宋 旺

（开滦集团唐山矿业分公司，河北 唐山 063000)

0 引言

影响煤矿安全生产的各种隐蔽致灾因素包括采空区、断层裂隙、陷落柱、瓦斯、导水裂缝带、地下含水体、井下火区等，这些因素对煤矿安全生产构成重大安全隐患。

开滦唐山矿自1878 年开凿1 号竖井至今已有137年的开采历史，2010-2013 年核定生产能力420 万吨/年。矿井采用多水平、分区域生产，主要可采煤层为5、8、9、12-1 煤层。该矿井深巷远、地质、水文、瓦斯等隐蔽致灾因素多，为查明并分析井田范围内影响矿井安全生产的致灾因素，制定切实有效防范措施，消除煤矿事故隐患，对实现煤矿安全生产是非常必要的，同时也可作为类似地质条件的矿区进行隐患排查提供一定的参考[1]。

1 矿井地质条件

1.1 地层

唐山矿位于开平煤田西北翼西南端，煤系地层为石炭二叠系，各含煤地层自上而下分别为唐家庄组、大苗庄组、赵各庄组、开平组、唐山组，但主要含煤地层集中分布在大苗庄组和赵各庄组。

1.2 矿井地质构造

开平煤田为一北东向大型复向斜（图1），向斜北西翼地层陡倾，甚至倒转，南东翼平缓；背斜则相反，多呈不对称[2]。

唐山矿位于开平煤田西北翼的西南端，地层走向为NE—SW。井田内主要断裂构造绝大部分为走向断层，构造极为复杂。

图1 开平煤田地质构造简图

2 矿井隐蔽致灾因素

2.1 采空区

主采煤层为5、8、9、12-1 煤，其中5 煤层回采产生的导水裂缝带导通上部A 层铝土质泥岩-5 煤强含水层出现涌水，若采空区存在积水条件将形成老空积水（图2）。

图2 5 煤层采空区示意图

8、9 和12-1 煤顶板处于弱含水层段，顶板含水层出现涌水的可能性不大，但若存在涌水通道可将上部5 煤涌水引入老塘内，若老塘存在积水条件也可形成老空积水。

2.2 断层、裂隙和褶曲

2.2.1 断层

井田内断层发育，断层走向主要以NE 向为主，其中FⅠ、FⅡ、FⅢ、FⅣ、FⅤ为唐山矿5 条主断层，断层落差较大，在其附近伴生较多中小型断层[3]（图3、表1）。

图3 唐山矿地质构造纲要图

表1 主要断层基本特征一览表

井田内正、逆断层均较发育，形成与断层大致平行的破碎带，根据地震勘探及井下实际揭露，井田内发育的断层基本不赋水，断层附近构造裂缝较发育，但到目前为止没有发现明显的导水断层。

2.2.2 裂隙

井田范围内的裂隙以砂岩裂隙、构造裂隙为主。Y7041 巷道迎头裂隙，为煤12-14 煤含水层，NW 向、宽度0.2m，沿裂隙集中涌水，水量0.6～5.5m3/min，平均4.0m3/min；岳胥区-680 水平大巷裂隙，为5 煤层顶板含水层，走向242°，宽度0.05m，沿裂隙集中涌水，水量0.5～2.1m3/min。

2.2.3 褶曲

唐山矿除发育五条主断层外，还发育有FⅢ断层以下掩下向斜、FⅢ断层以下掩下背斜、FⅢ断层以南向背斜构造和FⅣ-FⅤ断层间背斜构造。受FⅢ和FⅤ号主断层的影响，西部延伸区发育一系列褶曲构造。

2.3 瓦斯

唐山矿自投产以来，无煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）喷出与突出现象及记录。

2013 年矿井瓦斯鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量为50.6m3/min，相对瓦斯涌出量为5.3m3/t，采面最大绝对瓦斯涌出量17.6 m3/min，掘进面最大瓦斯绝对涌出量8.4 m3/min。鉴定结果为高瓦斯矿井。

