浅议煤矿采掘中的异常地质、异常出水特征及其处置方法

种雨刚，杨慧鹏

(郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南 登封 452470)

1 异常地质现象

煤矿在采掘过程中需收集物探、钻探及瓦斯抽采钻孔等相关资料进行综合分析，对采掘工作面和周边的地质构造进行预判，并对煤层赋存情况、断层极其破碎带、断层的歼灭端及转折部位、小构造集中发育区域、背(向)斜轴部、大构造附近伴生及次生构造等地质异常情况进行预测预报工作，以便相关部门提前制定针对性的安全技术措施。

1.1 采掘工作面施工过程中遇到地质异常及处置办法

1)常见主要地质异常。①褶曲、断层面及破碎带。②围岩节理(裂除)发育或极发育。③煤(岩)层破碎、煤岩混杂、紊乱、层理不洁，或岩层呈泥状、角砾状。④煤层顶底板或岩层倾角发生明显变化，甚至发生倒转。⑤煤层缺失或突然变薄、变厚。⑥岩层岩性突然变化。⑦岩巷掘进过程中迎头瓦斯涌出量突然增大。

2)处置办法。采掘区队是井下采掘工作面揭露各种地质现象的第一见证者，对于预报中提到的地质异常在施工过程中必须认真观察对照，并按提前制定的安全技术措拖执行；若施工中发现新的地质异常必须立即停止采掘活动，向矿调度室、地测防治水等相关部门汇报，必要时撤出现场所有作业人员。

地测防水部门接到汇报后，必须立即安排专业技术人员去现场观察分析地质情况，同时向矿有关领导汇报。查明前方地质构造后，经相关部门研究并采取措施处理，确认安全后方可恢复作业。

1.2 煤(岩)巷超前探测过程中遇到地质异常及处置办法

1)主要地质异常。①煤层缺失或厚度异常(与预计厚度相差较大)，出现这种情况多是由构造引起的。②多次穿煤穿岩。③岩层破碎出现卡钻现象。④钻进过程中出现瓦斯异常(顶钻、夹钻及瓦斯浓度突然增高现象)。⑤钻孔涌水量超过5 m3/h。

2)处置办法。①针对1)中的第①、②、③条，现场作业人员应立即向地测防治水部门汇报，地测防治水部门接到汇报后必须及时收集钻探资料，分析出现异常的原因，必要时修订超前探测设计，查明前方地质异常。②针对1)中的第④条，现场作业人员应立即按照已经制定的防瓦斯、防灭火专项安全技术措施执行，并立即向矿调度室及通风防突部门汇报，必要时撤出受威胁区域的所有作业人员。③针对1)中的第⑤，现场作业人员应立即停止钻进且不得拨出钻杆，并向矿调度室及地测防治水部门汇报，地测防治水部门接到汇报后，必须立即安排专业技术人员分析出水原因及水害情况，采取针对性的安全技术指施，确认安全后方可继续作业。④矿地测防治水部门对异常不能分析清楚或认为情况严重时，需及时向上级单位汇报。

2 异常出水情况

在水害防治工作中，有效提高现场作业人员水害辨识能力，采取正确的水害异常信息处置及上报，能避免一定的水害事故发生。

2.1 水害异常信息

1)水温异常。矿井各个含水层如果没有经过大的裂隙或构造导通，会被煤层及隔水层隔开，因埋深不一样，故各个含水层的温度有一定的差别。拿郑煤集团告成煤矿为例，煤层顶板主要受二叠系砂岩含水层影响，距煤层20～200 m，水温在17℃～18℃；煤层底板含水层主要有太原群下段(L1-4)灰岩、寒武-奥陶系灰岩，距煤层底板50～75 m，水温在20℃～21℃。虽然顶板水与底板水温差只有1℃～3℃，差别小，出水单一的情况下，也可以很快预判出是顶板出水还是底板出水。在日常采掘过程中，并不是出水都是本含水层的，如果出水后水温与掘进的含水层水温不一样，就应采取其他手段进一步查明出水水源。

2)水压异常。矿井应该建立完善的水位观测系统，定期观测各个含水层的水位。因各个含水层的水压不一样，所以出水后可以快速判断出是哪个含水层，进而采取相关技术措施。

4)隔水层出水。所谓的隔水层，就是不透水、或透水性极低的含水层，如果在采掘过程中，发现隔水层出水，那么表明已与含水层沟通，就需通过其它办法确定出水通道、水源。

5)出水量增加速度快，或呈台阶式、跳跃式增加。出水初期由于出水通道不畅通，水量较小，但是随着时间的变化，出水通道逐渐扩大，出水通道畅通，水量就会迅速增加。告成煤矿21041工作面，2011年9月24日6点左右工作面87架出现涌水，最大涌水量200 m3/h左右，后稳定在60 m3/h左右，随即采用埋线胶管装水引至下付巷后工作面继续生产；2011年9月25日9点20分左右工作面27架、28架间隙之间出现大量溃水，瞬时最大水量1 840 m3/h。2011年9月30日7:30，工作面30架煤墙帮出水，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，后主要涌水点位置在41架处，水量稳定在800 m3/h左右。 此次突水带有大量的碎碴、煤等杂物很快将工作面淤实，导致21041工作面停采。 这就是典型的初始出水通道不通，水量迅速增加，而没有引起足够认识的水害事故，所以，在出现水量增加速度快，或呈台阶式、跳跃式增加时，一定要停止采掘活动，排除隐患后方可进行采掘活动。

2.2 异常信息的处置

采掘工作面出现上述5种异常出水时，现场作业人员首先要立即停止作业(情况危急时撤出受水害威胁区域所有人员)，报告矿调度室，矿总工程师要组织地测科防治水等相关技术人员查明原因，采取妥善措施消除隐患。

3 建议及措施

1)矿安全管理人员、现场班组长应熟知地质异常信息及处置方法。

2)安全管理人员、相关区队管理人员应高度重视地质预报和临时地质预报，对预测预报中可能遇到的地质异常情况要制定专项安全技术措施并贯彻执行。

3)矿地测科要认真收集矿井水文地质资料，收集各含水层的水化学特征，建立完善的水位观测系统。

4)加强生产一线职工培训力度，使其能够熟知出水的预兆和应急处置措施。