裂隙影響煤層的供氧條件,它們的存在可以增大煤氧接觸麵積, 從而導致煤層自燃初期的低溫氧化階段順利進行。
4.2 孔隙對煤層自燃的影響的因素
煤層中的孔隙主要是原生孔隙和次生孔隙。
(1)原生孔隙:煤層在沉積時,沉積物顆粒之間生成粒間孔和植物各組織內部的胞腔, 共同組成煤層的原生孔隙。
(2)次生孔隙:煤層在煤化作用過程中,原生礦物結晶溶蝕而形成的孔隙,因淋濾、溶蝕等作用形成的粒間孔隙,以及煤化作用過程中因甲烷等氣體的逸出而留下的孔隙等,共同組成煤層的次生孔隙。
地質構造對煤層自燃的影響很大。裂隙、孔隙、褶皺和斷層的數量、規模影響煤層的供氧條件,它們的存在可以增大煤氧接觸麵積,從而導致煤層自燃初期的低溫氧化階段順利進行;裂隙和斷層也是煤火燃燒過程中物質和能量的噴出通道;斷層的性質可決定煤火是否繼續向煤層深部發展;褶皺可控製煤低溫氧化釋放出的熱量聚集,如果背斜核部有封閉性好、導熱性差的煤層頂板,那麼此處是煤層聚熱增溫的良好場所,也是易於自燃的地方。
4.3 褶皺對煤層自燃的影響的因素
褶皺通過控製煤層氧化釋放出的熱量的運移方向和聚集狀況來影響煤層的自燃。在背斜位置,煤層低溫氧化釋放出的熱量就會運移到背斜的核部,如果核部的煤層頂板是滲透性較差的泥岩、頁岩,那麼核部處就會集聚大量的熱量,從而使煤體溫度升高,繼而發生自燃。
4.4 斷層對煤層自燃的影響的因素
在沒有受到采動影響的煤層中,斷層的數量、規模、性質和走向對煤層通氣供氧影響很大,直接影響到煤層的自燃。煤層自燃後,火焰蔓延的方向受斷層的性質和斷距大小的影響。在正斷層位置,煤層被斷開,阻止了火焰向煤層深部蔓延。當火焰蔓延到正斷層處時,由於煤層已經被斷層切斷,火焰在此結束蔓延趨勢。當正斷層完全切斷煤層時,斷層位置成為天然的防火牆。在逆斷層附近,一旦斷距較小,就會使煤層發生重複,煤層厚度增大,而厚度又是煤層自燃的一個必不可少的條件,所以煤層自燃會在逆斷層處發展和蔓延。當有多個煤層且間距較小時,斷層的存在則會引起不同煤層之間的煤火相互貫通,燃燒煤層可導致不同層的煤燃燒。
4.5 構造應力對礦區采動損害影響的因素
由於構造應力的作用,可以改變采動影響下的岩層移動方向和移動量的大小,同時也影響井下巷道的變形破壞模式。如果煤礦區處於擠壓構造應力場中,在煤層未開采之前,側向擠壓應力早己存在,它使煤層覆岩有向上彎曲的趨勢;在煤層被采出後,覆岩重力首先克服側向力造成的向上的彎矩,剩餘的垂向力才引起煤層頂板向下彎曲變形。同時,由於側向擠壓構造應力的存在,使岩體所受圍壓升高,必將使岩體的力學強度增加,從而減小煤層開采對覆岩的損害。
另一方麵,由於岩石的抗拉強度最低,在受拉張應力作用後,很容易產生張節理,使岩層的連續性遭到破壞,失去內聚力;拉張應力的作用可以抵消一部分因重力作用在岩層中產生的水平關聯應力,從而使岩塊受到的側向夾持力減小甚至消失,很容易在重力作用下失穩沉降,即使拉張應力不足以使岩層破斷,也會使岩體的圍壓降低,從而導致岩體強度的下降。為了保護煤礦區地質環境,煤炭資源開發活動必須要有一個度,要把開采強度限製在煤礦區地質環境可以承受的範圍之內。
5 結論
綜上所述,地質構造對煤礦安全生產分析,一是對煤與瓦斯突出影響的定量化分析;二是對煤層自燃的定量化分析;二是對礦區采動損害的定量化分析,認真研究分析這些地質因素,找出規律,製定有效的防治措施,才能確保煤礦安全生產。
參考文獻:
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[2]鞏望旭.礦井地質[M].北京:煤炭工業出版社,2007.
[3]賈琇明.煤礦地質學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2007.
作者簡介:郭曉明 男 助理工程師 2010年畢業於黑龍江科技學院地質工程專業,現主要從事礦井地質工作。