永豐煤業(yè)采空區(qū)積水分析及水害防治措施

王晉霞

（澤州縣水務(wù)局，山西 澤州 048000）

1 概況

山西煤炭運銷集團(tuán)永豐煤業(yè)有限公司（以下簡稱井田）是由原山西巴公永豐煤業(yè)有限公司、原巴公鎮(zhèn)來村北部井田以及澤州縣巴公鎮(zhèn)李村煤礦（已關(guān)閉）和澤州縣巴公鎮(zhèn)北郜煤礦（已關(guān)閉）重組整合后的企業(yè)，批準(zhǔn)礦井生產(chǎn)規(guī)模90萬t/a。山西省國土資源廳于2009年11月下發(fā)采礦許可證，批準(zhǔn)開采3～15號煤層，井田面積6.161 2 km2，開采標(biāo)高為640～850 m。井田位于澤州縣巴公鎮(zhèn)西北側(cè)約7 km處西郜、東郜、北郜村一帶，地處太行山西麓、沁水盆地南部邊緣。井田外西南部的巴公河是丹河的一條主要支流，為季節(jié)性河流，距井田約4 km，井田內(nèi)無常年性河流和大的地表水體，雨季降水沿溝谷自然排泄。

2 周邊礦井采空區(qū)積水情況

現(xiàn)井田周邊與3座礦井相鄰，分別為山西煤炭運銷集團(tuán)蘭煜煤業(yè)有限公司、山西蘭花集團(tuán)莒山煤礦有限公司和山西晉煤集團(tuán)澤州天安靖豐煤業(yè)有限公司。蘭煜煤業(yè)有限公司南部的原山西高平銀生煤業(yè)有限公司和本礦相鄰部位有采空區(qū)分布，且采空區(qū)內(nèi)有積水，經(jīng)計算，積水量為16 362 m3。井田間雖有保安煤柱，但不排除采空區(qū)積水通過各種途徑滲入本井田，故本礦井應(yīng)在生產(chǎn)過程中對井下逐日排水量進(jìn)行觀測、記錄，若發(fā)現(xiàn)異常，立即采取有效措施，防止水害事故發(fā)生。山西晉煤集團(tuán)澤州天安靖豐煤業(yè)有限公司和本井田相距約400 m，中間有大陽煤礦鐵路專用線相隔；山西蘭花集團(tuán)莒山煤礦有限公司和本井田相距約600 m，其采掘情況均對本礦井無影響。

3 采空區(qū)積水分析

該井田內(nèi)礦井充水的主要來源為大氣降水和煤層上覆地層的砂巖、灰?guī)r裂隙水，原礦井內(nèi)3號煤層已形成大面積采空區(qū)，裂隙導(dǎo)水帶已達(dá)地表，雨季溝谷中的地表徑流以及采空區(qū)以上地下水均會溝通，加之兩座礦井停采多年，雖然原永豐煤業(yè)和原來村煤礦正常排水，但采空（小窯破壞）區(qū)標(biāo)高較低處仍存在不同程度的積水，是今后煤礦開采過程中存在的重大安全隱患；下組煤層開采后裂隙導(dǎo)水帶高度達(dá)到3號煤層底板，采空區(qū)以上各種類型的地下水以及上覆煤層采空積水都會溝通，對礦井造成威脅。

3.1 大氣降水對礦坑充水的影響

降水通過不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝通的情況下進(jìn)入礦坑，成為礦坑充水的重要補給來源。礦坑涌水量受降水的季節(jié)變化影響，具有明顯的動態(tài)變化特征。

3.2 地表水對礦坑充水的影響

井田內(nèi)各溝谷雖然平時基本干枯無水，但雨季河水較大，洪水期水位驟然增高，可通過不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝通的情況下進(jìn)入礦坑，也可通過3號煤層采空區(qū)上部的地層下沉形成的導(dǎo)水通道進(jìn)入礦坑。

3.3 地下水對礦坑充水的影響

二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層含多層中細(xì)粒砂巖，局部裂隙較發(fā)育，該含水巖組砂巖裂隙水為3號煤層主要直接充水水源。礦井巷道頂板冒裂帶將溝通其影響高度范圍內(nèi)各含水層之間的水力聯(lián)系，使地下水進(jìn)入井巷，成為礦井充水的主要來源。

