隐蔽治灾因素普查课件

1、1 作者：雒建旺 2 一、煤矿隐蔽致灾地质因素普查主要任务包 括 1 1、煤矿隐蔽致灾地质因素类型、煤矿隐蔽致灾地质因素类型 2、煤矿隐蔽致灾地质因素探查方法、探查要求及煤矿隐蔽致灾地质因素探查方法、探查要求及 后续相关工作的规定后续相关工作的规定 3 3、查明影响煤矿安全生产的各种隐蔽致灾地质因查明影响煤矿安全生产的各种隐蔽致灾地质因 素素，做好相应的预做好相应的预防防工作工作 4 4、进行地质补充调查与勘探、地质观测、资料编进行地质补充调查与勘探、地质观测、资料编 录和综合分析录和综合分析，提供煤矿建设和生产各个阶段所需提供煤矿建设和生产各个阶段所需 要的地质资料要的地质资料，解决煤矿安全

2、生产中的各种地质问解决煤矿安全生产中的各种地质问 题题。 一、隐蔽致灾地质因素的定义及类型一、隐蔽致灾地质因素的定义及类型 1 1、定义：、定义：煤矿隐蔽致灾地质因素是指隐伏在煤层及其围煤矿隐蔽致灾地质因素是指隐伏在煤层及其围 岩内、在开采过程中可能诱发灾害的地质构造和不良地质体岩内、在开采过程中可能诱发灾害的地质构造和不良地质体 及其采动应力耦合作用下形成的灾变地质体。及其采动应力耦合作用下形成的灾变地质体。 2 2、类型：、类型： 按致灾作用的性质、存在的状态或发育特征进行划分，按致灾作用的性质、存在的状态或发育特征进行划分， 常见的煤矿隐蔽致灾因素主要包括：常见的煤矿隐蔽致灾因素主要包括

3、：采空区、废弃老窑（井采空区、废弃老窑（井 筒）、封闭不良钻孔筒）、封闭不良钻孔，断层、裂隙、褶曲断层、裂隙、褶曲，陷落柱，瓦斯富集区陷落柱，瓦斯富集区， 导水裂缝带导水裂缝带，地下含水体地下含水体(暗河暗河)，井下火区，河流渗漏区、天窗等不井下火区，河流渗漏区、天窗等不 良地质体。良地质体。 3 3、特点、特点 煤矿隐蔽致灾地质因素具有煤矿隐蔽致灾地质因素具有隐蔽性、时变性、突发性隐蔽性、时变性、突发性的的 特点，探测和预防难度很大。不同的隐蔽致灾地质因素有其特点，探测和预防难度很大。不同的隐蔽致灾地质因素有其 不同的存在状态和发育特征，在生产过程中，如不能预先辩识，将不同的存在状态和发育特

4、征，在生产过程中，如不能预先辩识，将 给采掘造成影响或发生事故。给采掘造成影响或发生事故。 4、原则：隐蔽致灾因素普查应针对各煤矿开采的实际情况，开展、原则：隐蔽致灾因素普查应针对各煤矿开采的实际情况，开展 致灾因素的分析和勘查，隐蔽致灾因素普查应遵循的基本原则包括：致灾因素的分析和勘查，隐蔽致灾因素普查应遵循的基本原则包括： a、普查人员的专业性原则；、普查人员的专业性原则；b、普查措施有效性原则；、普查措施有效性原则；c、普查范、普查范 围的全面性原则；围的全面性原则；d、普查对象重点性原则；、普查对象重点性原则；e、普查结果成效性原、普查结果成效性原 则等。则等。 开展隐蔽致灾因素普查是

5、体现预防为主、源头治理的治本之策，开展隐蔽致灾因素普查是体现预防为主、源头治理的治本之策， 是有效防范煤矿重大灾害事故的重要举措，应按照是有效防范煤矿重大灾害事故的重要举措，应按照“地质先行地质先行 物物 探跟进探跟进 综合分析综合分析 预测预防预测预防”的工作模式，采用的工作模式，采用“地面、井下地面、井下 相结合，化探、物探、钻探等手段相配合相结合，化探、物探、钻探等手段相配合”的探测思路开展工作。的探测思路开展工作。 每个矿应根据自身地质条件，制定有针对性、切实可行的隐蔽致灾每个矿应根据自身地质条件，制定有针对性、切实可行的隐蔽致灾 地质因素普查方案，通过普查和研究工作，查清隐蔽致灾地质

