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煤矿地质灾害防治探究

2021-02-22 10:47 来源:地质灾害论文 人参与在线咨询

摘要:煤矿开采不可避免地会破坏地层的稳定性,从而引发煤矿地质灾害。因此,对煤矿开采过程中的地质灾害进行防治显得尤为重要。分析了煤矿地质灾害的特征及发生原因,并提出了一些有效的措施来防治煤矿地质灾害,可为保障煤矿的安全生产提供一定的参考。

关键词:煤矿开采;地质灾害;防治措施

煤多位于岩层之间,煤炭资源开采通常会破坏岩层的稳定性。这导致开采过程会引发一些地质灾害,严重威胁工人的生命安全。常见的煤矿地质灾害有顶板大面积冒顶、冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等,发生形式存在很大的不同。因此,必须采取有效措施防治煤矿地质灾害并实现安全开采。由于煤矿地质灾害的种类很多,所以在进行防治时需要注意地质灾害发生条件的差异性。本文围绕煤矿地质灾害的特征及其发生原因进行展开,并提出了一些防治煤矿地质灾害的措施。

1煤矿地质灾害特征及发生原因分析

煤矿地质灾害有多种类型,需根据其特征分析其发生原因,从而进行针对性的防治。下面将分别进行阐明。

1.1煤矿地质灾害特征。煤矿地质灾害主要分为顶板灾害、水害、瓦斯灾害三类,其中顶板灾害更加频繁。顶板灾害主要指顶板垮落,造成工作面回采巷道安全事故的发生,其主要特征是顶板岩层破碎后发生脱落。顶板灾害中最为严重的是冲击地压(见图1),其主要特征是巷道围岩会突然破碎并向巷道所在的空间弹射,对煤矿安全生产的影响极大。瓦斯灾害是煤矿安全生产的第一杀手,其主要表现为煤矿井下巷道内的瓦斯含量突然升高,在某种程度下会引发煤矿瓦斯爆炸。瓦斯灾害中最为严重的是煤与瓦斯突出,其具体表现为煤粉和瓦斯向巷道内急剧涌出,导致巷道内瓦斯浓度急剧增加。煤矿地质灾害中水害是发生频率最低的,其主要表现为煤矿井下涌水量急剧增加,可能会导致工作面被淹甚至整个矿井被淹没。在水害中突水事故最为严重,具体表现为在很短的时间内巷道或矿井被水淹没[1-2]。总的来说,煤矿地质灾害包含的范围很广,发生时表现形式存在很大的差异性。要想凭借其特征对煤矿地质灾害进行防治,存在很大的困难。因此,必须分析引发煤矿地质灾害的原因。

1.2煤矿地质灾害发生原因分析。通常情况下,煤矿地质灾害的发生多与开采区地质条件发生较大的变化有关。若煤层赋存条件比较简单,则开采时发生地质灾害的可能性非常小。然而,如果煤层中存在一些地质构造,则在开采时碰到这些地质构造就很容易引发煤矿地质灾害,例如,开采导致断层活化引发冲击地压、断层突水等;还有在褶皱区域,煤层瓦斯容易积聚而且应力比较集中,在开采时也容易诱发煤矿地质灾害。煤矿常见的地质构造如图2所示。此外,煤矿地质灾害的发生还与煤矿开采的技术条件有很大关系。现在煤矿开采的强度越来越大,对岩层的扰动也越来越大。在深部高应力开采条件下,这种扰动很容易引发煤矿地质灾害。特别是厚煤层放顶煤开采时,采空区冒落带会大范围增加。若冒落带范围波及、破坏井下含水层,则开采时很容易导致含水层中的水涌入工作面[3]。总的来说,引发煤矿地质灾害的原因主要可分为地质条件因素和开采技术条件两方面。要想预防煤矿地质灾害的发生,就必须采取相应的安全开采措施。

