郑宏康辉煤矿隐蔽致灾因素分析

(成都理工大学 四川 成都 610059)

一、绪论

煤炭是我国主要能源之一，支撑着经济的增长和社会的进步，煤矿安全生产关系到国家能源安全和矿工人身安全。加强矿井安全生产和隐患排查工作，确保矿井安全持续发展，杜绝重、特大事故发生。隐蔽致灾因素是煤矿地质灾害发生的主导因素，查明煤矿隐蔽致灾因素，制定针对性的治理措施，对于保障煤矿安全生产具有重要的意义。

二、矿区概况

(一)位置与交通。郑宏康辉(新密)煤业有限公司位于新密市苟堂镇小刘寨村，行政隶属新密市苟堂镇管辖，矿区东西宽180～1560m，南北长为800～1290m，面积为1.7229km2。矿区北距新密市约32km，北东距郑州市约50km，距大隗火车站约6km；东距新郑市约23km、郑石高速公路约8km，新密至新郑的公路从区内西部通过，西距永登高速公路约28km。区内有城乡公路与周边的S323省道、G107国道公路相连，交通条件较为便利。

(二)自然地理。矿区属丘陵地貌，总体呈西高东低、北西高南东低之势，地面最高点位于李沟村南部，标高218.0m，最低点位于南部小刘寨南部的阶地上，标高145.0m。区内多为第四系黄土所覆盖。

本矿区属温带大陆性季风气候，四季分明。年平均气温14.3°C，最低气温-17.8°C，最高气温41.3°C；年平均地面温度16.9°C，元月份最低为-0.4°C，最高月平均气温为七月份32.1°C。11月到翌年3月为霜冻期，最大冻土带深度20cm。最大积雪厚度20cm。据1985-2003年降水量统计，年降水量397.7～973.0mm，年平均降水量658.4mm。本区属淮河流域。矿区范围内无常年水体、河流，小型冲沟较发育。雨季地表降雨多顺冲沟流走，雨后即干。但1998年，本矿周围发过一次洪水，水位147m左右，低于本矿井口标高(井口标高：主井166.7m，副井173.99m，风井174.089m)。

三、地质概况

(一)矿区地层。郑宏康辉(新密)煤业有限公司矿区处在新密煤田苟堂井田北部，地层属华北地层区。据钻孔揭露地层由老至新有古生界奥陶系中统马家沟组、石炭系上统本溪组和太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、及新生界第四系。本区缺失二叠系上统、三叠系、古近系、新近系地层。现将区内地层有老到新分述如下：1.奥陶系中统马家沟组：下部为灰黄色板状石灰岩，夹薄层钙质泥岩；上部为蓝灰、深灰色厚层状石灰岩;顶部常有薄层的风化壳。厚16.83～68.58m，平均36.00m。与下伏寒武系呈平行不整合接触。2.石炭系上统：石炭系缺失下统地层，仅发育上统地层。苟堂井田勘查仅一孔揭穿，厚80.97m。分为本溪组及太原组，与下伏奥陶系中统马家沟组呈平行不整合接触。3.二叠系：与下伏地层呈整合接触。本区内保留有下统山西组、下石盒子组，平均厚度275.52m，上部地层受剥蚀缺失。4.新生界第四系：广布于全区，岩性为残坡积、冲洪积的砂砾石、粘土及耕植土。厚0～51.72m，一般厚约10m左右。与下伏地层呈不整合接触。

(二)矿区构造。该区位于新密复式向斜的南翼东段。总体呈一走向NWW、倾向SSW、倾角10-22°的单斜构造。因其构造位置处于近东西向的超化-大隗断层之下盘和北西走向的新庄断层之上盘。受区域构造直接影响，区内及周边构造线以北西向为主，次级褶曲及断裂较发育。矿区及周边主构造分述如下。1.靳寨正断层。该断层位于区东北侧，展布于靳寨村西、陈家门一线。走向115°,倾向25°,倾角约70°，为南西盘上升、北东盘下降之正断层，落差50-300m。区外5102孔于260.00～276.85m见断层破碎带，地层缺失110m。5404孔于720.79～728.99m见断层破碎带，并分别于575.75和876.32m见本区主要可采煤层二1煤，地层重复约300m；5802孔在778m见断层，逆差约50m。8条二维及三维地震测线全部显示该断层，断点评级6A+2B。该断层控制程度较高。2.邵沟支断层。位于区西北侧，走向70°，倾向340°，倾角约70°，正断层，落差约70m。区外5004孔于129.00m见断层破碎带，缺失二1煤层。该断层控制程度较高。

