影响煤矿安全生产的地质因素有哪些？
影响煤矿生产的主要地质因素
煤层厚度变化
煤层厚度的变化是影响煤矿生产的主要地质因素之一。煤层的厚度变化，如分叉、变薄、尖灭等，直接影响到煤矿的正常生产。
一、煤层厚度变化的原因和特点
煤层厚度的变化多种多样，但就其成因而言，可分为原生变化和后生变化两大类。
(一)煤层厚度的原生变化
煤层厚度的原生变化是指在泥岩堆积过程中，煤层顶板地层沉积盖层形成之前，地壳活动、沉积环境变化等多种地质因素引起的煤层形态和厚度的变化。主要变化包括地壳不均衡沉降引起的煤层分叉、变薄和尖灭，泥炭沼泽古地形对煤层形态和煤厚的影响，河流和海水的同时侵蚀。
(2)煤层厚度的后生变化
煤层厚度的后生变化是指煤层被沉积物覆盖后或煤系形成后，由于河流侵蚀、构造变化、岩浆侵入、岩溶塌陷等多种地质因素的影响，煤层形状和厚度的变化。
二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响
煤层厚度变化对煤矿生产的影响主要表现在以下几个方面:
1.影响采矿部署
2.影响煤矿开采技术
3.影响计划生产
4.提高了挖掘速度
5.回收率会降低
三、煤层厚度变化的研究与处理
(一)煤层厚度变化的观测和检测
1.煤层观测
1)煤层的观测内容
2)煤层的观测方法
2.煤层探测
1)煤层厚度的检测
(1)煤巷掘进中煤厚的探索。
(2)采煤工作面煤厚的勘探。
2)煤层分叉和尖灭的检测
根据煤层分叉的稳定性，大致可分为两种:一种是煤层分叉后的分层分布相对稳定；另一种是煤层分叉后只有一层保持稳定(即主要分叉层)，其他层在短时间内很快就会被指出。
3)煤层底鼓变薄的检测
煤层底板隆起变薄是指煤层因煤层底板隆起而变薄并被指出的现象。对于这种变化，常用的检测方法如下:
(1)钻孔控制巷道掘进方向底鼓的位置。
(2)利用巷道穿越底部凸起，直接圈定煤层底板凸起的位置和变薄范围。
(3)利用工作面分层边采边探的煤层观测资料，编制煤层顶底板高程等值线图，研究泥炭沼泽基底地形，圈定煤层底鼓变薄的位置和范围。
4)由煤层和河流侵蚀引起的薄条带的检测
首先要仔细观察和素描宽度、厚度、岩石成分、层理、砾石分布、煤层顶板侵蚀、侵蚀面特征、侵蚀部位煤质变化等。将各巷道所见的侵蚀现象投影到平面图上，进行对比分析，确定古河床的分布范围和对煤层的破坏程度，圈出古河床的侵蚀带范围。
(2)煤层厚度稳定性的定量评价
(3)煤层厚度变化的处理
1.隧道施工中的处理方法
(1)煤巷掘进中遇到煤层分叉尖灭时，应根据具体情况确定掘进方案。如果已知上分层是稳定的和可开采的，并且下分层经常变薄和尖灭，则巷道应靠近煤层顶板掘进。如果下层稳定可采，上层不稳定，应掘进至靠近煤层底板。如果分叉后所有煤层都能开采，则应先开采上层，再开采下层。
(2)当采区煤层变薄时，要根据变薄的范围，决定巷道是否直接通过，或停止掘进，或从其他地方另开巷道。如果变薄带不大，且已知工作面有煤可采，掘进巷道通过挑顶或破底直接穿过变薄带。
(3)当主要运输巷道遇到局部煤层变薄或尖灭时，巷道可按计划施工，通过变薄尖灭带。
2.采矿工作中的加工方法
当采煤工作面遇到薄条带或无煤带时，可直接推进或绕过。如果薄带或非采区较小，可采用直推方式；如果细化幅度较大，可以考虑旁路方式；对于大面积的非采区，勘探巷道，查明非采区范围，将工作面分成若干块，先开采①和②，再综合一个工作面③进行开采。
第二节矿井地质构造
地质构造是影响煤矿建设和生产最重要的地质因素之一。地质构造包括褶皱、节理和断层。断层是矿山地质构造研究的重点。
矿井地质构造按其规模和对生产的影响可分为大、中、小三种类型。大型构造是指确定井田边界的大型褶皱和断层，在勘探阶段已基本查明。中型构造是指分布在井田内的影响水平、采区划分和巷道布置的次级构造。它们对煤矿生产影响很大，是矿井地质工作的重点。小规模构造是指那些在巷道或工作面中较为次生、易于摸清全貌的褶皱和断层。
一、褶皱构造对煤矿生产的影响及研究
(一)褶皱构造对煤矿生产的影响
1.大褶皱
勘探区段已查明大型褶皱，其规模、方向和位置影响井田划分、矿井开拓方式和开拓系统部署，是矿井设计要考虑的主要问题。
2.中等褶皱
中型褶皱对整个矿井的开拓和部署影响不大，但与采区的布置关系密切，影响采区的大小和采区巷道的布置。
