躍龍煤礦水害分析及綜合治理研究＊

肖俊賢，姚薦達(dá)，鐘 昊

（1.貴州民族大學(xué) 建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州錦元工程技術(shù)有限公司，貴州 貴陽 550081；3.貴州紫金礦業(yè)水銀洞金礦選礦廠，貴州 貞豐 562200）

1 概況

1.1 礦井概況

福泉市地松躍龍煤礦位于貴州省南部，生產(chǎn)規(guī)模90 kt／a，屬于整合煤礦。開采方式為地下開采，礦山面積1.1297km2，采礦標(biāo)高為+1125 m～+750 m。采用斜井單水平開拓方式，采煤方法為走向長壁后退式，頂板管理為全部跨落法。區(qū)內(nèi)可采煤層1層，平均厚1.20m。頂板為粉砂巖、灰?guī)r，底板為泥質(zhì)頁巖、粘土巖。該礦水文地質(zhì)條件為中等偏復(fù)雜類型。躍龍煤礦經(jīng)過多年來的開采和地方小煤礦的蠶蝕，原煤生產(chǎn)已進入收尾階段，煤炭儲量逐年減少，且礦井地質(zhì)條件尤其是水文地質(zhì)條件愈來愈復(fù)雜，礦井涌水量逐年增加，水害對礦井生產(chǎn)的影響程度愈來愈高。

1.2 礦井水文地質(zhì)條件

躍龍煤礦位于揚子準(zhǔn)地臺區(qū)黔南臺隆區(qū)，屬福泉向斜，地層傾向受F1斷層的影響，斷層以北，地層傾向為南東向，斷層以南，地層傾向為北東向，地層傾角為20°～26°，平均23°，斷層附近地層的傾角為30°左右，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。

F1斷層走向為東西向，傾向近南，傾角60°，斷距約30 m，性質(zhì)為正斷層。F2斷層位于礦區(qū)東南角，走向北東—南西向，性質(zhì)不明。

根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查報告：P2m 上距可采D 煤層15m，當(dāng)開采位于最低侵蝕基準(zhǔn)面以下的煤層時，茅口組強巖溶水可成為間接充水水源，而且如果遇到隱伏斷層時，有溝通茅口灰?guī)r發(fā)生突水的可能。礦井正常涌水量為8m3／d，最大涌水量為20m3／d。該礦水文地質(zhì)條件為中等偏復(fù)雜類型。

1.3 周邊礦井情況

根據(jù)含水巖組的分布，地下水的補、徑、排條件，導(dǎo)水?dāng)鄬蛹胺炙畮X構(gòu)成的邊界特征，區(qū)域內(nèi)小巖門煤礦、幸福煤礦、羅柳塘煤礦、躍龍煤礦、地松干田灣煤礦等礦井均屬一個水文地質(zhì)單元，相互之間有水力聯(lián)系，相鄰礦井不規(guī)范開采將對鄰礦構(gòu)成一定的水患威脅，大部分老窯巷道有積水，由于井口垮塌、排水及通風(fēng)困難等原因停采。

礦山內(nèi)小煤礦主要是原躍龍煤礦和原金家院煤礦，其廢棄采面或巷道會成為老窯水、采空區(qū)積水、部分地表水進入礦井的通道，成為礦井的涌水水源，它有如下特點：在短時間可以有大量的水涌入礦井，來勢猛，具有很大的破壞性；水中含有大量的硫酸根離子，具有腐蝕性，容易損壞井下設(shè)備；當(dāng)其與其它水源無聯(lián)系時，則易于疏干，若與其它水源有聯(lián)系時，則可造成量大而穩(wěn)定的涌水，危害較大。

老窯及采空區(qū)積水成為躍龍煤礦生產(chǎn)過程中的一大隱患。

2 掘進工作面物探概況

2.1 物探結(jié)果

該項工作采用高密度電法測量系統(tǒng)，根據(jù)不同的需要，可布設(shè)90根、60根、45根和30根電極，本次測試共布置8組60根電極進行測試。

圖1 福泉市地松鎮(zhèn)躍龍煤礦1-1＇剖面視電阻率成像剖面

圖1為第一組剖面線測試的結(jié)果圖。由圖可知：剖面電性表現(xiàn)總體為左端高阻異常和右端低阻異常，左端高阻推測為完整的硬質(zhì)巖類，弱水性。右端低阻區(qū)域有局部富集現(xiàn)象，推測為碎屑巖地層含水，在構(gòu)造裂隙地段富集作用所致，含水性較強。且該剖面老窯和小煤礦廣泛分布，開采歷史悠久。老窯采空冒落造成地表開裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙滲入老窯。由于這些老窯及生產(chǎn)煤礦均分布于本井田地下水的泄入方向，因此在開采至靠近老窯及相鄰的小煤礦時，應(yīng)預(yù)防老窯及周邊的生產(chǎn)礦礦井水潰入，并保持和周邊生產(chǎn)小煤礦的動態(tài)聯(lián)系。

通過8組的測試，根據(jù)其電阻值不同，繪出相應(yīng)的等值線，畫出水患的情況分布圖。該礦埋深150m 的水患分布情況見圖2。

圖2 躍龍煤礦埋深150m 水患分布預(yù)測

3 水害測試結(jié)果分析

3.1 水患區(qū)域分類

輕度水患區(qū)位于推測的地下水位（標(biāo)高+1108 m 左右）之上，物探發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常區(qū)域，但這些水患區(qū)域面積不大，剖面深度不深，含水量不大，推測存在的主要水患為地表水及采空區(qū)積水沿局部發(fā)育節(jié)理裂隙滲入。