四、矿井隐蔽致灾因素

(一)采空区情况。康辉(新密)煤业有限公司限采二1煤层，开采标高为+149～-300m，面积1.7229km2矿区范围内，经过多年开采(1969-2014)，目前开采面积已达0.4406km2，占矿区范围的25.6%。采空区主要位于矿区的浅部及中部，目前开采位于矿区深部。

(二)废弃老窑封闭不良钻孔情况。据本次调查，本矿区以往地质勘查阶段及矿井生产中均没有发现老窑。原新密市苟堂小刘寨煤矿废弃井筒3个(原主井、原副井、风井)，其中原主井与现有巷道贯通；原反修矿矿废弃井筒2个(原主井、风井)；以上两矿井筒都已填实。原苟堂镇办煤矿井筒位置不详。

(三)断层、裂隙和褶曲情况。该区位于新密复式向斜的南翼东段。总体呈一走向NWW、倾向SSW、倾角10-22°的单斜构造。因其构造位置处于近东西向的大隗断层之下盘和北西走向的新庄断层之上盘。受区域构造直接影响，区内及周边构造线以北西向为主，次级褶曲及断裂较发育。矿区及周边主构造有靳寨正断层、邵沟支断层、康F1断层。本次调查未发现新的断裂构造。以上断层均无相关水文资料，矿井生产也未揭露以上断层，其富水及导水性不详。

(四)瓦斯分布规律。康辉煤业北东部为靳寨正断层，该断层走向115°，倾向25°，断层倾角70°，落差50—300米，为南西盘上升、北东盘下降，见断层破碎带；西部为邵沟支断层，该断层为正断层，走向70°，倾向340°，断层面倾向70°，落差70米左右，见断层破碎带；康F1正断层位于矿区西南，走向284°，倾向14°，倾角约70°，落差约30m。本矿为断层所固限，这些断层以开放性为主，在构造应力条件下，断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩性透气性较好，为瓦斯逸散创造了良好条件。加之范围内缺失三叠系盖层，煤层瓦斯封闭条件不好，风化剥蚀，利于瓦斯逸散，故以低瓦斯为主。

(五)导水裂缝带。根据矿区范围内钻孔揭露煤层的厚度分别计算导水裂隙带高度，全矿井二1煤层一次采高时，不同区段内产生的导水裂隙带高度为36～153m，导水裂隙带未到地表，但部分不均匀沉降裂隙已达地表。

五、结论

(1)井田范围区为一单斜构造，受区域构造直接影响，次级褶曲和断裂较发育，对顶底板稳定性有一定影响应加强探测，准确确定断层位置及落差。

(2)矿井鉴定等级为瓦斯矿井，北东部为靳寨正断层，煤层与断层另一盘接触的岩性透气性较好，为瓦斯逸散创造了良好条件。加之范围内缺失三叠系盖层，煤层瓦斯封闭条件不好，风化剥蚀，利于瓦斯逸散。本矿区二1煤层直接顶板为砂质泥岩，直接底板为黑色炭质泥岩、砂质泥岩。区内二1煤层顶底板以泥岩及砂质泥岩为主，有利于瓦斯的赋存。因此瓦斯是构成矿井隐蔽致灾的地质因素之一。

(3)区内及相邻周边碳酸盐含水层无泉水出露，因此岩溶裂隙水、碎屑岩、碳酸盐岩岩溶裂隙水采用钻孔单孔涌水量进行富水性划分；砂岩裂隙孔隙水采用钻孔及现矿井涌水量进行富水性划分。应在矿区南东部施工1至2个水文地质钻孔，以查明二1煤层顶底板含水层的水文情况，指导矿井安全生产。