淺析鶴崗礦區(qū)煤礦水害防治技術(shù)的應(yīng)用

劉士君，程英好（.黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，哈爾濱50090；.中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查院，河北邯鄲056004）

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淺析鶴崗礦區(qū)煤礦水害防治技術(shù)的應(yīng)用

劉士君1，程英好2
（1.黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，哈爾濱150090；2.中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查院，河北邯鄲056004）

摘要：通過對(duì)鶴崗礦區(qū)水文地質(zhì)特征的分析總結(jié)，確定鶴崗礦區(qū)煤礦主要水害類型為地表水、老空水、含水層水、斷層水等，結(jié)合《煤礦防治水規(guī)定》“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施，對(duì)不同水害類型提出了相應(yīng)的防治措施，為煤層安全開采提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：鶴崗礦區(qū)；水文地質(zhì)特征；水害類型；防治技術(shù)

1　鶴崗礦區(qū)概況

鶴崗礦區(qū)是黑龍江省的四大煤礦區(qū)一，現(xiàn)下屬9個(gè)生產(chǎn)煤礦，由南到北為峻德礦、興安礦、富力礦、新陸礦、南山礦、益新礦、振興礦、新嶺礦、興山礦，礦井總設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1 670萬噸/年，核定生產(chǎn)能力1 468萬噸/年。開采面積91平方公里，南北長26km，東西寬3.5km?，F(xiàn)有煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量15.1億噸，可采儲(chǔ)量8.44億噸。煤種以1/3焦煤和氣煤為主，兼有部分主焦煤等。鶴崗礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，依據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，研究切實(shí)可行的礦井水害防治技術(shù)，制定合理可靠的水害防治措施，是勢(shì)在必行的。

2　礦區(qū)水文地質(zhì)特征

鶴崗礦區(qū)水系屬于松花江水系，礦區(qū)內(nèi)主要河流有石頭河和小鶴立河，屬于梧桐河的支流，石頭河流經(jīng)興山礦西部、新嶺礦中部、益新礦及振興礦西部，由南山礦東部靠山河轉(zhuǎn)東匯入梧桐河，一般流量0.3～1.5m3/s，最大流量73 m3/s，最小流量0.2 m3/s，南翼橋南70m處歷史最高洪水位標(biāo)高為+274.395m。小鶴立河流經(jīng)富力礦、興安礦及峻德礦西側(cè)，最大流量240m3/s，最小流量0.385 m3/s，平均10.6m3/s，興安北大橋處歷史最高洪水位標(biāo)高為+248.8m。

2.1主要含水層

A.第四系砂礫石孔隙含水層，廣泛分布于煤系及其他地層之上，主要由粗砂、砂礫及礫石組成，分布于整個(gè)礦區(qū)，一般地形高厚度薄，地形低厚度大，總體上含水層厚度由西北向東南逐漸加厚，在南部峻德興安礦，該含水層的厚度為3～60m，單位涌水量一般2.016～4.95L/s·m，富水性強(qiáng)，水化學(xué)類型以HCO3 -Ca·Na型為主。

B.新近系砂巖孔隙含水層，分布于峻德礦的東南部，含水層以粗、中及細(xì)砂巖及礫砂巖為主，自北東向南西，砂巖層數(shù)減少減薄，砂質(zhì)泥巖層數(shù)增多增厚，厚度一般為44.85～135.30m。地下水水位埋深自北、中部向南漸深，為18.22～28.76m，單位涌水量為0.222～0.779l/s·m，富水性中等，滲透系數(shù)0.41～1.70m/d。

C.東山組集塊巖裂隙含水層，分布于鶴崗礦區(qū)的東部，厚度0～628.77m，西部缺失，向東逐漸增厚，含水層巖性主要為綠色、紫色安山質(zhì)集塊巖或角礫巖，富水性不均一，一般裂隙不發(fā)育，富水性弱，單位涌水量一般0.0178～0.96L/s·m，局部頂部風(fēng)化裂隙發(fā)育，部分?jǐn)嗔褬?gòu)造帶裂隙發(fā)育，富水性較強(qiáng)。

D.石頭廟子組礫巖裂隙含水層，主要分布于礦區(qū)中東部，巖性以砂巖和礫巖為主，硅質(zhì)膠結(jié)，致密堅(jiān)硬，厚度變化大，為0～711.62m，總體由中部往東部厚度逐漸增厚，埋深逐漸加深，礦區(qū)西部地層缺失，單位涌水量為0.000096～0.454L/s·m，一般裂隙不發(fā)育，富水性弱。但在斷裂構(gòu)造帶，裂隙發(fā)育，能溝通上覆含水層，接受其補(bǔ)給，富水性較強(qiáng)。

