煤矿隐蔽致灾因素的危害和防治

生产技术部 杜晓山

煤矿隐蔽致灾因素主要包括采空区，废弃老窑（井筒）、封闭不良钻孔，断层、裂隙、褶曲，陷落柱，瓦斯富集区，导水裂隙带，地下含水体，井下火区，古河床冲刷带、天窗等不良地质体等。其特点是具有隐蔽性、时变性和突发性，探测和预防难度大。因此，加强煤矿隐蔽致灾因素普查尤为重要，是预防煤矿安全事故发生的重要技术手段。据不完全统计，在我国的煤矿重大事故中，与地质条件有关的各类事故约占80%，因此，国家煤矿安全监察局要求各煤矿建立隐蔽致灾因素普查治理机制，全面普查煤矿隐蔽致灾因素，并强制查明隐蔽致灾因素。 　　

1 采空区的危害及防治 　　

1.1 采空区的危害 　　

采空区不仅会影响煤矿采掘设计和工程施工，还会引发突水、瓦斯爆炸、火灾等煤矿事故，是煤矿生产的重大安全隐患。采空区或与采空区相连的巷道内的积水为采空区积水，其几何形状极不规则，不断推进的采掘工程与这种水体的空间关系错综复杂。采空区积水的流动规律与地表水流相同，不同于含水层中地下水的渗透。采掘工程一旦意外接近或揭露，采空区积水便会突然溃出，发生透水事故。 　　

1.2 采空区致灾防治 　　

采空区致害的防治可从以下三方面做起：①及时排查、分析本矿的采空区积水情况，定期收集、调查、核实相邻矿井和废弃老窑的情况，并建立台账，深入研究本矿井积水区和矿界最少200 m范围内相邻矿井的采掘工程平面图，及时修订积水线、积水量、积水上下限标高、探水线和警戒线；②采用物探或化探等方法查清水文条件，然后采取相应的治理措施；③新开拓的采区、采掘工作面要进行水文地质条件分析，地质说明书要阐明受采空区积水威胁的情况，并制订相应的探放水措施。 　　

2 废弃老窑、封闭不良钻孔的危害及防治 　　

2.1 废弃老窑、封闭不良钻孔的危害 　　

废弃老窑（井筒）、封闭不良钻孔会造成突水等煤矿事故。对于地面勘探施工的地质孔和水文孔，如果封孔质量不合格，且过含水层，就会使导水通过。当采掘工作面接近或揭露钻孔时，容易造成突水事故。 　　

2.2 废弃老窑、封闭不良钻孔致灾防治 　　

废弃老窑、封闭不良钻孔致害的防治可从以下两方面做起：①要查明废弃老窑（井筒）的闭坑时间、开采煤层、范围等，尽可能收集齐全以往煤矿采掘工程平面相关资料，并将废弃老窑（井筒）、水源井标注在采掘工程平面图等相关图件上，建立井田内废弃老窑（井筒）、水源台账。②确定钻孔在采掘工作面的位置，核实钻孔的封孔质量，建立封孔质量台账。如果钻孔穿透含水层，且封孔不良，应当在地面重新套孔、封孔。对于地面无条件重封的钻孔或封孔质量有问题的钻孔，应在井下采用钻探的方法查清其导水情况，并采取井下注浆或留设防水煤柱等相应措施；对于无封孔资料的钻孔，应按孔口坐标实测孔位，并开挖孔口，查看实际封孔情况；对于未封钻孔，应采取相应的处理措施。 　　

3 断层、褶曲、裂隙的危害及防治 　　

3.1 断层、褶曲、裂隙的危害 　　

断层、褶曲、裂隙的存在不仅会对煤层的完整性和连续性造成破坏，影响煤炭资源储量，也会影响开采区域、井田和矿井开拓方式的合理布置，增加开拓成本和降低生产效率，还会在其附近引起煤层顶板冒顶、突水、瓦斯突出等煤矿安全事故。 　　

3.2 断层、褶曲、裂隙致灾防治 　　

利用现场观测和物探、钻探等探测方法，了解断层性质、走向、倾角、断距，断层带宽度及岩性，断层两盘伴生裂隙发育程度，断层富水性等，查明矿井边界断层和井田内落差大于5 m的断层，并查明褶曲的位置、产状、规模、形态和分布特点，了解褶曲与矿产的关系等。在断层两侧严格按照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》留设安全保护煤柱，严禁开采防隔水煤柱等。

