道围岩,其抗压强度大,稳定性较好。如大田县上京矿务局井田Ⅱ2背斜倒转翼的26,30,36,39煤层直接顶板为砂岩,其稳定性较好。而Ⅲ1向斜正常翼的33,39煤层顶板为泥岩,其稳定性较差。 2.2.2 顶板的岩石厚度 同一岩性的煤层顶板、巷道围岩,其厚度不同,反映的稳定性也不一样,厚度越大其稳定性越好。如大田县上京矿务局永丰东井田的39煤层地层倒转后直接顶为砂岩,局部地段砂岩的厚度只有12 m,煤层采动后,顶板很容易剥离冒落。 2.2.3 煤层顶板、巷道围岩的岩层组合方式 煤层顶板、巷道围岩的岩层组合形式也直接关系到煤层顶板、巷道围岩的稳定性,岩层由于沉积环境的差异,岩层的沉积组合方式也不同。若煤层顶板、巷道围岩的岩层组合接触关系不好,有的煤层顶板岩性由砂岩、泥岩互层组合,其整体性较差,往往在煤层采动后会一层层冒落。 2.3 煤层顶板、巷道围岩的岩层层理、节理的发育程度 岩层层理发育,其层与层之间的整体性、连续性较差,受力后很容易一层层剥离,所以煤层顶板、巷道围岩的岩层层理越发育,其稳定性就越差。同样岩体的节理发育,其整体性、连续性受破坏,受力后将沿节理面断裂而冒落。尤其是雨季,水沿裂隙侵入,造成煤岩层间冒顶及垮帮事故。如2000年天湖山曲斗矿569水平刷新车场时,由于围岩节理与劈理发育,两节理面斜交,加上敲帮问顶不及时,工人在出碴时,顶板突然冒落,造成岩层冒顶事故。 此外,福建省各主采煤层伪顶完整性差、强度低,采面推进时,受敲击或者放炮震动后,如果支护没有及时跟上,或支护方式、手段没有很好适应煤层顶板变化,易产生顶板事故,它是福建省矿井最常见的事故之一。福建省煤层厚度变化主要属后生变化,褶曲、断层发育,造成煤层形态多变,多以藕节状、鸡窝状、阶梯状等不规则形态出现,特别在构造挤压带附近易形成煤包及厚薄相间带,从而增加采面顶板管理难度,是造成顶板及垮煤安全事故的主要原因。 3. 瓦斯地质与煤矿安全 福建省各矿井虽属低瓦斯矿井,但瓦斯对矿井安全危害仍存在以下特点 1随着煤层变质程度及开采深度增加,瓦斯含量也随着增加,从而增加通风管理难度,导致瓦斯事故。 2不同构造部位,瓦斯含量不一,矿井内特别是火成岩侵入带附近,压性断层尤其是复式向斜或背斜轴部转折端,易于积集瓦斯。 3岩层产状平缓,裂隙不发育,围岩透气性差的封闭地段,瓦斯易于积聚,往往是瓦斯事故发生带。 4瓦斯是流动的有害气体,随着气压变化而不断地流动,改变积集地点,常多积集在老空区和通风不良的小眼等地段[5],这些地段恰恰是事故发生带。 4. 水文地质与煤矿安全 矿井在开拓、掘进、回采过程中,不断破坏原始水文地质条件,从而导致水害发生。分析认为危及福建省煤矿安全生产的水害有 1老空区积水与煤矿安全。福建省各矿区地表小窑多,开采历史长,主要分布于可采煤层浅部,通过调查均有不同程度积水。随着小窑的不断延伸,导致很多小窑与矿井相通,由于其具体位置、范围难于准确实测,在采矿活动下,很容易发生透水事故,如2005年5月28日龙岩市新罗区发生突水事故。 2断层水、地下水与煤矿安全。福建省各矿区地质构造发育,特别是一些边界断层直接与灰岩接口或直接沟通地表水体,开采其影响范围煤层很易造成透水事故。此外井田内一些早期钻孔封孔质量不好,积水多,沟通钻孔时易发生钻孔透水伤人事故。 5. 采取对策 5.1 加强矿井地质构造研究 煤矿地质技术