泰安煤礦隱蔽致災因素研究

王會瓊++王正榮

摘要： 以師宗縣泰安煤礦為工程背景，通過利用物探和現場踏勘等手段對影響煤礦安全生產的各種隱蔽致災因素的類型、分布形態和危害程度進行了探查。經分析研究表明泰安煤礦隱蔽致災因素主要包括水害、瓦斯、火災、動力致災因素等四個方面，同時根據分析得出的泰安煤礦隱蔽致災因素評價結果和煤礦現存在的問題，結合我國煤炭行業的有關政策法規要求，從技術、管理和監管等方面有針對性的提出了各類致災因素的防范對策及建議。

Abstract： Taking Taian coal mine as the engineering background， geophysical exploration and field reconnaissance was integratedly used to study the distribution， pattern and degree of various types of hidden hazard causal factors influencing mine safety production. After comprehensive analysis and system exploration， Taian coal mine hidden causal factors including water， gas， fire and dynamic disaster were identified basically. According to the analysis results of hidden causal factors and existing problems in Taian coal mine， combined with the relevant regulatory requirements of China's coal industry， various types of causal factors countermeasures and suggestions were proposed from technical， managerial and regulatory aspects.

關鍵詞： 泰安煤礦；隱蔽致災因素；水害；瓦斯；火災；動力致災

Key words： Taian coal mine；hidden hazard causal factors；water；gas；fire；dynamic disaster

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0156-03

0 引言

由煤炭開采引起的各類災害影響范圍廣，涉及人群多，防控難度大，已成為制約我國經濟社會和諧發展的一個重要因素。尤其是淺部煤層的開采殆盡，礦井將面臨向深部延伸的現實問題。隨著開采深度的增加，礦井受水害、瓦斯等隱蔽致災因素對礦井威脅加大[1]。我國煤礦開采過程中的大災害事故，多數情況下都與隱蔽致災因素緊密相關，近年來隱蔽致災因素已經成為引發煤礦水害、煤與瓦斯突出和頂板等重大災害事故的主要原因[2]。因此礦井采掘活動前查明活動區域隱蔽致災因素，采取有效防控措施以消除致災隱患，確保礦井安全生產顯得十分必要。

本文通過對泰安煤礦地層、地質構造、煤層、煤質、水文地質和其他開采地質條件進行分析，并根據采空區范圍、含水性和瓦斯富集區等致災因素的普查，控制已知的致災因素，對不明隱蔽致災因素進行補充分析，并根據各種隱蔽致災因素的特點和致災后果提出相應的防治措施和建議，從而把煤礦事故隱患消滅在萌芽狀態，實現煤礦事故預防的關口前移，為煤礦安全生產狀況根本好轉奠定基礎。

1 礦井開采條件

1.1 基本情況

泰安煤礦礦區面積0.7666km2，開采深度標高為2058.6m-1500m。煤礦呈一東西向的梯形，區內海拔標高2080-1950m。煤礦可采煤層共4層，即C17、C20、C21、C22，可采總厚度8.15m。礦區水文地質為中等類型，區內地質構造復雜程度屬中等類型；煤礦采用斜井開拓，開采方式為井下開采，采煤方法一般采用走向短壁或巷采，工作面采用打眼放炮或鎬刨。目前主采C17、C21開采標高1940 m，年采出量1.5萬噸，回采率80%，累計采損消耗煤量23.36萬噸。

1.2 地質條件

師宗縣泰安煤礦位于師宗縣城W273°，平距24km。行政區劃隸屬云南省曲靖市師宗縣雄壁鎮管轄，地理坐標：東經103°50′28″-103°50′43″，北緯24°51′54″-24°52′02″之間。礦區面積0.7666km2，共有5個拐點圈定礦區邊界，開采深度標高為2058.6m-1500m。

煤礦屬圭山煤田鴨子塘礦區Ⅵ井田42～47勘探線之間。礦區出露的地層由新至老有第四系（Q）、三疊系下統卡以頭組（T1k）、飛仙關組T1f1-3、二疊系上統宣威組（P2x），峨嵋山玄武巖組（P2β）。礦區師宗-彌勒斷裂，斷裂構造十分發育，多為走向高角度正、逆斷層呈現北東向展布，造成煤層斷失或重復。在師宗附近受一組南北向斷裂影響，致使北東向的斷裂及褶曲常成弧形彎曲。高角度逆斷層的上盤和下盤常成為井田的分界線，區內地質構造復雜程度屬中等類型。

