梨園河煤礦隱蔽致災(zāi)因素及防治措施

彭海斌

（大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司梨園河煤礦，山西 原平 034000）

1 梨園河煤礦地質(zhì)概況

梨園河煤礦位于寧武縣城正東方向，隸屬于寧武、原平市管轄。梨園河煤礦斷裂構(gòu)造較發(fā)育，較大的構(gòu)造位于井田東南角、西北角，層間小斷層時(shí)有發(fā)生。井田北部斷層，除個(gè)別走向?yàn)槟媳狈较蛞酝?，大部分走向北東，傾向南東或北西，都為高角度正斷層，傾角達(dá)70°以上。井田南部斷層，基本為北東東向斷裂帶，該組斷裂構(gòu)造帶平面上為一NE－SW向，帶寬500～600m，其中斷裂構(gòu)造呈平行斜列，較大的斷層有車道坡斷層、赤泥泉斷層、段家堡斷層。井田內(nèi)除上述斷裂構(gòu)造外，尚伴生斷層落差在0.5～5m的小構(gòu)造。

2 礦井隱蔽致災(zāi)因素普查

2.1 采空區(qū)普查

21101工作面北部為22112、22113采空區(qū)，與22113煤柱相距40m，與22112煤柱相距60m。22113回采時(shí)工作面無(wú)水，22112工作面回采時(shí)工作面出水量為0.5m3/h，工作面預(yù)計(jì)采空區(qū)積水約為4800m3。因此22112工作面采空區(qū)積水為21101回采時(shí)的主要水患。在21101工作面試采前，首先從21101回風(fēng)巷對(duì)舊區(qū)22112、22113進(jìn)行物探，之后對(duì)物探異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。根據(jù)《21101回風(fēng)巷探放水總結(jié)》，21101工作面回風(fēng)巷共計(jì)探放22112采空區(qū)五站，探放22113采空區(qū)七站。

21101回風(fēng)巷探22112、22113采空區(qū)成果表明：21101工作面水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，工作面主要充水因素為22112、22113采空區(qū)積水和頂板砂巖含水層水。根據(jù)物探和鉆探結(jié)果分析，21101工作面無(wú)大的充水水源，不受采空區(qū)積水影響。但不排除在回采的過(guò)程中，頂板垮落有頂板含水層水進(jìn)入工作面。根據(jù)《21101工作面回采地質(zhì)說(shuō)明書》預(yù)計(jì)最大涌水量4.5m3/h，正常涌水量2.0m3/h。故21101工作面在回采期間不受水害威脅，可以安全回采。

2.2 斷層、裂隙、褶曲普查

2.2.1 褶皺構(gòu)造

井田內(nèi)明顯的向斜構(gòu)造位于車道坡斷層與赤泥泉斷層之間，為區(qū)域上寧武－婁煩(靜樂(lè))向斜向北東延伸的部分。車道坡斷層兩側(cè)地層傾向南東，赤泥泉斷層兩側(cè)地層傾向北西，傾角8°～14°。

2.2.2 斷裂構(gòu)造

井田北部斷層：除個(gè)別走向?yàn)槟媳狈较蛞酝?，大部分走向北東，傾向南東或北西，都為高角度正斷層，傾角達(dá)70°以上。具體見(jiàn)圖1礦井構(gòu)造綱要圖。

圖1 梨園河煤礦礦井構(gòu)造綱要

F1斷層：分布于梨園河南擴(kuò)區(qū)，為一推測(cè)正斷層，地表出露不明顯。L5鉆孔揭露3、5號(hào)煤層間距較小，僅14.60m，推測(cè)其存在一正斷層，斷距落差約15m，走向40°，傾向SE，傾角70°，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度約600m。與三維地震DF40相吻合，DF40走向40°，傾向SE，傾角73°，斷層落差12m。

F2斷層：由薛家洼村向南延伸到禿蘭妥村，延伸約1900m，是井田內(nèi)較大斷層。該斷層由ZK4-2、ZK4-3鉆孔、三條物探剖面及一些地面觀察點(diǎn)所控制。斷層性質(zhì)為正斷層，走向近南北，傾向東，傾角65°～75°，斷距落差60～135m，斷層破碎帶寬達(dá)20m。

伴生小型斷層(F30、F31、F35)：從成因分析，是F2主斷層同期形成的伴生斷層，在主斷層附近較發(fā)育，遠(yuǎn)離后不發(fā)育，斷層規(guī)模小，影響范圍不大，主要分布于井田北部。

F14斷層：位于井田北部邊界，分別于麻地溝村南和禿頂山北延出區(qū)外，延伸約1400m。由四條物探剖面、ZK0-1鉆孔和一個(gè)探槽以及部分地面觀察點(diǎn)所控制。斷層性質(zhì)為正斷層，落差35～40m，破碎帶寬約20m。地表大多都被黃土和坡積物覆蓋，僅在溝谷出露。

2.3 陷落柱和巖漿巖普查

根據(jù)《梨園河煤礦生產(chǎn)補(bǔ)充勘探報(bào)告》，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)陷落柱，在生產(chǎn)過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)陷落柱。井田內(nèi)無(wú)巖漿巖侵入，在生產(chǎn)過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入。

2.4 瓦斯富集區(qū)普查

近4年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果均為低瓦斯礦井。根據(jù)有關(guān)資料，完成了歷年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（表1）。

