淺談煤礦隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素與探查

摘 要：煤礦隱蔽致災(zāi)因素主要包括采空區(qū)，廢棄老窯（井筒）、封閉不良鉆孔，斷層、裂隙、褶曲，陷落柱，瓦斯富集區(qū)，導(dǎo)水裂隙帶，地下含水體，井下火區(qū)，古河床沖刷帶、天窗等不良地質(zhì)體等。其特點是具有隱蔽性、時變性和突發(fā)性，探測和預(yù)防難度大。因此，加強煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查尤為重要，是預(yù)防煤礦安全事故發(fā)生的重要技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：隱蔽致災(zāi)； 探查防控； 安全評價；

1.引言：有效治理隱蔽致災(zāi)因素產(chǎn)生的瓦斯和水害隱患，并對治理效果檢驗與評價，做到不安全不生產(chǎn)、不消災(zāi)不生產(chǎn)。近幾年來煤礦事故統(tǒng)計表明，煤礦事故主要表現(xiàn)在瓦斯爆炸、水災(zāi)、火災(zāi)、片幫冒頂?shù)确矫?，事實表明，瓦斯和水?zāi)是煤礦生產(chǎn)中造成群死群傷的重大災(zāi)害，頂板事故是煤礦發(fā)生頻率最多的事故。因此，礦井采掘活動前有必要查明活動區(qū)域隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素，采取有效措施消除致災(zāi)隱患，確保礦井安全生產(chǎn)。

2.隱蔽致災(zāi)因素對安全生產(chǎn)的影響

引發(fā)礦井災(zāi)害的隱蔽致災(zāi)因素有地質(zhì)構(gòu)造、陷落柱、煤層頂?shù)装搴畬?、采空區(qū)老空水、煤層厚度突變帶等。地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為斷層和褶皺，斷層的發(fā)育破壞了煤層及頂?shù)装鍘r層的連續(xù)性，降低了巖層強度。斷層附近地應(yīng)力集中，導(dǎo)致支護困難而引發(fā)冒頂事故，斷層附近的煤層中瓦斯聚集而引發(fā)瓦斯事故，斷層切穿含水層或破壞了隔水層引發(fā)突水事故；褶皺的發(fā)育同樣破壞了地層的強度，在褶皺軸部施工采掘工程時易引發(fā)冒頂事故、瓦斯事故和水害事故。陷落柱破壞了地層的完整性，其內(nèi)部地層完全破碎，嚴重影響煤礦采掘施工作業(yè)，使礦井作業(yè)安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。很多礦難事故中，礦井突水淹井事故以及瓦斯事故是通過陷落柱引發(fā)的，陷落柱成為地下水的導(dǎo)水通道，突水之迅速、破壞強度之大是無法估量的，這樣的水害主要發(fā)生在灰?guī)r中。近年來隨著開采深度的增加，帶壓開采受頂?shù)装逅Φ耐{越來越凸顯，底板承壓水發(fā)生突水的幾率變大，已成為水災(zāi)事故的多發(fā)因素。隨著國有大礦對地方小煤礦的兼并整合，整合后的煤礦周邊分布著部分關(guān)閉小煤礦，這些小煤礦以往的采掘范圍和水文地質(zhì)資料不清，老空水害嚴重影響和威脅整合后礦井的生產(chǎn)安全。

3.隱蔽致災(zāi)因素的探查方法

3.1三維地震勘探

在采區(qū)正式設(shè)計前，要根據(jù)礦井采掘生產(chǎn)接替規(guī)劃提前對采區(qū)實施三維地震勘探，三維地震勘探要查明落差大于 3 m 的斷層以及斷層的性質(zhì)和斷層的延展方向，查明煤層的起伏變化及褶皺軸的位置和延展方向，查明采區(qū)內(nèi)的地質(zhì)異常區(qū)，并確定異常區(qū)的屬性，查明陷落柱、煤層沖刷變薄帶、分叉帶、巖漿巖侵入體等分布范圍，查明采空區(qū)范圍及積水范圍，查明煤層頂?shù)装搴畬雍穸燃芭c煤層距離。三維地震勘探成果資料經(jīng)過中間審查、最終審查后提交設(shè)計部門。

3.2井下物探和鉆探

掘進工作面掘進前要對前方一定范圍內(nèi)進行物探，物探方法要根據(jù)對前方地質(zhì)條件的初步分析判斷進行選擇。查明水害隱患時一般應(yīng)用瞬變電磁探測儀，查明地質(zhì)構(gòu)造因素時一般采用地震超前探測儀。針對物探工程查明的異常范圍還要實施鉆探工程，以驗證其真?zhèn)?。鉆探工程探查巷道前方三維空間內(nèi)安全距離的地質(zhì)構(gòu)造、水害威脅、煤、巖層位變化情況及其它相關(guān)地質(zhì)資料，并采取安全技術(shù)措施，經(jīng)過鉆探工程證實無隱蔽致災(zāi)因素后方可掘進，到達安全邊界后再實施物探與鉆探，如此反復(fù)探查。

回采工作面回采前要進行瞬變電磁探測，查明煤層底板隱蔽水害異常體分布范圍及導(dǎo)水構(gòu)造位置，在工作面兩道對工作面內(nèi)進行無線電波透視，查明工作面內(nèi)是否存在陷落柱以及構(gòu)造異常范圍，然后經(jīng)過鉆探驗證查明隱蔽致災(zāi)因素，并采取安全技術(shù)措施，待消除致災(zāi)隱患后方可回采。