2 礦井致災因素分析

依據《煤礦地質工作規定》，煤礦隱蔽致災因素普查內容主要包括采空區（廢棄老窯、井筒），封閉不良鉆孔，地質構造，陷落柱，瓦斯富集區，導水裂縫帶，地下含水體，井下火區，古河床沖刷帶、天窗等不良地質體[3]。通過對以往資料成果的整理和其它相關工作，分別對泰安煤礦的隱蔽致災因素進行了普查，主要從以下內容對泰安煤礦進行蔽致災因素分析：水害、瓦斯、火災、動力致災。

2.1 水害致災因素分析

在井田范圍內，水害致災因素主要有采空區，廢棄老窯（井筒）及封閉不良鉆孔，礦區主要斷層和含隔水層，煤礦含水體幾方面。建井至今，主要主采+1900m標高以上資源，采空區范圍主要為+1900m標高以上。根據礦井開采現狀，結合勘測工作要求，在礦井范圍地表布置7條測線，線距200m，點距30m（在主要地段加密測線）進行放點，測線方位角為342°，野外工作共布設測點174個，對采空區進行普查。其中，中度水患預測區29個，輕度水患預測區19個，無嚴重水患預測區。中度水患區面積約0.203km2，輕度水患預測區面積0.026km2。在這些異常區域進行巷道作業或者煤炭采掘時，要切實做好井下水文工作，先探后采，做好預警工作，防范于未然。

在以往地質工作中，在井田范圍內施工大量鉆孔，在礦區內施工的鉆孔全部進行了封閉，按鉆孔封閉設計要求，全孔均用水泥（砂）漿封閉。所有鉆孔孔口均作了永久性標志。師宗縣泰安煤礦斷層發育，其中F38、F42、F44、F200斷層為礦區的主要斷層，所穿過的地層多為煤系地層，斷裂帶多為泥質膠結，擠壓緊密，地表無泉水出露，含水性差。巷道穿過斷層破碎帶時，僅有滴水現象，隨著采礦深入，水量亦無明顯增大現象，斷層對礦坑充水有一定影響，但只是在雨季。總體來看，區內的斷層弱富水、導水性較差，對礦井充水有一定影響。

調查和收集井下礦坑實際涌水量、礦井初見水位的確定及采區的控制范圍與高程；未來礦井深部的開采條件與現狀已經形成的采空區環境大致相似[4]。經計算，泰安煤礦開采最低標高+1500m處，正常涌出量為1440m3/d，最大涌水量2880m3/d。綜合各煤層的垮落帶、導水裂隙帶高度及煤層間距分析，泰安煤礦煤層開采后垮落帶高度為17m，導水裂隙帶高度為42m。因此，當井巷通過含（導）水斷層時，要嚴防來壓冒頂突水或遲到突水（突泥砂），并建議采掘部門采取相應的防水措施。對與強含水層連通的導水斷層，必須按規定留設防隔水煤柱。

2.2 瓦斯致災因素分析

泰安煤礦為整合重組類礦井，規劃生產能力為21萬噸/a，采用礦山統計法預測礦井開采最低標高+1500m水平時的瓦斯涌出量，得出當其開采到標高+1500m時，礦井相對瓦斯涌出量為20.58m3/t，絕對瓦斯涌出量為9.09m3/min。根據《煤礦安全規程》第133條規定，通過本次礦山統計法預測該礦井為高瓦斯礦井[5-6]。為準確判斷瓦斯是否存在突出危險，瓦斯基礎參數見表1。

泰安煤礦煤層瓦斯基礎參數測定結果表明，隨著煤層埋深增加，煤層瓦斯含量相應增大，礦井開采深度增加，瓦斯含量及瓦斯壓力相應增大，礦井在開采最低水平時，礦井瓦斯賦存大，瓦斯壓力增大，瓦斯涌出量增加，礦井在以后生產中，應做好瓦斯監測監控，加強通風，防止瓦斯引燃、爆炸。

2.3 火災致災因素分析

泰安煤礦井于2005年對礦井C21煤進行自燃傾向性進行鑒定，鑒定結果為：容易自燃，有煤塵爆炸性。泰安煤礦開采歷史上雖未發生火災情況，但一旦發生井下火災極易引起瓦斯、煤塵或煤塵與瓦斯燃燒和爆炸，造成重大傷亡事故。礦井煤層為不易自燃煤層，在未來開采過程時，仍需為礦井安全生產應做好安全防范措施，采煤工作面及采空區是發生火災的重點區域，隨著工作面的推進，應在工作面順槽打密閉墻，防止風流進入采空區[7-8]。開采結束的工作面應及時密閉，防止采空區發生自燃。

