蛤蟆溝煤業(yè)水害防治分析

任華榮

(山西蒲縣蛤蟆溝煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041206)

山西蒲縣蛤蟆溝煤業(yè)有限公司行政劃歸喬家灣鄉(xiāng)管轄，井田面積1.816 1 km2，生產(chǎn)規(guī)模90 萬t/a，礦井3#煤層服務(wù)年限為4.1 年。全井田內(nèi)2#、3#煤層采用一個(gè)水平開采，水平標(biāo)高為+1 128 m.礦井采用斜立混合開拓方式，即主斜井、副立井、回風(fēng)立井。2#煤層資源已枯竭，現(xiàn)開采3#煤層。礦井開拓、采掘、通風(fēng)、排水、供電、運(yùn)輸、防治水及安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”完善。目前，井下布置3#煤層首采工作面30101綜采工作面，2 個(gè)綜掘工作面，均正常生產(chǎn)。

1 礦井涌水規(guī)律總結(jié)

通過對2013 年、2014 年度礦井開展的水文地質(zhì)工作分析，初步確定礦井水害隱患為:1)2#煤層采空區(qū)積水。2)大氣降水入滲。3)頂板以上含水層充水。2#煤層采空區(qū)積水較多，隱患較大，是治理的重點(diǎn)。

1.1 大氣降水和地表水情況

根據(jù)2013—2014 年度2#煤層基建礦井涌水量臺(tái)賬及氣象資料臺(tái)賬分析，礦井涌水量動(dòng)態(tài)反映出每年的1—12 月份礦井涌水量變化較大。礦井涌水量動(dòng)態(tài)表明，礦井涌水量與大氣降水量關(guān)系較大。這說明該井田地表距煤層頂板厚度較小，地表孔隙、裂隙或裂縫發(fā)育深度達(dá)到煤層頂板，對礦井涌水影響較大。大氣降水主要通過河流排泄，少部分補(bǔ)給給煤層頂板以上含水層，礦井涌水來源主要為煤層頂板以上含水層。2014 年7—9 月份礦井涌水量明顯偏大，這是大氣降水通過井筒入滲礦井的表現(xiàn)。

1.2 二采區(qū)南部排水情況說明

目前，3#煤層二采區(qū)膠帶運(yùn)輸巷、軌道運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷已經(jīng)施工完畢。施工期間及停工期間排水情況如下:

302 膠帶運(yùn)輸巷2010 年4—10 月初施工完畢。施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行有掘必探，累計(jì)放水28 800 m3左右，以后停止施工，堅(jiān)持經(jīng)常排水，截止2014 年6月底復(fù)產(chǎn)，累計(jì)排水14 000 m3左右，以上累計(jì)排水42 800 m3左右。

302 軌道運(yùn)輸巷及302 回風(fēng)巷2014 年7 月份恢復(fù)生產(chǎn)，嚴(yán)格執(zhí)行有掘必探原則，至2014 年11 月底全部施工完畢，累計(jì)放水21 600 m3左右。

目前，3 條巷道已經(jīng)貫通，巷道涌水量大約3 m3/h.

根據(jù)以上放水統(tǒng)計(jì)，在掘進(jìn)過程中，已經(jīng)探放水大約64 400 m3左右。根據(jù)煤層賦存情況，西邊高東邊低，因此推斷2 采區(qū)范圍內(nèi)頂板2#煤層老空積水已經(jīng)探放完畢。

1.3 井田及周邊采空區(qū)積水情況

根據(jù)《山西蒲縣蛤蟆溝煤業(yè)有限公司礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》顯示，查明該井田2#煤層有6 處積水區(qū)，總積水量56 003 m3，查明周邊2#煤層采空區(qū)積水區(qū)4 處，積水量70 669 m3，見表1，表2.

