隐蔽致灾地质因素调查分析

＊樊 斌

（山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿 山西 046205）

1.煤矿概况

山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿隶属于山西潞安环保能源开发股份有限公司。五阳矿井新井（改建井）始建于1956年6月21日，1963年正式投产，目前生产能力150万t/a，开采3号煤层，由于开采多年，井田3号煤层形成大面积采空区，剩余资源位于井田西部。

五阳煤矿西部无煤矿，西北部为山西煤炭运销集团三元鑫能煤业有限公司，南部为山西潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿，东部无煤矿。

2.隐蔽致灾普查工作

五阳煤矿根据煤矿开采现状，结合以往地质工作的成果资料，对煤矿内存在的隐蔽致灾地质因素进行了普查，主要工作如下：

（1）采用调查访问、资料收集、井下观测分析等方法进行，查明井田内及周边采空区分布、形成时间、范围、自然发火情况和有害气体等。采用地面电法勘探、井下物探、钻探等探放水工作探测采空区积水赋存情况。

（2）通过收集井田及周边废弃老窑（井筒）闭坑时间、开采煤层、范围，是否开采煤柱和充填情况等资料，辅以野外实地GPS定位，对废弃老窑（井筒）进行普查。通过收集以往各时期勘探报告，对井田内及周边施工的所有钻孔、水井的孔位、孔深、封孔情况进行普查，结合当时各钻孔封闭情况核实，建立台账。

（3）采用地质调查、地面三维地震，结合井下揭露地质构造情况，查明井田断层、褶曲及陷落柱，绘制煤矿构造纲要图。

（4）通过地面瓦斯抽放钻孔、井下抽放瓦斯测试数据，综合分析研究瓦斯含量及赋存情况，编制瓦斯地质图，预测矿井瓦斯涌出量。

（5）用理论计算方法对各煤层导水裂隙带进行普查。通过以往一些专项技术报告和井下采掘情况，进一步分析验证理论计算的导水裂隙带破坏高度。

（6）利用煤矿水文地质补勘及水文孔成果，结合井下揭露含水层情况、井下涌水量观测变化情况，调查分析地下含水体赋存情况。结合气象降雨资料，采用地面调查、现场踏勘调查地表河流、沟谷及采区地质灾害情况。

（7）采用调查、资料收集方法对井下火区进行调查，每年进行煤的自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定。

（8）采用调查、资料收集方法对冲击地压、古河床冲刷带、天窗等不良地质体进行调查。

3.煤矿隐蔽致灾因素

五阳煤矿经过隐蔽致灾因素普查工作分析研究，发现本矿存在采空区、废弃老窑（井筒）和封闭不良钻孔、断层、陷落柱、导水裂隙带、地表及井下含水体、瓦斯富集区7项隐蔽致灾因素，不存在火区、冲击地压及古河床冲刷带等不良地质体致灾因素。

(1)采空区因素

①本矿采空区情况

五阳煤矿的采空区主要分布在井田+600水平的北部、西南部、中东部和+760水平；+760水平已经报废，采空区有11、13、15、34四个成片采空区；+600水平是目前的生产区域，采空区有44、51、73、75采区南部、76采区南部、78采区北部采空区。井下采空区内形成的积水区共有3处，分别是5100采空区、5102采空区和5108采空区；此外井田内存在的老窑采空积水区为十字道煤矿采空积水区。以上四处采空区积水范围明晰，积水量清楚[1-3]。采空区对矿井开采有影响。

②四邻矿井

三元鑫能煤业有限公司位于井田西北侧，与本井田相望，并不相邻；此外由于小黄庄断层的天然阻隔，其开采对本矿的安全生产不会够成威胁。漳村煤矿位于井田南侧，与本井田相望，并不相邻，且与五阳煤矿相隔区域大断层文王山北断层及文王山南断层，设有安全煤柱，其开采对本矿的安全生产不会够成威胁[4-5]。

(2)废弃老窑(井筒)和封闭不良钻孔因素

①废弃老窑（井筒）

五阳煤矿共有老窑（井筒）12座。分别为城关联营煤矿、金星煤矿、西关煤矿、王家庄煤矿、王桥镇东山底红星煤矿、王桥镇西山底新星煤矿、芦沟村煤矿、城关镇十字道煤矿、城关镇兴庄煤矿、西山底新星矿接替井、王桥镇东山煤矿、五阳村煤矿。12个煤矿除芦沟村煤矿批准开采15号煤外，其余均批准开采3号煤层。12个煤矿均已关闭。雨季期间在地面排查中发现五阳村煤矿井口附近地面下陷严重，后采取措施，利用黄土填埋夯实[6-7]。