4.隱蔽致災(zāi)因素的防控對策

4.1避開隱蔽致災(zāi)因素地帶

采區(qū)設(shè)計時對大中型斷層要留設(shè)防水煤柱，大中型斷層可作為采區(qū)邊界，避免工程揭露斷層而造成瓦斯和水害事故；主要巷道盡量避免布置在褶皺軸部，減少巷道的變形和支護成本，防止冒頂事故的發(fā)生；水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，工作面設(shè)計掘進巷道方向盡量為上山，使底板水能沿巷道自流，減少巷道起伏造成水淹巷道；所設(shè)計的巷道方向要盡量與斷層走向斜交，減少過斷層帶長度，避免冒頂事故、瓦斯及水害事故。

4.2對隱蔽致災(zāi)因素實施超前預(yù)治理

4.2.1 對查明的隱蔽構(gòu)造帶超前實施瓦斯治理

對高突礦井要按“不掘突出頭，不采突出面”的目標組織生產(chǎn)，開拓巷道通過探測嚴格控制煤層層位，防止誤揭煤層，實施“隔山打虎”的策略，在頂（底）板巖巷穿層預(yù)抽煤層瓦斯，重點對探明的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域加大抽采力度，在底板抽采巷的掩護下施工工作面上下順槽；工作面回采前，根據(jù)查明的地質(zhì)構(gòu)造，在上下順槽對工作面施工順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域瓦斯，在上順槽下幫和下順槽上幫，向工作面實體煤打本煤層抽放瓦斯鉆孔，重點對斷層兩盤實施預(yù)抽瓦斯。

4.2.2 對查明的隱蔽水災(zāi)超前實施水害治理

（1） 對大中型斷層的治理采用井上下聯(lián)合注漿加固斷層破碎帶。針對礦井水壓高、隔水層薄、斷層破碎帶治理時間長、效果差的現(xiàn)狀，實施井上下聯(lián)合注漿加固斷層破碎帶工程，效果和安全可靠程度大大提高。舉個例子來說如九里山礦在珠江加固上運用上下聯(lián)合注漿，使用效果較好，徹底切斷了強含水層補給通道，避免了水害事故。

（2）對工作面底板含水層實施注漿改造。

在該層實施注漿改造主要是為了加固底板從而加強整體的強度，這樣一來原來較為薄的底板就變成了相對隔水的一層，對構(gòu)造帶或底板導(dǎo)水裂隙進行充填、閉合，使之不導(dǎo)水，切斷下伏含水層的水力聯(lián)系，切斷地下水徑流補給方向上的水力聯(lián)系。

（3）對老空水害區(qū)域?qū)嵤┨椒潘こ獭?/p>

在對舊的、空置的、水害較為嚴重的區(qū)域?qū)嵤┨椒潘こ套鳂I(yè)的時候，首先要進行詳細的勘探，在勘探過程中探水鉆孔成組布設(shè)，如果勘測到有三面受水威脅的地段，要進行搜索性探放積水目標區(qū)，其探水鉆孔多按扇形布置，另一個要注意的就是在對于巷道內(nèi)的探測中如果探測到有較為深層的積水狀況就要將探水鉆孔可按半扇形布置；其中如果對積水位置較為明確的情況下可以布置定向探水鉆孔。施工時鉆孔開孔順序由上到下、由淺到深，分段卸壓放水，直至徹底疏放完老空積水。

4.3 隱蔽致災(zāi)因素治理效果安全評價

4.3.1 瓦斯治理抽采達標或消突評價

工作面抽采鉆孔施工結(jié)束后，要對消突效果進行抽采達標或消突評價，檢測煤層中殘余瓦斯含量和殘余瓦斯壓力等指標是否達到《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，同時要對地質(zhì)構(gòu)造情況、是否存在空白帶，是否見矸，有無噴孔、卡鉆、瓦斯等進行分析，并提出分析報告。

4.3.2 水災(zāi)隱患治理效果檢驗與評價

檢查方法有2種：一是治理后進行物探。通過直流電法或瞬變電磁法等方法對治理后的目標區(qū)域進行探測，探測結(jié)果與治理前的物探結(jié)果比對，看隱蔽異常是否得到消除。二是施工檢驗鉆孔。后期施工的鉆孔對前期注漿鉆孔進行檢查，施工的檢驗孔每個異常區(qū)內(nèi)不少于2個，檢驗是否存在出水現(xiàn)象，若無出水說明治理效果良好，對不符合設(shè)計的鉆孔和效果不佳的鉆孔，要重新修改設(shè)計、補充鉆孔，直至達到目的要求。評價結(jié)束后要提交評價報告報總工程師批準，并發(fā)放允許掘進通知書，以供施工單位控制在評定范圍內(nèi)安全施工。

綜上所述，礦井中的隱蔽致災(zāi)因素有很多，我們在日常的工作中要仔細的探查，為了保證煤礦中的施工安全我們要不斷地加強隱蔽的災(zāi)難，這樣才能更好的對其進行防控，保證工程的安全進行。

作者簡介：

蘆健 ，男，1983年出生，工程師，2007年畢業(yè)于黑龍江科技學院資源勘查專業(yè)，現(xiàn)任龍煤鶴崗礦業(yè)有限責任公司峻德煤礦地測大隊副隊長，主要從事地測技術(shù)及管理工作。