浅谈煤矿隐蔽致灾地质因素与探查

摘 要：煤矿隐蔽致灾因素主要包括采空区，废弃老窑（井筒）、封闭不良钻孔，断层、裂隙、褶曲，陷落柱，瓦斯富集区，导水裂隙带，地下含水体，井下火区，古河床冲刷带、天窗等不良地质体等。其特点是具有隐蔽性、时变性和突发性，探测和预防难度大。因此，加强煤矿隐蔽致灾因素普查尤为重要，是预防煤矿安全事故发生的重要技术手段。

关键词：隐蔽致灾； 探查防控； 安全评价；

1.引言：有效治理隐蔽致灾因素产生的瓦斯和水害隐患，并对治理效果检验与评价，做到不安全不生产、不消灾不生产。近几年来煤矿事故统计表明，煤矿事故主要表现在瓦斯爆炸、水灾、火灾、片帮冒顶等方面，事实表明，瓦斯和水灾是煤矿生产中造成群死群伤的重大灾害，顶板事故是煤矿发生频率最多的事故。因此，矿井采掘活动前有必要查明活动区域隐蔽致灾地质因素，采取有效措施消除致灾隐患，确保矿井安全生产。

2.隐蔽致灾因素对安全生产的影响

引发矿井灾害的隐蔽致灾因素有地质构造、陷落柱、煤层顶底板含水层、采空区老空水、煤层厚度突变带等。地质构造主要表现为断层和褶皱，断层的发育破坏了煤层及顶底板岩层的连续性，降低了岩层强度。断层附近地应力集中，导致支护困难而引发冒顶事故，断层附近的煤层中瓦斯聚集而引发瓦斯事故，断层切穿含水层或破坏了隔水层引发突水事故；褶皱的發育同样破坏了地层的强度，在褶皱轴部施工采掘工程时易引发冒顶事故、瓦斯事故和水害事故。陷落柱破坏了地层的完整性，其内部地层完全破碎，严重影响煤矿采掘施工作业，使矿井作业安全面临严峻挑战。很多矿难事故中，矿井突水淹井事故以及瓦斯事故是通过陷落柱引发的，陷落柱成为地下水的导水通道，突水之迅速、破坏强度之大是无法估量的，这样的水害主要发生在灰岩中。近年来随着开采深度的增加，带压开采受顶底板水害的威胁越来越凸显，底板承压水发生突水的几率变大，已成为水灾事故的多发因素。随着国有大矿对地方小煤矿的兼并整合，整合后的煤矿周边分布着部分关闭小煤矿，这些小煤矿以往的采掘范围和水文地质资料不清，老空水害严重影响和威胁整合后矿井的生产安全。

3.隐蔽致灾因素的探查方法

3.1三维地震勘探

在采区正式设计前，要根据矿井采掘生产接替规划提前对采区实施三维地震勘探，三维地震勘探要查明落差大于 3 m 的断层以及断层的性质和断层的延展方向，查明煤层的起伏变化及褶皱轴的位置和延展方向，查明采区内的地质异常区，并确定异常区的属性，查明陷落柱、煤层冲刷变薄带、分叉带、岩浆岩侵入体等分布范围，查明采空区范围及积水范围，查明煤层顶底板含水层厚度及与煤层距离。三维地震勘探成果资料经过中间审查、最终审查后提交设计部门。

3.2井下物探和钻探

掘进工作面掘进前要对前方一定范围内进行物探，物探方法要根据对前方地质条件的初步分析判断进行选择。查明水害隐患时一般应用瞬变电磁探测仪，查明地质构造因素时一般采用地震超前探测仪。针对物探工程查明的异常范围还要实施钻探工程，以验证其真伪。钻探工程探查巷道前方三维空间内安全距离的地质构造、水害威胁、煤、岩层位变化情况及其它相关地质资料，并采取安全技术措施，经过钻探工程证实无隐蔽致灾因素后方可掘进，到达安全边界后再实施物探与钻探，如此反复探查。

回采工作面回采前要进行瞬变电磁探测，查明煤层底板隐蔽水害异常体分布范围及导水构造位置，在工作面两道对工作面内进行无线电波透视，查明工作面内是否存在陷落柱以及构造异常范围，然后经过钻探验证查明隐蔽致灾因素，并采取安全技术措施，待消除致灾隐患后方可回采。

