煤矿井下地质构造对地应力分布的影响

摘 要：随着社会经济的发展，人们对社会资源的利用也普遍增多，尤其是煤矿资源的使用。通过相关研究结果表明，煤矿井下地质构造对地应力的分布具有一定的影响。由于我国的地势的复杂性，我国也拥有各种丰富的资源，起伏的地势对煤矿的挖掘工作增添了较大的难度。煤矿研究工作者使用的开采手段以及煤矿井下地质构造，都对开采煤矿的效率有着密切的联系。

关键词：煤矿井下；地质构造；地应力分布；影响

我国地质结构与地应力的分布对煤矿的开采有多方面的影响。随着近年来煤矿开采频率的升高，煤矿矿难的次数也逐年增多，受难的人数也呈上升趋势。这种灾难与人们的过度开采是息息相关的。井下的采煤工作不断地影响到地应力的分布。

一、地应力与地质构造

地应力指的是由于地球的各个层次具有不同的温度从而产生了温差，在这种温差的作用下，使得地壳产生运动的力量，这种力量就成为地应力。同时，不同种类的地质构造其地应力的种类也各不相同。

地质构造指的是，地球内部的各种因子与各类气体互相摩擦而产生的地壳的运动变化，经过长时间的作用，地壳运动形成了新的构造，这种改变就是地质构造。不同地质构造的地區也有着不同性质的资源。

二、煤层的分布

煤层的分布可以根据地质倾斜的角度进行划分，根据不同程度倾斜的井下煤矿地质，可以将煤层分为急倾斜煤层和缓倾斜煤层。急倾斜层指的是地质倾斜角度较大的部分，呈短促的趋势倾斜。顾名思义，缓倾斜层指的就是地质倾斜角度较小的部分，呈缓慢型的趋势倾斜的部分。针对于向斜的层面往往通过板块水平挤的办法对断层、褶曲等部分的地应力大小进行研究，这种地应力的产生使煤矿原岩的地应力分布十分复杂。

我国有着独特的地理环境分布，故而井下的煤矿开采是一个普遍的煤矿开采手段。过度的不适当的开采对环境的影响也是很大的，尤其是地质构造发生改变后资源的开采也越来越不容易。根据煤矿井下地质研究者的研究表明，我国井下的煤层分布大多数都是急倾斜特厚煤层，这种煤层结构中含有很多的大规模断层以及褶曲层。针对于对井下煤矿开采的地质构造的分析工作往往可以借助大规模断层和褶曲层表现出来的现象进行研究。据相关研究调查结果表明，炭质泥岩和粉砂岩是组成煤层直接顶板的主要物质。

三、煤矿井下地质构造与地应力的关系

褶曲、断层等井下地质构造，都是在地应力的作用下使地壳的岩石层发生一系列的形变而遗留下来的构造形迹。不同的地应力也对应着不同种类的煤层分布与煤层分布程度。目前我国井下地质构造在大多数的情况下所产生的构造形式，都是经过多次的地质构造运动的结果，每一次细微之处构造的变化也会对地应力的大小产生微妙的影响。这种多样性的地质构造与地应力之间的复杂联系使得十分标准地确定地应力的方向和大小成为了一件非常不容易实施的工作。要想高标准地对局部的地应力进行测量和分析，唯一有效的办法就是进行现场测试。根据地应力的测量数据来计算地应力场的大小，是最为科学与客观的测量方法。

大多数的地质构造都是经过地形的多次变动最终遗留下来的构型，地质构造与地应力之间复杂且微妙的关系是不容易推断的。运用科学的测量方法也是十分必要的。不同断层的表现形式是在不同应力的状态下形成的，离断层的距离越大，地应力的数值也就越大。原岩层面的地应力大小远远大于断层面附近的应力值大小。在上部的岩层往往会出现张力集中的区域，在向斜的底部岩层附近也会出现一些张力集中区，轴部部位的岩层地应力的数值也远远大于断层面附近的地应力值的大小。

四、煤矿井下地质构造对地应力的影响

（一）煤矿井下地质断层对地应力的影响。在断层对地应力的影响因素中，地质断裂的规模与粗砂岩呈正相关，地质断裂的后果通常是使景田内地质的基本构造形态出现向斜、单斜或背斜的现象。这种现象变化无常，既有地应力增大的情况发生，也有地应力减小的情况发生。煤层的基本构造对于地质倾斜的角度影响也不小，浅层的煤层分布情况与其附近的地应力的大小也是紧密联系的。因此煤层的分布情况随着地应力的改变，以及在时间的作用下不断发生改变，从而不好控制。因此煤矿井下地质断层对地应力分布的影响是不可忽视的，尤其是在粗砂岩的分布情况上与地应力的大小是相关联的。

（二）褶皱与主要地应力方向的关系。根据褶皱的不同结构分类，褶皱分为横弯褶皱和纵弯褶皱。（1）横弯褶皱与主要地应力的关系。横弯褶皱的形成原因主要是地壳受到垂直方向岩层的升降活动而形成的褶皱。最大的地应力方向趋近于直力或者陡倾，其他的两个主要的地应力方向则趋近于水平方向。虽然有这样的普遍科学规律，但在一些特殊情况下还是难以确定主要地应力的方向。在短轴直立背斜的情况下，一般主要地应力的方向就是长轴的方向。（2）纵弯褶皱与主要地应力的关系。纵弯褶皱是地壳中大多数的褶皱，这种褶皱形成的原因主要是岩层的水平活动而造成的褶皱。当纵弯褶皱的变化趋近于简单的结构时，轴面接近垂直直立的状态，最大的主要地应力的方向呈水平趋势。当纵弯褶皱趋近倾斜的状态时，精准地测定主要地应力的方向也是十分不容易的，但可以大致确定中间的主要地应力的方向与轴向是平行的关系。

五、结语

本篇文章主要通过对井下地质层的分析从而对地应力所受的影响进行讨论。综合以上的分析，煤矿井下地质的构造对地应力的分布影响是十分重大的。煤矿井下地质的构造对于挖矿工作者的工作有着密切的联系，也关系到煤矿工作者的安危与工作效率。所以，通过本篇文章对井下地质构造对地应力分布的影响的浅略分析，希望对相关工作者的工作起到某种意义上的帮助作用。

参考文献

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[2] 康红普，吴志刚，高富强等.煤矿井下地质构造对地应力分布的影响[J].岩石力学与工程学报，2012，31（z1）.

作者简介：汪南南，龙岩市永定区煤炭管理发展总公司。