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摘要:在煤礦生產過程中,煤礦地質災害時有發生,給安全生產帶來了巨大的威脅。煤礦地質災害的發生不僅會給煤礦企業造成巨大的經濟損失,還會威脅礦工的生命安全。因此,防范煤礦開采過程中的地質災害對于煤礦的安全生產具有重要意義。簡要分析了煤礦地質災害事故的類型及其危害,提出了一些針對性的地質災害防護措施,以期為煤礦的安全生產提供一定的參考。
關鍵詞:煤礦開采;地質災害;防護措施
中國的煤礦多以地下開采為主,在開采時需要面對復雜的地質條件。在復雜的地質條件下進行煤礦開采作業,很容易發生煤礦地質災害。煤礦地質災害的發生不僅會給煤礦企業造成巨大的經濟損失,還會造成嚴重的人員傷亡。很多情況下,煤礦地質災害的發生具有突然性,這給其防治帶來了巨大的困難[1-3]。值得注意的是,很多煤礦地質災害的發生多是由于煤礦企業違規操作造成的。煤礦地質災害可以分為礦井沖擊地壓災害、礦井瓦斯災害、礦井突水災害和開采沉陷災害。為了更好地防治煤礦地質災害,需要根據地質災害的類型和特點采取相應的措施。本文圍繞煤礦地質災害的類型以及發生原因進行闡述,并提出了一些防治煤礦地質災害的措施。
1中國煤礦地質災害現狀分析
中國是發展中國家,發展離不開煤炭資源,保證煤炭資源的安全、高效開采具有十分重要的意義。經過多年的發展,煤礦開采的效率大幅提高,安全性也得到提高。雖然重大事故發生的頻率大幅度降低,但煤礦地質災害還是會發生,其中防治的重點是煤礦沖擊地壓和瓦斯事故。下面將分別對煤礦開采中存在或引發的地質災害進行分析。
1.1煤礦沖擊地壓災害分析
沖擊地壓是煤礦開采過程中發生的一種動力地質災害,對煤礦的安全生產威脅極大。沖擊地壓發生時伴隨著巨大的能量釋放且巖塊以較快的速度彈出,通常會導致幾十米甚至幾百米的巷道被破壞。由于沖擊地壓的發生或產生機理尚不明確(如圖1所示),其防治是一個世界性的難題。隨著中國進入到深井開采期,大量數據表明,沖擊地壓發生的可能性增加,也就是說受到沖擊地壓災害的礦井數量在增加。沖擊地壓的發生多表現為突然性,這給沖擊地壓的防治帶來了很大的難度。典型的沖擊地壓礦區是河南能化集團的義馬千秋礦,其發生的沖擊地壓強度大,讓國內很多著名的專家學者都束手無策。
1.2煤礦瓦斯災害分析
在煤礦生產過程中,瓦斯災害被稱為威脅煤礦安全的“第一殺手”。中國每年因瓦斯事故而死亡的人數位于中國六大安全事故中死亡人數的首位。瓦斯災害中最主要的是瓦斯爆炸,這是因為巷道中的瓦斯濃度超過了安全濃度。一般情況下,可以通過合理的開采方式來控制巷道中的瓦斯濃度,并通過合理的通風來預防煤礦巷道中發生瓦斯爆炸,但有些特殊情況并不受控制,比如煤礦中的煤與瓦斯突出災害[4]。在煤礦掘進過程中發生瓦斯突出的情況時,大量的瓦斯涌入到巷道中,導致巷道內瓦斯濃度急劇增加,瓦斯爆炸的危險性增加。例如:2004年10月20日,鄭州大平礦發生了一起特大型煤與瓦斯突出引發的特別重大瓦斯爆炸事故,造成148人死亡。煤與瓦斯突出機理目前尚不明確,這給瓦斯災害的防治帶來了巨大的困難。此外,隨著中國煤礦開采深度的增加,發生煤與瓦斯突出的可能性也在增加,因此,防治煤與瓦斯突出刻不容緩,這對于保證煤礦的安全開采十分重要。
1.3地表沉陷災害分析
