張艷妮

(陜西省一九四煤田地質(zhì)有限公司，陜西 銅川 727000)

0 引言

黃陵礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北單斜的南部，黃隴煤田的北部，北起葫蘆河，南至建莊，東起店頭鎮(zhèn)、張村驛以東，西至陜、甘交界，行政區(qū)劃屬延安地區(qū)黃陵縣、富縣管轄。礦區(qū)東西長約36.6 km，南北寬約42.2 km，總面積約1 188.64 km2，含煤面積約1 065.02 km2。黃陵礦區(qū)目前120萬t/a及以上在建和生產(chǎn)礦井有7個(gè)，其他小規(guī)模礦井17個(gè)，各礦井均開采侏羅系中統(tǒng)延安組煤層，礦井隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素較多，歷年來在多層面發(fā)生過多次安全事故。根據(jù)國家煤礦安監(jiān)局以“安監(jiān)總煤調(diào)〔2013〕135號”印發(fā)《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》和陜西省煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理局《關(guān)于全面開展煤礦隱蔽致災(zāi)因素普查的工作通知》(陜煤局發(fā)〔2014〕74號)等文件要求，通過煤礦隱蔽致災(zāi)地質(zhì)因素的普查，摸清礦井范圍內(nèi)及其周邊隱蔽致災(zāi)因素的分布情況和危害程度，可以指導(dǎo)煤礦制定切合實(shí)際的采掘計(jì)劃，采取切實(shí)有效的防范措施，杜絕隱蔽致災(zāi)事故的發(fā)生顯得尤為重要[1-5]。

1 隱蔽致災(zāi)因素

1.1 地表水

水系：黃陵礦區(qū)煤礦分布主要在3條河流周邊，礦區(qū)北部為葫蘆河及其支流小河子川，礦區(qū)中部為沮河，礦區(qū)東南部為南川河，黃陵礦區(qū)地表水系示意圖，如圖1所示。

圖1 黃陵礦區(qū)地表水分布示意圖

葫蘆河：發(fā)源于西部子午嶺東麓，由西北流向東南，在交河口附近匯入洛河，全長200 km。黃陵礦區(qū)北部主要河流為葫蘆河及其支流小河子川，屬典型的季節(jié)性河流，流量296.45～644.63 m3/h，一般451.66 m3/h。

沮水河：發(fā)源于西部子午嶺東麓，于黃陵縣東注入洛河，全長100 km，河床坡度5°‰～6°‰，流量一般為1.2 m3/s，店頭鎮(zhèn)觀測流量為0.192～6.814 m3/s，平均2.07 m3/s，百年一遇洪峰流量216 m3/s。

南川河：發(fā)源于財(cái)神梁分水嶺以北童家山一帶，由南向北流經(jīng)礦區(qū)，全長44 km，流量0.275～4.602 m3/s，平均1.44 m3/s，百年一遇洪峰流量130 m3/s。

影響程度：葫蘆河、沮河、南川河流量較大，黃陵礦區(qū)煤礦開采均受其影響，特別是位于礦區(qū)中部的雙龍煤礦、集賢煤礦，2#煤層距離沮河不到30 m，稍有不慎就會發(fā)生地表水涌入礦井事故。紅石巖煤礦常年遭受南川河水影響，礦井在開采過程中防治水工作成為重中之重。

典型事件：2003年因天降暴雨，南川河河床斷裂，河水由秋林子附近老窯采空區(qū)，灌入紅石巖煤礦主副井，造成水災(zāi)事故，淹沒中央變電所、水泵房、供電、通風(fēng)、運(yùn)輸系統(tǒng)，礦井直接和間接損失達(dá)8 000余萬元。

綜上所述，黃陵礦區(qū)地表水系發(fā)育相對豐富，地表水對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成一定危險(xiǎn)，是煤礦的一項(xiàng)隱蔽地質(zhì)致災(zāi)因素。

