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摘要:简述了煤矿地质工作的必要性及工作特点,阐述了煤矿地质环境和煤矿地质灾害的特点,认清煤矿地质环境、掌握煤矿地质资料对指导煤矿的安全生产及绿色生产十分重要。
关键词:煤矿;地质资料;地质灾害
1 煤矿地质工作
煤矿地质工作主要是研究煤矿安全生产中的地质构造、煤层厚度的变化、矿井储量、矿井水的预测与防治、瓦斯地质等各类地质问题。从勘探到矿井的一切采掘工程, 都必须有可靠的地质资料为依据,才能指导矿井建设、采掘工作面的合理布局、确定采掘方式、采煤方法等,因此煤矿地质工作在生产建设和安全生产中具有十分重要的作用。煤矿生产大量实践证明:煤矿生产建设、安全生产和提高煤矿经济效益都离不开详实的地质资料。下面对煤矿地质工作的特点进行简单介绍,并对严重影响煤矿生产安全的水文地质因素进行论述。
1.1 煤矿地质工作的特点
一是煤矿地质工作的特殊性。煤矿地质工作的作业场所主要是在野外和井下,在煤矿生产期间,随着采掘工作面的不断变化,新发现的地质问题会不断出现,地质工作者必须经常到现场去发现问题、研究问题、解决问题,及时收集生产中揭露的地质资料,用现有的理论和方法,结合矿井内的所有地质资料,对收集的地质信息进行定性、定量综合分析和推测,及时发现和解决地质问题,为安全生产决策提供可靠的地质资料。
二是煤矿地质工作的复杂性和长期性。煤矿地质工作由于在井下受照明、巷道空间、观察范围、缺少先进的仪器设备和手段等条件的限制,收集采掘工作面地质资料时,对断层等地质构造的预测和定性定量分析容易出现偏差。这就需要一方面经常研究井下的地质情况,及时收集地质信息,解决地质问题;另一方面要将整个矿区的所有地质情况作为一个整体,全面、正确地认识矿区的地质情况, 作区域地质分析,同时应从其成因联系、控制关系、各种地质现象相互联系人手,全面研究其特征、发展和演化,找出普遍地质规律。
三是煤矿地质工作的科学预见性。地质工作要根据井下搜集的地质资料对工作面进行预测预报,要在巷道未开拓时就预先提出掘进前方可能出现的各种地质情况,及时预测、识别和发现断层,跟踪所预测、识别和发现的断层,随时注意观察和分析新出现的新的地质现象,以便及时采取措施。同时,加强对预测预报的工作面进行追踪验证,采取由点到面、由已知到未知、由浅部到深部、由个别到一般进行分析研究,必要时须采取“有疑必探,先探后掘”的方法。
1.2水文地质的介绍
煤矿井下水源主要有大气降水、地表水、钻孔水、老窑积水、断层水、含水层水等。
为了查明矿井水源,应掌握以下情况①老窑的详细情况,如开采时间、开采方法、开采深度、开采范围和积水区域分布状况。②矿井含水层与隔水层的数量、厚度、含水性能以及离开采层的距离。③弄清断层和裂隙的位置,错动距离,延伸长度,破碎带范围。④收集地面气象、降水量与河流水文资料,查明地表水体的分布范围、水量大小、洪水位标高和季节性变化情况等。⑤通过对探水钻孔或水文观测孔的水压、水位、水量变化的观测、水质分析查明矿井的水源。
做好矿井的井下探水工作。采掘工作面遇到下列情况时必须探水①接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。②接近含水量、导水断层、溶洞和陷落煤柱时。③接近水文地质复杂的区域, 并有出水征兆时。④接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池等相通的断层破碎带时。⑤接近有出水可能的钻孔时。
