田莊煤礦礦井水的分析及防治水建議

全興科

(山東能源臨礦集團(tuán)田莊煤礦， 山東 濟(jì)寧市 272103)

1 井田概括

田莊煤礦采用主副井兩個立井開拓、兩個水平開采、中央并列式通風(fēng)，一生產(chǎn)水平標(biāo)高為-167 m，二生產(chǎn)水平標(biāo)高-250 m；采用走向長壁后退式采煤方法，高檔炮采。16上煤單體金屬液壓支柱支護(hù)，17煤鉸接頂梁配合單體金屬支柱支護(hù)。工作面內(nèi)刮板輸運(yùn)機(jī)輸運(yùn)，巷道皮帶輸送，垮落法管理頂板。

2 礦井充水水源

(1) 大氣降水。大氣降水是礦井間接充水水源之一，一般通過補(bǔ)給含水層后，再間接滲入礦井中，大氣降水對礦井涌水量的大小并無直接關(guān)系，只是對涌水量在年內(nèi)分布規(guī)律有所影響。據(jù)涌水量觀測資料，一般在1～6月份礦井涌水量較小而穩(wěn)定，8月份以后進(jìn)入雨季受降雨補(bǔ)給，涌水量有增大趨勢，顯示大氣降水對充水含水層的間接補(bǔ)給作用。

(2) 第四系下組含水層。該含水層在區(qū)內(nèi)分布廣泛，含水層厚度較小，穩(wěn)定性差，富水性中等。在礦井西翼，該含水層與16上、17煤間距為0～200 m，西翼中部因底粘缺失，致使下組水通過煤巖層露頭與含煤地層有一定的水力聯(lián)系，成為礦井涌水補(bǔ)給，對礦井開采有一定的威脅性。

(3) 老空水。礦井17煤生產(chǎn)區(qū)上方對應(yīng)為16煤老空區(qū)，低洼地段積聚有老空水，需超前進(jìn)行探放；另外在井田五、七采區(qū)上方3煤老空區(qū)面積1.91 km2，已知積水面積23233 m2，積水量50877 m3，與下組16上煤間隔水層厚度平均為145 m，對開采下組煤影響較小。

(4) 十下灰含水層。該含水層中巖溶發(fā)育但不均一，為富水性弱～中等的含水層，因是16上煤的直接頂板，構(gòu)成礦井直接充水水源；同時(shí)十下灰距17煤平均只有7.4 m，屬開采擾動帶影響范圍，也是17煤間接充水含水層；十下灰水為靜儲量水，開采十余年來，經(jīng)長期疏放，十下灰水位已很低，僅在局部區(qū)域?qū)ιa(chǎn)有較小影響。

(5) 十三、十四灰含水層。十三灰上距17煤9.95～39.61 m，平均為22.19 m，十四灰上距17煤18.45～61.85 m，平均為34.24 m，因水質(zhì)和水位動態(tài)變化基本一致，兩者可視為同一含水層。二水平十三、十四灰水位不均一，水文復(fù)雜區(qū)水位與奧灰水相近，存在突水威脅，需開展底板注漿改造、增強(qiáng)底板隔水性能、降低突水系數(shù)；水文中等區(qū)，十三、十四灰水位雖然較高，但與奧灰水沒有聯(lián)系，水源補(bǔ)給差，可通過疏水降壓、降低其突水系數(shù)，實(shí)現(xiàn)安全開采。

(6) 奧灰水。上距16上煤平均為59.35 m、上距17煤平均為52.04 m，在開采情況下，16上煤和17煤有效隔水層平均厚度分別為44.23 m和37.36 m，突水系數(shù)小于突水臨界系數(shù)(0.1 MPa/m)，正常情況下突水可能性較小，但垂向?qū)院玫臄鄬蛹皵鄬佑绊憥в锌赡苻D(zhuǎn)化為直接充水水源，威脅煤礦安全開采。

3 礦井水文地質(zhì)類型

(1) 基底奧灰富水性強(qiáng)。礦井受采掘破壞或影響的十下灰、十三、十四灰補(bǔ)給來源為第四系下組含水層和奧灰，奧灰則受區(qū)外側(cè)向徑流補(bǔ)給；各含水層補(bǔ)給條件較好，補(bǔ)給水源充沛；十下灰q=0.0044～0.2619 L/s·m，弱～中等富水性；十三、十四灰q=0.0004～0.75 L/s·m，弱～中等富水性；奧灰q=0.1644～4.9600 L/s·m，中等～強(qiáng)富水性。