②封闭不良钻孔

自建矿以来共施工钻孔400多个，在以往生产过程中未发生过由于钻孔封闭不良引发的透水事故。

但由于早期施工的钻孔封堵情况不详，部分钻孔有可能因技术设备、材料质量、施工条件、技术和生产需要及历史背景原因而存在未封堵和封堵不良的钻孔，且未进行过启封检查，有可能成为突水通道。

(3)断层

井田内巷道、钻孔揭露及三维地震勘探解释共274条断层，其中巷道及采掘工作面揭露214条断层，落差大于5m的断层共计48条，三维地震解释54条断层，勘探中钻孔揭露6条断层。目前揭露断层有214条，除4条逆断层外均为拉张性高角度的正断层，断层倾角65°～85°，断层可沟通各含水层的水力联系，当采掘揭露或接近含水断层带时，会使矿井发生突水或涌水事故。随着开采深度的增加、水压增高、大落差的断层使得煤层直接充水含水层与奥灰灰岩对接，可能会发生断层突水。

(4)陷落柱

五阳煤矿内岩溶陷落柱较发育，岩溶陷落柱主要集中在天仓向斜轴两侧，横截面大多呈椭园形，长短轴比一般为20:17。井田内3号煤层揭露及解释陷落柱共75个，揭露的陷落柱到目前为止共计57个，三维地震解释18个陷落柱（尚未揭露），直径大于30m的陷落柱共计44个；未来开采区基本没有陷落柱分布，但井田陷落柱较发育，尚未揭露的陷落柱导水性还不清楚，随着采掘范围的扩大，不能排除存在隐伏陷落柱导水的可能，巷道掘进过程中一旦揭露导水陷落柱，煤层底板奥灰水有可能通过这些导水构造进入巷道，威胁矿井生产安全。今后在开采过程中加强对陷落柱的探测工作，防患于未然。

(5)导水裂隙带

五阳煤矿3号煤层导水裂隙带理论计算最大高度为186.75m，综放开采导水裂隙带实测高度为132m。开采后导水裂隙带不足以导通地表水，可沟通3号煤层顶板S4砂岩含水层、K8砂岩含水层，局部可影响到二叠系上石盒子组底部分界砂岩含水层，顶板含水层对矿井有一定充水影响。

我们从另外一个角度，从刑事法律规范的位阶方面进行入手，容错纠错机制在本质上是一种行政性规范或规定，它无法和更高位阶的刑事法律规范进行对抗。因此，我们认为刑事错误理应不能容忍，当然排除在容错纠错机制的错误范围之外。这实际上也解释了失职行为到达一定程度就属于渎职侵权犯罪规范的刑事法律范畴，超出了传统的行政法律规范的范畴。

(6)地表及井下含水体

①地表水体

五阳井田内主要地表水体是浊漳河，横贯井田南北，在井田内有西源和南源两个源头，在甘村附近汇合后向北流出井田，河床宽达70～111m，常年流水。在本区域浊漳河历史最高洪水位为880m，高于北回风斜井井口标高。浊漳河具有山区河流的特点，平时流量较小，每年的6-9月为雨季，水位及流量受季节性降雨影响，变化很大。在下大到暴雨或上游水库超过警戒水位开闸放水以及漳河两岸的小煤矿采空塌陷区等原因，极易形成洪涝等自然灾害。井田东部的小煤矿曾越界开采，地表洪水倒灌沟通井田+760水平，造成1988年“8.18”与1993年“8.4”五阳煤矿两次井下特大透水事故。

3号煤层在西北部边缘处及东南处均有露头现象，形式的导水裂隙带易沟通地表，地表水及大气降水，沿导水裂隙、地面塌陷及地面裂隙入渗矿井。现开采区域井田埋深较大（＞400m），且五阳煤矿在汛期来临之前均会对地表塌陷和地裂缝进行及时回填，一定程度上减缓了大气降水渗入到井下的过程。

②地下水体

3号煤顶板充水含水层为二叠系砂岩裂隙含水岩组，本含水层组在浅部可接受大气降水的补给，局部可接受其它含水层水补给，裂隙水除少部分沿构造破碎带向深部运动外，大部分以沿径向运动为主，径流区与排泄区不明显。由于相对呈层状，不同层位的含水层各具补给区，构成若干小的含水系统，其间水力联系较弱，属弱富水性含水层，一般对矿井影响较小，但在局部富水异常区开采，对矿井开采有一定的充水影响。