6、因素，地质因素普查方案，通过普查和研究工作，查清隐蔽致灾地质因素， 提出有针对性的防范措施，保障安全生产的目的。提出有针对性的防范措施，保障安全生产的目的。 二、二、采空区普查采空区普查 采空区普查，应采用采空区普查，应采用调查访问、物探、化探和钻探等方法进行，调查访问、物探、化探和钻探等方法进行， 查明采空区分布、形成时间、范围、积水状况、自然发火情况和有查明采空区分布、形成时间、范围、积水状况、自然发火情况和有 害气体等。应将采空区相关信息标绘在采掘（剥）工程平面图和矿害气体等。应将采空区相关信息标绘在采掘（剥）工程平面图和矿 井充水性图上，建立煤矿和周边采空区相关资料台账。井充水性图上，

7、建立煤矿和周边采空区相关资料台账。 a、采空区的危害性、采空区的危害性 隐蔽采空区不仅会影响煤矿采掘设计和工程施工，而且会引隐蔽采空区不仅会影响煤矿采掘设计和工程施工，而且会引 发突水、瓦斯爆炸、火灾等煤矿事故，是煤矿生产的重大安全隐患，发突水、瓦斯爆炸、火灾等煤矿事故，是煤矿生产的重大安全隐患， 及时做好隐患探测，是预防事故的前提。近年来，大量的煤矿事故及时做好隐患探测，是预防事故的前提。近年来，大量的煤矿事故 已经证实，资料不清或勘查成度不高是造成煤矿采空区突水等事故已经证实，资料不清或勘查成度不高是造成煤矿采空区突水等事故 的主要原因。它具有隐蔽性强，危害大，应加大后续普查工作。的主要原

8、因。它具有隐蔽性强，危害大，应加大后续普查工作。 b、探测方法与技术要求、探测方法与技术要求 采空区的探查可采用调查访问、物探、化探和钻探等方法进采空区的探查可采用调查访问、物探、化探和钻探等方法进 行，力求做到多手段、全方位探查，查明采空区分布、范围、积水行，力求做到多手段、全方位探查，查明采空区分布、范围、积水 状况、积水来源、自然发火情况和有害气体等。状况、积水来源、自然发火情况和有害气体等。 6 采空区普查结束后，应及时将采空区普查的相关信息标绘在采掘工程平面图和矿 井充水性图上，建立煤矿和周边采空区相关资料台账，以便分析相关隐患可能对 煤矿生产带来的潜在影响，及时做好防范措施。 调查

9、访问调查访问 生产矿井的调查生产矿井的调查 访问访问批文、设计书、井田范围、开采煤层、批文、设计书、井田范围、开采煤层、 实际产量、涌水量、瓦斯涌出量、地质灾害、顶板灾害、治实际产量、涌水量、瓦斯涌出量、地质灾害、顶板灾害、治 理工程、效果理工程、效果、每年的检查报告。每年的检查报告。 野外调查（越界开采）野外调查（越界开采）塌陷范围、程度，井塌陷范围、程度，井 口位置口位置 物探物探 确定采空区边界确定采空区边界 弹性波法：地震、震波弹性波法：地震、震波CT 确定积水区边界确定积水区边界 电法（地面、井下）电法（地面、井下） 瞬变电磁（瞬变电磁（ 地面、井下地面、井下 ） 探地雷达（地面）探

10、地雷达（地面） 化探（水质化验）化探（水质化验） 化探依据化探依据 1、取样分析化验取样分析化验 2、 井下快速检测分析井下快速检测分析 3、化学预警化学预警 钻探钻探 国家煤矿防治水规定要求凡采掘工作面受水害影响的矿井，应要求凡采掘工作面受水害影响的矿井，应 开展充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后开展充水条件分析，坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后 采。采。 水文地质条件复杂和极复杂的矿井，在地面无法查明矿井水文地质水文地质条件复杂和极复杂的矿井，在地面无法查明矿井水文地质 条件和充水因素时，必须坚持有掘必探。条件和充水因素时，必须坚持有掘必探。 关键：水文地质条件

11、不清的矿井关键：水文地质条件不清的矿井-有掘必探。有掘必探。 大量的小煤窑使得煤矿水文地质条件复杂，为了保证职工安全，要大量的小煤窑使得煤矿水文地质条件复杂，为了保证职工安全，要 求有掘必探，排查隐患后，方可掘进。求有掘必探，排查隐患后，方可掘进。 煤矿在受水害威胁的地区，巷道煤矿在受水害威胁的地区，巷道掘进之前掘进之前，应采用，应采用钻探、物探和化钻探、物探和化 探探等方法查清水文地质条件。地测部门要提出水文地质情况分析报等方法查清水文地质条件。地测部门要提出水文地质情况分析报 告，并提出水害防范措施，经煤矿总工程师组织生产、安监、地测告，并提出水害防范措施，经煤矿总工程师组织生产、安监、地