煤層開采過后破壞了原有的巖層平衡,在達到新的平衡時巖層會發生運動。在地下巖層運動過程中,會導致地表發生非均勻變形。這些變形會對地表造成一定的破壞,也就是我們經常關注的開采沉陷區。在這些區域,一些建筑物會出現傾斜、裂縫,甚至倒塌的情況,嚴重影響當地居民的正常生活。地表出現的一些裂縫會導致水資源嚴重流失,對當地的農作物及生態環境產生了破壞性的影響。這些沉陷區的穩定需要很長時間,而且不穩定區域的面積隨著開采面積的擴大而擴大。地表沉陷區邊界的預計對于防治地表沉陷帶來的損害具有重要意義。然而由于煤層開采過程中巖層運動具有復雜性,很難采取有效的解析方法或力學方法來準確預計地表沉陷區的邊界。值得注意的是,地表沉陷區的面積受開采深度的影響較大。
1.4礦井突水災害分析
礦井突水是煤礦開采過程中經常遇到的一類災害。雖然礦井突水很難造成重大的人員傷亡,但是會嚴重影響煤礦開采效率。在發生水災后,礦井巷道沖滿水而變得十分泥濘,礦山機械設備容易因生銹而損害。礦井突水主要是由于煤層開采時破壞了巖層中的隔水層導致的或者是水壓過大沖破了隔水層。對于開采時破壞含水層的情況,可以通過預測采動影響范圍來進行預防。而對于開采時水壓過大導致的突水,很難通過有效的方法進行預防。在很多情況下,礦井水的水壓并不是很穩定,這給礦井突水的防治帶來了巨大困難。在礦井深部開采時,隨著巖層應力的增加,礦井水壓也在增加,這也增大了礦井突水防治的難度。
2煤礦地質災害防治的主要措施
2.1建立完善的地質災害防治制度
為了加強對煤礦地質災害的防治,煤礦相關部門應該完善相應的規章制度,并采取一定的措施來保證煤礦有關規章制度的執行。只有規章制度完善合理,才能保證煤礦各個部門發揮其應有的作用。因此,煤礦企業應該加大對煤礦地質災害有關內容的宣傳力度,讓人們充分認識到地質災害的危害,自覺增強煤礦地質災害防治意識。在防治煤礦地質災害時,煤礦企業應該與政府有關部門合作,做好地質災害的預防布置及管理工作。由于煤礦地質災害的防治是一項復雜的系統工程,這就要求政府部門應該加強管理,進行科學、合理的防治[5]。政府的參與可以使地質災害防治工作方面獲得的資金投入更多,從而加大對地質災害的防治力度。
2.2加強對煤礦地質的勘探
在煤礦地質災害防治過程中,詳細的地質資料起著關鍵作用。過去一些煤礦地質災害的發生多與地質勘探不細致、獲得的地質資料不準確有關。因此,加強地質勘探是防治煤礦地質災害發生的重要工作內容。通過大量實踐可以發現,很多煤礦地質災害的發生多位于地質構造復雜區域,多為一些小型地質構造。在勘探過程中,一些大型地質構造很容易勘探到,而對于一些小型地質構造,例如落差小于2m的斷層,很難通過地質勘探獲得。為了獲得更為細致的勘探數據,應該進行合理的井上勘探和井下勘探。通過對勘探的地質數據地科學處理,建立合理的地質災害預報制度,最大程度減少地質災害發生所造成的損害。
3結語
隨著煤礦開采不斷深入,開采過程中地質災害發生的可能性增加,對煤礦的安全生產構成了巨大威脅。因此,必須在充分認識煤礦地質災害的基礎上,采取有效的煤礦地質災害預防措施。煤礦開采過程中的地質災害主要有礦井的沖擊地壓、瓦斯災害、地表沉陷災害以及礦井突水災害。為了防治這些地質災害,應該建立完善的地質災害防治制度以及獲得更為詳細的地質勘探數據。文中所述內容可以為煤礦地質災害防治提供一定的參考。
參考文獻:
[1]楊新武.煤礦地質災害以及防護措施[J].石化技術,2020,27(1):264.
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[3]任曉濤.煤礦地質災害的特征及防治研究[J].當代化工研究,2019(17):65-66.
[4]王志平.煤礦地質災害特征及防治措施[J].中國石油和化工標準與質量,2019,39(20):140-141.
[5]劉寶東.煤礦地質災害以及防護措施[J].科技創新與應用,2018(2):79-80.
作者:趙禹 單位:云岡礦地質科