鄭宏康輝煤礦隱蔽致災因素分析

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、緒論

煤炭是我國主要能源之一，支撐著經(jīng)濟的增長和社會的進步，煤礦安全生產(chǎn)關系到國家能源安全和礦工人身安全。加強礦井安全生產(chǎn)和隱患排查工作，確保礦井安全持續(xù)發(fā)展，杜絕重、特大事故發(fā)生。隱蔽致災因素是煤礦地質災害發(fā)生的主導因素，查明煤礦隱蔽致災因素，制定針對性的治理措施，對于保障煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。

二、礦區(qū)概況

(一)位置與交通。鄭宏康輝(新密)煤業(yè)有限公司位于新密市茍?zhí)面?zhèn)小劉寨村，行政隸屬新密市茍?zhí)面?zhèn)管轄，礦區(qū)東西寬180～1560m，南北長為800～1290m，面積為1.7229km2。礦區(qū)北距新密市約32km，北東距鄭州市約50km，距大隗火車站約6km；東距新鄭市約23km、鄭石高速公路約8km，新密至新鄭的公路從區(qū)內(nèi)西部通過，西距永登高速公路約28km。區(qū)內(nèi)有城鄉(xiāng)公路與周邊的S323省道、G107國道公路相連，交通條件較為便利。

(二)自然地理。礦區(qū)屬丘陵地貌，總體呈西高東低、北西高南東低之勢，地面最高點位于李溝村南部，標高218.0m，最低點位于南部小劉寨南部的階地上，標高145.0m。區(qū)內(nèi)多為第四系黃土所覆蓋。

本礦區(qū)屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明。年平均氣溫14.3°C，最低氣溫-17.8°C，最高氣溫41.3°C；年平均地面溫度16.9°C，元月份最低為-0.4°C，最高月平均氣溫為七月份32.1°C。11月到翌年3月為霜凍期，最大凍土帶深度20cm。最大積雪厚度20cm。據(jù)1985-2003年降水量統(tǒng)計，年降水量397.7～973.0mm，年平均降水量658.4mm。本區(qū)屬淮河流域。礦區(qū)范圍內(nèi)無常年水體、河流，小型沖溝較發(fā)育。雨季地表降雨多順沖溝流走，雨后即干。但1998年，本礦周圍發(fā)過一次洪水，水位147m左右，低于本礦井口標高(井口標高：主井166.7m，副井173.99m，風井174.089m)。

三、地質概況

(一)礦區(qū)地層。鄭宏康輝(新密)煤業(yè)有限公司礦區(qū)處在新密煤田茍?zhí)镁锉辈浚貙訉偃A北地層區(qū)。據(jù)鉆孔揭露地層由老至新有古生界奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)本溪組和太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組、及新生界第四系。本區(qū)缺失二疊系上統(tǒng)、三疊系、古近系、新近系地層。現(xiàn)將區(qū)內(nèi)地層有老到新分述如下：1.奧陶系中統(tǒng)馬家溝組：下部為灰黃色板狀石灰?guī)r，夾薄層鈣質泥巖；上部為藍灰、深灰色厚層狀石灰?guī)r;頂部常有薄層的風化殼。厚16.83～68.58m，平均36.00m。與下伏寒武系呈平行不整合接觸。2.石炭系上統(tǒng)：石炭系缺失下統(tǒng)地層，僅發(fā)育上統(tǒng)地層。茍?zhí)镁锟辈閮H一孔揭穿，厚80.97m。分為本溪組及太原組，與下伏奧陶系中統(tǒng)馬家溝組呈平行不整合接觸。3.二疊系：與下伏地層呈整合接觸。本區(qū)內(nèi)保留有下統(tǒng)山西組、下石盒子組，平均厚度275.52m，上部地層受剝蝕缺失。4.新生界第四系：廣布于全區(qū)，巖性為殘坡積、沖洪積的砂礫石、粘土及耕植土。厚0～51.72m，一般厚約10m左右。與下伏地層呈不整合接觸。

(二)礦區(qū)構造。該區(qū)位于新密復式向斜的南翼東段。總體呈一走向NWW、傾向SSW、傾角10-22°的單斜構造。因其構造位置處于近東西向的超化-大隗斷層之下盤和北西走向的新莊斷層之上盤。受區(qū)域構造直接影響，區(qū)內(nèi)及周邊構造線以北西向為主，次級褶曲及斷裂較發(fā)育。礦區(qū)及周邊主構造分述如下。1.靳寨正斷層。該斷層位于區(qū)東北側，展布于靳寨村西、陳家門一線。走向115°,傾向25°,傾角約70°，為南西盤上升、北東盤下降之正斷層，落差50-300m。區(qū)外5102孔于260.00～276.85m見斷層破碎帶，地層缺失110m。5404孔于720.79～728.99m見斷層破碎帶，并分別于575.75和876.32m見本區(qū)主要可采煤層二1煤，地層重復約300m；5802孔在778m見斷層，逆差約50m。8條二維及三維地震測線全部顯示該斷層，斷點評級6A+2B。該斷層控制程度較高。2.邵溝支斷層。位于區(qū)西北側，走向70°，傾向340°，傾角約70°，正斷層，落差約70m。區(qū)外5004孔于129.00m見斷層破碎帶，缺失二1煤層。該斷層控制程度較高。