中度水患區(qū)位于推測的地下水位（標(biāo)高+1108 m 左右）之下，由于地表水可沿該地段大量滲入地下，形成富水區(qū)域。此標(biāo)高以下，為中度水患區(qū)域，含水量大；煤層底板下茅口灰?guī)r中有巖溶地下水的主要運移通道，巖溶頂板受破壞后有突水危險。

重度水患區(qū)域位于剖面1、6、7 區(qū)域，下部巖溶構(gòu)造、巖溶空洞和老空區(qū)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，含水性強，上部地表水與下部富水區(qū)域具有貫通現(xiàn)象，形成巖溶管道，使上部地表水能經(jīng)巖溶管道補給到下部的巖溶空洞和老空區(qū)，此區(qū)域?qū)偎χ攸c防治區(qū)域。建議在此段應(yīng)進行重點防范，做好探水、防水、排水等工作。

3.2 斷層附近水患分布情況

（1）F1斷層周圍水患分布情況

斷層的透水性主要受斷層的力學(xué)性質(zhì)、兩盤的巖性條件、構(gòu)造巖膠結(jié)程度、構(gòu)造巖抗壓強度、斷層帶水動力的大小及采礦活動等因素的影響。

根據(jù)實際物探結(jié)果，該斷層的南部水患較嚴(yán)重，斷層的北部為輕度水患區(qū)。綜合來看本斷層基本上都是水患嚴(yán)重區(qū)域和水患中度區(qū)域。

（2）F2斷層周圍水患分布情況

通過此次地面物探，結(jié)合二采區(qū)F2斷層南部掘進巷道在2013年10月1日進行的井下物探，結(jié)論為低阻異常區(qū)，探明該處為嚴(yán)重水患區(qū)，綜合判斷F2斷層附近南部為嚴(yán)重水患區(qū)域，故在采掘前，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的措施。

4 水害防治措施

1）采空區(qū)水害防治

老窯水的防治關(guān)鍵是對其進行水文地質(zhì)補充調(diào)查。根據(jù)本區(qū)域的地質(zhì)概況和水文地質(zhì)條件，結(jié)合實地探測結(jié)果，調(diào)查和探測出老空區(qū)位置、開采深度、開采面積及充水情況，并不斷加強監(jiān)測監(jiān)控，采取對應(yīng)措施加以治理〔2〕。適時將調(diào)查和預(yù)測結(jié)果繪制在采掘工程平面圖上，按照相關(guān)規(guī)定劃出相應(yīng)的積水線、探水線、警戒線，如若發(fā)生透水征兆，應(yīng)提前實施探放水，使之形成安全區(qū)域。

2）斷層附近水害防治

本礦適合采用疏水降壓的方法過斷層。在石門過斷層時，如果斷層破碎帶寬且含水豐富，則可采用注漿的方法先對斷層破碎帶進行預(yù)注漿，待漿液凝固后，再采用疏水降壓的方法，降低巷道圍巖中的水位，保證石門安全通過斷層。如果斷層破碎帶窄且涌水量不大，則可考慮采用疏水降壓的方法，使水壓降至安全水位以下，再進行采掘工作，減少或消除采掘工作面的涌水、淋水，改善作業(yè)條件。

5 對策及建議

1）開展水害隱患排查與治理

煤礦企業(yè)應(yīng)該提供人力、財力、物力，保證本單位對水害的監(jiān)管和治理，確保三專落到實處。定期開展水害隱患的預(yù)測預(yù)報，采用以鉆探方法為主，配合物探、化探等方法進行探測，物探成果必須經(jīng)鉆探方法驗證后，方可作為礦井設(shè)計、施工的依據(jù)〔3〕。查清掘進巷道或回采工作面內(nèi)斷層、陷落柱和含水層（體）富水性等地質(zhì)構(gòu)造情況，并及時治理。

2）制定并落實防治水各項措施

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》并結(jié)合礦井自身情況，按照要求設(shè)置必要的防水隔離系統(tǒng)；配備與礦井自身涌水量相適應(yīng)的排水系統(tǒng)；在必要時采取疏水降壓、注漿加固等措施預(yù)防水災(zāi)事故的發(fā)生。

3）明確水害防治重點和責(zé)任

根據(jù)“十一五”期間的水災(zāi)事故統(tǒng)計，主要有老空水、地表水、巖溶水、沖積層水和其他水害，其中92.1%以上都發(fā)生在老空區(qū)，根據(jù)以往事故教訓(xùn)，重點防治采空區(qū)水。充分掌握采空區(qū)以及舊巷道的積水情況，并結(jié)合本礦實際，健全防治水機構(gòu)和人員，并落實水害防治責(zé)任制度，從而采取有效安全措施，杜絕事故發(fā)生。

〔1〕郭美安.“十一五”期間（2006-2010年）全國煤礦水害事故分析報告〔S〕.中華合作時報，2011.

〔2〕黃 磊.李耀偉.張村煤礦水害分析及防治〔J〕.水力采煤與管道運輸，2008.

〔3〕李偉民.礦井水害的預(yù)防和處理〔J〕.煤礦安全，2009.