浅析地质环境与煤矿安全

    安全管理理论认为，事故的根本原因是物的不安全状态和人的不安全行为。众所周知，煤矿井下存在着顶板、瓦斯、煤尘、水害、火灾等自然灾害，发生事故的原因不外乎是人为因素和环境因素（即可能引发事故的地质因素）。事故统计表明：煤矿发生的事故有60%～70%与地质因素有关，当属地质灾害。因此，消除物的不安全状态（即地质因素），实现本质安全化，是煤矿事故预防的重点。在福建省煤矿事故中，局部冒顶、瓦斯窒息、水害事故约占总事故的95%以上。造成这些事故发生的地质因素有：①岩石的性质、强度、含水性、透水性等；②地质构造，包括褶皱、断层、裂隙、火成岩侵入体；③瓦斯的含量、涌出量、涌出规律、瓦斯梯度等；④矿井的充水水源、通道，小窑、老空区的分布及积水、聚气情况等；⑤煤层的自燃倾向。认真研究这些地质因素，找出规律，制定有效的防治措施，对指导煤矿安全生产具有十分重要的意义。

    1 冒顶事故与地质环境

    据统计，福建省煤矿在1997～1999年间发生冒顶事故72起，死亡84人，占事故总起数和死亡总人数的62.1%和50.3%。是福建省煤矿的第一大类事故。因此，开展地质环境的研究，制定科学的顶板管理办法和冒顶事故的预防措施是福建省煤矿安全管理的重点。

    （1）冒顶事故的地质因素分析。据统计，福建省煤矿易发生局部冒顶事故的主要地点有：顶板破碎、层理发育易脱层及伪顶发育的回采工作面和煤巷；煤层厚度变厚点、急倾斜煤层和煤质松软的回采工作面和切眼；见煤点和过断层破碎带的掘进工作面；采空区附近等。纵观这些冒顶事故发生的地点，都与地质因素有关。

    福建主要含煤地层属二迭系下统童子岩组，由细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成。主采煤层的顶板多为泥岩，少数粉砂岩。伪顶发育且不规则，岩性为泥岩或炭质泥岩，呈锅底状、透镜状等不规则状，大小不一，其完整性和稳定性差。直接顶多为泥岩、粉砂岩互层，层理发育，强度差，受后期构造影响，裂隙发育，采动后易形成“人字劈”等。许多案例证明，若不及时支护或支护质量低劣，往往造成冒落伤人事故。童子岩煤系形成之后，受燕山期构造运动改造，褶皱、断层、裂隙异常发育。褶曲的轴部、断层破碎带等部位岩石破碎易发生冒顶事故。

    据某矿统计，百米之内竟有几十条大小不一的断层，有顶断底不断。如某矿“5.11”顶板事故，就因为采煤工作面顶板存在“隐形”断层，回柱时又没有打密集柱切顶，造成冒顶死亡3人的重大事故。

    （2）冒顶事故的防治措施。在加强地质因素研究的基础上，认真编制“三书”，详细阐述顶板的岩性——强度，完整性，层理，裂隙发育程度、发育方向；预测煤层厚度、倾角的变化，构造情况，采空区的分布范围等；建议生产部门选择何种支护方式；加强现场管理，坚持“敲帮问顶”制度，发现预兆，及时整改，即可有效地预防冒顶事故的发生。

    2 瓦斯窒息事故与瓦斯地质

    福建省煤矿均属低瓦斯矿井，但近年来因瓦斯造成的窒息、中毒事故却频繁发生，据统计，1997～1999年间，福建省煤矿共发生瓦斯事故36起（其中重大事故7起）死亡51人，占事故总起数和死亡总人数的30%和30.1%。因此，开展瓦斯地质研究工作对保证煤矿安全生产，杜绝重大瓦斯事故的发生，具有十分重要的意义。

    （1）瓦斯事故的地质因素分析。瓦斯是矿井内有毒、有害气体的总称。福建省煤矿瓦斯成分主要是CO、CO2、和CH4等，由于这些有毒、有害气体的局部积聚，造成中毒或窒息事故。据统计，福建省煤矿瓦斯事故发生的主要地点有：褶曲轴部和压性断层，火成岩侵入体附近的工作面和采空区，围岩透气性差的盲巷，深部开采的下山等。

    （2）瓦斯事故的预防措施。福建省煤矿虽属低瓦斯矿井，但重大事故比例高（约占20%），因此应加强对瓦斯事故的预防，防止重大事故发生。一是要正确认识瓦斯的含义和危害性，在职工中普及瓦斯地质知识；二是要加强瓦斯地质研究，对影响矿井瓦斯聚集的因素进行综合分析，找出瓦斯聚集规律，编制瓦斯地质图，指导通风；同时加强现场瓦斯浓度检测和通风管理，促进安全生产。

    3 水害事故与水文地质

    据统计，福建省煤矿在1997～1999年间发生透水事故7起，占事故总起数和死亡总人数的5.9%和9.6%，是福建省煤矿的第三大类事故。因此，开展水文地质研究对煤矿安全生产也是非常必要的。

    （1）水害事故的地质因素分析。统计资料表明：福建省煤矿造成水害事故的主要原因有掘进巷道和回采工作面采通小窑、老空区，遇导水断层或封闭不良的钻孔突水，雨季的淹井等。福建省煤矿发生透水事故造成人员伤亡的绝大多数是小窑和老空区积水所致。由于井田内浅部小煤窑的非法超层越界侵入，沟通地表，致使大气降水、地表水沿通道进入，聚积在采空区。若不注意水文地质调查，弄不清楚采空区的分布范围、积水量及充水通道，使“探放水”无的放矢，极易导致工作面掘（或采）通老空水，酿成透水事故。

    福建省童子岩煤系地层本身属弱含水岩系，底部文笔山组泥岩起着隔离栖霞灰岩的作用，含水层突水可能性较小。但若受断裂构造影响，导水断层可能与栖霞灰岩接口或沟通，就可能导致突水。早期钻孔封孔质量不好，积水多，采通钻孔亦可能发生透水事故。

    福建省煤矿区地处亚热带，温湿多雨，年降雨量在1000mm以上，且多集中于4～8月份，占年降雨量的66.8%。雨季期间，若不严加防范，也可能造成淹井事故。如1998年闽北地区发生洪灾，致使某矿被淹，造成几千万元的损失，因此，雨季“三防”不容忽视。

    （2）水害事故的防治措施。水害事故的发生率虽然较低，但一旦发生所造成的经济损失却是巨大的，广泛开展水文地质调查，对矿区范围内岩层的含水性、各种构造的水文地质特征、小煤窑采空区的分布范围积水情况、各钻孔质量、当地的年降雨量等情况进行综合分析，查明充水水源的通道，编制水文地质图，指导防治水，使深放水工作有的放矢，才能避免水害事故的发生，促进安全生产。