1.2 老窯積水

水力聯(lián)系：黃陵礦區(qū)煤炭資源開采歷史悠久，上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初，黃陵縣雙龍鎮(zhèn)至店頭鎮(zhèn)沿沮河一帶分布著大大小小100多個(gè)煤礦，由于其產(chǎn)能相對落后，大多數(shù)礦井于2005年前依法關(guān)閉，至目前正常生產(chǎn)的礦井只剩24個(gè)。由于以往小窯的不合理開采，老窯分布情況不明，加之黃陵礦區(qū)2號煤層整體處于單斜之上，煤礦之間具有著良好的水力聯(lián)系。具體表現(xiàn)在，黃陵雙龍煤礦與其北部的黃陵一號煤礦、東部的集賢煤礦、中瑞成煤礦和西部的黃陵二號煤礦在一定程度上水力聯(lián)系較為密切，中瑞成煤礦、集賢煤礦采空區(qū)水會沿著2#煤層底板流向雙龍煤礦；礦區(qū)中部的紅石巖煤礦與其北部的小煤礦也存在著一定的水力聯(lián)系；南川原案角井田的南川一號煤礦、南川二號煤礦、石牛溝煤礦、車村二號煤礦和沙場溝煤礦同樣存在相鄰的采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)積水可能存在互通現(xiàn)場。

典型事件：“黃陵一號煤礦3·24突水事件”，20世紀(jì)80年代以來，沮水河沿岸小煤礦密布，特別是沮水河河谷河浦村至黃陵一號煤礦井口一帶，先后有20余個(gè)小煤窯開采2#煤層，由于開采不規(guī)范，多已串通，1998年7、8月份，大多數(shù)已被水淹。1999年3月24日發(fā)生突水事故，突水量達(dá)800 m3/h，直接經(jīng)濟(jì)損失1 460萬元。

綜上，黃陵礦區(qū)各煤礦受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及老窯采空區(qū)等影響，煤礦地下水在一定程度上存在著水力聯(lián)系，對礦井安全生產(chǎn)影響較大。

1.3 瓦斯

瓦斯含量：黃陵礦區(qū)總體瓦斯含量較低，但不同煤礦瓦斯含量差異較大。根據(jù)以往鉆孔測試在黃陵一號煤礦的三盤區(qū)、六盤區(qū)南邊界一線以北及北部單斜區(qū)域?yàn)橥咚瓜鄬袇^(qū)域，勘探及生產(chǎn)實(shí)測瓦斯含量均大于1 m3/t，局部大4.31 m3/t；陜西省黃陵二號煤礦中部和東部瓦斯含量較高，平均為2.35 m3/t，井下實(shí)測瓦斯最大值為7.17 m3/t；瑞能煤礦平均瓦斯含量為0.24 m3/t；雙龍煤礦平均瓦斯含量為3.06 m3/t。黃陵礦區(qū)不同煤礦瓦斯含量變化較大，同一煤礦瓦斯含量也存在較大差異，瓦斯含量變化0.03～5.63 m3/t之間。瓦斯含量實(shí)測等值線示意圖如圖2所示。

圖2 黃陵礦區(qū)瓦斯含量實(shí)測等值線示意圖

典型事件：2004年6月15日，黃陵一號煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，死亡23人(含2名救護(hù)隊(duì)員)，直接經(jīng)濟(jì)損失316.68萬元。2005年9月15日黃陵縣店頭鎮(zhèn)原七豐村溝西煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故，本次瓦斯爆炸事故是由于煤礦越界開采“小北巷采區(qū)”，未采取有效的安全措施，并在長期未通風(fēng)的巷道作業(yè)，掘進(jìn)工作面無風(fēng)作業(yè)，造成瓦斯聚集，達(dá)到爆炸界限，加之放炮員違章放炮產(chǎn)生火花引起局部瓦斯爆炸，造成12人死亡，1人重傷，4人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)損失363.4萬元。

綜合以上，黃陵礦區(qū)瓦斯含量總體相對較低，但局部瓦斯含量較高，煤礦采掘受瓦斯影響較大。

1.4 其他因素

根據(jù)黃陵礦區(qū)地質(zhì)特征及礦區(qū)近年來生產(chǎn)實(shí)際，黃陵礦區(qū)還存在的隱蔽致災(zāi)因素有煤塵、自燃、斷層、含水層水、封閉不良鉆孔等，但其對煤礦采掘影響相對較小。黃陵礦區(qū)2#煤層煤塵均具有爆炸性，屬Ⅱ類自燃煤層；斷層發(fā)育較多，均為中小型斷層，斷層可成為導(dǎo)水通道；洛河組含水層富水性中-強(qiáng)；部分勘查鉆孔存在封閉不良現(xiàn)象。

2 防治措施

2.1 地表水的防治措施

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》(2016)第289條至296條并結(jié)合黃陵礦區(qū)實(shí)際情況，地表水的防治措施主要有定期對影響煤礦的地表河流、水庫、池塘進(jìn)行巡查。特別位于葫蘆河、沮河、南川河及其支流周邊的礦井，井下涌水量發(fā)生異常要及時(shí)對地表水進(jìn)行調(diào)查，對采掘形成的地裂縫和塌陷區(qū)域進(jìn)行回填。

