隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素調(diào)查分析

＊樊 斌

（山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)股份有限公司五陽(yáng)煤礦 山西 046205）

1.煤礦概況

山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)股份有限公司五陽(yáng)煤礦隸屬于山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)股份有限公司。五陽(yáng)礦井新井（改建井）始建于1956年6月21日，1963年正式投產(chǎn)，目前生產(chǎn)能力150萬(wàn)t/a，開(kāi)采3號(hào)煤層，由于開(kāi)采多年，井田3號(hào)煤層形成大面積采空區(qū)，剩余資源位于井田西部。

五陽(yáng)煤礦西部無(wú)煤礦，西北部為山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)三元鑫能煤業(yè)有限公司，南部為山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)股份有限公司漳村煤礦，東部無(wú)煤礦。

2.隱蔽致災(zāi)普查工作

五陽(yáng)煤礦根據(jù)煤礦開(kāi)采現(xiàn)狀，結(jié)合以往地質(zhì)工作的成果資料，對(duì)煤礦內(nèi)存在的隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素進(jìn)行了普查，主要工作如下：

（1）采用調(diào)查訪問(wèn)、資料收集、井下觀測(cè)分析等方法進(jìn)行，查明井田內(nèi)及周邊采空區(qū)分布、形成時(shí)間、范圍、自然發(fā)火情況和有害氣體等。采用地面電法勘探、井下物探、鉆探等探放水工作探測(cè)采空區(qū)積水賦存情況。

（2）通過(guò)收集井田及周邊廢棄老窯（井筒）閉坑時(shí)間、開(kāi)采煤層、范圍，是否開(kāi)采煤柱和充填情況等資料，輔以野外實(shí)地GPS定位，對(duì)廢棄老窯（井筒）進(jìn)行普查。通過(guò)收集以往各時(shí)期勘探報(bào)告，對(duì)井田內(nèi)及周邊施工的所有鉆孔、水井的孔位、孔深、封孔情況進(jìn)行普查，結(jié)合當(dāng)時(shí)各鉆孔封閉情況核實(shí)，建立臺(tái)賬。

（3）采用地質(zhì)調(diào)查、地面三維地震，結(jié)合井下揭露地質(zhì)構(gòu)造情況，查明井田斷層、褶曲及陷落柱，繪制煤礦構(gòu)造綱要圖。

（4）通過(guò)地面瓦斯抽放鉆孔、井下抽放瓦斯測(cè)試數(shù)據(jù)，綜合分析研究瓦斯含量及賦存情況，編制瓦斯地質(zhì)圖，預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量。

（5）用理論計(jì)算方法對(duì)各煤層導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)行普查。通過(guò)以往一些專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)報(bào)告和井下采掘情況，進(jìn)一步分析驗(yàn)證理論計(jì)算的導(dǎo)水裂隙帶破壞高度。

（6）利用煤礦水文地質(zhì)補(bǔ)勘及水文孔成果，結(jié)合井下揭露含水層情況、井下涌水量觀測(cè)變化情況，調(diào)查分析地下含水體賦存情況。結(jié)合氣象降雨資料，采用地面調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查地表河流、溝谷及采區(qū)地質(zhì)災(zāi)害情況。

（7）采用調(diào)查、資料收集方法對(duì)井下火區(qū)進(jìn)行調(diào)查，每年進(jìn)行煤的自燃傾向性和煤塵爆炸性鑒定。

（8）采用調(diào)查、資料收集方法對(duì)沖擊地壓、古河床沖刷帶、天窗等不良地質(zhì)體進(jìn)行調(diào)查。

3.煤礦隱蔽致災(zāi)因素

五陽(yáng)煤礦經(jīng)過(guò)隱蔽致災(zāi)因素普查工作分析研究，發(fā)現(xiàn)本礦存在采空區(qū)、廢棄老窯（井筒）和封閉不良鉆孔、斷層、陷落柱、導(dǎo)水裂隙帶、地表及井下含水體、瓦斯富集區(qū)7項(xiàng)隱蔽致災(zāi)因素，不存在火區(qū)、沖擊地壓及古河床沖刷帶等不良地質(zhì)體致災(zāi)因素。

(1)采空區(qū)因素

①本礦采空區(qū)情況

五陽(yáng)煤礦的采空區(qū)主要分布在井田+600水平的北部、西南部、中東部和+760水平；+760水平已經(jīng)報(bào)廢，采空區(qū)有11、13、15、34四個(gè)成片采空區(qū)；+600水平是目前的生產(chǎn)區(qū)域，采空區(qū)有44、51、73、75采區(qū)南部、76采區(qū)南部、78采區(qū)北部采空區(qū)。井下采空區(qū)內(nèi)形成的積水區(qū)共有3處，分別是5100采空區(qū)、5102采空區(qū)和5108采空區(qū)；此外井田內(nèi)存在的老窯采空積水區(qū)為十字道煤礦采空積水區(qū)。以上四處采空區(qū)積水范圍明晰，積水量清楚[1-3]。采空區(qū)對(duì)礦井開(kāi)采有影響。