12、测 等有关部门审查后，方可进行施工。等有关部门审查后，方可进行施工。 9 重点是收水威胁的区域掘进前要查清水文地质条件，重点是收水威胁的区域掘进前要查清水文地质条件，问题包括老空和溶洞。问题包括老空和溶洞。 探查：探查：物探、化探和钻探物探、化探和钻探。 提出水害分析报告：水害类型，水害特点，预防措施提出水害分析报告：水害类型，水害特点，预防措施 审查报告：总工。审查报告：总工。 矿井工作面回采前矿井工作面回采前，应查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性，应查清工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性 等情况。等情况。 重点：工作面采前探查 采掘工作面遇到下列情况之一时，必须进行探放水，

13、探水前必须确定探水 线并标在采掘工程平面图上：探放水对象 布置探放水钻孔应当遵循下列规定：布置探放水钻孔应当遵循下列规定： （一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道（一）探放老空水、陷落柱水和钻孔水时，探水钻孔成组布设，并在巷道 前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距前方的水平面和竖直面内呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3 m3 m为准，厚为准，厚 煤层内各孔终孔的垂距不得超过煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5 m1.5 m； （二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方（二）探放断裂构造水和岩溶水等时，探水钻孔沿掘进方向的前方及下方 布

14、置。底板方向的钻孔不得少于布置。底板方向的钻孔不得少于2 2个；个； （三）煤层内，原则上禁止探放水压高于（三）煤层内，原则上禁止探放水压高于1 MPa1 MPa的充水断层水、含水层水的充水断层水、含水层水 及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探及陷落柱水等。如确实需要的，可以先建筑防水闸墙，并在闸墙外向内探 放水；放水； ABOUT ME 关于我关于我 10 探放水探放水重点是钻孔布置 1.参数 超前距：从探水线开始向前打钻。过程：探-掘-探-掘，循环进行。 终孔位置保持超前掘进工作面一段距离（20m）帮距20m 2.2.钻孔放水前，必须估计积水量，根据矿井排水能力

15、和水仓容量，控制放水流 量，防止淹井；放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好 记录。若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告矿调度室。 3.3.井下探放水必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。煤电钻太 短 4.4.探水钻孔除兼作堵水或疏水用钻孔外，终孔孔径一般不得大于75mm。 从围岩的稳定性要求孔径一般不得大于75mm。 遇到不测是容易控制。探放水钻 进时发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆 时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆。要立即向矿调度室汇报，派人监测水 情。如发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员到安全地点，然

16、后采取措施，进行处理。 5.探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压。探放 水孔必须钻入老空水体，并要监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为 止。钻孔接近老空，预计可能有瓦斯或其它有害气体涌出时，必须有瓦斯检查工 或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其它有害气体浓度超过 有关规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时 处理。 11 三三、废弃老窑（井筒）和封闭不良钻孔调查 废弃老窑（井筒）和封闭不良钻孔普查，应收集废弃老窑（井筒）闭坑时间、 开采煤层、范围，是否开采煤柱和充填情况等资料。井田内及周边施工的所有钻 孔都要标注在图上，

17、分析每个钻孔封孔的质量。建立井田内废弃老窑（井筒）、 水源井、封闭不良钻孔台账。 a、废弃老窑的危害性，影响煤矿采掘设计和工程施工，而且会引发突水等 煤矿事故。 b、探测方法与技术要求，采用查阅相关资料、调查访问等方法。 c、封闭不良的危害性，煤炭地质勘探或生产补充勘探时期，井田内多数施 工钻孔均揭穿煤层和煤系上部含水层，部分钻孔甚至揭穿煤系下部含水层，在封 闭不良或没有封闭的情况下，这些钻孔可成为沟通含水层的通道，当开采接近或 揭露这些钻孔时，会造成涌水乃至突水。 d、封闭不良钻孔的探测方法与要求 及时对掘进巷道前方封闭不良钻了等富水性区域进行预测预报，煤炭勘察或煤 矿补充勘探施工的钻孔都会

18、保存封孔资料及质量记录，可采取查阅或收集资料方 式，了解勘查过程中钻孔施工情况及钻孔封闭情况。弄清钻孔分布，特别是封闭 不良钻孔的分布及资料、封闭质量、和封闭不良层段；对于钻孔资料不详、封孔 资料不清的钻孔，应已封闭不良钻孔对待，在设计说明和各类地质说明书中必须 明确提出来，作为煤矿生产的安全隐患；在掘进和回采靠近或离开钻孔一定距离 时，应观察和记录掘进头和工作面的异常变化，发现异常，应分析异常原因，并 及时报告。 分析封闭不良钻孔影响煤矿生产，及时反馈给设计及施工部门，将井田周边 所有钻孔标注在采掘工程平面图等相关图件上，对封闭不良的钻孔专门标注，建 立不良钻孔台账；对煤矿勘查获补充勘探施工

