注册安全工程师辅导：矿井安全与地质环境

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　　煤矿开采属地下作业，由于其生产系统复杂，环节众多，地质条件频繁变化的采掘工作面的推进及随时移动，给井下生产带来了一个个未知而又不安全因素，特别是顶板、瓦斯、水、火、煤尘等五大自然灾害时刻威胁职工生命的安全。虽然“安全第一、预防为主”的方针作为煤矿安全生产永恒的主题，但是伤亡事故仍时有发生。究其原因虽有多种，但特殊的自然地质环境和恶劣的地质条件往往是孕育惨痛事故的温床。本文通过分析矿井安全与地质环境因素的关系，从而总结规律，试图找到一种“科学预测，超前监控，事先防范”的事故预防途径，以期在实践中正确指导矿井安全生产。
　　一、矿井安全与地质构造：
　　（一）地质构造：地质构造常出现岩层滑移，围岩破碎等特征，因而地质构造带往往是发生顶板、透水、瓦斯事故的地段。
　　1、褶曲构造：由于岩层受到构造应力的作用，地壳的水平运动是造成构造的地质条件。单一岩层受构造应力的作用，不同部位会产生一系列的裂隙、小断层、节理等内部小构造。特别是在褶曲轴部往往烈隙、节理发育，煤层暴露后吸水脱落，同时其轴部产状变化急剧，回采中不易支护，易发生片帮及冒顶事故。其次褶曲轴部煤厚度易突变(变厚或变薄)，小眼掘进时易发生煤层跨落堵人事故。
　　2、断层：断层广泛发育于不同构造环境中类型很多，断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、煤层反应出来。在矿井生产过程中，常遇到许多不同性质的断层，其破碎带大小不一，对围岩破坏程度也不同；同时常在断层两旁产生牵引、揉皱、挤压等现象，导致煤层突增或压薄，煤层突增处易产生煤层偏冒、跨落堵人事故。还有一些顶断底不断及底断顶不断的小断层及小断层及小断层间滑动构造部位，由于受到构造应力的作用，围岩易脱落，且脱落面积较大，没有预兆，采空后顶板来压较快,是产生顶板事故的地段。
　　工作面断层过压时，正确推断断层的性质、断距，及时留设断层煤柱，是防止透水及瓦斯事故的关键。
　　3、从瓦斯赋存与构造关系规律看，褶曲轴部往往是瓦斯富集带，为此正确预测褶曲轴部位置对防止瓦斯突出而引起的事故也是至关重要的。
　　(二)煤岩组合：即煤层煤顶板厚度、岩性、结构等，它们是引发顶板事故的重要地质因素。由于煤系地层受到地质应力及后期改造影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变不平整，煤层形态多变，增加采面顶板管理的难度，通常易引发事故隐患因素有：
　　1、围岩节理和劈理发育地段，易产生煤岩层脱落伤人，尤其是雨季期间，水沿裂隙侵入，造成煤岩层冒顶及跨帮事故。如：2000年569水平刷新车场时，由于围岩节理和劈理发育，两节理面斜交，由于敲帮问顶不及时，工人在出碴时，顶突然冒落，造成岩层冒顶事故。
　　2、如煤层伪顶完整性差，强度低，则采面推进时，由于敲击或放炮震动后，如果支护没有及时跟上，或支护手段、方式没有适应煤层顶板变化，也极易产生顶板事故。
　　3、回采过程中，随采空面积的扩大，又未能及时回柱放顶，引起一些部位应力集中，从而导致较脆弱部位顶板跨落，或者激发煤层瓦斯的异常涌出，从而波及工作面的安全。
　　4、复杂的煤岩结构煤层中往往含有夹矸层，开采中易发生夹矸至上分层脱落伤人事故。