疏放老空水:直接放水①根据水源情况,得知老空区没有水的补给来源,排放这个区域的积水又不致过分加重矿井的排水负担时,可以直接放水。②先堵后放:当老空区与溶洞水或其它水源有联系时,其动水储量很大,如不堵住水源,在短时间内是不可能将水排完的,此时应先堵住出水点,然后再排放积水。③先放后堵:当被淹井巷有某种地面水或地下水源,作为直接补给水源,但涌水量不大,或者在一定季节没有补给,对这种老空水,应选择适当时机先行排水,然后利用枯水期修建必要的堵水工程。
2 煤矿地质环境
衡量煤矿生产地质环境状况的因素主体包括岩土环境现状、地质灾害状况、水环境与水资源状况等。煤矿生产实践中必然会令煤矿矿坑的排水、开采煤层生产进程中发生的裂缝、顶板冒落、松弛扰动、下沉等现象造成对含水岩组地质结构的不良破坏影响,令地质原有的平衡自然状态产生改变,并形成了以矿井为核心的漏斗沉降结构,令地下水形成了朝向矿坑的汇流聚集,在相应的影响半径范围内,地下水的总量流速会显著加快、水位持续下降、减少了其总体储藏量,局部地质则由承压变为无压,这样便会引发煤系裂层、顶部产生裂隙水现象,整体煤矿生产系统地质环境将遭受显著的不良影响。
随着煤矿生产的大规模开展,一些采空区上部将产生大面积的底面塌陷或出现大量的裂缝现象,令部分土地受到采动影响,在下沉与裂缝的综合作用下,形成塌陷坑或台阶塌陷地,并无法进行耕种,实际农田的种植面积将有所减少,进一步导致了农作物、粮食的不良减产。倘若一味地在生产矿区中排放废石,则不仅会占用農民耕地,还会对矿区周围环境土壤、地表水体、地下水产生不同程度的污染,甚至危及人类赖以生存的整体生态系统。
2.1 煤矿地质灾害的特点
1)群发性。采煤工程破坏地质环境的平衡,引起地质环境的反馈,其反馈行为所产生的灾害往往不是孤立的,常在矿区的某一时段形成灾害群。如地面塌陷、地裂缝、滑坡、煤层自燃灾害等在矿区的某一时段同时或相继发生。煤矿工程地质灾害发生面广,几乎涉及每一矿区,灾害种类多、频度高、危害大。地震灾害的潜在威胁最大。地面塌陷、滑坡、崩塌、水土流失等灾害治理难度大,经济损失额高。
2)衍生性。直接地质灾害常常衍生一连串的次生灾害,形成一系列成因联系的灾害链。如顶板灾害一地面塌陷、地裂缝一毁坏耕地、破坏地表建筑物和改变地表径流条件,引起地下水位下降一土地荒摸化。煤矿工程地质灾害具有瞬时性兼持续性发生的特点,其危害表现为同步和滞后性,因其受人类工程活动因素影响,预测与治理工作在一定程度上又具有可操作性。
3)区域性。就各种灾害的内部联系而言,它们受一定区域性条件控制,如区域性构造条件,区域性煤系岩性组合特征、区域性气候条件、区域性煤变质条件、区域性地理条件的控制和影响。因此,在灾害的时空演化和分布上表现出区域性的特点。受地质环境条件的影响,太原西山矿区的地质灾害主要以下错地裂缝及滑坡和泥石流为主。
煤矿工程地质灾害是自然地质活动与人类工程活动综合作用的结果。两种作用在煤矿开发中互为因果,彼此叠加,形成工程地质灾害链,其特点为致灾明显、危害颇大、预测与治理较难,并以人类工程灾害为主。煤矿应贯彻以防为主、防治结合的原则。遵循自然规律,重视环境保护,重视人类工程活动所引起或诱发的各类致灾因素的变化和由此产生的严重后果,合理规划煤矿建设。把防灾和开发建设与经济的可持续性发展协调统一起来。
3 结语
煤矿地质工作是一项复杂的系统工程,既要掌握详细的地质资料,指导矿井建设与安全生产,同时还要兼顾矿山地质环境,使矿山生产实现绿色和可持续化。
[1] 陈建忠. 浅析地质环境对煤矿安全生产的影响及防治[J]. 煤炭技术.
[2] 肖和平. 我国煤矿的主要地质灾害及防治对策[J]. 中国地质灾害与防治学报.
[3] 张超. 影响煤矿顶板事故的地质因素[J]. 现代商贸工业.
