淺議煤礦采掘中的異常地質、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 異常地質現象

煤礦在采掘過程中需收集物探、鉆探及瓦斯抽采鉆孔等相關資料進行綜合分析，對采掘工作面和周邊的地質構造進行預判，并對煤層賦存情況、斷層極其破碎帶、斷層的殲滅端及轉折部位、小構造集中發育區域、背(向)斜軸部、大構造附近伴生及次生構造等地質異常情況進行預測預報工作，以便相關部門提前制定針對性的安全技術措施。

1.1 采掘工作面施工過程中遇到地質異常及處置辦法

1)常見主要地質異常。①褶曲、斷層面及破碎帶。②圍巖節理(裂除)發育或極發育。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煤層頂底板或巖層傾角發生明顯變化，甚至發生倒轉。⑤煤層缺失或突然變薄、變厚。⑥巖層巖性突然變化。⑦巖巷掘進過程中迎頭瓦斯涌出量突然增大。

2)處置辦法。采掘區隊是井下采掘工作面揭露各種地質現象的第一見證者，對于預報中提到的地質異常在施工過程中必須認真觀察對照，并按提前制定的安全技術措拖執行；若施工中發現新的地質異常必須立即停止采掘活動，向礦調度室、地測防治水等相關部門匯報，必要時撤出現場所有作業人員。

地測防水部門接到匯報后，必須立即安排專業技術人員去現場觀察分析地質情況，同時向礦有關領導匯報。查明前方地質構造后，經相關部門研究并采取措施處理，確認安全后方可恢復作業。

1.2 煤(巖)巷超前探測過程中遇到地質異常及處置辦法

1)主要地質異常。①煤層缺失或厚度異常(與預計厚度相差較大)，出現這種情況多是由構造引起的。②多次穿煤穿巖。③巖層破碎出現卡鉆現象。④鉆進過程中出現瓦斯異常(頂鉆、夾鉆及瓦斯濃度突然增高現象)。⑤鉆孔涌水量超過5 m3/h。

2)處置辦法。①針對1)中的第①、②、③條，現場作業人員應立即向地測防治水部門匯報，地測防治水部門接到匯報后必須及時收集鉆探資料，分析出現異常的原因，必要時修訂超前探測設計，查明前方地質異常。②針對1)中的第④條，現場作業人員應立即按照已經制定的防瓦斯、防滅火專項安全技術措施執行，并立即向礦調度室及通風防突部門匯報，必要時撤出受威脅區域的所有作業人員。③針對1)中的第⑤，現場作業人員應立即停止鉆進且不得撥出鉆桿，并向礦調度室及地測防治水部門匯報，地測防治水部門接到匯報后，必須立即安排專業技術人員分析出水原因及水害情況，采取針對性的安全技術指施，確認安全后方可繼續作業。④礦地測防治水部門對異常不能分析清楚或認為情況嚴重時，需及時向上級單位匯報。

2 異常出水情況

在水害防治工作中，有效提高現場作業人員水害辨識能力，采取正確的水害異常信息處置及上報，能避免一定的水害事故發生。

2.1 水害異常信息

1)水溫異常。礦井各個含水層如果沒有經過大的裂隙或構造導通，會被煤層及隔水層隔開，因埋深不一樣，故各個含水層的溫度有一定的差別。拿鄭煤集團告成煤礦為例，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)灰巖、寒武-奧陶系灰巖，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，也可以很快預判出是頂板出水還是底板出水。在日常采掘過程中，并不是出水都是本含水層的，如果出水后水溫與掘進的含水層水溫不一樣，就應采取其他手段進一步查明出水水源。

2)水壓異常。礦井應該建立完善的水位觀測系統，定期觀測各個含水層的水位。因各個含水層的水壓不一樣，所以出水后可以快速判斷出是哪個含水層，進而采取相關技術措施。

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，如果在采掘過程中，發現隔水層出水，那么表明已與含水層溝通，就需通過其它辦法確定出水通道、水源。

5)出水量增加速度快，或呈臺階式、跳躍式增加。出水初期由于出水通道不暢通，水量較小，但是隨著時間的變化，出水通道逐漸擴大，出水通道暢通，水量就會迅速增加。告成煤礦21041工作面，2011年9月24日6點左右工作面87架出現涌水，最大涌水量200 m3/h左右，后穩定在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生產；2011年9月25日9點20分左右工作面27架、28架間隙之間出現大量潰水，瞬時最大水量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，后主要涌水點位置在41架處，水量穩定在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，導致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，而沒有引起足夠認識的水害事故，所以，在出現水量增加速度快，或呈臺階式、跳躍式增加時，一定要停止采掘活動，排除隱患后方可進行采掘活動。

2.2 異常信息的處置

采掘工作面出現上述5種異常出水時，現場作業人員首先要立即停止作業(情況危急時撤出受水害威脅區域所有人員)，報告礦調度室，礦總工程師要組織地測科防治水等相關技術人員查明原因，采取妥善措施消除隱患。

3 建議及措施

1)礦安全管理人員、現場班組長應熟知地質異常信息及處置方法。

2)安全管理人員、相關區隊管理人員應高度重視地質預報和臨時地質預報，對預測預報中可能遇到的地質異常情況要制定專項安全技術措施并貫徹執行。

3)礦地測科要認真收集礦井水文地質資料，收集各含水層的水化學特征，建立完善的水位觀測系統。

4)加強生產一線職工培訓力度，使其能夠熟知出水的預兆和應急處置措施。