E.石頭河子組砂巖裂隙含水層，石頭河子組砂巖裂隙含水層分布于全礦區(qū)，礦區(qū)西部有煤層出露，自西向東埋深逐漸加大，含水層巖性為細(xì)-粗砂巖、含礫砂巖及粉砂巖等，總厚度1 200m左右。在礦區(qū)的西部埋藏淺，上部風(fēng)化裂隙發(fā)育，單位涌水量為0.007～1.0 L/s·m，富水性中等，局部地段為弱富水性或強(qiáng)富水性。礦區(qū)深部區(qū)，單位涌水量0.00009116～0.1178 L/s·m，富水性一般較弱，局部地段富水性中等。

F.基底花崗片麻巖裂隙含水層，為煤系地層的基底，隱伏出露于礦區(qū)外圍的西部丘陵區(qū)，自西向東埋深逐漸加大，巖性主要為花崗巖、花崗片麻巖、石英巖及角閃片麻巖等，淺部風(fēng)化裂隙較發(fā)育，泥質(zhì)充填，連通性差，一般富水性較差，單位涌水量為0.0057～0.1035L/s·m。

2.2主要隔水層

A.新近系底部泥巖相對(duì)隔水層，新近系底部有一層厚約0.4～28.75m的泥巖和粉砂巖，可視為隔水層，主要分布在鶴崗礦區(qū)南部的峻德礦南部，但其發(fā)育不穩(wěn)定，僅在局部地段分布，且厚度變化較大。

B.東山組底部粉砂巖相對(duì)隔水層，巖性以粉砂巖為主，膠結(jié)致密，在構(gòu)造正常地段，裂隙不發(fā)育，透水性較弱，阻止兩含水層的水力聯(lián)系，但因其發(fā)育不穩(wěn)定，且砂質(zhì)含量高，并以脆性巖石為主，因此，可視為相對(duì)隔水層，礦區(qū)平均厚度約50m。

C.石頭河子組頂部泥巖、粉砂巖隔水層，石頭河子組上部，巖性為泥巖、粉砂巖夾砂巖、礫巖，巖性致密，正常地段裂隙不發(fā)育，一般不含水或富水性極弱，僅局部斷層帶裂隙較發(fā)育，富水性弱。該層主要分布在礦區(qū)的東部，厚度沿地層傾向逐漸增大，厚度一般為20～120m，在興安礦的中東部地區(qū)受斷層影響沉積厚度可達(dá)240m以上，對(duì)于上部石頭廟子組南嶺礫巖裂隙水具有相對(duì)較好的阻隔作用，總體可視為相對(duì)隔水層。

D.石頭河子組煤層間泥頁巖、粉砂巖隔水層，本區(qū)煤層間主要地層巖性為中-粗砂巖、粉細(xì)砂巖、泥巖，局部見含礫砂巖，滲透性差，隔水性較好，這些泥巖、粉細(xì)砂巖與各不可采煤層組成軟硬巖組合，具有良好的隔水性能，為本礦區(qū)相對(duì)隔水層。

E.石頭河子組下部泥頁巖、粉砂巖隔水層，石頭河子組底部可采煤層與老基底間無厚而穩(wěn)定的區(qū)域隔水巖組，但其間相對(duì)隔水層主要為泥頁巖或粉砂巖，滲透性差，可視為相對(duì)隔水層。根據(jù)區(qū)域資料，石頭河子組底部可采煤層與老基底間隔水層厚度50～213m。

3　礦區(qū)主要水害類型

目前，鶴崗礦區(qū)有9個(gè)生產(chǎn)礦井均為水文地質(zhì)條件復(fù)雜型礦井。

隨著煤炭資源的開采，形成了大量的采空區(qū)和報(bào)廢井巷。同時(shí)“上三帶”高度也隨之加大，破壞上部含水層的程度逐漸加大，加之小煤礦開采形成的采空區(qū)，煤礦水害類型也由單一型向復(fù)雜型轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)水害類型主要以地表水體、老空水、含水層水、斷層水等為主。隨著礦井水害的加重，水患普查與治理難度也不斷加大，給煤礦防治水工作帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

4　礦區(qū)煤礦水害防治技術(shù)應(yīng)用

4.1地表水的防治技術(shù)

第一，回填礦井開采形成的塌陷洼地、塌陷坑積水和地裂縫等。第二，對(duì)石頭河影響礦井地段進(jìn)行防滲處理，對(duì)石頭河兩岸低洼積水區(qū)和可能滲漏區(qū)回填，必要時(shí)進(jìn)行注漿封堵。第三，對(duì)新老排水溝進(jìn)行鋪底、清淤、護(hù)坡，局部地段可建橋等工程，增強(qiáng)排水溝的抗災(zāi)能力，保證礦井范圍內(nèi)地表水正常疏排。