2煤矿地质灾害防治措施

煤矿地质灾害的发生,一方面与煤层赋存的地质条件有关,另一方面与煤矿开采技术条件有关。因此,应针对这两方面采取相应的防治措施。下面将进行具体分析。

2.1加强煤矿地质勘探。在很多情况下,煤矿地质灾害的发生与煤矿地质条件的不确定性存在很大的关系,例如煤与瓦斯突出、突水等。虽然在开采前煤矿企业已对回采区域的地质条件进行了勘探,但是获得的资料比较粗糙。因此,应加强煤矿地质勘探,保证地质条件对煤层开采的影响处于可控范围以内。这是因为煤矿工作面的开采设计多是根据煤矿的地质资料来进行的。此外,煤层中的瓦斯压力及含水层中的水压并不是固定不变的,其数值对于安全开采有着很大的影响。这就要求地质勘探不仅应具有准确性,还应具有一定的时效性,即地质勘探时间与煤层回采的时间不能相隔太远。煤层中的一些大的地质构造,例如大断层等,可通过地质勘探找到。然而对于一些小的地质构造,普通的地质勘探很难找到,需要采用一些特殊的勘探方法。为了提高地质勘探的准确性,非常有必要在煤矿勘探时采用一定的物探方法。

2.2选择合适的开采方式。在开采煤层时,不同的开采方式对于岩层的扰动是不同的。对岩层的扰动越大,则诱发煤矿地质灾害的可能性也就越大。因此,需根据煤层赋存地质条件选择合适的开采方式。当煤矿工作面靠近大断层时,应适当降低开采速度,以减小对岩层的扰动。在采用放顶煤开采时,若煤层与含水层的间距比较小,则应适当降低采放比,以免冒落带或裂隙带穿过含水层。更为重要的是,在进行开采设计时就应充分考虑工作面的地质构造情况,并做出相应的安全回采预案,例如,在断层附近开采时,采用钻孔来对断层附近的岩体进行卸压。

2.3重视基础理论的研究。在煤矿开采时,需要凭借相关的岩石力学理论和流体理论来指导煤矿的安全开采。然而,目前对于采矿中的一些理论还缺乏相应的认识,例如冲击地压、煤与瓦斯突出及突水理论。因此,应重视对这些基础理论的研究。这就要求煤矿企业加大对这些基础理论研究的投入,并与煤矿院校进行合作,以期能快速解决这些问题。这是由于中国已进入了深部开采时代,这些问题对煤矿开采安全性的影响日益突出[4]。一旦突破了这些理论,就可采用数值模拟方法来确定安全开采的方案。煤矿资源开采工作的落实,需要做好开采方案的协调,通过有效的煤矿管理,规避各类地质灾害,这不仅可以提升煤矿开采效率,还可为开采企业创造更高的经济收益。然而,解决这些问题不仅需要在理论公式上进行创新,还需要获得更多准确的现场数据。

3结语

煤层开采会破坏原始岩层的平衡,这是煤矿地质灾害发生的诱因。煤矿地质灾害的种类很多,表现形式存在很大的差异性,凭借其特征对煤矿地质灾害进行防治存在很大的困难。引发煤矿地质灾害的原因主要可分为地质条件因素和开采技术条件两方面。要想预防煤矿地质灾害的发生,应从加强煤矿地质勘探、选择合适的开采方式及重视基础理论的研究方面出发。研究可为煤矿地质灾害的防治提供一定的参考。

参考文献:

[1]张皓莎.煤矿地质灾害特征及其防治措施[J].矿业装备,2020(4):106-107.

[2]陈健.煤矿地质灾害特征及其防治措施[J].江西化工,2020(2):333-334.

[3]尚云露.煤矿地质灾害特征及其防治措施[J].当代化工研究,2019(6):46-47.

[4]贾盼雷.煤矿地质灾害特征及其防治措施探究[J].石化技术,2019,26(3):195.

作者:靳韶毅 单位:霍州煤电集团山西汾河焦煤股份有限公司

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