表1 2#煤層采空區(qū)積水情況表

表2 四鄰礦井采空區(qū)積水情況表

2 煤層開采受水害影響程度評價(jià)

2.1 地表水、大氣降水對礦井充水的影響

礦井各井口均位于歷年洪水位之上，不存在灌井現(xiàn)象，但也要加強(qiáng)井口防護(hù)。2#、3#煤層最大導(dǎo)水裂隙帶在井田內(nèi)各溝谷可達(dá)到基巖風(fēng)化帶，要防止雨季洪水沿導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)入井下。一般情況，地表河水不會(huì)對采煤形成大的威脅，只要做好一般的防水、抽水工作即可。洪水季節(jié)注意防洪，經(jīng)常觀測地表裂縫，及時(shí)填堵，防止地表水入貫。綜合評價(jià)，大氣降水、地表水對煤礦開采影響中等。

2.2 地下水對煤層開采的影響

儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在巖層孔隙中的地下水，是構(gòu)成礦床充水的主要水源。在開采2#、3#煤層時(shí)的主要水源是砂巖裂隙水，其往往在采掘工作面揭露裂隙含水巖層時(shí)進(jìn)入井巷的工作面，特點(diǎn)是水量較小，運(yùn)動(dòng)速度較慢。在開采9#、10#、11#煤層時(shí)的主要水源是太原組灰?guī)r巖溶水，其往往在采掘工作面揭露太原組灰?guī)r巖溶含水巖層時(shí)進(jìn)入井巷的工作面，特點(diǎn)是瞬時(shí)涌(突)水量較大，隨時(shí)間推移涌(突)水量將逐步減少或疏干。

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、下石盒子組中多層中、粗、細(xì)不同粒級(jí)砂巖構(gòu)成，直接接受大氣降水補(bǔ)給和上部第四系松散孔隙水滲透補(bǔ)給，一般沿井筒對礦井充水。2#、3#煤層的直接充水含水層是下石盒子組的砂巖含水層。它們主要通過井筒揭露和頂板冒裂帶的溝通構(gòu)成礦坑水的來源。上石盒子組的砂巖含水層為其間接充水含水層。7#煤層的直接充水含水層是太原組上段下部K5砂巖含水層。主要是通過井筒揭露和頂板冒裂帶溝通構(gòu)成礦坑水的來源。山西組的砂巖含水層為其間接充水含水層。9#、10#、11#煤層的直接充水含水層是太原組中段灰?guī)r巖溶含水層。主要是通過井筒揭露和頂板冒裂帶溝通構(gòu)成礦坑水的來源。太原組中段灰?guī)r上覆砂巖含水層為其間接充水含水層。綜合評價(jià)，地下水對該礦開采影響中等。

2.3 采空區(qū)積水對礦井充水的影響

該井田及四鄰礦井在2#煤層有采空區(qū)分布，且采空區(qū)內(nèi)有一定量的積水，而且隨著時(shí)間的推移，積水量還在增加。受煤層底板標(biāo)高影響，井下積水流向低洼處。采空區(qū)積水既是下伏各含水層的補(bǔ)給源，又是直接水患所在，在采掘過程中要保持高度警惕。采空積水對該煤礦開采影響中等。

2.4 局部褶曲構(gòu)造水對礦井充水的影響

在礦區(qū)范圍內(nèi)，受構(gòu)造體系控制的蓄水構(gòu)造的類型和規(guī)模，決定著地下水的運(yùn)動(dòng)和匯集條件，因而也影響井下涌水量的大小。該井田地處復(fù)式向斜西翼北段，構(gòu)造總體為一單斜，并伴生有次級(jí)寬緩褶曲，總體地層走向北東，傾向南東，傾角4° ～13°.井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層及陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造。井田局部地段發(fā)育次級(jí)寬緩向斜構(gòu)造，在向斜軸部各含水層均向此徑流運(yùn)移富集，當(dāng)井巷開拓至向斜軸部時(shí)，礦井涌水將明顯增加。構(gòu)造水對該煤礦開采影響中等。