②四鄰礦井

三元鑫能煤業(yè)有限公司位于井田西北側(cè)，與本井田相望，并不相鄰；此外由于小黃莊斷層的天然阻隔，其開(kāi)采對(duì)本礦的安全生產(chǎn)不會(huì)夠成威脅。漳村煤礦位于井田南側(cè)，與本井田相望，并不相鄰，且與五陽(yáng)煤礦相隔區(qū)域大斷層文王山北斷層及文王山南斷層，設(shè)有安全煤柱，其開(kāi)采對(duì)本礦的安全生產(chǎn)不會(huì)夠成威脅[4-5]。

(2)廢棄老窯(井筒)和封閉不良鉆孔因素

①?gòu)U棄老窯（井筒）

五陽(yáng)煤礦共有老窯（井筒）12座。分別為城關(guān)聯(lián)營(yíng)煤礦、金星煤礦、西關(guān)煤礦、王家莊煤礦、王橋鎮(zhèn)東山底紅星煤礦、王橋鎮(zhèn)西山底新星煤礦、蘆溝村煤礦、城關(guān)鎮(zhèn)十字道煤礦、城關(guān)鎮(zhèn)興莊煤礦、西山底新星礦接替井、王橋鎮(zhèn)東山煤礦、五陽(yáng)村煤礦。12個(gè)煤礦除蘆溝村煤礦批準(zhǔn)開(kāi)采15號(hào)煤外，其余均批準(zhǔn)開(kāi)采3號(hào)煤層。12個(gè)煤礦均已關(guān)閉。雨季期間在地面排查中發(fā)現(xiàn)五陽(yáng)村煤礦井口附近地面下陷嚴(yán)重，后采取措施，利用黃土填埋夯實(shí)[6-7]。

②封閉不良鉆孔

自建礦以來(lái)共施工鉆孔400多個(gè)，在以往生產(chǎn)過(guò)程中未發(fā)生過(guò)由于鉆孔封閉不良引發(fā)的透水事故。

但由于早期施工的鉆孔封堵情況不詳，部分鉆孔有可能因技術(shù)設(shè)備、材料質(zhì)量、施工條件、技術(shù)和生產(chǎn)需要及歷史背景原因而存在未封堵和封堵不良的鉆孔，且未進(jìn)行過(guò)啟封檢查，有可能成為突水通道。

(3)斷層

井田內(nèi)巷道、鉆孔揭露及三維地震勘探解釋共274條斷層，其中巷道及采掘工作面揭露214條斷層，落差大于5m的斷層共計(jì)48條，三維地震解釋54條斷層，勘探中鉆孔揭露6條斷層。目前揭露斷層有214條，除4條逆斷層外均為拉張性高角度的正斷層，斷層傾角65°～85°，斷層可溝通各含水層的水力聯(lián)系，當(dāng)采掘揭露或接近含水?dāng)鄬訋r(shí)，會(huì)使礦井發(fā)生突水或涌水事故。隨著開(kāi)采深度的增加、水壓增高、大落差的斷層使得煤層直接充水含水層與奧灰灰?guī)r對(duì)接，可能會(huì)發(fā)生斷層突水。

(4)陷落柱

五陽(yáng)煤礦內(nèi)巖溶陷落柱較發(fā)育，巖溶陷落柱主要集中在天倉(cāng)向斜軸兩側(cè)，橫截面大多呈橢園形，長(zhǎng)短軸比一般為20:17。井田內(nèi)3號(hào)煤層揭露及解釋陷落柱共75個(gè)，揭露的陷落柱到目前為止共計(jì)57個(gè)，三維地震解釋18個(gè)陷落柱（尚未揭露），直徑大于30m的陷落柱共計(jì)44個(gè)；未來(lái)開(kāi)采區(qū)基本沒(méi)有陷落柱分布，但井田陷落柱較發(fā)育，尚未揭露的陷落柱導(dǎo)水性還不清楚，隨著采掘范圍的擴(kuò)大，不能排除存在隱伏陷落柱導(dǎo)水的可能，巷道掘進(jìn)過(guò)程中一旦揭露導(dǎo)水陷落柱，煤層底板奧灰水有可能通過(guò)這些導(dǎo)水構(gòu)造進(jìn)入巷道，威脅礦井生產(chǎn)安全。今后在開(kāi)采過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)陷落柱的探測(cè)工作，防患于未然。

