小紀(jì)汗煤礦水文地質(zhì)特征及礦井水害防治關(guān)鍵技術(shù)分析

楊鵬飛

摘 要：煤炭行業(yè)對于經(jīng)濟的發(fā)展有著很大的推動力，對于煤炭的開發(fā)會帶來經(jīng)濟快速的發(fā)展。在煤炭行業(yè)的發(fā)展中有一項問題不容忽視，那就是對于礦井的水害防治工作，近些年來關(guān)于煤炭礦井的事故頻繁的發(fā)生，人們對于煤炭的安全生產(chǎn)格外的重視。為了更好地促進煤炭的安全生產(chǎn)，對煤礦的水害防治工作進行研究很有必要。該文以小紀(jì)汗煤礦作為研究的對象，分析其自身的水文特征以及如何做好該煤礦的礦井水害防治工作。

關(guān)鍵詞：小紀(jì)汗煤礦 水文特征 礦井水害防治

小紀(jì)汗煤礦位于“榆橫礦區(qū)”東北部，區(qū)域地形相對平坦，西高東低的地勢情況，區(qū)域內(nèi)水域不發(fā)達，僅有位于東部的榆溪河和東北部的白河。該區(qū)域的植被覆蓋率較低，夏季會經(jīng)常性的出現(xiàn)暴雨，導(dǎo)致河水的流量變化大。小紀(jì)汗煤礦一共有9層采煤層，地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，屬于水平煤層，礦井采用斜井開拓，盤區(qū)條帶式開采，設(shè)計生產(chǎn)能力10 Mt/a。小紀(jì)汗煤礦采用現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備，礦井達產(chǎn)時裝備兩套高產(chǎn)高效綜采工作面，三套連續(xù)采煤機掘進工作面。

1 小紀(jì)汗煤礦水文地質(zhì)特征概述

1.1 區(qū)域地貌地形概述

小紀(jì)汗煤礦位于陜北地區(qū)，侏羅紀(jì)煤田的西南方向，位于毛烏素沙漠和黃土高原的銜接地帶。東南部為黃土梁赤地形，西北部為黃土梁崗地形和沙漠灘地。該區(qū)域內(nèi)共存在3種地貌：沙漠灘地、河谷階地區(qū)、黃土梁赤區(qū)。區(qū)域內(nèi)的地下水的分布、形成收到了地形地貌的制約，此外還有地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、古地理環(huán)境、水文氣象等因素的綜合制約。區(qū)域內(nèi)的河水補給主要來源于大氣降水和地下水，水量的變化受到季節(jié)的影響。

1.2 井田的水文地質(zhì)概述

井田所在區(qū)域?qū)儆陲L(fēng)沙堆積地形，位于毛烏素沙漠的東部，西北高東南地的地勢走向，區(qū)域內(nèi)的地形較為平緩，一般地形之間的高度差位于5～20 m。地形的最高點高度為1 257.4 m，位于井田的西部，最低點高度1 108.9 m，位于榆溪河道。風(fēng)沙堆積地形對于大氣降水可以很好地進行儲運，也對地下水形成了很好的補給作用。此外，該區(qū)域還存在眾多的池塘、海子和碟形洼地等，由于地勢較低，有利于降水的匯集，擁有較為充足的水量，由于灘地之間排泄條件較差，所以區(qū)域內(nèi)多為地勢低洼的地表水匯集地。