底板充水含水层主要为奥陶系岩溶水，主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩组成，含水空间以岩溶、裂隙为主。该含水层在矿区外文王山北断层以南有出露。岩溶、裂隙发育。本含水层在井田内岩溶发育极不均一，奥灰富水性差异较大，其富水性受构造控制作用明显。在背斜轴部及两侧或向斜两侧及断层破碎带周围其富水性“中等～极强”，含水层连通、渗透性好；向斜轴部奥灰岩溶裂隙含水层富水性弱，含水层连通、渗透性相对较差。

井田内奥灰水标高在+635～+640m之间，3号煤层井田西部为带压开采，底板突水系数为0.001～0.040MPa/m，小于0.06MPa/m，对煤层开采影响较小。但井田内断裂发育，断层断距较大，易沟通奥灰水，对井田内3号煤层开采有影响。

(7)瓦斯富集区

五阳煤矿为高瓦斯矿井，井田内瓦斯受到埋深影响较为明显，在五阳矿井田范围内煤层埋深东高西低，井田的东部瓦斯含量较小，瓦斯含量值在4m3/t以下，西部瓦斯含量较大，瓦斯含量值在4～21.84m3/t之间，随煤层埋深增加瓦斯含量与绝对瓦斯涌出量逐渐增高。

4.防治措施

(1)采空区防治措施

建立采空区管理台账，定期对本矿采空区情况进行巡查；在井下生产过程中，开采区域邻近采空区积水应提前排放，采用物探、钻探等手段对老空区、废弃巷道及积水进行探测，并对探测异常区域进行治理，防止造成安全事故。

(2)废弃老窑(井筒)和封闭不良钻孔防治措施

做好地面防治水工作，定期巡查其封闭情况，雨季应加强巡查，防止地表水灌入矿井，当巷道及工作面接近废弃老窑（井筒）、钻孔时，应先采用物探检测、再采用钻探方法验证，以超前探测其导水性为主。必要时应留设足够的安全煤柱，然后再进行采掘活动，以确保安全生产。

(3)断层、陷落柱防治措施

在当巷道掘进至断层、陷落柱附近时，首先采用电法超前探测技术对该断层、陷落柱进行探测，确定构造位置和水文地质性质，再采用钻探进行验证，此后根据探查结果，进行注浆封堵治理或留设合理的防水煤（岩）柱。

(4)导水裂隙带防治措施

当导水裂隙带波及范围内存在强富水含水层（体）和导通上部采空积水时，在掘进、回采前，可提前对含水层（体）进行疏放；经常检查井田地表是否存在导水裂隙或其它导水通道，发现裂隙及其它导水通道，应及时将其回填封实。

(5)地表水及地下水

定期对地表水进行观测，掌握水位、流量等情况。雨季加强巡逻，发现问题及时反馈，及时治理；定期组织人员排查隐患，对地表裂缝、塌陷进行回填治理。

顶板水以工作面排水为主，保证工作面有足够排水能力；掘进中注意观测巷道顶板出水情况，有异常要探放水；采用适当物探手段（顶板直流电法）探测顶板含水层富水区，并对物探测出的并对开采有影响的富水区实施探疏排水。

底板水以超前探测导水构造为主，采用物探、钻探对导水构造进行探测验证，对导水构造采用注浆封堵的方式进行治理。在奥灰富水性强及底板与奥灰水垂向导水构造发育的地区，必要时进行底板全面注浆加固改造，已确保煤层开采不受底板水威胁。

(6)瓦斯富集区防治措施

施工地面排采钻孔，建立地面瓦斯抽采系统。井下掘进瓦斯抽出巷，对开采区域进行瓦斯抽放，工作面布置瓦斯抽采钻孔，瓦斯抽采达标后方可进行回采。强瓦斯监测，建立安全监控系统，及时对瓦斯地质图进行修编，准确掌握井下瓦斯涌出情况，制定相应预案，严防瓦斯事故。

5.总结

五阳煤矿在生产建设中进行较多的隐蔽致灾调查工作，积累了大量的地质成果，经过研究分析，查明了井田内的隐蔽致灾因素，为今后煤矿隐蔽地质灾害的治理与防治提供了依据。