綜上所述，煤礦開采受水害影響程度綜合為中等。

3 防治水工作建議

根據(jù)該井田充水因素分析，參考華北煤田煤層防治水措施經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)“預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的基本原則，采用“防、堵、疏、排、截”技術(shù)方法，提出防治水措施。

3.1 建立防治水組織機(jī)構(gòu)

應(yīng)建立防治水組織機(jī)構(gòu)及專門的探放水隊(duì)伍，配備探放水鉆機(jī)等設(shè)施。建立日常礦井水文地質(zhì)工作技術(shù)管理制度，建立各種水文地質(zhì)臺(tái)賬，繪制各類水文地質(zhì)相關(guān)性圖紙，預(yù)測水害事故發(fā)生的可能性。

3.2 地表水防治措施

井田屬于山區(qū)地貌，溝谷發(fā)育，溝谷中有基巖出露，在雨季地表水通過基巖露頭和隱伏露頭補(bǔ)給煤系砂巖含水層。煤層開采后，由于冒落裂隙帶溝通了煤系部分砂巖含水層，向礦井產(chǎn)生充水。為了礦井安全開采，溝谷地段應(yīng)安排專人實(shí)地觀測，如發(fā)現(xiàn)地面尤其是溝谷底部或河床出現(xiàn)地裂縫，應(yīng)及時(shí)封堵，以防地表水、大氣降水入滲補(bǔ)給礦井。同時(shí)還要做好井口防洪措施，避免洪水季節(jié)地表水涌入礦井，影響煤礦安全生產(chǎn)。

3.3 采空區(qū)積水防治措施

1)采用收集資料、實(shí)地調(diào)查及地面物探等綜合手段初步查明老空區(qū)及廢舊巷道范圍及積水性，物探資料要有鉆孔驗(yàn)證，為井下超前探提供依據(jù)。

2)做好井下超前探工作。采用物探、鉆探相結(jié)合，以鉆探為主的方法進(jìn)行超前探，在有足夠幫距、超前距和控制密度的鉆孔掩護(hù)下掘進(jìn)，嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水制度。

3)對老空區(qū)堅(jiān)決探放，以根除水患。探放前，應(yīng)根據(jù)采空區(qū)積水范圍、水頭高度、積水量等編制合理和確保安全的探放水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮隔離系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、安全撤人系統(tǒng)等因素。

4)必須經(jīng)常了解相鄰礦井開采情況，掌握其采空范圍、涌(積)水情況，防止越界開采，巷道相互貫通，采空區(qū)、老空區(qū)積水涌入礦井，造成涌(突)水事故的發(fā)生。

5)對采空區(qū)、老空區(qū)積水進(jìn)行探放水時(shí)，必須編制專門的探放水設(shè)計(jì)，并有防護(hù)措施。

4 總 結(jié)

由于采空區(qū)積水為一動(dòng)態(tài)變化過程，此次調(diào)查的采空區(qū)積水情況只反映礦井目前積水情況，隨著時(shí)間的推移，該礦和鄰近礦開采范圍的擴(kuò)大，采空區(qū)積水范圍會(huì)不斷擴(kuò)大，積水量也會(huì)不斷增加。采空區(qū)造成地面塌陷形成的地裂縫，可能會(huì)使地面水流進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)，對井田的生產(chǎn)造成影響;同時(shí)下部煤層采空區(qū)也可能會(huì)通過裂隙帶導(dǎo)通上部煤層采空區(qū)，使上部煤層采空區(qū)積水進(jìn)入下部煤層，對該井田下部煤層的開采造成影響。因此，在今后開采中應(yīng)隨時(shí)調(diào)查、探測該礦和鄰近礦采空區(qū)積水情況，以便及時(shí)采取防治措施。

［1］ 王國際，黃小廣，高新春.礦井水害防治［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008:136 -138.

［2］ 虎維岳.礦山水害防治理論與方法［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2005:171 -182.