论煤矿地质与煤矿安全分析

论煤矿地质与煤矿安全分析

李鹏

中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院  056004

摘要:随着我国社会经济的不断发展,煤炭行业也进入了一个快速增长期,并且,煤矿安全问题日益严重。煤矿事故时有发生。本文通过对矿井地质和煤尘爆炸危险性分析、影响因素以及防治措施进行研究。

基金项目：煤矿水害远程监测实时预警成套装备研发与示范（20375408D）

关键词：煤矿地质；煤矿安全；有效分析

煤炭资源是我国国民经济发展的重要支柱,也在国家经济建设和社会发展中发挥着不可替代的作用,对促进我国经济快速稳定增长具有深远影响。然而随着煤矿开采技术不断地提高以及煤矿安全事故频发发生频率越来越高、形势越来严峻等问题出现了严重挑战矿井生产与安全管理水平。所以我们必须要高度重视并积极采取有效措施来解决这些突出矛盾:首先是加强地质勘探工作;其次是加大力度整治煤层塌方和瓦斯抽采,以保证我国煤炭资源的合理开发利用然后是加强矿井安全管理,确保生产过程中的各项技术措施和操作规范符合法律法规;最后就是要建立健全煤炭资源开发利用规划方案。

一、煤矿地质与煤矿安全现状

（一）煤矿地质与煤矿的主要特点

1.煤层顶板是由大量岩巷连接在一起的,在一定程度上,矿体与周围岩层之间存在着紧密结合、相互影响和相互作用。

2.煤柱顶部位于矿井底部上部的部分。由于其受应力集中而导致裂隙发育或贯通于下部构造中形成裂缝;同时由于其变形作用以及温度变化等因素对岩石软化作用也会造成破坏从而引起塌陷现象发生;另外在一定程度上在矿井顶板上,由于其受压而形成裂隙,从而造成安全隐患。

3.煤层上部的地质与下部褶皱构造、断层破碎带和断裂活动有关。

4.煤体上部是由大量岩性为坚硬、较厚且有一定厚度的岩石及少量富含水分等矿物所组成。这些特殊物质使其具有独特物理化学性质以及良好地导电性能;同时由于矿井顶板岩层受压而产生裂隙,从而导致了对安全生产造成影响煤层上部的地质和岩体本身具有一定厚度,在受到压力作用时,其导电性会产生改变,从而使安全生产带来隐患。

5.煤体上部是由大量岩性、较坚硬和有一定厚度的岩石及少量富含水分的矿物所组成,这些岩层在受到压力作用时,其表面将会产生较大孔隙。因此使矿井顶板的安全生产带来隐患。

（二）煤矿地质及矿井安全问题

煤矿地质灾害是由煤层顶底板岩性、水文条件和构造特征以及断层的影响因素而引起。因此,在进行矿井安全分析时,应结合实际情况对矿井可能存在的问题做出合理预测。

1.由于瓦斯突出与低阻燃煤体中大量含氧化合物含量较高。所以要通过加强通风设备管理来提高其生产能力是目前最行之有效也最有效控制措施之一。

2.由于煤层顶板岩性、水文条件和构造等因素的影响,瓦斯涌出量会随着深度增加而增大,当超过矿井安全开采时就可能引起严重事故。

3.加强通风设备管理。如采取降尘技术,可以将煤层顶板上的灰渣直接排至井下,减少了空气中粉尘和瓦斯含量;还可通过降低风量来减小对周围环境的

（三）煤矿地质与煤矿安全问题及主要原因

1.顶板岩层在水平方向的地质作用下,岩石结构受到了垂直方向上的压力,而产生了裂隙、断层等问题;

2.岩体受挤压破碎和风化剥蚀影响形成裂缝或碎斑带。这些现象是造成煤层出现塌陷事故最常见原因。如果不加以控制并采取有效措施将可能导致矿井发生坍塌事故或破坏安全设施引起重大危险源发现,进而引发严重后果甚至危及生命财产的情况发生时就该对其进行处理了;

3煤层顶板岩体在水平方向上的裂隙发育,其应力集中现象也比较严重,当出现断裂或破碎带时就会引起矿井发生坍塌事故;

4.水文地质条件是造成煤矿安全问题和严重后果最主要原因之一。

（四）煤矿地质与煤矿安全问题及其启示

1.加强煤矿安全技术研究和开发,提高煤矿开采的安全性

2.强化地质勘测,完善预防措施。在进行矿井建设前要对周围环境进行详细调查了解才能保证施工过程中不出现危险事故发生以及避免造成人员伤亡及财产损失、人员伤害等问题;同时还要做好瓦斯治理工作防止煤层下陷情况的发生与发展;加强瓦斯抽采技术和安全管理水平提高煤矿开采安全性也是非常必要的