4.2老空水的防治技術(shù)

第一，嚴(yán)格堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則。第二，對(duì)水勘探測(cè)的影響安全生產(chǎn)的采空區(qū)積水區(qū)，進(jìn)行鉆探驗(yàn)證和疏放，確保安全生產(chǎn)。第三，分析采區(qū)上部及周邊采空區(qū)及積水情況，采用物探探測(cè)、鉆探驗(yàn)證方法，探測(cè)確定采空積水位置、范圍，估算積水量，制定探放水方案，進(jìn)行探放水。第四，按國家《煤礦防治水規(guī)定》相關(guān)要求，留設(shè)防（隔）水煤巖柱。第五，建立采空區(qū)及積水空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)及積水信息適時(shí)更新，對(duì)采空區(qū)積水危害性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，拿出切實(shí)的治理方案，確保水患治理到位。

4.3含水層水防治技術(shù)

第一，根據(jù)對(duì)工作面上覆含水層分布及富水性綜合勘探成果，結(jié)合相鄰工作面的出水情況，分析存在的水害特點(diǎn)，預(yù)測(cè)工作面涌水量。第二，加強(qiáng)含水層的水位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)采掘工作面上覆或鄰近區(qū)域含水層水位。第三，對(duì)影響回采工作面較大的含水層水，可采用采前疏干或注漿封堵，保障安全回采。第四，采煤方法和采煤工藝技術(shù)。在突水危險(xiǎn)性較強(qiáng)且含水層水不易疏干的情況下，可應(yīng)用合理的采煤方法和采煤工藝控制導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度，達(dá)到安全開采的目的等。

4.4斷層水防治水技術(shù)

第一，超前探放水技術(shù)。對(duì)于斷層未與中等或強(qiáng)含水層導(dǎo)通，且本身具有含水性，斷層水容易疏干，可采用超前探放水技術(shù)進(jìn)行防治。第二，留設(shè)防（隔）水煤巖柱。對(duì)已查明的斷層或斷層組與中等或強(qiáng)含水層溝通時(shí)，因無法進(jìn)行超前疏干，可對(duì)受水害威脅的煤量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)價(jià)值的核算，按規(guī)定要求留足防（隔）水煤巖柱避開斷層的涌突水區(qū)域，達(dá)到減小礦井涌水量，減少排水費(fèi)用的目的。第三，關(guān)鍵層段導(dǎo)水性能注漿改造技術(shù)。對(duì)已查明的斷層或斷層組與中等或強(qiáng)含水層溝通時(shí)，

厚煤層及巨厚煤層留設(shè)防(隔)水煤柱，并在地面或井下打鉆注漿，對(duì)導(dǎo)水?dāng)鄬拥年P(guān)鍵部位采用注漿充填改造等綜合治理手段，達(dá)到阻水效果。

5　結(jié)論

鶴崗礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井防治水工作難度大，必須堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，針對(duì)不同的水害類型采用“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施，扎實(shí)做好上述工作。同時(shí)，加強(qiáng)管理，建立水害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完善并落實(shí)防治水各項(xiàng)制度，做好采區(qū)精細(xì)化探測(cè)，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的防治技術(shù)，達(dá)到安全開采的目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司.鶴崗礦區(qū)水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告［R］.邯鄲：中國煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司，2015.

［2］中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查院.黑龍江東部煤礦區(qū)防治水技術(shù)研究［R］.邯鄲：中國煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司，2015.

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［4］劉小娟.峰峰礦區(qū)礦井防治水技術(shù)與對(duì)策研究［D］.邯鄲：河北工程大學(xué)，2012.

The Application of Water Disaster Prevention and Control Technology in Hegang Mining Area

LIUShi-jun1, CHENGYing-hao2
(1 Heilongjiang Longmei Mining Group Co., Ltd., Harbin 150090, China) 2.China National Administration of Coal Geology, Hydrogeology and Engineering Geology Exploration Institute, Handan 056004, China)

Abstract:Based on the the analysis of hydrogeological characteristics summarized in Hegang mine, the main water damage types include surface water,the old empty water, aquifer water, structural water, etc., combined with the comprehensive management measures of defense, blocking, sparse, row, cut proposed in coal mine water prevention regulations, this paper proposed appropriate technologies and measures to different water damage type, and provided technical support for safe-mining.

Key words:Hegang mining area; Hydrogeological characteristics; Water disaster type; Water prevention and control technology

中圖分類號(hào)：TD745

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-8646（2016）02-0142-03

收稿日期：2015- 12- 28

作者簡(jiǎn)介：劉士君（1973-），男，黑龍江鶴崗人，碩士，高級(jí)工程師，從事煤礦防治水、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作。