作者简介:高雷(1985.11-)助理工程师,2009年毕业于安徽工业经济职业技术学院,2013年毕业于安徽理工大学函授采矿工程专业,现就职于国投新集能源股份有限公司新集一矿地测科,
关键词:煤矿;地质资料;地质灾害
1 煤矿地质工作
煤矿地质工作主要是研究煤矿安全生产中的地质构造、煤层厚度的变化、矿井储量、矿井水的预测与防治、瓦斯地质等各类地质问题。从勘探到矿井的一切采掘工程, 都必须有可靠的地质资料为依据,才能指导矿井建设、采掘工作面的合理布局、确定采掘方式、采煤方法等,因此煤矿地质工作在生产建设和安全生产中具有十分重要的作用。煤矿生产大量实践证明:煤矿生产建设、安全生产和提高煤矿经济效益都离不开详实的地质资料。下面对煤矿地质工作的特点进行简单介绍,并对严重影响煤矿生产安全的水文地质因素进行论述。
1.1 煤矿地质工作的特点
一是煤矿地质工作的特殊性。煤矿地质工作的作业场所主要是在野外和井下,在煤矿生产期间,随着采掘工作面的不断变化,新发现的地质问题会不断出现,地质工作者必须经常到现场去发现问题、研究问题、解决问题,及时收集生产中揭露的地质资料,用现有的理论和方法,结合矿井内的所有地质资料,对收集的地质信息进行定性、定量综合分析和推测,及时发现和解决地质问题,为安全生产决策提供可靠的地质资料。
二是煤矿地质工作的复杂性和长期性。煤矿地质工作由于在井下受照明、巷道空间、观察范围、缺少先进的仪器设备和手段等条件的限制,收集采掘工作面地质资料时,对断层等地质构造的预测和定性定量分析容易出现偏差。这就需要一方面经常研究井下的地质情况,及时收集地质信息,解决地质问题;另一方面要将整个矿区的所有地质情况作为一个整体,全面、正确地认识矿区的地质情况, 作区域地质分析,同时应从其成因联系、控制关系、各种地质现象相互联系人手,全面研究其特征、发展和演化,找出普遍地质规律。
三是煤矿地质工作的科学预见性。地质工作要根据井下搜集的地质资料对工作面进行预测预报,要在巷道未开拓时就预先提出掘进前方可能出现的各种地质情况,及时预测、识别和发现断层,跟踪所预测、识别和发现的断层,随时注意观察和分析新出现的新的地质现象,以便及时采取措施。同时,加强对预测预报的工作面进行追踪验证,采取由点到面、由已知到未知、由浅部到深部、由个别到一般进行分析研究,必要时须采取“有疑必探,先探后掘”的方法。
1.2水文地质的介绍
煤矿井下水源主要有大气降水、地表水、钻孔水、老窑积水、断层水、含水层水等。
为了查明矿井水源,应掌握以下情况①老窑的详细情况,如开采时间、开采方法、开采深度、开采范围和积水区域分布状况。②矿井含水层与隔水层的数量、厚度、含水性能以及离开采层的距离。③弄清断层和裂隙的位置,错动距离,延伸长度,破碎带范围。④收集地面气象、降水量与河流水文资料,查明地表水体的分布范围、水量大小、洪水位标高和季节性变化情况等。⑤通过对探水钻孔或水文观测孔的水压、水位、水量变化的观测、水质分析查明矿井的水源。
做好矿井的井下探水工作。采掘工作面遇到下列情况时必须探水①接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时。②接近含水量、导水断层、溶洞和陷落煤柱时。③接近水文地质复杂的区域, 并有出水征兆时。④接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池等相通的断层破碎带时。⑤接近有出水可能的钻孔时。
