三維地震勘查采空區及其對煤礦安全生產的重要性

王林燕（中國煤炭地質總局物測隊，河北 邢臺054000）

1 采空區在三維地震時間剖面上的反映和分類

下面就三維地震時間剖面上各種采空區的反映形態情況進行匯總解釋并分析定論。

1.1 某片區域單層煤被采掘一空并且未發生坍塌的采空區

第一種采空區，采空煤層單一，形狀規則，邊界清晰支護完整，如果不是露天煤礦，上下巖層比較穩定，則發生坍塌事故可能性很小，可以認定為安全。后續采煤施工可以安全進行。

如果將來封閉礦井，建議采取充填法進行填充，防止經年以后對地上建筑物造成不安全隱患。

1.2 上下多個煤層同被采空，頂層及夾層破碎坍塌的采空區

第二種采空區，由于上下多煤層同被采空，即便采空邊界一致性好、支護完整，也有將來發生塌陷事故的可能，認定較為安全。后續采煤施工可以安全進行。

如果將來封閉礦井，建議采取充填法進行填充，防止經年以后對地上建筑物造成不安全隱患。

1.3 單個煤層被不規則不連續采去，形成不規則的多個相鄰采空區

第三種采空區，由于單層被不連貫采空，支護不容易穩固，存在隨時發生坍塌可能性，認定較為不安全。后續采煤施工要小心防范。

1.4 上下多個煤層分別被不規則不連續采去，形成不規則的多個相鄰采空區，這是最不安全的情況

第四種采空區，由于多層被不規則采空，每個煤層有著各自不同的采空邊界，支護難以保證該片區域不發生坍塌，任何一個采空層的頂層塌陷，都會引起上部采空煤層的支護失去應有的作用，從而發生連鎖塌陷事故，認定為不安全。后續采煤施工建議遠離到足夠安全范圍進行。

2 勘察采空區的三維地震報告必須注明的問題

以勘查采空區為勘察目的的三維地震勘探報告，除了預測各個煤層起伏形態、煤層厚度、煤層間距和斷層、陷落柱、褶曲外，還必須指明采空區的個數、位置、可靠程度、邊界范圍、并在平面圖和剖面圖上標明。

報告應該特別注明的事項：

勘查出的可靠且容易發生坍塌事故的不穩定采空區，提醒礦方建井及巷道布設時注意避開。

對勘查出的采空區邊界有偏大的誤差需要加以注明。

對于疑似采空區，個別地段解釋資料同相軸雜亂，有施工困難原因造成、有私人采掘不規范原因造成、有疑似溶洞陷落柱原因，應該提醒成果使用方加以注意，做好安全防范。

3 礦區有效運用三維地震勘探報告

規避采空區實施開采和進行防范

淺層采空區，除了危及礦井開采人員安全，還可能引起地表塌陷危及地上建筑物和居民生命財產安全。

3.1 對新采空區應該采取的幾種處理方法

（1）為開采需要，首先挖掘賦存煤炭位置到礦井豎井之間的橫向巷道，除了挖走煤層以外，相鄰上下巖層的巖層礦石和渣土也一同被運出直接形成的空腔，也屬于新采空區的一種，礦井封閉前應進行充填處理。

（2）采煤只采空了上部煤層，下層煤層有待開采，這種新采空區通常用煤柱支撐處理，必要時采取注水充填處理。

3.2 對舊采空區應該采取的幾種處理方法

（1）對老采空區，單層煤在很久以前遭受開采，但上部頂板并無塌陷的采空區、上下煤層被規則開采邊界整齊一致的，都可以通過用看、聽、算、測等方法評估預測采空區頂底坍塌系數及透水系數，做好預案防患于未然。

（2）單層煤被不規則采空，上下煤層被不規則開采，煤層邊界不一致，采空不連貫不規則采空區，特別是從解釋資料的同相軸已經出現雜亂甚至下陷的，屬于危險采空區，應及時充填，無法充填的應緩慢下沉，對地上建筑物及住戶進行搬遷，后續建礦和采煤施工應到安全距離以外進行。

4 采空區礦井透水事故的預防

礦井透水對生產造成不同程度損失甚至危及生命，安全防范不亞于采空區塌方和瓦斯預防，井下煤層頂底板透水，是指礦藏在開采過程中構造斷裂帶導水和采動產生頂底板張力失衡形成裂隙和破碎坍塌，導致上下含水地層水透出和突出。

采空區的查明對透水預防尤為重要。防治水專業人員要充分利用采空區勘探報告成果，對采空區臨近范圍，嚴密劃定監督施工臨界位置，制定落實防治水工作預案，責任落實到人。

根據導水裂隙帶公式和上層含水層含水系數，及礦井采空導致頂底板裂隙破壞度，對充水度和滲水危害程度進行計算評估。

根據B·II·斯列薩列夫計算公式和強度理論，根據含水層承壓水的壓力及礦體底板與下含水層間隔水層抗彎強度預測采空區產生透水的可能。

老采空區已經存在積水的，應測明積水量和硐口出水量，盡可能查明水源聯系，防治采空區與儲水體連通，與頂底板透水、斷裂帶導水特征共同作為煤礦安全生產防范依據，及時發現出水征兆，提前做好防范水患預案，防止大量水體直接流入采空區和巷道，避免突水事故甚至礦井被淹。

采礦從業人員應嚴格按照安全技術人員劃定的工作面施工遵守煤礦安全生產規章制度，嚴禁違章作業和違章指揮，發現工作地點出現險情應立即停止工作、上報上級領導和安全部門。