表1 梨園河煤礦礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果表

根據(jù)以上瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，梨園河煤礦均屬低瓦斯礦井。

2.5 導(dǎo)水裂隙帶普查

根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件和礦井生產(chǎn)采掘部署與后三年生產(chǎn)銜接規(guī)劃，梨園河煤礦目前開(kāi)采主要水害是：二疊系砂巖裂隙水、石炭系太原組砂巖裂隙水、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水。

（1）2號(hào)煤層開(kāi)采底板受水害影響程度。井田底板破壞深度為16m，2號(hào)煤層開(kāi)采底板受C3t砂巖裂隙含水層的影響。井田中部和南部2號(hào)煤層底板標(biāo)高位于太原組C3t砂巖含水層水位標(biāo)高以下，受水害影響。該含水層水位標(biāo)高為1656.41m，單位涌水量為0.003L/s?m，2號(hào)煤層底板標(biāo)高1471m，2號(hào)煤層南部部分區(qū)域?qū)賻洪_(kāi)采，但由于補(bǔ)給條件所限致使該含水層富水性弱。對(duì)井田中、南部2號(hào)煤層采掘時(shí)，仍應(yīng)對(duì)太原組砂巖裂隙含水層提前疏放，尤其是要做好雨季及隨后3～4個(gè)月的防水工作。

（2）5（5+6）號(hào)煤層開(kāi)采底板受水害影響程度。太原組砂巖裂隙含水層是5（5+6）號(hào)煤層采掘的直接充水水源，根據(jù)太原組砂巖裂隙含水層的抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.003L/s?m；井田ZK2-3號(hào)孔（1994）山西組與太原組砂巖含水層混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量0.0796L/s?m。這是由于補(bǔ)給條件所限制致使含水層富水性弱。在井田北部煤層出露處該含水層易接受大氣降水補(bǔ)給。因此，仍應(yīng)對(duì)太原組砂巖裂隙含水層引起足夠的重視，尤其是要做好雨季及隨后幾個(gè)月的防排水工作。

在后三年（2017年6月至2019年12月）采掘范圍內(nèi)5（5+6）號(hào)煤層底板標(biāo)高均位于奧灰?guī)r溶水水位以上。井田礦區(qū)南部5（5+6）號(hào)煤層開(kāi)采受奧灰?guī)r溶水水害影響，對(duì)突水危險(xiǎn)區(qū)須采取相應(yīng)的防治水措施。

（3）6號(hào)煤層開(kāi)采底板受水害影響程度。太原組砂巖裂隙含水層是6號(hào)煤層采掘的直接充水水源，根據(jù)井田內(nèi)L2孔（2004年）太原組砂巖裂隙含水層的抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.003L/s?m；井田ZK2-3號(hào)孔（1994）山西組與太原組砂巖含水層混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量0.0796L/s?m。這是由于補(bǔ)給條件所限制致使含水層富水性弱。在井田北部煤層出露處該含水層易接受大氣降水補(bǔ)給。因此，仍應(yīng)對(duì)太原組砂巖裂隙含水層引起足夠的重視，尤其是要做好雨季及隨后幾個(gè)月的排水工作。井田礦區(qū)6號(hào)煤層分布范圍屬于不帶壓區(qū)，6號(hào)煤層開(kāi)采不受奧灰?guī)r溶水水害影響。

3 存在的隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素

該礦目前存在的隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素主要為：（1）煤礦采掘活動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境有一定的影響，回采后采空區(qū)對(duì)應(yīng)地表有輕微塌陷、裂縫現(xiàn)象；（2）礦井被鑒定為低瓦斯礦井，因此礦井存在瓦斯災(zāi)害；（3）礦井主要水害為煤系地層砂巖裂隙水。

4 防范和治理措施

（1）對(duì)修路削坡或平整場(chǎng)地形成的陡立邊坡，應(yīng)根據(jù)巖土體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，設(shè)置合適的坡角，必要時(shí)采取錨桿加固及巖體表面噴漿處理，以加固巖體并減緩基巖的風(fēng)化速度。

（2）對(duì)采空區(qū)冒落造成的地裂縫與地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，及時(shí)用石渣與矸石回填，將地裂縫與地面塌陷的規(guī)模盡量縮小，同時(shí)也避免石渣、矸石對(duì)地表土壤與地下水的污染。定期觀測(cè)地面塌陷、裂縫情況，并及時(shí)進(jìn)行回填。

（3）加強(qiáng)瓦斯管理和防治工作，制定和落實(shí)礦井瓦斯治理措施。選擇合理的開(kāi)拓方式和采煤方法，加強(qiáng)通風(fēng)和防火措施，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，防止瓦斯和煤塵事故發(fā)生。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施，同時(shí)做好超前物探和化探工作。認(rèn)真做好防治水綜合治理，落實(shí)探放水措施，確實(shí)做到“三專、兩探、一撤人”。

（5）嚴(yán)格按照法律法規(guī)的規(guī)定開(kāi)采煤炭資源，對(duì)村莊地段預(yù)留保護(hù)煤柱或整體搬遷，及時(shí)充填已有的地表裂縫與地面塌陷，減少水土流失。

（6）建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)防護(hù)區(qū)按規(guī)定監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)制定防范措施。