三维地震勘查采空区及其对煤矿安全生产的重要性

王林燕（中国煤炭地质总局物测队，河北 邢台054000）

1 采空区在三维地震时间剖面上的反映和分类

下面就三维地震时间剖面上各种采空区的反映形态情况进行汇总解释并分析定论。

1.1 某片区域单层煤被采掘一空并且未发生坍塌的采空区

第一种采空区，采空煤层单一，形状规则，边界清晰支护完整，如果不是露天煤矿，上下岩层比较稳定，则发生坍塌事故可能性很小，可以认定为安全。后续采煤施工可以安全进行。

如果将来封闭矿井，建议采取充填法进行填充，防止经年以后对地上建筑物造成不安全隐患。

1.2 上下多个煤层同被采空，顶层及夹层破碎坍塌的采空区

第二种采空区，由于上下多煤层同被采空，即便采空边界一致性好、支护完整，也有将来发生塌陷事故的可能，认定较为安全。后续采煤施工可以安全进行。

如果将来封闭矿井，建议采取充填法进行填充，防止经年以后对地上建筑物造成不安全隐患。

1.3 单个煤层被不规则不连续采去，形成不规则的多个相邻采空区

第三种采空区，由于单层被不连贯采空，支护不容易稳固，存在随时发生坍塌可能性，认定较为不安全。后续采煤施工要小心防范。

1.4 上下多个煤层分别被不规则不连续采去，形成不规则的多个相邻采空区，这是最不安全的情况

第四种采空区，由于多层被不规则采空，每个煤层有着各自不同的采空边界，支护难以保证该片区域不发生坍塌，任何一个采空层的顶层塌陷，都会引起上部采空煤层的支护失去应有的作用，从而发生连锁塌陷事故，认定为不安全。后续采煤施工建议远离到足够安全范围进行。

2 勘察采空区的三维地震报告必须注明的问题

以勘查采空区为勘察目的的三维地震勘探报告，除了预测各个煤层起伏形态、煤层厚度、煤层间距和断层、陷落柱、褶曲外，还必须指明采空区的个数、位置、可靠程度、边界范围、并在平面图和剖面图上标明。

报告应该特别注明的事项：

勘查出的可靠且容易发生坍塌事故的不稳定采空区，提醒矿方建井及巷道布设时注意避开。

对勘查出的采空区边界有偏大的误差需要加以注明。

对于疑似采空区，个别地段解释资料同相轴杂乱，有施工困难原因造成、有私人采掘不规范原因造成、有疑似溶洞陷落柱原因，应该提醒成果使用方加以注意，做好安全防范。

3 矿区有效运用三维地震勘探报告

规避采空区实施开采和进行防范

浅层采空区，除了危及矿井开采人员安全，还可能引起地表塌陷危及地上建筑物和居民生命财产安全。

3.1 对新采空区应该采取的几种处理方法

（1）为开采需要，首先挖掘赋存煤炭位置到矿井竖井之间的横向巷道，除了挖走煤层以外，相邻上下岩层的岩层矿石和渣土也一同被运出直接形成的空腔，也属于新采空区的一种，矿井封闭前应进行充填处理。

（2）采煤只采空了上部煤层，下层煤层有待开采，这种新采空区通常用煤柱支撑处理，必要时采取注水充填处理。

3.2 对旧采空区应该采取的几种处理方法

（1）对老采空区，单层煤在很久以前遭受开采，但上部顶板并无塌陷的采空区、上下煤层被规则开采边界整齐一致的，都可以通过用看、听、算、测等方法评估预测采空区顶底坍塌系数及透水系数，做好预案防患于未然。

（2）单层煤被不规则采空，上下煤层被不规则开采，煤层边界不一致，采空不连贯不规则采空区，特别是从解释资料的同相轴已经出现杂乱甚至下陷的，属于危险采空区，应及时充填，无法充填的应缓慢下沉，对地上建筑物及住户进行搬迁，后续建矿和采煤施工应到安全距离以外进行。

4 采空区矿井透水事故的预防

矿井透水对生产造成不同程度损失甚至危及生命，安全防范不亚于采空区塌方和瓦斯预防，井下煤层顶底板透水，是指矿藏在开采过程中构造断裂带导水和采动产生顶底板张力失衡形成裂隙和破碎坍塌，导致上下含水地层水透出和突出。

采空区的查明对透水预防尤为重要。防治水专业人员要充分利用采空区勘探报告成果，对采空区临近范围，严密划定监督施工临界位置，制定落实防治水工作预案，责任落实到人。

根据导水裂隙带公式和上层含水层含水系数，及矿井采空导致顶底板裂隙破坏度，对充水度和渗水危害程度进行计算评估。

根据B·II·斯列萨列夫计算公式和强度理论，根据含水层承压水的压力及矿体底板与下含水层间隔水层抗弯强度预测采空区产生透水的可能。

老采空区已经存在积水的，应测明积水量和硐口出水量，尽可能查明水源联系，防治采空区与储水体连通，与顶底板透水、断裂带导水特征共同作为煤矿安全生产防范依据，及时发现出水征兆，提前做好防范水患预案，防止大量水体直接流入采空区和巷道，避免突水事故甚至矿井被淹。

采矿从业人员应严格按照安全技术人员划定的工作面施工遵守煤矿安全生产规章制度，严禁违章作业和违章指挥，发现工作地点出现险情应立即停止工作、上报上级领导和安全部门。