19、钻孔封孔质量台账；生产过程中揭 露钻孔进行观测对生产的影响和处理情况进行记录，建立采掘中揭露地质钻孔封 孔质量台账。 12 四、断层、裂隙和褶曲调查四、断层、裂隙和褶曲调查 断层、裂隙和褶曲对煤矿安全的危害 查明矿井边界断层和井田内落差大于5米的断层，查明矿井内主要褶曲形态，收 集矿井裂隙发育资料、总结规律，编制煤矿构造纲要图。其中，断层普查主要包 括断层性质、走向、倾角、断距，断层带宽度及岩性，断层两盘伴生裂隙发育程 度，断层富水性等。 1）断层、裂隙和褶曲是煤矿重要的隐蔽致灾地质因素，对煤矿安全高效生产 影响显著。主要体现为： a、断层的存在可对煤层的完整性和连续性造成破坏，影响煤炭资源储

20、量； b、断层、褶曲的存在会影响开采区域及其井田划分和矿井开拓方式的合 理布置，增加开拓成本和降低生产效率； c、断层、褶曲及裂隙发育带可能会在其附近引起煤层顶板冒顶、突水、 瓦斯突出等煤矿安全事故。 2）导致冒顶 3）导致水害 4）导致瓦斯异常或事故 13 断层、褶曲、裂隙带调查和探查 顶板裂隙带的调查和探查 构造裂隙带调查大气降水补给、河流渗漏补给 裂隙带是造成矿井水害的主要原因之一 地表水体通过裂隙涌入矿坑造成灾害。 通过裂隙涌入矿井造成灾害时常发生，特别是矿井涌水量随降雨量的 增加，在暴雨季节往往造成灾害。 对断层和褶曲的普查可采用现场观测和物探、钻探等探测方法，内容 包括：断层性质、

21、走向、倾角、断距，断层带宽度及岩性，断层两盘 伴生裂隙发育程度，断层富水性等进行探查。地层的重复和缺失、岩 层产状的急变、小褶皱剧增，以及挤压破碎和各种擦痕等是断层活动 引起的构造强化现象。褶曲探查包括：查明褶皱的位置、产状、规模、 形态和分布特点，探讨褶曲形成的方式，了解褶曲与矿产的关系。将 断层和褶曲应标注在编绘的煤矿构造纲要图上 图图1 细砂岩内高角度原生纵向裂隙的发育情况细砂岩内高角度原生纵向裂隙的发育情况 图图2 粉砂岩内高角度原生纵向粉砂岩内高角度原生纵向 裂隙的发育情况裂隙的发育情况 (祁东煤矿祁东煤矿71煤采前对比孔彩色钻孔电视探测图片煤采前对比孔彩色钻孔电视探测图片) (祁东

22、煤矿祁东煤矿71煤采前对比孔彩煤采前对比孔彩 色钻孔电视探测图片色钻孔电视探测图片) 图图3 炭质泥岩内高角度原生纵向裂隙的发育情况炭质泥岩内高角度原生纵向裂隙的发育情况 图图4 泥岩内高泥岩内高 角度原生纵向裂隙的发育情况角度原生纵向裂隙的发育情况 (祁东煤矿祁东煤矿71煤采前对比孔彩色钻孔电视探测图片煤采前对比孔彩色钻孔电视探测图片) (祁东煤矿祁东煤矿71煤煤 采前对比孔彩色钻孔电视探测图片采前对比孔彩色钻孔电视探测图片) 16 五、陷落柱普查 煤地质工作规定煤地质工作规定 陷落柱普查，应查明矿井内直径大于30米的陷落柱，主 要包括陷落柱发育形态、岩性、周边裂隙发育程度、导水性等，并提出

23、防范措 施和建议。陷落柱探查是国内外的难题。 在条件好的情况下可以用： 三维地震法（含再处理和解释）、瞬变电磁法 1）陷落柱对煤矿安全的危害性 陷落柱的存在影响巷道的掘进和煤层的开采，是煤矿安全生产的重要隐蔽 致灾地质因素之一。煤矿区陷落柱的存在对煤矿生产影响显著，主要包括：a、 破坏煤层的连续性，在陷落柱区域形成无煤区，减少煤炭可采储量；b、陷落 柱破坏顶底板造成冒顶片帮等事故；c、陷落柱充当特殊的导水管道造成水灾 事故。 2）陷落柱赋存特点：空间形态多不规整、大小不一、高度各异、隐蔽性强。 造成陷落柱与断层误判的表面现象特征主要表现在：a、煤岩层出现不连 续现象；b、揭露煤岩层裂隙比较发育