3.小褶皱
小规模褶皱是指采掘工作面准备过程中，在巷道中出露的范围只有几米到几十米，长度为几米到几十米的褶皱。影响煤层巷道掘进方向，从而影响工作面长度，给机械化开采和顶板管理带来一定困难。小褶皱往往会引起煤层厚度的变化，使生产条件变得复杂。当小褶皱特别发育时，甚至可能使煤层无法开采。
(二)煤矿生产中褶皱构造的研究
1.褶皱的判断
判断地下褶皱的存在，主要是根据煤岩产状的规律性变化和岩石序列的对称重现性。例如，在石门巷道中，岩层倾向于相对或倾斜，或在煤层巷道中，由于煤层走向的急剧变化，巷道发生弯曲，这表明存在褶皱(背斜或向斜)。
在构造简单、岩石标志明显的地区，根据褶皱核心和两翼的岩石序列，
2.褶皱观察
(1)对于巷道中能看到全貌的小褶，应系统观察褶曲曲轴的位置、方向和产状。对于中等大小的褶皱，在一条巷道内无法观测到全貌时，需要准确识别观测点的煤层、岩层的层序及其顶底面、岩层的产状、煤层厚度的变化以及与之相关的次级小构造，然后将观测数据投影到平面和剖面上，在图上进行综合分析，确定曲轴的延伸方向。
(2)观察和描述褶皱两翼地层的产状、褶皱的宽度和幅度、褶皱的延伸变化和向深部的延伸趋势。
3.褶皱的检测
(3)褶皱的处理
通过对褶皱的判断、观察和探测，基本查明了褶皱的位置、方向和产状变化。在此基础上，可以采取以下措施来处理褶皱。
1.大褶皱
(1)折叠曲轴线作为雷区边界。一些由于井筒埋藏较深而难以开采的大型向斜，多作为井田边界，其两翼分别由两个或几个井田开采。一些规模较大的宽缓背斜离两翼煤层较远，井下难以形成统一的生产系统，可以曲轴褶皱为界，两翼分别有两个井田。
(2)井田开拓部署中大型褶皱的处理方法。并不是所有的大褶曲轴都必须作为雷区边界，大褶可以存在于某些雷区。如果井田内有大型背斜构造，开拓系统中总回风风道往往布置在背斜轴部附近，煤层两翼均可。在一些向斜构造的矿井中，运输巷道往往布置在向斜轴线附近，用一条运输巷道解决向斜两翼的运输问题。
2.中等褶皱
(1)以折叠曲轴线为矿区中心布置矿区上山或下山。对于开阔平缓褶皱，以向斜轴为矿区中心，向两翼布置采煤工作面，矿区走向长度可达1000m m以上
(2)以折叠曲轴为矿区边界。在封闭的褶皱曲轴中，往往发育次级构造，因此褶皱曲轴常被作为开采边界。
(3)工作面直接推动打褶曲轴。当褶皱宽阔平缓，但规模不太大时，可布置单翼采区，工作面直接推过褶皱曲轴。
3.小褶皱
(1)采煤工作面重新开割生产。在小褶皱发育的地区，常见煤层突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过，需要重新开切眼进行生产。
(2)采煤工作面运输巷道的改造和拉直。煤矿要求运输巷不能有60m以内的大弯，弯太多就不能用了。由于小褶皱的存在，煤层巷道曲折。为了满足生产要求，需要对巷道进行改造和拉直。
二、断层构造对煤矿生产的影响及研究
(一)节理(裂隙)对煤矿生产的影响及处理
1.影响钻孔爆破效果。
2.影响开采效率
3.影响顶板控制方法
4.影响工作面的布置
5.对其他方面的影响
(二)断层对煤矿生产的影响
断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产影响很大。不同的断层规模对生产有不同的影响。目前，断层规模和等级的划分标准并不统一。根据煤矿工作实践，建议采用以下分类标准:落差大于50m的特大断层、落差为50-20~5m的大断层、落差为20-5m的中等断层、落差小于5m的小断层。
断层对煤矿生产的影响主要表现在以下七个方面:
1.影响井田的划分
2.影响井田的发展模式
3.影响采区和工作面的布置。
4.影响安全生产
5.增加煤炭损失。
6.增加巷道开挖量。
7.影响煤矿的综合经济效益。
(3)煤矿生产中的断层研究
1.故障判断
断层不是孤立的，而是常常伴随着断层附近煤岩层中一些不同于正常情况的地质现象。这些现象表明前方可能会有断层，我们要做好更好的准备。在故障出现之前，可能的征兆主要包括以下现象:
(1)当煤层和岩层的产状发生重大变化时，可能存在断层。
(2)当煤层厚度发生变化，煤层顶底板不平行时，可能存在断层。