3.重视并积极开展矿井通风加强瓦斯抽采,防止发生矿井下陷

4.注重煤矿安全管理,制定完善的应急预案

5.加强煤矿安全监督,保证生产过程中的安全性

7.加强对煤矿开采过程中的安全问题,减少煤矿事故发生

8.加强对煤矿地质与煤矿安全的监督,做好瓦斯抽采,保障矿井施工过程中人员生命财产安全

二、煤矿地质与安全

（一）煤矿地质与矿山

1、矿井地质概况根据煤层赋存的物理性质和构造作用,确定其主要分布区域:下伏奥灰岩,二叠系砂岩;上第三系中统旋回山前寒武纪厚白沱组地层。依据矿区地层剖面与围压关系及构造控制性等特点可划分成断层带或断裂、节理裂隙区或含水圈层。矿井地质单元的形成是由一系列连续变化的间断变化活动引起下伏岩层沿一定方向向着倾斜,而产煤活动又是由断层、裂隙及岩层等围压构造和岩体的变形或风化作用所引起。

(1)断裂带矿井地质单元与节理裂缝控制区:在该层中,断层影响范围内形成了较好的控水含水量,但其分布不均匀且局部受应力集中现象;断裂面走向方向为南北两侧向偏移较大处或裂隙发育部位及围压高值地段、低洼地等区域好的围压,其控制程度为良好,但在断层中不稳定而形成了较易产煤层。

(2)节理裂隙带矿井地质单元与岩溶发育区域:主要分布于华北板块、东北和华北两大断裂构造区及南东等地区;以长株大口后退西山前陡倾伏为主要特征;断层影响范围内形成的断块或破碎岩石是本区最复杂和常见的控制因素,其围压相对较低与煤田、断裂带及含水圈层,在华北板块和东北和华北两大裂隙岩体中,节理裂隙发育程度较高;断裂面走向垂直于矿井平面方向分布。

(3)含压活动控制区:主要为下伏岩层受构造运动影响而形成的挤压破碎作用所构成的压性断层。

（二）煤矿开采

矿井的开采是以安全为目的,在保证生产过程中,对地质条件和开采技术等进行综合考虑。

1.合理利用地下空间。根据煤矿工作面周围环境特点及周边情况来确定其位置、距离以及巷道长短;同时要注意保护煤层结构构造中的顶板与岩性特征和断层破碎带以及地表沉降;还要做好采空区附近建筑物安全隐患整治防止发生火灾、瓦斯爆炸事故;做好采空区的安全监测工作,及时发现矿井存在异常地质问题,并采取有效措施解决。

2.加强通风系统管理。合理利用现有资源和提高能源效率是保证煤矿开采过程中必不可少的一个环节:一是要对煤层进行全面检查和检测,二是在生产前必须制定详细计划表以指导实际操作、三是严格执行各项规章制度;四就是做好安全防护工作防止发生事故后造成人员伤亡及财产损失等问题五是做好日常安全管理,定期对员工进行培训。

3.加强生产过程中的通风、采空区以及巷道布置,保证其与周围环境相互协调。井田内应保持一定面积且不允许出现积水情况;同时在矿区内部也要保持适当宽度和高度并及时清理地面裂缝以避免发生塌方事故或造成人员伤亡及财产损失等问题;井下各煤体之间必须做好排水工作以免产生涌水现象而影响生产安全井下应保持一定宽度的排水沟,以防止发生事故后造成巷道堵塞,影响安全生产。

（三）煤矿保护与环境保护

我国煤矿安全生产管理体制主要是煤矿企业的相关责任,而对环境治理则更多的是强调“三废”,如废气、固体废物和噪声污染等。但随着国家环境保护政策不断完善与落实到煤炭产业中去后也有了很大改善;矿区内的采矿活动已从开采前规划到采煤工作结束再返回到原处进行作业变为现在全过程控制和保护;煤矿企业在生产过程中产生大量粉尘、烟气以及各种废弃物等对环境造成严重危害。

（四）煤矿矿井的安全救援

1.在井下安全救援的过程中,我们要根据煤层赋存条件,选择合适的区域进行矿压观测。同时还要注意对地面沉降、瓦斯压力以及温度等指标进行观察和记录。

2.对于煤矿来说需要采取相应措施来防止意外事故发生或者是人为导致一些不必要损失;例如:如果遇到火情或爆炸性混合物时应该及时停止燃烧并迅速撤离到安全地带,并且在出现火源之前应做好相关的通风处理工作以确保不会造成人员伤亡等情况。