2.4 動力致災因素分析

動力致災因素主要存在于地質影響及頂板支護。泰安煤礦礦區分布在斷裂構造十分發育地帶，多為走向高角度正、逆斷層呈現北東向展布，造成煤層斷失或重復。礦區煤層頂、底板以較硬巖夾軟巖，由于小斷層發育，破碎帶巖層強度降低，工程地質條件為中等復雜類型。其開采受地應力影響較大，顯示出很強的方向性。

礦區巷道支護形式為砌碹支護。采煤方法為短壁回采的采煤方法，一次采全高，全部垮落法管理頂板。巷道圍巖主要為細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖，多呈不等厚互層狀產出。隨著開采深度增加，頂板壓力增大，礦區范圍內斷層較多，井巷在揭露斷層時，圍巖破碎，頂底板壓力大，對礦區生產安全有較大影響[9-10]。

3 防治措施

①該礦區內存在中度水患預測區29個，輕度水患預測區19個，無嚴重水患預測區。中度水患區面積約0.203km2，輕度水患預測區面積0.026km2。礦區發育有5條斷層，分別為F38逆斷層、F200正斷層、F42逆斷層、F44正斷層和F45逆斷層，其中F44正斷層最大斷距大于100m，兩盤地層成約90°的交角，且常發生倒轉，斷層傾角55°左右，對本礦區的煤層影響較大，盡管斷層可能未穿過煤層，預計由其派生的小構造將對未來煤層的正規開采不利。巷道揭露斷層時，應加強支護，防止冒頂、底鼓、片幫等不良工程地質問題。

②礦井為瓦斯礦井，煤層為非突出煤層，礦井為非突出礦井，但礦井在實際生產過程中，應加強瓦斯的監測監控，加強通風，防止局部瓦斯積聚發生瓦斯事故等。

③礦區內煤層自燃傾向性為容易自燃，煤層煤塵有爆炸性，礦井在開采過程中應加強防滅火措施，加強采掘工作面防塵灑水工作，防止煤塵發生爆炸。

④礦區地質構造復雜程度屬中等類型，工程地質條件為中等復雜類型。目前動力災害發育不太明顯，隨著采礦活動不斷的進行，礦井開采深度的增加，地應力相應增加，各種應力現象將逐步顯現。礦井在未來的開采過程中應加強地應力測量與監測。

4 結論

泰安礦井隱蔽致災因素主要包括：水害、瓦斯、火災、動力致災，針對上述致災因素，制訂的相應防治措施。有助于最大限度的減少或避免礦井災害的發生，為從根本上防范重特大事故的發生奠定基礎。

同時對礦井安全生產具有指導意義，并為相鄰煤礦安全生產提供借鑒。

參考文獻：

[1]葛均剛.礦井隱蔽致災因素的探查與防控對策[J].中國煤炭，2014（11）：106-107.

[2]王偉.瑞泰煤礦隱蔽致災因素普查淺析[J].陜西煤炭，2015（4）：60-62.

[3]王鵬浩，劉猛，陳少帥，等.申家莊煤礦隱蔽致災因素研究[J].煤炭與化工，2015（12）：49-52.

[4]陳少帥，白峰青，劉猛，等.邢東礦隱蔽致災因素研究[J].河北建筑科技學院學報自然科學版，2015，32（2）：97-100.

[5]王曉軍，李文彬.新三礦隱蔽致災因素研究[J].煤炭與化工， 2014（8）：104-106.

[6]馬雪峰.礦井隱蔽致災因素的探查與防治[J].煤炭與化工， 2015（8）：137-139.

[7]國家安全生產監督管理總局信息研究院組織編寫，范立民.煤礦隱蔽致災因素與探查[M].煤炭工業出版社，2014.

[8]孟海龍.礦井隱蔽致災因素特征及探查技術研究[J].煤炭與化工，2015（6）：12-16.

[9]李俊平，肖旭峰，馮長根.采空區處理方法研究進展[J].中國安全科學學報，2012，22（3）：48-54.

[10]付建華，程遠平.中國煤礦煤與瓦斯突出現狀及防治對策[J].采礦與安全工程學報，2007，24（3）：253-259.