2.2 老窯積水的防治措施

黃陵礦區(qū)煤礦開采歷史久遠(yuǎn)，小煤窯最多達(dá)100多個(gè)，加之開采不夠規(guī)范，形成的老窯較多，分布范圍不夠清楚，礦井老窯水大多已經(jīng)互通。煤礦開采要時(shí)刻注重老窯積水的重要性，在采掘過程中一定要遵循“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原則[6-9]。煤礦在采掘過程中將掘進(jìn)頭、采掘工作面貫通后進(jìn)行瞬變電磁、并行直流電法、礦井音頻電透勘查等，對煤礦老窯水的防治工作起著至關(guān)重要的作用。

2.3 瓦斯的防治措施

黃陵礦區(qū)歷史上發(fā)生過多起瓦斯爆炸事故，經(jīng)濟(jì)損失較為嚴(yán)重。開展煤礦瓦斯防治工作對礦井安全生產(chǎn)意義重大。煤礦除了建立良好的礦井通風(fēng)系統(tǒng)外，還需要對煤礦自勘查以來的地質(zhì)資料進(jìn)行系統(tǒng)的分析整理，繪制礦井瓦斯地質(zhì)圖，在數(shù)據(jù)欠缺的情況下有必要開展瓦斯地質(zhì)數(shù)據(jù)測試工作，取得煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力、瓦斯放散初速度、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、煤的透氣性系數(shù)和其他瓦斯參數(shù)等。

2.4 其他隱蔽致災(zāi)因素防治措施

防爆措施：針對煤礦存在的煤塵爆炸性可以采取的防治措施有煤層注水、濕式鑿巖、噴霧灑水、控制風(fēng)速、使用水封爆破和水泡泥、清掃積塵等。

自然發(fā)火觀測：針對煤層自燃可在礦井自燃危險(xiǎn)區(qū)建立自然發(fā)火觀測站點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)、定期的觀測，工作面和采取設(shè)置臨時(shí)觀測點(diǎn)，做好氣樣的采集、分析、記錄和火災(zāi)的判斷。

查明斷層發(fā)育情況：針對煤礦存在的斷層可采用三維地震勘查方式，查明斷層發(fā)育情況，井下可疑斷層可采用無線電波透視、槽波、震波反射等地球物理勘查方法，查明斷層性質(zhì)；黃陵礦區(qū)洛河組含水層為中等-強(qiáng)富水性，給煤礦生產(chǎn)帶來一定影響。

查明富水情況：該煤礦可開展瞬變電磁法、礦井音頻電透法、并行直流電法等勘查方法，查明煤層頂板至洛河組含水層富水情況，在必要的情況下開展煤礦“兩帶”高度發(fā)育探測，分析洛河組含水層對煤礦采掘的影響[10-14]；黃陵礦區(qū)開展地質(zhì)勘查工作歷史久遠(yuǎn)，煤礦須建立封閉不良鉆孔臺賬，采掘過程中防范封閉不良鉆孔導(dǎo)通含水層水和地表水。

3 結(jié)語

對黃陵礦區(qū)隱蔽致災(zāi)因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為主要的隱蔽致災(zāi)因素有地表水、老窯積水、瓦斯等，并對以上致災(zāi)因素的典型事件進(jìn)行了列舉，總結(jié)出其他隱蔽地質(zhì)致災(zāi)因素有煤塵、自燃、斷層、含水層水、封閉不良鉆孔等。針對黃陵礦區(qū)的隱蔽地質(zhì)致災(zāi)因素提出了相應(yīng)的防治措施，地表水的防治主要是建立地表水巡查制度，對采掘形成的地裂縫和塌陷區(qū)域進(jìn)行回填；老窯積水可采用瞬變電磁法、并行直流電法、礦井音頻電透法等勘查方法進(jìn)行查明；瓦斯致災(zāi)因素須進(jìn)行瓦斯地質(zhì)數(shù)據(jù)測試，取得完整的瓦斯參數(shù)資料；其他隱蔽地質(zhì)因素可采用地球物理勘查、“兩帶”探測等手段查明，指導(dǎo)礦井實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。通過煤礦隱蔽致災(zāi)因素的普查，摸清了煤礦礦井范圍內(nèi)及其周邊隱蔽致災(zāi)因素的分布情況和危害程度，可以對煤礦制定切合實(shí)際的采掘計(jì)劃提供一定的指導(dǎo)和借鑒。