浅谈煤矿地质灾害类型及形成原因

刘向阳

摘要：地面的灾害主要有地面沉降、崩場等。发生在井下的灾害主要有瓦斯突出、煤层自然、冒顶等。本文就对煤矿各种灾害形成原因进行了简单的评述，确定煤矿区各种地质灾害并不是相互独立的。

关键词：煤矿  瓦斯突出  井下灾害  形成原因

1煤矿地质灾害

我国对矿产能源的需求量日益增大，但由于不合理开采现象，导致了矿山地质灾害频发，地质环境也遭到了破坏，影响了行业的可持续发展。过多的采掘工作，致使岩土体变形，矿区地质条件同自然环境发生了改变，形成了地质灾害。发生在地面的灾害主要有地面場陷、崩場、泥石流等。发生在井下的灾害主要有地下突水、瓦斯突出、煤层自然与煤尘爆炸、冒顶等。

2.地面地质灾害形成原因

煤矿进行的采掘活动会致使地下呈现出内空的现象，挖空的山体内部在短时间内无法得到及时的空间补充，导致整个采空区缺少有效支撑，这样随着地层变化和地壳的运动，再加上其他外界因素的影响，山体就极易发生大面积的跨塌。其主要的地质灾害有：

（1）地表沉降与开裂：地下煤炭的开采造成地下形成大面积的“空洞”，煤层上部的岩层由于应力发生变化而发生变形，在地表反映为凹陷，形成地表沉降。地表沉降与煤层开采的深度、开采范围、煤层厚度等因素密切相关。通常具有滞后性，且变形范围比开采范围大。同时还会衍生其他灾害，引起地表建筑物的倾斜、变形、地表开裂等。

（2）滑坡和崩塌：在煤矿开发建设的过程中，不合理的人类工程活动，即削坡、堆矸和开采等破坏了矿区的生态环境和山坡体的原始平衡，是产生滑坡、崩塌灾害的重要诱导因素。

（3）采空区塌陷：在煤矿生产过程中由于采空区不及时回填或者回填不合理，从而引起的塌陷。对于采空区的处理方法大多采用全部垮落法，往往会导致采空区发生塌陷，从而导致地表出现塌陷区。

（4）泥石流：产生泥石流一般原因是山体直接暴露在外面，处于一种“裸露”状态下的矿山极易堆积大量的松土，一旦出现强降雨天气或连续降雨天气，雨水将会冲散堆积在一起的松土，冲散的泥土会掺杂在“裸露”的矿山地表径流里，顺着山体斜坡滑动起来，从而形成泥石流。

3井下地质灾害形成原因

（1）矿井突水

矿井突水量超过该矿最大的排水量将会导致部分采区或是整个矿井淹没。水源一般来自大气降水、地表积水、地下含水层、采空区积水等。矿区地质条件复杂，地下水源补偿丰富，开采水平的不断延深和开采范围的不断扩大，水压逐渐升高，突水威胁愈加严重。

（2）瓦斯突出与瓦斯爆炸

煤与瓦斯突出就是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。

瓦斯爆炸是由瓦斯和空气混合后，在一定条件下，高温热源发生的剧烈的氧化反应，并伴有高温及压力（压强）上升的现象。一般认为瓦斯含量达到5%-16%之间，遇到高温火源就可能引起爆炸。

（3）岩爆

顶底板围岩，在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩，因采掘挖空出现自由面，会产生岩石地应力的骤然释放，导致岩石大量破裂成碎块，并向矿井内大量飞落、喷射、爆散的现象。究其根本原因是岩体的地壳应力的减小，形成自由面，与矿井工作面的深度有直接关系，地壳的压力随着深度的增加而增大，岩爆的可能性就更大。

（4）冒顶

原本处于平衡状态的矿山压力遭到了人为的破坏，致使矿山的上部分岩层出现自然坍塌的现象。诱发冒顶的原因是矿山压力的活动。矿山压力不再处于平衡状态，便会调整活动，矿山的顶板也会随之出现变形现象，进而出现离层现象，一旦顶板的受压不断增加、岩石不断变形，致使顶板出现断裂或坍塌。失去有效的支护和老顶下沉迫使直接顶破坏支护系统发生的局部冒落。坚硬直接顶或老顶运动时，垂直于顶板方向的作用力，压断或压弯工作阻力不够、可缩量不足的支架，或使支柱压入抗压强度低的底板，造成大面积切顶垮面事故。

（5）煤层自燃

破碎的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚集”煤温升高，超过临界温度时，最终导致煤的自燃。主要影响因素有：

①煤层厚度和倾角：开采厚煤层或急斜煤层时，煤炭回收率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封闭严密和漏风较大，煤层越厚，越易积聚热量。

②煤层埋藏深度及地质构造：煤层埋藏深度增加，地压和煤体的原始温度增加，煤内自然水分少，会使煤的自燃危险性增加。开采深度不大时，容易形成与地表沟通的裂隙，造成采空区内的較大风，也容易在采空区中形成浮煤自燃。褶皱、断层破碎带的区域的煤层比较松碎，有大量裂隙，从而增加煤的氧化活性和供养通道与氧化表面积。

③围岩性质：顶板岩层坚硬且裂隙发育，冒落后块度较大，采空区漏风大，供氧条件好，或底板也较坚硬，护巷煤柱所受地压大，易破碎，则有利于自燃：如果底板松软而可塑性强、顶板稳定，则煤柱不易压碎，白燃危险性就比较小。

④煤的瓦斯含量：煤中的瓦斯干扰了煤氧吸附，降低了煤的吸氧量。但瓦斯逸出后，煤的孔隙增加，就构成煤炭氧化较为强烈的条件。煤中的瓦斯含量大于5m3/t时，煤炭自燃就难以发生。

4.结语

煤矿有地面灾害和井下灾害两种类型，其中地面的灾害类型的形成原因与地表沉降与煤层开采的深度、开采范围、煤层厚度等因素密切相关，采空区不及时回填或者回填不合理会导致地表出现塌陷区，不合理的人类工程活动，破坏了矿区的生态环境和山坡体的原始平衡，产生煤矿滑坡和崩塌，井下灾害类型有矿井突水、煤层自然、瓦斯突出等，这些灾害时刻影响煤矿的生产安全，一旦发生都会为生产单位带来不可逆转的损失，同时这些灾害也会导致地面上的地质灾害发生，由此可见各种地质灾害并不是相互独立的。这就要求煤矿一定要加强地质工作、水文地质工作、瓦斯监测工作以及资料收集与保存，为煤矿的生产提供质安全可靠的指导依据。

参考文献

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