　　5、煤层厚度变化：本区煤层厚度变化主要属后生变化，加上褶曲、断层发育，造成煤层形态多变，常出现藕节状、鸡窝状、阶梯状等不规则形态出现，特别在构造挤压带附近易形成煤包及厚薄相间带等等。由于煤厚的变化造成顶板稳定性差，伪顶发育，而造成采面顶板管理难度较大，这些都是容易产生顶板及跨煤事故的地点。倾角大的煤层一旦发生局部冒顶时，由于顶板向下滑移，可能扩大成为大面积的冒顶。如小井掘进突遇大煤包，由于支护不善而导致跨煤堵人伤亡事故。
　　二、矿井安全与瓦斯地质：
　　本区矿井虽属于低瓦斯矿井，但历年来也曾发生过在废巷、采空区、采区独头巷道、采面顺槽及沿煤上山等地段的C02窒息及CO中毒等气体事故特别是小煤窑，由于通风管理不善，这类事故更是频繁)。通过分析，本人认为瓦斯对矿井安全危害主要有以下几个特点：
　　1、瓦斯的含量随着煤层变质程度增加也随着增加。开采深度的加深，地应力和岩体本身的自重力相应增大，瓦斯含量和瓦斯压力也随着增大。从而增加通风管理难度，导致气体事故的发生。
　　2、岩浆热液变质作用、岩浆侵入作用、岩浆软化煤层围岩作用直接影响着瓦斯赋存。不同构造部位，瓦斯含量不一。岩浆侵入带附近，压性断层、复式向、背斜轴部转折端，瓦斯易于聚集，这些部位往往是瓦斯事故常发生地带，而张性断层、褶曲两翼，则瓦斯不易于积聚。
　　3、“煤包”易造成瓦斯突出事故。煤厚的变化，是由于地应力集中的显观，是后期改造形成的。由于后期改造中可引起明显的煤层结构破坏，瓦斯突出前的煤变松、层理紊乱，以软分层易于突出，并不是所有的“煤包”都会发生瓦斯突出。瓦斯含量与煤包围岩组合特征、与地表距离、煤变质程度、煤体结构、煤岩类型、煤组分、附近岩浆活动、采掘应力等因素成正比。
　　4、水小瓦斯含量高，水大瓦斯含量低。岩层产状平缓，裂隙发育，围岩透气、透水性差的封闭地段，瓦斯易于积聚，相反裂隙发育，围岩及煤层透气、透水性好的地段，则瓦斯不易于积聚，前者往往是瓦斯气体事故常发生地带。
　　5、瓦斯是流动的有害气体，随着气压变化而变化，不断地流动，改变聚集地点，常多聚集在老空区和通风不良的废巷、独头巷道和小煤，因而这些地点是最易发生瓦斯气体事故的地方。这方面的事故小煤窑由于通风管理不良最易出现该类事故。
　　6、采面管理不善，开采顺序不合理，采面无及时回柱，控顶距离过大，以及采空区遗煤太多，均能引起瓦斯异常涌出而引发瓦斯气体事故。
　　三、矿井安全与水文地质：
　　由于矿井在开拓、掘进、回采过程中，不断改变原始水文地质条件，从而导致水害发生，危及矿井安全的水害有：
　　1、老窑、老硐水：
　　小煤窑非法开采之风愈演愈烈，矿井周围小煤窑星罗棋布，这些小煤窑有的开采历史较长，主要分布于可采煤层浅部，并均有不同程度的积水，随着小煤窑的不断延伸和超层越界开采，导致很多小煤窑与矿井相通，把老窑水往矿井内排放，而大部分小煤窑由于其开采的具体位置、范围以及老塘积水量难以测定，故在采矿过程中很容易发生透水事故，有的甚至还引起淹井，给矿井安全生产造成极大的潜在威胁。如2000年6月19日，我矿由于小煤窑逐步侵入和越界开采，矿井与周围小煤窑多处相通，洪水从四通八达的小煤井向我矿倾注而人，导致+370水平、+395水平受淹，造成停产十多天，损失200多万元的特大淹井事故。可见老窑及其老硐水对矿井安全的威胁是多么巨大。
　　2、断层水、地下水：
　　我矿的地下水补给主要来源是地表水，贯穿井田上部有一条小溪，开采时要留设足够的保安煤柱。在矿井地层中都普遍存在多少、大小不等的断层，而这些断层相当部分是导水断，若不采取过断层措施，也容易发生断层透水事故，有的断层直接沟通地表水体，对开采其影响范围内的煤层也是一个极大的隐患。此外，井田内一些早期施工的钻孔，由于封孔质量不好，有个别钻孔出现漏水及导水现象，对矿井来说也是一个安全隐患，须加以防范。