(5)導(dǎo)水裂隙帶

五陽(yáng)煤礦3號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶理論計(jì)算最大高度為186.75m，綜放開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶實(shí)測(cè)高度為132m。開(kāi)采后導(dǎo)水裂隙帶不足以導(dǎo)通地表水，可溝通3號(hào)煤層頂板S4砂巖含水層、K8砂巖含水層，局部可影響到二疊系上石盒子組底部分界砂巖含水層，頂板含水層對(duì)礦井有一定充水影響。

我們從另外一個(gè)角度，從刑事法律規(guī)范的位階方面進(jìn)行入手，容錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制在本質(zhì)上是一種行政性規(guī)范或規(guī)定，它無(wú)法和更高位階的刑事法律規(guī)范進(jìn)行對(duì)抗。因此，我們認(rèn)為刑事錯(cuò)誤理應(yīng)不能容忍，當(dāng)然排除在容錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制的錯(cuò)誤范圍之外。這實(shí)際上也解釋了失職行為到達(dá)一定程度就屬于瀆職侵權(quán)犯罪規(guī)范的刑事法律范疇，超出了傳統(tǒng)的行政法律規(guī)范的范疇。

(6)地表及井下含水體

①地表水體

五陽(yáng)井田內(nèi)主要地表水體是濁漳河，橫貫井田南北，在井田內(nèi)有西源和南源兩個(gè)源頭，在甘村附近匯合后向北流出井田，河床寬達(dá)70～111m，常年流水。在本區(qū)域濁漳河歷史最高洪水位為880m，高于北回風(fēng)斜井井口標(biāo)高。濁漳河具有山區(qū)河流的特點(diǎn)，平時(shí)流量較小，每年的6-9月為雨季，水位及流量受季節(jié)性降雨影響，變化很大。在下大到暴雨或上游水庫(kù)超過(guò)警戒水位開(kāi)閘放水以及漳河兩岸的小煤礦采空塌陷區(qū)等原因，極易形成洪澇等自然災(zāi)害。井田東部的小煤礦曾越界開(kāi)采，地表洪水倒灌溝通井田+760水平，造成1988年“8.18”與1993年“8.4”五陽(yáng)煤礦兩次井下特大透水事故。

3號(hào)煤層在西北部邊緣處及東南處均有露頭現(xiàn)象，形式的導(dǎo)水裂隙帶易溝通地表，地表水及大氣降水，沿導(dǎo)水裂隙、地面塌陷及地面裂隙入滲礦井?，F(xiàn)開(kāi)采區(qū)域井田埋深較大（＞400m），且五陽(yáng)煤礦在汛期來(lái)臨之前均會(huì)對(duì)地表塌陷和地裂縫進(jìn)行及時(shí)回填，一定程度上減緩了大氣降水滲入到井下的過(guò)程。

②地下水體

3號(hào)煤頂板充水含水層為二疊系砂巖裂隙含水巖組，本含水層組在淺部可接受大氣降水的補(bǔ)給，局部可接受其它含水層水補(bǔ)給，裂隙水除少部分沿構(gòu)造破碎帶向深部運(yùn)動(dòng)外，大部分以沿徑向運(yùn)動(dòng)為主，徑流區(qū)與排泄區(qū)不明顯。由于相對(duì)呈層狀，不同層位的含水層各具補(bǔ)給區(qū)，構(gòu)成若干小的含水系統(tǒng)，其間水力聯(lián)系較弱，屬弱富水性含水層，一般對(duì)礦井影響較小，但在局部富水異常區(qū)開(kāi)采，對(duì)礦井開(kāi)采有一定的充水影響。

底板充水含水層主要為奧陶系巖溶水，主要由厚層狀石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r組成，含水空間以巖溶、裂隙為主。該含水層在礦區(qū)外文王山北斷層以南有出露。巖溶、裂隙發(fā)育。本含水層在井田內(nèi)巖溶發(fā)育極不均一，奧灰富水性差異較大，其富水性受構(gòu)造控制作用明顯。在背斜軸部及兩側(cè)或向斜兩側(cè)及斷層破碎帶周?chē)涓凰浴爸械取珮O強(qiáng)”，含水層連通、滲透性好；向斜軸部奧灰?guī)r溶裂隙含水層富水性弱，含水層連通、滲透性相對(duì)較差。

井田內(nèi)奧灰水標(biāo)高在+635～+640m之間，3號(hào)煤層井田西部為帶壓開(kāi)采，底板突水系數(shù)為0.001～0.040MPa/m，小于0.06MPa/m，對(duì)煤層開(kāi)采影響較小。但井田內(nèi)斷裂發(fā)育，斷層斷距較大，易溝通奧灰水，對(duì)井田內(nèi)3號(hào)煤層開(kāi)采有影響。

(7)瓦斯富集區(qū)