(2) 老空水較為普遍。礦井17層煤生產(chǎn)區(qū)的上方為16煤采空區(qū)，老孔區(qū)內(nèi)低洼地段一般都有積水；西翼中部3層煤老空區(qū)內(nèi)存有大量積水。

(3) 礦井涌水。預(yù)計(jì)的正常涌水量336 m3/h，最大涌水量504 m3/h；目前實(shí)際涌水量360 m3/h。二水平曾多次突水、最大突水量1200 m3/h。

(4) 局部區(qū)域水文特別復(fù)雜、受底板承壓水威脅嚴(yán)重。礦井西部第四系底含水、十下灰水和十三、十四灰水及奧灰水聯(lián)系密切，水質(zhì)和水位基本一致，底板承壓水威脅嚴(yán)重；其他區(qū)域含水層間聯(lián)系不密切，但對開采均有一定程度的影響，須采取帶壓開采的安全措施。

(5)防治水工作量大、難度較高。礦井西部水文地質(zhì)條件復(fù)雜，底板承壓水位高、含水層間聯(lián)系密切，需詳細(xì)查明并進(jìn)行治理，兼有16層煤采后老空積水、斷層導(dǎo)水和封孔不良鉆孔等因素。

4 防治水工作

(1) 水情不詳區(qū)域掘進(jìn)工作面做到有掘必探：二水平五采區(qū)南部、七采區(qū)大部分區(qū)域未經(jīng)三維地震勘探，構(gòu)造分布不清，為確保掘進(jìn)工作面安全，開展了掘進(jìn)工作面超前物探和鉆探。掘進(jìn)前先用物理勘探超前探查。

(2) 對二水平工作面在回采前利用瞬變電磁、高密度電法等物探手段，結(jié)合井下鉆探，詳細(xì)查明工作面內(nèi)水文地質(zhì)情況，查明工作面底板十三、十四灰富水性，計(jì)算出承壓水突水系數(shù)，編制工作面探查總結(jié)及專門水文地質(zhì)情況報(bào)告。

(3) 封閉不良鉆孔、消除了導(dǎo)水隱患：礦井生產(chǎn)區(qū)域中有4個地面鉆孔沒有封閉，孔內(nèi)各含水層和開采煤層形成了過水通道，對采掘生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。用水灰濃漿對鉆孔進(jìn)行全孔封閉，徹底消除水害隱患。

(4) 超前探放了老空區(qū)積水。二水平五采區(qū)南輔面東臨F63斷層，因斷層導(dǎo)水，奧灰水進(jìn)入工作面頂板十下灰?guī)r，巷道長期積滿淋水，積水外緣標(biāo)高-263 m，積水深度24 m，總積水量10322.7 m3。進(jìn)行打鉆疏放，施工鉆孔9個，老空積水全部排放干凈。

(5) 超前探查物探斷層含導(dǎo)水性。為防止斷層導(dǎo)水、確保生產(chǎn)安全，經(jīng)認(rèn)真分析和排查，編制了斷層超前探查設(shè)計(jì)，對掘進(jìn)即將揭露的物探斷層進(jìn)行了含導(dǎo)水性探查。累計(jì)施工斷層探查鉆孔8個，查明了物探斷層的具體位置、落差及含導(dǎo)水性等情況，為生產(chǎn)安全和變更設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障。

5 今后防治水要求

(1) 加強(qiáng)第四系下組含水層下段含水性研究和16上煤開采上覆巖層裂隙發(fā)育過程及高度分析和觀測，合理提高開采上限，以提高煤炭資源回收率。

(2) 建立完善礦井水文觀測系統(tǒng)，及時(shí)掌握礦井涌水量及動態(tài)特征，為生產(chǎn)決策和礦井安全管理提供準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料。

(3) 擴(kuò)展三維物探面積，準(zhǔn)確控制邊界斷層和井田內(nèi)大中型斷裂構(gòu)造，為合理布置采區(qū)，預(yù)防十四灰、奧灰水突然涌水提供資料。

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