　　四、结论及防范措施：
　　多年来，人们在调查、分析和处理事故过程中常常侧重于主观因素，从主观方面人手，重视追究事故责任者的责任，而往往淡漠了事故产生的客观地质环境因素，没有很好地总结每起事故发生与其地质条件的内在必然联系的规律，并从中吸取经验教训，因而现实中我们常常发现同样性质的事故屡防屡犯，防而不止，杜而不绝的被动局面。
　　综上所述，作者就地质环境因素与矿井安全存在的矛盾，浅谈一下自己的见解，提出如下解决办法和防范措施：
　　1、加强顶板管理：
　　(1)采掘工作面在开工之前，要以新《煤矿安全规程》为指导思想，制定严格、详细的作业规程，规程中要针对工作面的具体的地质条件，制定详细的采面地质说明书与完善的顶板管理措施，特别是对工作面支护质量、规格要作严格细致的规定，并且要随着工作面的不断推进和地质条件的不断变化而作出相应的补充和完善，并做到培训到位，贯彻到个人。作业规程须经有关领导审批并在有关人员(包括安监员、技术员)中进行全面贯彻之后方可开工，无作业规程或不完善以及没有全面贯彻坚决不许开工。
　　(2)采掘工作面首先要严格按照新《煤矿安全规程》规定施工作业，严禁违章作业，坚持“三不生产原则”强化现场管理。其次，工作面的支护质量规格和方式要严格按照规程要求进行，不合格的坚决令其停产整改，遇到地质条件特殊地段如断层、褶曲、挤压带和顶板特别破碎地点要采取特殊和稳妥的支护方式。其三，采面要坚持按规程要求及时回柱放顶，无及时回柱放顶的不准作业。其四，小眼开口时：开口前应先险查开口处前后5．0米内运巷棚架的完好情况以及顶板与开口邦的情况，凡有支架腐朽或折断应先修复加固，开口处必须再架设抬棚支控，开口后应及时锁口支护；刚开口应采取少装药、放小炮的措施，以避免造成对开口处围岩的震动破坏；对围岩比较完整、煤层厚度小于1．2米、不需要架棚支护的小井，开口3．0米内宽度可以达到2．0米，以便于行人，小井口应设置扶梯。
　　(3)根据煤岩性特征，合理布置炮眼，控制装药量，避免由于放炮引起冒顶事故。
　　(4)切实落实采掘工作面的敲帮问顶工作，架棚巷道坚持使用超前支护，严禁空顶作业，消除顶板事故。
　　2、加强瓦斯管理，深入开展瓦斯地质的预测预报工作。
　　(1)地质人员要及时准确做好断层、褶曲等瓦斯富集地段的地质构造具体情况的预测预报工作，以便为开采过程及时留设断层煤柱或及时做好瓦斯管理工作提供可靠依据。
　　(2)加强采掘工作面的瓦斯管理，切实落实瓦斯检测制度，在过断层、褶曲等瓦斯富集地段，应适当增加瓦斯检测次数或加大供风量冲淡瓦斯。
　　(3)做好局部通风工作，保证工作面有足够的风量冲淡瓦斯浓度。采掘作业点要坚持“一炮三检”制度。对临时停工停风地点，没有避风的独头巷道、小眼、采空区应及时设置栅栏，并挂上警标，以防气体事故。
　　(4)采取合理的开采顺序，加强采面管理，防止因采面管理不善而导致瓦斯异常涌出。
　　3、加强水害的治理工作：
　　(1)加强对周边小煤窑的整治，对非法超层越界开采而危及矿井安全生产的小煤窑，坚决给予封闭，并追究法律责任。
　　(2)加强小煤窑的调查力度，经常组织地质、生产、安监等部门有关人员深入周边小煤窑对小煤窑开采现状、老窑及老空区进行全面彻底调查，并密切注意周边小煤窑生产报考，超前做好井下透水隐患的预测预报工作，及时治理塌陷区和护巷煤柱被破地段。
　　(3)加强采掘工作面的探放水工作，坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，把透水隐患消灭在萌芽状态。