24、；c、揭露显示煤层多比较破碎；d、采 掘面多出现淋水现象。 3）探测方法与要求 a、煤矿井下疑似陷落柱判识； b、地球物理勘探； c、井下钻探； 陷落柱陷落柱 陷落柱陷落柱 断层 陷落柱 利用三维可视化技术解释煤层中的断层和陷落柱 u根据勘探区根据勘探区 内确认的陷落内确认的陷落 柱位置，确定柱位置，确定 了陷落柱的地了陷落柱的地 震响应特征。震响应特征。 作为判断本区作为判断本区 是否存在陷落是否存在陷落 柱的重要依据柱的重要依据 之一之一 12318陷落柱的地震响应 u响应特征响应特征1 1：反射波受裂隙影响，：反射波受裂隙影响，陷落柱上方的反射能量较弱陷落柱上方的反射能量较弱 陷落柱在振

25、幅剖面上的特征（左：xline421 右：xline425） 22 陷落柱在振幅剖面上的特征（左： inline209 右： inline213 ） 23 u响应特征响应特征2 2：陷落柱内部的：陷落柱内部的岩层有陷落和复合波现象岩层有陷落和复合波现象 陷落柱在瞬时相位上的特征（左 xline417 右 xline421 ） 8煤煤 4煤煤 1煤煤 8煤煤 4煤煤 1煤煤 24 u响应特征响应特征3 3：陷落柱在水平切片上呈现出：陷落柱在水平切片上呈现出圈状现象圈状现象 瞬时相位属性上的切片反映 （左-8煤往上2ms，右-8煤往下2ms） 地质异常地质异常 地质异常地质异常 25 u响应特征响

26、应特征3 3：陷落柱在水平切片上呈现出：陷落柱在水平切片上呈现出圈状现象圈状现象 在方差属性上的切片反映（左-8煤往上10ms，右-8煤往上5ms） 地质异常地质异常 地质异常地质异常 26 u响应特征响应特征3 3：陷落柱在水平切片上呈现出：陷落柱在水平切片上呈现出圈状现象圈状现象 瞬时相位属性上的切片反映 （左-8煤往下5ms，右-8煤往上5ms） 地质异常地质异常 地质异常地质异常 27 u响应特征响应特征3 3：陷落柱在水平切片上呈现出：陷落柱在水平切片上呈现出圈状现象圈状现象 在方差属性上的切片反映（左-8煤往上10ms，右-8煤往上5ms） 地质异常地质异常 地质异常地质异常 28

27、 u响应特征响应特征3 3：陷落柱在水平切片上呈现出：陷落柱在水平切片上呈现出圈状现象圈状现象 在方差属性上的切片反映（左-8煤，右-8煤层位往上5 ms） 地质异常地质异常 地质异常地质异常 29 六、瓦斯富集区普查 瓦斯腹肌区普查，应查明煤层厚度、变化规律、煤质和瓦斯含量及赋存状况，系 统收集矿井所有的瓦斯资料和地质资料，编制瓦斯地质图，对矿井瓦斯赋存情况 进行分区，开展瓦斯防突预测预报工作。 a、瓦斯富集区隐蔽致灾危害 煤矿瓦斯突出、瓦斯爆炸等瓦斯事故是煤矿发生重大恶性事故的表现之一，它 具有突发性强、泼及范围广、危害程度高等突出特点。 b、探测方法和要求 在煤炭勘查、煤矿补充勘探和煤层气勘探开放过程中，可测定煤层瓦斯含量、瓦 斯压力、渗透率，查清煤层厚度、结构煤岩、煤质及变化，并可了解区内构造、 煤层煤体结构等情况，不仅为矿井的开采设计提供基础资料，而且通过地面钻孔 实测煤层气的压裂抽采，可有效降低瓦斯含量，起到煤炭开采区域防突等作用。 综合收集和分析煤炭勘查、煤层气勘探开发的瓦斯测试资料，以及煤矿生产过程 测试的相关瓦斯参数资料、矿井通风数据、瓦斯等级鉴定资料等，在地质条件不 清的地区才用矿井物探。钻探等方法进行探测，并开展瓦斯参数的相关测试，根 据获