四、礦井隱蔽致災因素

(一)采空區(qū)情況。康輝(新密)煤業(yè)有限公司限采二1煤層，開采標高為+149～-300m，面積1.7229km2礦區(qū)范圍內(nèi)，經(jīng)過多年開采(1969-2014)，目前開采面積已達0.4406km2，占礦區(qū)范圍的25.6%。采空區(qū)主要位于礦區(qū)的淺部及中部，目前開采位于礦區(qū)深部。

(二)廢棄老窯封閉不良鉆孔情況。據(jù)本次調查，本礦區(qū)以往地質勘查階段及礦井生產(chǎn)中均沒有發(fā)現(xiàn)老窯。原新密市茍?zhí)眯⒄旱V廢棄井筒3個(原主井、原副井、風井)，其中原主井與現(xiàn)有巷道貫通；原反修礦礦廢棄井筒2個(原主井、風井)；以上兩礦井筒都已填實。原茍?zhí)面?zhèn)辦煤礦井筒位置不詳。

(三)斷層、裂隙和褶曲情況。該區(qū)位于新密復式向斜的南翼東段。總體呈一走向NWW、傾向SSW、傾角10-22°的單斜構造。因其構造位置處于近東西向的大隗斷層之下盤和北西走向的新莊斷層之上盤。受區(qū)域構造直接影響，區(qū)內(nèi)及周邊構造線以北西向為主，次級褶曲及斷裂較發(fā)育。礦區(qū)及周邊主構造有靳寨正斷層、邵溝支斷層、康F1斷層。本次調查未發(fā)現(xiàn)新的斷裂構造。以上斷層均無相關水文資料，礦井生產(chǎn)也未揭露以上斷層，其富水及導水性不詳。

(四)瓦斯分布規(guī)律。康輝煤業(yè)北東部為靳寨正斷層，該斷層走向115°，傾向25°，斷層傾角70°，落差50—300米，為南西盤上升、北東盤下降，見斷層破碎帶；西部為邵溝支斷層，該斷層為正斷層，走向70°，傾向340°，斷層面傾向70°，落差70米左右，見斷層破碎帶；康F1正斷層位于礦區(qū)西南，走向284°，傾向14°，傾角約70°，落差約30m。本礦為斷層所固限，這些斷層以開放性為主，在構造應力條件下，斷層將煤層斷開后，煤層與斷層另一盤接觸的巖性透氣性較好，為瓦斯逸散創(chuàng)造了良好條件。加之范圍內(nèi)缺失三疊系蓋層，煤層瓦斯封閉條件不好，風化剝蝕，利于瓦斯逸散，故以低瓦斯為主。

(五)導水裂縫帶。根據(jù)礦區(qū)范圍內(nèi)鉆孔揭露煤層的厚度分別計算導水裂隙帶高度，全礦井二1煤層一次采高時，不同區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生的導水裂隙帶高度為36～153m，導水裂隙帶未到地表，但部分不均勻沉降裂隙已達地表。

五、結論

(1)井田范圍區(qū)為一單斜構造，受區(qū)域構造直接影響，次級褶曲和斷裂較發(fā)育，對頂?shù)装宸€(wěn)定性有一定影響應加強探測，準確確定斷層位置及落差。

(2)礦井鑒定等級為瓦斯礦井，北東部為靳寨正斷層，煤層與斷層另一盤接觸的巖性透氣性較好，為瓦斯逸散創(chuàng)造了良好條件。加之范圍內(nèi)缺失三疊系蓋層，煤層瓦斯封閉條件不好，風化剝蝕，利于瓦斯逸散。本礦區(qū)二1煤層直接頂板為砂質泥巖，直接底板為黑色炭質泥巖、砂質泥巖。區(qū)內(nèi)二1煤層頂?shù)装逡阅鄮r及砂質泥巖為主，有利于瓦斯的賦存。因此瓦斯是構成礦井隱蔽致災的地質因素之一。

(3)區(qū)內(nèi)及相鄰周邊碳酸鹽含水層無泉水出露，因此巖溶裂隙水、碎屑巖、碳酸鹽巖巖溶裂隙水采用鉆孔單孔涌水量進行富水性劃分；砂巖裂隙孔隙水采用鉆孔及現(xiàn)礦井涌水量進行富水性劃分。應在礦區(qū)南東部施工1至2個水文地質鉆孔，以查明二1煤層頂?shù)装搴畬拥乃那闆r，指導礦井安全生產(chǎn)。