摘要：煤矿地质学是地质学的分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学。煤矿安全是研究煤矿安全生产的学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治。文章对煤矿地质与煤矿安全进行了探讨。
关键词：煤矿地质学；煤矿安全；矿物；岩石；地质构造；含煤岩系
文献标识码：A中图分类号：TD17 文章编号：1009-2374（2016）11-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.071
煤矿地质学是地质学的一个分支，是专门研究煤、煤层和含煤岩系的地质特征及成因、分布规律的科学，主要内容有矿物与岩石、地质构造、煤的形成和含煤岩系、煤田水文地质。煤矿安全是研究煤矿安全生产的一门学科，内容包括煤矿五大自然灾害防治：矿井瓦斯防治、矿尘防治、矿井火灭防治、矿井水防治、矿井顶板灾害防治等理论知识。下文重点论述煤矿地质对矿井瓦斯、矿井水、顶板管理的影响。
1影响瓦斯含量的地质因素
影响瓦斯含量的地质因素有：（1）煤的变质程度，褐煤没有产生大量的瓦斯，也不利于保存，瓦斯含量少；长烟煤吸附能力低，最大吸附量为20～30m2/t；无烟煤吸附能力最强，最大吸附量达50～60m2/t。（2）围岩和煤层的渗透性好，瓦斯溢出，瓦斯含量低；反之，瓦斯含量高。（3）地质构造，断裂构造，张性断裂有利于瓦斯的排放，压性断裂不利于瓦斯的排放。褶皱构造，顶板为致密并未暴露地表时，瓦斯含量背斜顶部增大，向斜槽部瓦斯含量减小。顶板为脆性岩石且裂隙较多时，瓦斯含量背斜顶部减小，向斜槽部增大。（4）地下水活动，地下水的流动有利于瓦斯的扩散，水大瓦斯小，水小瓦斯大。煤（岩层）表面吸附水分子，减少对瓦斯的吸附。水分子占据了煤（岩层）的孔隙。（5）煤田暴露程度，煤系地层出露地表的程度越高，越利于瓦斯扩散。（6）煤层埋藏深度，瓦斯风化带以下瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力随深度增加。影响煤与瓦斯突出的地质因素有：（1）煤层厚度，大于20cm煤层才会突出；煤层厚度增大，突出增大。（2）煤层埋藏深度，深度增加突出次数增多，突出强度增大，突出范围扩大。（3）地质构造，地质构造带控制突出范围。（4）煤的力学性质，软分层突出可能性大。（5）围岩性质硬而且厚，突出危险性增大。（6）其他地质因素，岩浆侵入、煤的变质程度高突出易发生，涌水量大突出危险性要小等。
2矿井水文地质对矿井水的影响
煤矿开采中，地下水或地表水进入矿井的过程，称为矿井充水。充水条件是水源和通道，是煤矿地质研究的内容。
2.1矿井的充水水源
大气降水：（1）矿井涌水量随季节的变化，旱季小，雨季大。涌水量的高峰期常滞后降水一段时间。（2）矿井涌水量的大小与地区有关。南方降雨多，矿井涌水量大；北方降雨少，矿井涌水量少。（3）随着开采深度的增加，大气降水对矿井涌水量的影响减少。地表水：（1）距地表水越近，涌水量越大；（2）地表水越大，且是常年性的，涌水量大；（3）季节性地表水由于是地下径流，仍然对涌水量有影响。地下水按埋藏条件将地下水分为：（1）上层滞水：地表以下局部隔水层以上的水。范围小，水量小，季节性，对开采影响不大；（2）潜水：地表以下，第一个稳定隔水层以上的水，对建井和露天煤矿影响较大；（3）承压水：充满两个稳定隔水层且有压力的重力水。煤矿开采水时，如果遇到这样的水源，就会有大量水涌入，会造成矿井淹紧，如我国华北石炭二叠纪煤系的顶板奥陶系石灰岩水。按含水层性质将地下水分为：（1）孔隙水：松散岩层中的水，对建井和露天煤矿影响较大；（2）裂隙水：岩层裂缝中的水，对煤矿生产影响较大；（3）岩溶水：石灰岩、白云岩等可溶性岩石中的水，对煤矿生产带来影响。老空水是采空区和废弃巷道由于长期停止排水积存的水，其特点是：（1）来势凶猛，短时间水量很大，常伴有有毒有害气体，带来恶性事故；（2）老空水是酸性水，腐蚀金属设备；（3）如果和其他水源无水力联系，容易疏干，否则不易疏干。
2.2矿井充水的通道
孔隙：如砾石、粗砂岩松散，存在空隙。导通性好，透水性强。采掘遇到涌水量大。裂隙：包括风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙。而最严重是构造裂隙，包括节理和断层。其中断层破碎带常是水源的通道和积水区，即可以导水也可以积水。溶隙：石灰岩、白云岩等可溶性岩石被水溶解，形成溶洞，互相导通。人为的充水通道：（1）封闭不良的钻孔。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（2）采矿活动采空区冒落产生的裂隙、煤层底板底鼓产生裂隙。导通地表水和煤层顶底板含水层水；（3）矿井长期排水，形成水位陷落漏斗。向外扩展，到达新的水源，使矿井涌水量增大。
3采煤工作面顶板管理
顶压是地压表现的主要形式，顶压的大小主要取决于顶板岩石的物理力学性质。顶板事故分为掘进工作面顶板事故和采煤工作面的顶板事故。在掘进过程中，如遇到顶板破碎和压力大，容易发生冒顶。当遇到断层，褶曲的轴部的顶板破碎易发生冒顶事故，这些都和岩石的性质和地质构造有关，岩石强度低，受压后易破碎。当临近断层由于受地应力的作用，顶板岩层破碎，出现断层带。背斜和向斜的轴部由于受地应力的作用，顶板岩层破碎。掘进工程中，由于空顶作业导致顶板冒落，破岩后未及时支护裸露出的顶板，在顶板压力的作用下就会冒落。采煤过程中，煤层顶板分为伪顶、直接顶、老顶，伪顶随采随落，直接顶在回柱或支架前移后垮落，应为煤层采高的2～3倍，冒落后充满采空区。否则基本顶处于悬空状态，随着悬空面积增大，基本顶来压，发生基本顶冒落。厚层难垮落的顶板，回柱放顶或支架前移，直接顶不冒落，形成大悬顶。到了一定程度，大面积来压，造成工作面垮面。采煤过程中由于煤层倾角过大，支架会下滑、倾斜，导致冒顶。另外，影响矿尘产生量的地质因素主要有：（1）地质构造：地质构造破坏严重的地区，断层、褶曲比较发育，煤岩较为破碎，矿尘的产生量大；（2）煤层赋存条件：同样技术条件下，开采厚煤层比开采薄煤层的产尘量大，开采急倾斜煤层比开采缓倾斜煤层的产尘量多；（3）煤岩的物理性质：节理发育、结构疏松、水分低、脆性大的煤岩，开采时产尘量较大，反之则小。影响煤炭自燃的地质因素主要有：（1）煤的化学成分；（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件。综上所述，煤矿地质对煤矿安全有极大的影响，因此必须认真细致做好煤矿地质工作，研究影响煤矿安全生产的各种地质因素，为煤矿安全生产服务。
参考文献
[1]陶昆．煤矿地质[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008．
[2]国家安全生产监督管理总局宣传教育中心．煤矿探放水作业[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2011．
作者：朱朝辉 张波 单位：山东兖矿技师学院
