淺議煤礦采掘中的異常地質(zhì)、異常出水特征及其處置方法

種雨剛，楊慧鵬

(鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452470)

1 異常地質(zhì)現(xiàn)象

煤礦在采掘過(guò)程中需收集物探、鉆探及瓦斯抽采鉆孔等相關(guān)資料進(jìn)行綜合分析，對(duì)采掘工作面和周邊的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行預(yù)判，并對(duì)煤層賦存情況、斷層極其破碎帶、斷層的殲滅端及轉(zhuǎn)折部位、小構(gòu)造集中發(fā)育區(qū)域、背(向)斜軸部、大構(gòu)造附近伴生及次生構(gòu)造等地質(zhì)異常情況進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，以便相關(guān)部門提前制定針對(duì)性的安全技術(shù)措施。

1.1 采掘工作面施工過(guò)程中遇到地質(zhì)異常及處置辦法

1)常見(jiàn)主要地質(zhì)異常。①褶曲、斷層面及破碎帶。②圍巖節(jié)理(裂除)發(fā)育或極發(fā)育。③煤(巖)層破碎、煤巖混雜、紊亂、層理不潔，或巖層呈泥狀、角礫狀。④煤層頂?shù)装寤驇r層傾角發(fā)生明顯變化，甚至發(fā)生倒轉(zhuǎn)。⑤煤層缺失或突然變薄、變厚。⑥巖層巖性突然變化。⑦巖巷掘進(jìn)過(guò)程中迎頭瓦斯涌出量突然增大。

2)處置辦法。采掘區(qū)隊(duì)是井下采掘工作面揭露各種地質(zhì)現(xiàn)象的第一見(jiàn)證者，對(duì)于預(yù)報(bào)中提到的地質(zhì)異常在施工過(guò)程中必須認(rèn)真觀察對(duì)照，并按提前制定的安全技術(shù)措拖執(zhí)行；若施工中發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)異常必須立即停止采掘活動(dòng)，向礦調(diào)度室、地測(cè)防治水等相關(guān)部門匯報(bào)，必要時(shí)撤出現(xiàn)場(chǎng)所有作業(yè)人員。

地測(cè)防水部門接到匯報(bào)后，必須立即安排專業(yè)技術(shù)人員去現(xiàn)場(chǎng)觀察分析地質(zhì)情況，同時(shí)向礦有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。查明前方地質(zhì)構(gòu)造后，經(jīng)相關(guān)部門研究并采取措施處理，確認(rèn)安全后方可恢復(fù)作業(yè)。

1.2 煤(巖)巷超前探測(cè)過(guò)程中遇到地質(zhì)異常及處置辦法

1)主要地質(zhì)異常。①煤層缺失或厚度異常(與預(yù)計(jì)厚度相差較大)，出現(xiàn)這種情況多是由構(gòu)造引起的。②多次穿煤穿巖。③巖層破碎出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。④鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)瓦斯異常(頂鉆、夾鉆及瓦斯?jié)舛韧蝗辉龈攥F(xiàn)象)。⑤鉆孔涌水量超過(guò)5 m3/h。

2)處置辦法。①針對(duì)1)中的第①、②、③條，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)立即向地測(cè)防治水部門匯報(bào)，地測(cè)防治水部門接到匯報(bào)后必須及時(shí)收集鉆探資料，分析出現(xiàn)異常的原因，必要時(shí)修訂超前探測(cè)設(shè)計(jì)，查明前方地質(zhì)異常。②針對(duì)1)中的第④條，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)立即按照已經(jīng)制定的防瓦斯、防滅火專項(xiàng)安全技術(shù)措施執(zhí)行，并立即向礦調(diào)度室及通風(fēng)防突部門匯報(bào)，必要時(shí)撤出受威脅區(qū)域的所有作業(yè)人員。③針對(duì)1)中的第⑤，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員應(yīng)立即停止鉆進(jìn)且不得撥出鉆桿，并向礦調(diào)度室及地測(cè)防治水部門匯報(bào)，地測(cè)防治水部門接到匯報(bào)后，必須立即安排專業(yè)技術(shù)人員分析出水原因及水害情況，采取針對(duì)性的安全技術(shù)指施，確認(rèn)安全后方可繼續(xù)作業(yè)。④礦地測(cè)防治水部門對(duì)異常不能分析清楚或認(rèn)為情況嚴(yán)重時(shí)，需及時(shí)向上級(jí)單位匯報(bào)。