4 陷落柱的危害及防治 　　

4.1 陷落柱的危害 　　

陷落柱的危害主要有破坏煤层的连续性，在陷落柱区域形成无煤区，减少煤炭可采储量；破坏顶底板，造成冒顶片帮等事故，并充当特殊的导水通道，造成水灾事故。 　　

4.2 陷落柱致灾防治 　　

采用井下判识、地球物理勘探、井下钻探等手段探明陷落柱的富水性和导水性，及时记录在案，并留设陷落柱安全保护煤柱，严禁开采防隔水煤柱等。 　　

5 瓦斯富集区的的危害及防治 　　

5.1 瓦斯富集区危害 　　

瓦斯富集区的形成会引发煤矿瓦斯突出和瓦斯爆炸等事故，是煤矿主要的事故类型，会造成巨大的经济损失和大量人员伤亡。 　　

5.2 瓦斯富集区致灾防治 　　

在综合分析煤炭勘查、煤层气勘探开发的瓦斯测试资料，以及煤矿生产过程测试的相关瓦斯参数资料、矿井通风数据、瓦斯等级鉴定资料等的基础上，绘制采区、矿井瓦斯地质图，并根据矿井瓦斯赋存情况分区，开展瓦斯防突预测预报，并提出防突建议。另外，在生产过程中，要加强煤层瓦斯管理，贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的工作方针，落实“一通三防”管理制度，建立健全隐患排查的长效机制，加强瓦斯监测预报和通风管理工作，预防瓦斯聚集，造成灾害，同时，杜绝明火，严格遵守煤矿安全生产规程，以确保安全生产。 　　

6 导水裂隙带的危害及防治 　　

6.1 导水裂隙带的危害 　　

导水裂隙带除由煤矿开采岩层垮落等形成外，还会由构造、成岩、风化等作用下形成。导水裂隙带不仅会积聚地下水，还会成为含水层或水体的导水通道，引发突水事故。 　　

6.2 导水裂隙带致灾防治 　　

采用物探、钻探方法可探测导水裂隙带可能的分布区域和分布范围，并用经验公式法、相似模拟法、数值模拟法和现场实测法确定导水裂隙带的最大高度，指导煤矿防治工作。如果煤层顶板受开采破坏，其导水裂隙带波及的范围内存在富水性强的含水层（体），在掘进、回采前，应当先疏干含水层（体）。 　　

7 地下含水体的危害及防治 　　

7.1 地下含水体的危害 　　

地下含水体包括含水层、含水岩溶陷落柱、含水断裂带、充水采空区等，这些都是引发煤矿突水事故的重要因素。 　　

7.2 地下含水体致灾防治 　　

通过物探、钻探等手段查明影响矿井安全开采的水文地质条件，各种含水体的水源、水量、水位、水质和导水通道等，进行各煤层带压开采突水危险性评价，预测开采煤层涌水量，预测对煤矿安全生产的威胁，提出防排水建议和煤炭采掘建议。 　　

8 井下火区的危害及防治 　　

8.1 井下火区的危害 　　

地下煤炭自燃不仅会严重浪费煤炭资源，污染环境，同时还会使火区内温度上升，一氧化碳等有害气体浓度增加，成为煤矿生产的安全隐患。 　　

8.2 井下火区致灾防治 　　

井下火区致灾防治措施主要有以下三种：①严格按照煤矿安全规程和作业规程要求，在发火期内采完，及时永久密闭采空区；②加强采空区管理，要经常检查，一旦发现高温火点，应及时采取有效措施，防患于未然；③加强通风管理，减少漏风量，提高永久密闭质量。 　　

9 古河床冲刷带、天窗等的危害和防治 　　

9.1 古河床冲刷带、天窗等的危害 　　

冲刷带对煤矿生产的危害表现在因冲刷使煤层变薄，造成煤炭资源量减少；造成煤矿采掘设计改变，增加投资，影响煤矿的正常生产进度；天窗的存在会引发涌水溃沙事故。 　　

9.2 古河床冲刷带、天窗等致灾防治 　　

采用走访调查、钻探、物探等方法对古河床冲刷带、天窗等不良地质体进行探查，一旦发现不良地质，应及时、准确地标绘在采掘工程平面图上，研究、总结其发育规律和分布规律，以有效指导矿井采掘设计和制订防治措施。 　　

煤矿隐蔽致灾因素的防治需要各方面相关人员齐心协力，按照“地质先行―物探跟进―钻探验证―综合分析―预测预报”的工作模式，依据“地面、井下相结合，化探、物探、钻探等多手段相配合”的探测思路开展工作。只有这样，才能预防煤矿安全生产事故的发生，确保人民生命安全不受损害。