4.隐蔽致灾因素的防控对策

4.1避开隐蔽致灾因素地带

采区设计时对大中型断层要留设防水煤柱，大中型断层可作为采区边界，避免工程揭露断层而造成瓦斯和水害事故；主要巷道尽量避免布置在褶皱轴部，减少巷道的变形和支护成本，防止冒顶事故的发生；水文地质条件复杂的矿井，工作面设计掘进巷道方向尽量为上山，使底板水能沿巷道自流，减少巷道起伏造成水淹巷道；所设计的巷道方向要尽量与断层走向斜交，减少过断层带长度，避免冒顶事故、瓦斯及水害事故。

4.2对隐蔽致灾因素实施超前预治理

4.2.1 对查明的隐蔽构造带超前实施瓦斯治理

对高突矿井要按“不掘突出头，不采突出面”的目标组织生产，开拓巷道通过探测严格控制煤层层位，防止误揭煤层，实施“隔山打虎”的策略，在顶（底）板岩巷穿层预抽煤层瓦斯，重点对探明的地质构造区域加大抽采力度，在底板抽采巷的掩护下施工工作面上下顺槽；工作面回采前，根据查明的地质构造，在上下顺槽对工作面施工顺层钻孔预抽回采区域瓦斯，在上顺槽下帮和下顺槽上帮，向工作面实体煤打本煤层抽放瓦斯钻孔，重点对断层两盘实施预抽瓦斯。

4.2.2 对查明的隐蔽水灾超前实施水害治理

（1） 对大中型断层的治理采用井上下联合注浆加固断层破碎带。针对矿井水压高、隔水层薄、断层破碎带治理时间长、效果差的现状，实施井上下联合注浆加固断层破碎带工程，效果和安全可靠程度大大提高。举个例子来说如九里山矿在珠江加固上运用上下联合注浆，使用效果较好，彻底切断了强含水层补给通道，避免了水害事故。

（2）对工作面底板含水层实施注浆改造。

在该层实施注浆改造主要是为了加固底板从而加强整体的强度，这样一来原来较为薄的底板就变成了相对隔水的一层，对构造带或底板导水裂隙进行充填、闭合，使之不导水，切断下伏含水层的水力联系，切断地下水径流补给方向上的水力联系。

（3）对老空水害区域实施探放水工程。

在对旧的、空置的、水害较为严重的区域实施探放水工程作业的时候，首先要进行详细的勘探，在勘探过程中探水钻孔成组布设，如果勘测到有三面受水威胁的地段，要进行搜索性探放积水目标区，其探水钻孔多按扇形布置，另一个要注意的就是在对于巷道内的探测中如果探测到有较为深层的积水状况就要将探水钻孔可按半扇形布置；其中如果对积水位置较为明确的情况下可以布置定向探水钻孔。施工时钻孔开孔顺序由上到下、由浅到深，分段卸压放水，直至彻底疏放完老空积水。

4.3 隐蔽致灾因素治理效果安全评价

4.3.1 瓦斯治理抽采达标或消突评价

工作面抽采钻孔施工结束后，要对消突效果进行抽采达标或消突评价，检测煤层中残余瓦斯含量和残余瓦斯压力等指标是否达到《防治煤与瓦斯突出规定》要求，同时要对地质构造情况、是否存在空白带，是否见矸，有无喷孔、卡钻、瓦斯等进行分析，并提出分析报告。

4.3.2 水灾隐患治理效果检验与评价

检查方法有2种：一是治理后进行物探。通过直流电法或瞬变电磁法等方法对治理后的目标区域进行探测，探测结果与治理前的物探结果比对，看隐蔽异常是否得到消除。二是施工检验钻孔。后期施工的钻孔对前期注浆钻孔进行检查，施工的检验孔每个异常区内不少于2个，检验是否存在出水现象，若无出水说明治理效果良好，对不符合设计的钻孔和效果不佳的钻孔，要重新修改设计、补充钻孔，直至达到目的要求。评价结束后要提交评价报告报总工程师批准，并发放允许掘进通知书，以供施工单位控制在评定范围内安全施工。

综上所述，矿井中的隐蔽致灾因素有很多，我们在日常的工作中要仔细的探查，为了保证煤矿中的施工安全我们要不断地加强隐蔽的灾难，这样才能更好的对其进行防控，保证工程的安全进行。

作者简介：

芦健 ，男，1983年出生，工程师，2007年毕业于黑龙江科技学院资源勘查专业，现任龙煤鹤岗矿业有限责任公司峻德煤矿地测大队副队长，主要从事地测技术及管理工作。