2 異常出水情況

在水害防治工作中，有效提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員水害辨識(shí)能力，采取正確的水害異常信息處置及上報(bào)，能避免一定的水害事故發(fā)生。

2.1 水害異常信息

1)水溫異常。礦井各個(gè)含水層如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)大的裂隙或構(gòu)造導(dǎo)通，會(huì)被煤層及隔水層隔開，因埋深不一樣，故各個(gè)含水層的溫度有一定的差別。拿鄭煤集團(tuán)告成煤礦為例，煤層頂板主要受二疊系砂巖含水層影響，距煤層20～200 m，水溫在17℃～18℃；煤層底板含水層主要有太原群下段(L1-4)灰?guī)r、寒武-奧陶系灰?guī)r，距煤層底板50～75 m，水溫在20℃～21℃。雖然頂板水與底板水溫差只有1℃～3℃，差別小，出水單一的情況下，也可以很快預(yù)判出是頂板出水還是底板出水。在日常采掘過(guò)程中，并不是出水都是本含水層的，如果出水后水溫與掘進(jìn)的含水層水溫不一樣，就應(yīng)采取其他手段進(jìn)一步查明出水水源。

2)水壓異常。礦井應(yīng)該建立完善的水位觀測(cè)系統(tǒng)，定期觀測(cè)各個(gè)含水層的水位。因各個(gè)含水層的水壓不一樣，所以出水后可以快速判斷出是哪個(gè)含水層，進(jìn)而采取相關(guān)技術(shù)措施。

4)隔水層出水。所謂的隔水層，就是不透水、或透水性極低的含水層，如果在采掘過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)隔水層出水，那么表明已與含水層溝通，就需通過(guò)其它辦法確定出水通道、水源。

5)出水量增加速度快，或呈臺(tái)階式、跳躍式增加。出水初期由于出水通道不暢通，水量較小，但是隨著時(shí)間的變化，出水通道逐漸擴(kuò)大，出水通道暢通，水量就會(huì)迅速增加。告成煤礦21041工作面，2011年9月24日6點(diǎn)左右工作面87架出現(xiàn)涌水，最大涌水量200 m3/h左右，后穩(wěn)定在60 m3/h左右，隨即采用埋線膠管裝水引至下付巷后工作面繼續(xù)生產(chǎn)；2011年9月25日9點(diǎn)20分左右工作面27架、28架間隙之間出現(xiàn)大量潰水，瞬時(shí)最大水量1 840 m3/h。2011年9月30日7:30，工作面30架煤墻幫出水，水量100 m3/h 左右，后水量增大到1 162 m3/h(水量增大前2 d平均涌水量650 m3/h)，最大量1 239 m3/h，后主要涌水點(diǎn)位置在41架處，水量穩(wěn)定在800 m3/h左右。 此次突水帶有大量的碎碴、煤等雜物很快將工作面淤實(shí)，導(dǎo)致21041工作面停采。 這就是典型的初始出水通道不通，水量迅速增加，而沒(méi)有引起足夠認(rèn)識(shí)的水害事故，所以，在出現(xiàn)水量增加速度快，或呈臺(tái)階式、跳躍式增加時(shí)，一定要停止采掘活動(dòng)，排除隱患后方可進(jìn)行采掘活動(dòng)。

2.2 異常信息的處置

采掘工作面出現(xiàn)上述5種異常出水時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員首先要立即停止作業(yè)(情況危急時(shí)撤出受水害威脅區(qū)域所有人員)，報(bào)告礦調(diào)度室，礦總工程師要組織地測(cè)科防治水等相關(guān)技術(shù)人員查明原因，采取妥善措施消除隱患。

3 建議及措施

1)礦安全管理人員、現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)應(yīng)熟知地質(zhì)異常信息及處置方法。

2)安全管理人員、相關(guān)區(qū)隊(duì)管理人員應(yīng)高度重視地質(zhì)預(yù)報(bào)和臨時(shí)地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中可能遇到的地質(zhì)異常情況要制定專項(xiàng)安全技術(shù)措施并貫徹執(zhí)行。

3)礦地測(cè)科要認(rèn)真收集礦井水文地質(zhì)資料，收集各含水層的水化學(xué)特征，建立完善的水位觀測(cè)系統(tǒng)。

4)加強(qiáng)生產(chǎn)一線職工培訓(xùn)力度，使其能夠熟知出水的預(yù)兆和應(yīng)急處置措施。