五陽(yáng)煤礦為高瓦斯礦井，井田內(nèi)瓦斯受到埋深影響較為明顯，在五陽(yáng)礦井田范圍內(nèi)煤層埋深東高西低，井田的東部瓦斯含量較小，瓦斯含量值在4m3/t以下，西部瓦斯含量較大，瓦斯含量值在4～21.84m3/t之間，隨煤層埋深增加瓦斯含量與絕對(duì)瓦斯涌出量逐漸增高。

4.防治措施

(1)采空區(qū)防治措施

建立采空區(qū)管理臺(tái)賬，定期對(duì)本礦采空區(qū)情況進(jìn)行巡查；在井下生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)采區(qū)域鄰近采空區(qū)積水應(yīng)提前排放，采用物探、鉆探等手段對(duì)老空區(qū)、廢棄巷道及積水進(jìn)行探測(cè)，并對(duì)探測(cè)異常區(qū)域進(jìn)行治理，防止造成安全事故。

(2)廢棄老窯(井筒)和封閉不良鉆孔防治措施

做好地面防治水工作，定期巡查其封閉情況，雨季應(yīng)加強(qiáng)巡查，防止地表水灌入礦井，當(dāng)巷道及工作面接近廢棄老窯（井筒）、鉆孔時(shí)，應(yīng)先采用物探檢測(cè)、再采用鉆探方法驗(yàn)證，以超前探測(cè)其導(dǎo)水性為主。必要時(shí)應(yīng)留設(shè)足夠的安全煤柱，然后再進(jìn)行采掘活動(dòng)，以確保安全生產(chǎn)。

(3)斷層、陷落柱防治措施

在當(dāng)巷道掘進(jìn)至斷層、陷落柱附近時(shí)，首先采用電法超前探測(cè)技術(shù)對(duì)該斷層、陷落柱進(jìn)行探測(cè)，確定構(gòu)造位置和水文地質(zhì)性質(zhì)，再采用鉆探進(jìn)行驗(yàn)證，此后根據(jù)探查結(jié)果，進(jìn)行注漿封堵治理或留設(shè)合理的防水煤（巖）柱。

(4)導(dǎo)水裂隙帶防治措施

當(dāng)導(dǎo)水裂隙帶波及范圍內(nèi)存在強(qiáng)富水含水層（體）和導(dǎo)通上部采空積水時(shí)，在掘進(jìn)、回采前，可提前對(duì)含水層（體）進(jìn)行疏放；經(jīng)常檢查井田地表是否存在導(dǎo)水裂隙或其它導(dǎo)水通道，發(fā)現(xiàn)裂隙及其它導(dǎo)水通道，應(yīng)及時(shí)將其回填封實(shí)。

(5)地表水及地下水

定期對(duì)地表水進(jìn)行觀測(cè)，掌握水位、流量等情況。雨季加強(qiáng)巡邏，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋，及時(shí)治理；定期組織人員排查隱患，對(duì)地表裂縫、塌陷進(jìn)行回填治理。

頂板水以工作面排水為主，保證工作面有足夠排水能力；掘進(jìn)中注意觀測(cè)巷道頂板出水情況，有異常要探放水；采用適當(dāng)物探手段（頂板直流電法）探測(cè)頂板含水層富水區(qū)，并對(duì)物探測(cè)出的并對(duì)開(kāi)采有影響的富水區(qū)實(shí)施探疏排水。

底板水以超前探測(cè)導(dǎo)水構(gòu)造為主，采用物探、鉆探對(duì)導(dǎo)水構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)驗(yàn)證，對(duì)導(dǎo)水構(gòu)造采用注漿封堵的方式進(jìn)行治理。在奧灰富水性強(qiáng)及底板與奧灰水垂向?qū)畼?gòu)造發(fā)育的地區(qū)，必要時(shí)進(jìn)行底板全面注漿加固改造，已確保煤層開(kāi)采不受底板水威脅。

(6)瓦斯富集區(qū)防治措施

施工地面排采鉆孔，建立地面瓦斯抽采系統(tǒng)。井下掘進(jìn)瓦斯抽出巷，對(duì)開(kāi)采區(qū)域進(jìn)行瓦斯抽放，工作面布置瓦斯抽采鉆孔，瓦斯抽采達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行回采。強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)，建立安全監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)瓦斯地質(zhì)圖進(jìn)行修編，準(zhǔn)確掌握井下瓦斯涌出情況，制定相應(yīng)預(yù)案，嚴(yán)防瓦斯事故。

5.總結(jié)

五陽(yáng)煤礦在生產(chǎn)建設(shè)中進(jìn)行較多的隱蔽致災(zāi)調(diào)查工作，積累了大量的地質(zhì)成果，經(jīng)過(guò)研究分析，查明了井田內(nèi)的隱蔽致災(zāi)因素，為今后煤礦隱蔽地質(zhì)災(zāi)害的治理與防治提供了依據(jù)。