(3)当掘进巷道中经常出现明显的小褶皱时(如开滦唐山煤矿)，或煤层经常强烈褶皱，滑面增大或变成鳞片状碎煤时(如淄博龙泉煤矿)，可能存在断层。
(4)当煤层、顶底板裂隙明显增多并具有一定规律性时，可能存在断层。
(5)一系列小断层往往伴生在大断层附近，是判断大断层的重要标志。
(6)高瓦斯矿井中，巷道瓦斯涌出量经常发生明显变化，可能存在断层。如焦作矿务局焦西矿在掘进巷道时，在断层前后的瓦当期，就发出驼峰现象。
(7)强充水矿井中，当巷道靠近断层时，经常出现滴水、淋水甚至涌水现象，可能存在断层。
在实际工作中，要根据上述症状，结合矿井的具体地质条件和掘出断面的断层资料，进行综合分析，使判断更符合实际。
2.故障观察
(1)确定故障位置。
(2)观察断层面的特征。
(3)观察断层的相关衍生结构。
(4)确定断层性质和断层力学性质。
(5)测量断层面的产状。
(6)确定故障点。
3.断层探测(寻找破碎煤层)
煤矿中判断断层性质和确定断层距离的方法主要有五种:
(1)层位对比法。
(2)伴随导数结构判断法。
(3)常规类比。
(4)绘图分析法。
(5)生产勘探法。
(4)故障的处理
1.开拓设计阶段的故障处理
(1)井田边界和矿区边界的确定。井田内遇到落差大于50m的特大型断层时，应以特大型断层为井田边界。
(2)井筒位置的选择。竖井一般应布置在倾角较大的大断层下盘，距断层30 ~ 50m。
(3)运输大巷的布置。运输大巷需布置在坚硬岩层中，并尽可能少改变方向。但在断层错动处，断层上下壁的煤岩层位移较大，甚至与另一壁的含水层相遇，必须考虑巷道的分流。
(4)矿区区块划分。在被断层切割破坏的区域，应综合考虑切割块段的位置、落差、大小、形状和现有生产系统，划分开采块段，尽可能将较大的断层留在块段之间的煤柱中。
(5)井田开拓方式的确定。在选择井田开拓方式时应考虑各种地质因素的影响，其中断层起着重要作用。
2.巷道掘进阶段的断层处理
(1)巷道穿越断层。巷道过断层可分为穿过煤层顶(或底板)掘进和沿断层面掘进两种方式。
(2)斜巷穿过断层。上坡、下坡等倾斜巷道遇到断层时，可根据生产需要采取多种形式通过断层。
断层落差较小时，根据断层盘是上升还是下降，分别采用顶提、底挖或顶提底挖相结合的方式通过断层。
3.开采阶段的断层处理
(1)采取强行通过的方式。
(2)采用重开切口的方法。当断层落差大于煤厚时，对于倾斜断层或斜断层可采用重新开切眼的方法，即提前在断层另一盘重新开切眼，工作面推进到断层时停止开采，工作面移至新切眼继续开采。
(3)采用划分工作面的方法。当断层落差大于煤厚时，对于走向断层，可在断层两侧挖中间巷道，将原工作面分为两个工作面分别开采。对于一端落差大，另一端落差小的斜断层，可采用联合开采和分采相结合的方式，将断层上下煤层联合开采。
第三节岩浆侵入煤层
一、煤层岩浆侵入的观察与研究
(A)岩浆侵入体的一般特征
1.岩浆侵入体的出现
生产矿井中发现的岩浆侵入体主要有以下两种:
(1)岩壁。
(2)基岩。
2.岩浆侵入的岩性
(2)岩浆侵入体的观察
所有岩浆侵入体暴露在地下的位置都应进行详细的观察和绘制草图。观察的内容有以下四个方面:
1.岩浆侵入体的颜色、矿物成分、结构、构造特征和名称。
2.岩浆侵入体的产状和延伸范围。
3.岩浆侵入体与断裂构造的关系。
4.煤层的破坏情况，包括岩浆侵入与煤层的接触关系、天然焦的宽度、煤层的变质程度等。
(3)岩浆侵入体的检测
(4)岩浆侵入体资料的综合研究。
二、岩浆侵入对煤矿生产的影响
(A)岩浆侵入对煤炭质量的影响
(二)岩浆侵入对煤矿生产的影响
第三，岩浆侵入煤层的处理
第四节岩溶陷落柱
岩溶陷落柱是指煤层下碳酸盐岩等可溶岩层地下水溶蚀形成的溶洞，在上覆岩层重力作用下塌陷，形成圆柱形或锥状柱体。简称陷落柱，俗称“矸石窝”或“无碳柱”
陷落柱广泛分布于华北石炭二叠纪聚煤区，尤其是山西和河北。
一、陷落柱的原因
(一)岩溶发育的地质条件
(2)洞穴崩塌机制
二、陷落柱的特点
(一)陷落柱的形态特征
(2)陷落柱地表出露特征
(3)陷落柱的地下特征
(4)陷落柱分布特征
三、陷落柱的观测与研究
四、陷落柱对煤矿生产的影响及处理
第五节影响煤矿生产的其他地质因素
一、矿井瓦斯
二、煤层的顶底板
三、矿井地热的危害
第四，矿山压力
五、煤层自燃和煤尘