唐山矿各煤层均为自燃煤层，除5 煤层无自然发火史外，8、9、12 煤层自然发火期均为10 个月，自然发火等级为二级。

2.4 导水裂缝带

唐山矿主采有5、8、9 和12-1 煤层，其中8、9煤层在现在开采区域全部为合区。5 煤上覆含水层有5煤-A 层含水层；8、9 煤处于煤5-煤12-1 弱含水层段，此煤层回采过程中的主要水害威胁为上部5 煤采空区积水；12-1 煤层回采过程中的主要水害威胁为上部8、9 煤采空区积水。

5 煤层采高在2.8～3.2m 之间，导水裂缝带发育高度约在43.3～63.7m 之间，此高度已导通5 煤层顶板砂岩裂隙含水层，5 煤层已回采后，上方含水层水压有明显疏降。其它煤层因上方为弱含水层，不存在导水裂缝带破坏上方含水层问题。

2.5 地下含水体

井田从下往上存在中奥陶统巨厚层碳酸盐岩充水含水层、14 煤层-G 层铝土质泥岩含水层、12-14 煤层间含水层、5-12 煤层间含水层、A 层铝土质泥岩-5煤层含水层、基岩面-A 层铝质泥岩含水层和第四系松散孔隙充水含水层组，其中奥陶系灰岩是含煤地层基底，在井口工业广场北与东北部山区有露头裸露于地表，接受大气降水的补给。

在FⅠ断层以北倒转区内与第四纪冲积层直接接触，和其底部砾卵石层水力联系密切，存在互相补给的良好条件，并与其共同成为地层的补给水源。12-14 煤层间含水层以静储量为主，动水补给甚微，一般出水点出水3～5 年后自行干涸，含水层富水性，平面位置南翼区最强，十二水平井口老区较差。A 层铝土质泥岩-5 煤层含水层充水性最强的层位在中部，井下多数钻孔至此段即涌水且涌水较大，是矿井采掘过程中最主要的涌水层，不仅静储量丰富，而且动水补给也很充沛，工作面涌水后多年不见衰减，是含煤地层中富水性最强的含水层。第四系冲积层含水层是矿井涌水量的主要补给水源，不仅富水性强，水量大而且水压也较高[4-6]。

近年来唐山矿矿井总涌水量基本稳定，一般为20～25 m3/min，分析表明，矿井涌水与采掘面积（采掘强度）和煤系含水层富水性有关，与地表水和大气降水没有明显直接水力联系。

2.6 河床冲刷带

井田范围内铁二区二采区、南翼采区5 煤层存在古河床冲刷带，并有向南五区延伸的趋势，根据地面钻孔扩水-09、岳水-09、岳水-08、岳水-07、岳-37、山补-7、山岳补-7、山补-04，资料，受古河床冲刷影响该区域5 煤层煤质较差，厚度变薄，在0.4～1.8m之间，煤层顶板伴有中砂岩或砾卵石，其厚度不大，介于0.3～1m 之间。

3 结论

通过对煤矿隐蔽致灾因素分析，可确定唐山矿隐蔽致灾主要因素有瓦斯、煤层自燃、采空区、断层和导水裂缝带。

1）唐山矿为高瓦斯矿井，矿井应该加强瓦斯地质因素分析，进行瓦斯涌出量预测，加强瓦斯防治工作[7]。

2）各煤层均为自燃煤层，应加强对采空区、冒高点等处监控，并采取防止自然发火的措施。

3）唐山矿采空区多，积水区达14 个，积水空间大，对下部工作面开采构成威胁，需提前泄放。

4）矿井断层发育，落差较大断层附近岩石破碎，必须加强对断层破碎带处的顶板管理，同时要对深大断层进行探测，以防断层导水而发生水害[8]。

5）开采5 煤层产生的导水裂缝带能够导通上方5煤顶板含水层形成采空积水，当开采8、9 煤层时产生的导水裂缝带能够导通上方5 煤采空区积水，存在水害隐患，应提前对上部积水进行泄放，直到水害隐患解除后再施工。