地质构造对煤矿安全生产的影响

地质构造对安全生产的影响
地质构造按其规模和对生产的影响程度分为大、中、小型3个等级。

大型构造决定井田总体形态和井田边界;中型构造影响采区划分和采区巷道布置,对煤矿生产影响极大小型构造是指在巷道施工或煤层开采过程中遇到的小褶曲和小断层,会给采掘工作,特别是机械化开采带来困难。

(一)褶曲
1.褶曲对煤矿生产的影响
大型褶曲的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井开拓方式的确定,是矿井设计考虑的问题;中型褶曲对采区的布置关系密切,影响到采区的大小和采区巷道布置;小型褶曲影响平巷的掘进方向,从而影响采煤工作面长度,煤厚的变化往往会使生产条件复杂;如果褶曲两翼紧闭,两翼夹角较小,褶曲轴部地应力就较大,且往往次一级构造发育,通常作为开采的边界考虑。

2.褶曲的处理
通常以大型褶曲的轴线作为井田边界。

如果井田内有大型背斜构造,开拓系统中常把总回风巷道布置在背斜轴部附近,两翼煤层均可利用;有些井田内有大型向斜构造,常把运输巷道布置在向斜轴部附近,用一条运输巷解决向斜两翼的运输问题。

井筒最好不要布置在向斜轴部附近。

大型向斜轴部顶板压力常有增大现象,必须加强支护,否则容易发生局部冒
顶、大面积冒顶等事故,给顶板管理带来很大困难。

有瓦斯突出的矿井,向斜轴部是瓦斯突出的危险区。

由于向斜轴部顶板压力大,再加上强大的瓦斯压力,向斜轴部极易发生煤与瓦斯突出。

背斜轴部往往容易积聚瓦斯,发生瓦斯超限。

中型褶曲的轴线通常作为采区中心布置采区上(下)山,也可以作为采区的边界,对于宽缓褶曲,工作面还可以直接推过去。

小型褶曲发育的地区,煤层会突然增厚或变薄,甚至不可采,使工作面无法通过,需要重新开掘切眼进行生产;小褶曲会使煤巷弯曲,为满足生产要求,巷道需要找直。

(二)断裂构造
1.节理(裂隙)对煤矿生产的影响及处理
当岩石中节理发育时,炮眼方向如与主要节理组平行,不仅容易卡钎子(尤其是用“一”字形钻头),而且在爆破时沿裂隙面漏气,爆破效果大大降低。

所以,炮眼方向应尽量垂直主要节理面布置。

在回采时,根据节理面的方向和发育程度,合理布置采煤工作面,可以提高生产煤层顶板岩石节理发育时,工作面顶板支护一般不能用单体柱,而要采用铰接顶梁或π型梁,并且顶梁不能平行主要裂隙组方向,应与主要裂隙组有一定交角,以防止顶板岩石沿裂隙面冒落。

当煤层倾角较小、顶板裂隙发育时,放顶距离要小,而且回柱放顶方向应根据顶板主要裂隙
组方向确定。

当煤层顶板节理发育时,采煤工作面布置要考虑节理的方向,以利于顶板支护。

如果工作面平行主要裂隙组方向,容易发生冒顶事故。

因此工作面布置最好与主要节理组方向有一定交角或接近垂直。

节理发育的地段是地下水和矿井瓦斯的良好通道。

如果工作面采前要进行瓦斯抽放一般应使回采准备巷道与主要节理组方向呈一定角度。

为保证回采的安全,应在采前查明节理的发育程度及其与水源的导通情况。

2.断层对煤矿生产的影响及处理
(1)断层对煤矿生产的影响
断层破坏了煤层的连续性和完整性,对煤矿生产造成了很大的影响。

断层规模不同对生产的影响程度不同,一般落差大于50m为特大断层,落差50-20m为大型断层,落差20~5m 为中性断层,落差小于5m为小型断层断层对煤矿生产的影响主要表现在以下几方面。

影响井田划分。

断层是井田划分的主要依据之一。

在井田划分时,若井田内存在着大断层,必然会增加岩石巷道掘进量,并给掘进、运输、巷道维护、矿井水和矿井瓦斯防治等方面带来困难。

影响井田开拓方式。

若井田内存在大型断层,煤层必然被截割成若干不连续的块段断层附近煤层倾角加大,井田内煤
层产状变化复杂,开拓方式的选择受到限制。

影响采区和工作面布置。

井田内不同类型中、小型断层的存在,会给回采、运输、顶板管理和正规作业循环等造成困难,使煤矿生产水平划分,采区划分和工作面布置受到不同程度的影响。

影响安全生产。

由于断层带岩石破碎,强度降低,容易积聚瓦斯,导通地表水、地下水。

采掘工作面接近断层破碎带时要防止透水、煤与瓦斯突出、顶板等事故发生。

增加煤炭损失量。

断层两侧须留有一定宽度的断层煤柱,造成煤炭损失,断层越多,断层煤柱损失量越大。

增加巷道掘进量。

在巷道掘进中遇断层,可能会引起生产设计方案调整和寻找断失煤层,导致巷道掘进量增加,甚至会形成大量废巷。

影响煤矿综合效益。

煤层内的断层破坏程度与煤矿劳动生产率、吨煤成本、千吨掘进率、煤炭损失率和机械化开采水平等有密切关系,直接影响煤矿的生产效益。

(2)断层的处理
在开拓设计阶段,凡是煤田内有落差大于50m的特大型断层时,应以该大型断层作断层的处理分开拓设计、巷道掘进和回采三个阶段。

为井田边界,以便把井田边界煤柱和断层安全煤柱合为一体,减少煤柱损失,同时又可以避免三角煤,提高资源回收率。

在水文地质条件复杂的矿区,过断层时容易造成突水事故,因此我国许多矿区常以大断层为井田边界,尽量不使巷道横穿断层,以减少突水事故及大量岩巷的掘进。

划分采区时,也应以断层作为采区边界,但采区的走向长度应尽量与正常采区走向长度近似。

一般当两条断层之间的煤层走向长度大于800~1000m时,可以这两条断层为界划为一个采区,用双冀上山方案进行开采;当断层落差大于20m,断层之间走向长度在400~500m时,以断层为界划分采区,用单翼上山方案开采。

在选择井筒位置时,一般将立井井筒布置在倾角较大的大断层下盘,距断层30~50m以外的位置;对于倾角小的断层,立井井筒无法避开断层时,只能在井筒施工过程中采取必要的安全措施,选择煤层层数少的地点穿过断层,且井底车场的位置要避开断层带。

斜井井筒也要以同样的原则处理。

运输大巷服务时间长,需布置在较坚硬岩层中,且尽量少改变方向。

如果遇到落差较大断层,甚至可能与含水层相遇,就必须考虑巷道改道。

在巷道掘进阶段,当煤层平巷遇断层后,要保持巷道坡度,可以采用改变巷道方向过断层;上(下)山等倾斜巷道遇到断层后,主要根据巷道用途、断层面和煤层面产状、断层性质等采用改变巷道坡度或掘石门的办法通过断层。

回采阶段遇到断层,可以采用强行通过的方法,如断层落
差小于煤层厚度,或煤层顶底板岩性较软,可采用采煤机能强行截割通过,或采用重开切眼的方法,还可以采用工作面一分为二的方法,分别通过断层。