3.在进行矿压观测的过程中,我们要注意做好相关数据记录,以备以后事故处理和预防措施。

4.当我们发现矿压异常时,要立即停止作业,并且及时通知相关部门,做好紧急救助工作。5)在进行事故处理的过程中应尽量减少人员伤亡和财产损失。

三、煤矿地质与煤矿安全对策

（一）煤矿开采事故

1.事故类型:煤矿开采过程中,瓦斯涌出、顶板岩巷掘进,煤柱破碎,产生滑坡等安全生产问题。

2.事故后果分析:由于采区通风条件较差导致矿井下不进行支护工作或未及时的对设备设施加以调整造成矿压增大和人员伤亡;在开采过程中出现瓦斯积聚、地面塌陷引发煤矿地质灾害以及地表水与地下水压力上升引起瓦斯爆炸等现象都是煤矿发生事故主要原因有:开采过程中瓦斯的爆炸,煤层顶板岩体破裂和采空区塌陷、地面沉降以及地表水与地下水压力上升等。

3.事故影响因素分析:煤矿安全管理制度不完善是导致矿井生产出现严重问题的重要环节之一;在煤矿企业内部没有建立严格合理有效地监督管理机制来预防各种隐患发生。

（二）煤矿地质与瓦斯灾害的安全防范

1.要加强安全生产管理,做好预防措施,并对其进行有效的监督和控制。

2.建立完善的安全管理机构以及组织机构。在煤矿企业中实行煤矿瓦斯抽采制度、矿井水害治理计划等一系列工作时都离不开科学合理化、专业性强且针对性高的安全防范方案来开展实施;同时还应制定出一套完整系统地应对突发性事故及灾害发生,并对其进行有效处理和控制措施。

3.要加强应急预案建设与管理做好瓦斯治理工作,防止突发事件的发生。

4.加强对煤矿地面塌方事故预防。

5提高工作人员素质和安全意识在进行开采前要制定出合理有效地防范措施,并严格执行相关制度;其次就是要建立健全应急救援机制以及管理体系、完善预警系统等方面来保障煤矿井下人员及财产不受到危害和损害程度降到最小化,从而减少不必发生的人员伤亡与经济损失。

（三）煤矿安全的应急

煤矿安全应急救援程序主要包括:组织、人员和设备的准备,根据不同情况,采取相应措施,以避免事故发生。

1.组织。在矿井生产过程中要定期进行检查与维护工作;建立健全各项规章制度并及时落实到位;对可能出现灾害或危险源应制定具体预防方案及防范措施等;做好突发事件的应对预案及演练活动来减少人员伤亡、财产损失和环境污染的危害程度:加强应急救援队伍建设,提高人员素质水平,完善安全教育培训体系。

2.人员准备。根据煤矿安全事故的发生,要有针对性地采取相应应急救援措施。如:在矿井作业中出现意外情况时应立即停止生产并报告上级部门;当灾害严重且人员伤亡超过一定数量后必须及时进行紧急救助等方法来应对突发状况和危害因素的进一步扩大化、危险程度不断加大而导致人身伤害或其他损失后果加重到难以想象及恢复状态等事故,都应该由煤矿安全管理组织机构人员准备。

3.装备与场地准备根据生产需要,应选择适合的场地和设施。例如:在矿区周围及周边有大量建筑物、构筑物等。这些地方都会对煤矿安全造成一定影响。因此要保证人员能够得到适当休息场所;配备相应器材设备并进行维护保养等方法来保障矿井的正常作业

4.应急准备与抢险救援工作相结合当发生意外事故时,应立即启动紧急预案和现场抢救方案:及时组织各部门及有关责任人、领导以及相关工作人员迅速赶赴危险区域撤离到安全地带。

结语：

综上所述,地质与煤矿安全分析的基本内容和方法是:以“定性、定量”为原则,在对矿井进行深入研究后确定其主要工作面以及所需解决的技术问题。通过对影响煤层赋存因素及稳定性条件等方面进行综合考虑并加以总结归纳出了一套较为科学合理且符合实际情况要求和操作方便又能准确反映本质特性规律。本文从煤矿地质与安全分析入手,以理论知识作为支撑、结合实践经验为前提来阐述矿井瓦斯涌及其危害从矿井地质、水文条件和煤层赋存介质等方面来阐述其对煤矿安全分析的影响,并在具体工作中加以改进,使之更加科学合理。

参考文献：

[1]赵思梦. 论煤矿地质测量工作在安全生产中的作用[J]. 能源与节能,2020(5):167-168.

[2]任晓娇. 关于中国煤矿地质灾害的分析与防治研究[J]. 能源与节能,2020(5):12-13.

[3]吴洪林. 论煤矿地质测量工作在安全生产中的作用[J]. 商品与质量,2020(17):185.

[4]茹晋峰. 煤矿通风与安全技术的应用分析[J]. 内蒙古石油化工,2020,46(4):80-81.