平禹一礦防治水研究

摘要：依照研究資料分析了平禹一礦的水文地質和礦井充水條件，得出了礦井突水規(guī)律，提出了水害防治措施，為礦井防治水工作提供了一定的輔助。

關鍵詞：煤礦 水害 防治水

1 礦井概況

一礦位于禹州市北10km，行政區(qū)隸屬朱閣鄉(xiāng)、古城鄉(xiāng)。多條高速公路在礦區(qū)南部經過，交通便利。礦區(qū)為北西～南東走向，呈帶狀分布，東西長約8km，南北寬0.35～2.40km，面積為11.0428km2。本井田西依丘陵，東臨平原，地勢由北西向南東微傾斜，地面高程208.70～120.00m。西端為北西～南東走向的斷續(xù)狀崗式堆積和剝蝕殘丘，于平禹一礦工業(yè)廣場附近逐漸消失，其余為平坦的耕地。礦區(qū)范圍內無大規(guī)模的地表水體，地面是利于排掉地表水的沖溝構造，有利于大氣降水的逕流和排泄，僅豐水期構成逕流，殿池李村西北的沖溝內建筑蓄洪土壩（桐樹張水庫）及黑馬水庫等，主要是水量不充足的小型塘壩，旱季基本進入枯水期。一常年性河流——穎河，遠離礦區(qū)，位于井田以南7km處，自上游白沙鎮(zhèn)和禹州市北關筑壩蓄水后，河道下游已基本斷流。

2 礦井水文地質

井田主要斷裂構造為東北部魏莊正斷層（F5），北西～近東西呈孤形分布，有60～70°的北東傾向，落差為100～520m，有斷盤構造，南為上升盤，北為下降盤，使區(qū)內二1煤層與外部碎屑巖對接，水文地質條件單一。西南部分布著南升北降、呈北西走向的肖莊斷層（F3），該斷層有55～75°的北東傾向，區(qū)內落差是0～350m。兩斷層構成本礦區(qū)淺部及深部水文地質單元的自然邊界。

3 礦井充水條件

3.1 礦井充水水源

①寒武系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水。

平禹井田水文鉆孔地帶的寒灰水，因水壓高，可普遍自流，水位標高能達到130～137m，在平禹一礦正常排水條件下，寒灰水位保持動態(tài)穩(wěn)定。在-200m開采水平，開采二1煤承受的水壓在3.3～3.4Mpa左右。根據焦作、邯鄲、邢臺及開灤等礦區(qū)開采受巖溶水威脅的二1煤經驗，如果沒有導水構造（斷層、陷落柱）或封閉不良鉆孔，在這樣的水壓條件下，寒灰水是不可能突破80m厚的地層（隔水層和含水層組合）進入采掘工作面的。但平禹一礦斷層構造發(fā)育，二1煤底板隔水層存在著潛在的導水通道，使得寒灰水成為威脅礦井安全生產的最危險突水水源。至2008年12月底，寒灰水突水事件已出現過六次，最大突水量為38056m3/h，是焦作礦區(qū)最大突水量的2.6倍。六次突水事件嚴重破壞了礦井的正常生產秩序。

②石炭系太原組下段灰?guī)r裂隙巖溶承壓水。

太原組薄層灰?guī)r最多11層，為巖溶裂隙構造，水量分布不均，局部有大量巖溶水。下段含水層是（L1～L6）的6層灰?guī)r，最穩(wěn)定的巖層是L1-4，13.5m厚，上距二1煤層42m。最穩(wěn)定巖層附近區(qū)域分布著水壓較高的寒灰水，作業(yè)時若操作不慎，使賦存寒灰水的區(qū)域與最穩(wěn)定巖層之間形成了導流通道，就會導致嚴重的寒灰水突水事故，不僅破壞礦井的生產秩序，還可能造成人員傷亡。

③石炭系太原組上段灰?guī)r裂隙巖溶承壓水。

L7～L11分布著5層灰?guī)r，較穩(wěn)定巖層是L8-9，15m厚，上距二1煤12～16m，是二1煤層頂板冒落帶或底板破壞帶范圍內、開采后水可以直接涌入礦坑。直接充水含水層與煤層之間僅有一層較薄的隔水層，在承壓水頭作用下，巖溶水從斷層、裂隙構造涌入礦井，使二1煤底板發(fā)生突水事件。由于沒有高強度水補給，因此該區(qū)域的突水事件多為小型突水，中型突水并不多見。

④頂板砂巖裂隙水，相對于煤層底板巖溶水水害而言，頂板水不構成威脅。

⑤老空水。

老空水威脅主要來自本礦的老采空區(qū)或老巷積水。隨著開采深度和范圍的增加，老空積水范圍也逐漸增大。在采空區(qū)附近布臵采掘工程時，有引發(fā)老空水突水的危險。

總的來講，煤層底板石炭系薄層灰?guī)r和寒武系厚層灰?guī)r巖溶承壓水是礦井主要充水水源，而水壓較高的寒灰水則是礦井嚴重突水事件的“罪魁禍首”，在生產中必須嚴加防范。

3.2 礦井充水通道

在27次底板巖溶水突水事件中，由巖溶裂隙為導水通道的突水共16次，占底板突水的59.2%；斷層引起的突水4次，占底板突水次數的14.8%；采動裂隙引起的突水6次，占底板突水次數的22.2%；鉆孔引起的突水1次。巖溶裂隙、斷層、采動裂隙和封閉不良鉆孔是煤層底板巖溶水充水通道。

4 礦井防治水建議

防治水工作的重點是防治太原組下段灰?guī)r含水層突水。建議：加強地質及水文地質工作，堅持“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”原則，采取“防、堵、疏、截、排”綜合防治水措施。選用物探、鉆探、化探、水文地質實驗等手段查明采區(qū)、工作面水文地質條件。加強防隔水煤柱的留設，不接近高壓強含水層。對淺部巖溶裂隙含水層進行帷幕注漿截流，對含水層進行疏放降壓，使水壓降低到對隔水層不會發(fā)生突破的安全水頭值以下。對強含水層和富水的導水構造帶進行注漿改造，使其成為不僅不會發(fā)生突水的地層，而且改造成為隔水保護層。

參考文獻：

[1]鄧寅生，王煥忠，文廣超，等.煤礦水害防治信息化[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2]許江濤.張村礦防治水研究[J].山東工業(yè)技術，2014（16）.

[3]林劉軍.澠池煤田頂板水害研究[J].科技視界，2013（13）.

作者簡介：許江濤（1984-），男，碩士，助教，主要從事地質與測量的教學與科研工作。