疏放老空水:直接放水①根据水源情况,得知老空区没有水的补给来源,排放这个区域的积水又不致过分加重矿井的排水负担时,可以直接放水。②先堵后放:当老空区与溶洞水或其它水源有联系时,其动水储量很大,如不堵住水源,在短时间内是不可能将水排完的,此时应先堵住出水点,然后再排放积水。③先放后堵:当被淹井巷有某种地面水或地下水源,作为直接补给水源,但涌水量不大,或者在一定季节没有补给,对这种老空水,应选择适当时机先行排水,然后利用枯水期修建必要的堵水工程。
2 煤矿地质环境
衡量煤矿生产地质环境状况的因素主体包括岩土环境现状、地质灾害状况、水环境与水资源状况等。煤矿生产实践中必然会令煤矿矿坑的排水、开采煤层生产进程中发生的裂缝、顶板冒落、松弛扰动、下沉等现象造成对含水岩组地质结构的不良破坏影响,令地质原有的平衡自然状态产生改变,并形成了以矿井为核心的漏斗沉降结构,令地下水形成了朝向矿坑的汇流聚集,在相应的影响半径范围内,地下水的总量流速会显著加快、水位持续下降、减少了其总体储藏量,局部地质则由承压变为无压,这样便会引发煤系裂层、顶部产生裂隙水现象,整体煤矿生产系统地质环境将遭受显著的不良影响。
随着煤矿生产的大规模开展,一些采空区上部将产生大面积的底面塌陷或出现大量的裂缝现象,令部分土地受到采动影响,在下沉与裂缝的综合作用下,形成塌陷坑或台阶塌陷地,并无法进行耕种,实际农田的种植面积将有所减少,进一步导致了农作物、粮食的不良减产。倘若一味地在生产矿区中排放废石,则不仅会占用農民耕地,还会对矿区周围环境土壤、地表水体、地下水产生不同程度的污染,甚至危及人类赖以生存的整体生态系统。
2.1 煤矿地质灾害的特点
1)群发性。采煤工程破坏地质环境的平衡,引起地质环境的反馈,其反馈行为所产生的灾害往往不是孤立的,常在矿区的某一时段形成灾害群。如地面塌陷、地裂缝、滑坡、煤层自燃灾害等在矿区的某一时段同时或相继发生。煤矿工程地质灾害发生面广,几乎涉及每一矿区,灾害种类多、频度高、危害大。地震灾害的潜在威胁最大。地面塌陷、滑坡、崩塌、水土流失等灾害治理难度大,经济损失额高。
2)衍生性。直接地质灾害常常衍生一连串的次生灾害,形成一系列成因联系的灾害链。如顶板灾害一地面塌陷、地裂缝一毁坏耕地、破坏地表建筑物和改变地表径流条件,引起地下水位下降一土地荒摸化。煤矿工程地质灾害具有瞬时性兼持续性发生的特点,其危害表现为同步和滞后性,因其受人类工程活动因素影响,预测与治理工作在一定程度上又具有可操作性。
3)区域性。就各种灾害的内部联系而言,它们受一定区域性条件控制,如区域性构造条件,区域性煤系岩性组合特征、区域性气候条件、区域性煤变质条件、区域性地理条件的控制和影响。因此,在灾害的时空演化和分布上表现出区域性的特点。受地质环境条件的影响,太原西山矿区的地质灾害主要以下错地裂缝及滑坡和泥石流为主。
煤矿工程地质灾害是自然地质活动与人类工程活动综合作用的结果。两种作用在煤矿开发中互为因果,彼此叠加,形成工程地质灾害链,其特点为致灾明显、危害颇大、预测与治理较难,并以人类工程灾害为主。煤矿应贯彻以防为主、防治结合的原则。遵循自然规律,重视环境保护,重视人类工程活动所引起或诱发的各类致灾因素的变化和由此产生的严重后果,合理规划煤矿建设。把防灾和开发建设与经济的可持续性发展协调统一起来。
3 结语
煤矿地质工作是一项复杂的系统工程,既要掌握详细的地质资料,指导矿井建设与安全生产,同时还要兼顾矿山地质环境,使矿山生产实现绿色和可持续化。
[1] 陈建忠. 浅析地质环境对煤矿安全生产的影响及防治[J]. 煤炭技术.
[2] 肖和平. 我国煤矿的主要地质灾害及防治对策[J]. 中国地质灾害与防治学报.
[3] 张超. 影响煤矿顶板事故的地质因素[J]. 现代商贸工业.
作者简介:高雷(1985.11-)助理工程师,2009年毕业于安徽工业经济职业技术学院,2013年毕业于安徽理工大学函授采矿工程专业,现就职于国投新集能源股份有限公司新集一矿地测科,