二疊系石盒子組砂巖裂隙含水層，由二疊系上、下石盒子組含多層中、粗、細(xì)不同粒級砂巖構(gòu)成，直接接受大氣降水補給和上部第四系松散孔隙水滲透補給，該含水層及第四系松散孔隙水含水層一般構(gòu)成3號煤層的間接充水水源。

石炭系上統(tǒng)太原組分布有9號和15號煤層，該組砂巖灰?guī)r層間巖溶裂隙水為這兩個煤層的直接充水水源。

3號煤層開采后裂隙導(dǎo)水帶高度到達(dá)地表，采空區(qū)以上各種類型的地下水以及地表水都會溝通；9號煤層開采后裂隙導(dǎo)水帶高度到達(dá)3號煤層底板，采空區(qū)以上各種類型的地下水以及3號煤層采空積水都會溝通；15號煤層開采后采空區(qū)以上各種類型的地下水以及9號煤層采空積水都會溝通，對礦井造成威脅。

3.4 采空積水對礦井充水的影響

井田范圍內(nèi)均為開采3號煤時間較長的老礦，又存在小窯破壞區(qū)，采空區(qū)和破壞區(qū)面積均較大，如同“水庫”一樣存蓄地下水，對礦井造成威脅。經(jīng)計算，井田內(nèi)采空區(qū)積水總量為522 098 m3。

采空區(qū)積水破壞性大，是煤礦開采過程中不容忽視的充水因素，因此應(yīng)加強(qiáng)采空區(qū)積水的探放水工作，進(jìn)行超前探水，堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字探放水方針，并加強(qiáng)井下水文地質(zhì)觀測，以防透水事故發(fā)生。

3.5 構(gòu)造水對礦井充水的影響

井田內(nèi)目前未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造，在今后生產(chǎn)過程中應(yīng)注意隱伏斷層或陷落柱部位可能對礦井產(chǎn)生的充水影響。

4 礦井水害防治措施

4.1 做好基礎(chǔ)技術(shù)工作

一是合理進(jìn)行開拓與開采。礦井應(yīng)慎重選擇井巷位置，力求避免穿過強(qiáng)含水層和大型斷裂破碎帶，距離高壓含水層要有足夠的安全煤柱，井底車場要設(shè)置水倉及排水設(shè)備，滿足礦井最大涌水量的排水要求。二是認(rèn)真做好地表小窯的調(diào)查。根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場調(diào)查，做好礦區(qū)范圍內(nèi)的小窯調(diào)查、測量及填圖工作，查找地表水滲入井下的通道。同時，及時采取措施，堵住泄水通道，防止地表水滲入井下。三是做好礦井日常的水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作。一方面要建立完善礦井水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料和圖紙，為防治水工作提供技術(shù)保障；另一方面要重視水文地質(zhì)的日常業(yè)務(wù)，為防治水工作提供參數(shù)和依據(jù)。

4.2 井上水害防治

一是掌握當(dāng)?shù)啬杲邓考白畲蠛樗毁Y料，結(jié)合井田具體條件建立防水、排水系統(tǒng)，在容易積水地點修筑溝渠排水；二是填塞地面裂縫塌陷地點；三是妥善處理排到地面的井下水，避免倒?jié)B井下；四是加強(qiáng)防汛設(shè)施的檢查。

4.3 井下水害防治

本井田現(xiàn)開拓下組煤層，礦井水的防治重點是上部3號煤層采空區(qū)積水以及小窯破壞區(qū)積水，在制定防治水安全措施時，應(yīng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則，加強(qiáng)對3號煤層采空區(qū)積水的排放工作，并按照礦井設(shè)計留足各處防水保安煤柱，相鄰礦井留設(shè)防水隔離煤柱，嚴(yán)禁開采。同時，汛期前必須對井下排水的所有設(shè)施進(jìn)行二次檢查檢修，及時收集相鄰礦井的采掘、水文等技術(shù)資料。此外，配備探水鉆和專門的探放水人員，做好井下巷道測量與應(yīng)密閉巷道的密閉工作，及井下地質(zhì)與水文地質(zhì)記錄與觀測工作。

4.4 相鄰礦水害防治

加強(qiáng)與相鄰礦井的聯(lián)系，及時掌握其生產(chǎn)采掘位置，并了解礦井積水位置、范圍、水量，與相鄰各礦間、河流及其他水體附近留足防隔水煤柱，以防發(fā)生水害事故。