1.3 地表水情況概述

該區(qū)域地表水的變化大多受到大氣降水的影響，大氣降水對于該區(qū)域水量變化起著十分明顯的作用，在旱季降雨量較少，地表水的儲存量就較少，在雨季，降雨量較大，由于沙漠地址利于水分的匯集和儲存，會儲存大量的水量。該區(qū)域地下水屬于第四系松散層潛水和基巖風(fēng)化帶裂隙潛水，第四系松散層潛水，在地下潛水的補給方式上，主要來源也是通過大氣降水獲得，此外，沙漠凝結(jié)水和灌溉回歸水以及渠水滲透水也對地下潛水形成了補給?；鶐r風(fēng)化帶裂隙潛水在水量的補給上，裸露區(qū)直接通過大氣降水補給，其余地區(qū)通過上層覆蓋的松散層潛水下滲補給。該區(qū)域地下水的化學(xué)特性主要受到該區(qū)域的地理環(huán)境、地下水的補給和排泄因素的影響。對于埋藏較淺的第四系松散層潛水、基巖風(fēng)化裂隙帶潛水以及洛河砂巖孔隙裂隙潛水，往往屬于物理性質(zhì)良好的重碳酸鹽型水，這種水的水質(zhì)較好且礦化度較低。而隨著深度的不斷增加，沉積的時代開始變老，地下水交替不暢通，運動速度偏慢，導(dǎo)致深層地下水的化學(xué)性質(zhì)較重，呈現(xiàn)出硫酸鹽型水，隨著深入的加深，水的礦化度逐步提高。

2 礦井水害的防治工作

礦井的水害防治工作需要結(jié)合礦井的實際情況來制定，因此，對于小紀(jì)汗煤礦的礦井水害防治工作需要結(jié)合小紀(jì)汗煤礦的地質(zhì)特征和水位特征來制定。針對頂板以及煤層的富水特征、裂隙情況以及水源的來源和補給情況、富水層礦井煤炭開采的實際工作情況，提出了在煤層的揭露期采用“地面鉆孔疏水、井下鉆孔排水、注漿封堵”三者相結(jié)合的方式。在巷道掘進時期采用“拉頂泄壓、集水水倉、集中排放”三者相結(jié)合的方式。在工作面的回采期，采用“提前排水和控制礦壓”的方式來進行礦井水害的防治。

2.1 煤層揭露期間的水害防治

在煤礦的施工工作中，影響施工作業(yè)安全的主要問題就是容易受到含水層的壓力影響產(chǎn)生安全事故，因此，在對小紀(jì)汗煤礦的主、副和風(fēng)井的施工中，提前做好礦井的水害防治工作尤為關(guān)鍵：首先，在煤層揭露前提前進行水壓的釋放，從地面施工疏水鉆孔，鉆孔位置一般選在開挖的井筒周圍，在孔中安裝水泵和排水管路。其次，在煤層揭露后在井下施工超前疏放水鉆孔，實現(xiàn)對水壓的二次釋放，對于富水區(qū)域?qū)嶋H施工疏放水鉆孔數(shù)量要根據(jù)地面和井下的疏放水量來確定。最后，在完成打鉆孔放水后，降低了礦井的水壓，通過注漿的形式進行鉆孔的封堵，一般情況下注漿封堵是采取脲醛樹脂對鉆孔進行封堵。

2.2 巷道掘進期的水害防治

煤炭開采中，最為重要和關(guān)鍵的部分就是巷道的挖掘，同時也是水害防治工作重點關(guān)注的內(nèi)容，巷道挖掘是水害的高發(fā)期，因此，為了更好地確保煤炭的安全開采，在巷道的挖掘期，應(yīng)該從兩個方面來進行控制：一是對水壓和水流進行導(dǎo)控；二是對巷道涌水的處理和排放。在炮掘前提前進行拉頂泄壓，實現(xiàn)對承壓水的流向和水壓的控制。針對礦井挖掘期間巷道產(chǎn)生的涌水，可以通過水泵的方式進行抽取和排放，此外，還可以在巷道內(nèi)設(shè)置多個臨時的水倉，通過水倉進行涌水的收集，通過水泵將涌水進行抽取，實現(xiàn)對涌水的有效控制。

2.3 工作面回采期的水害防治

在工作面的回采期間，造成煤礦水害的主要內(nèi)容有頂板水、導(dǎo)水裂隙以及上覆巖層的礦壓等，因此，在工作面的回采期的水害防治工作應(yīng)該從工作面的礦壓控制以及頂板水的疏水工作進行。頂板水疏水工作，在進行煤層開采前，通過對煤層頂板進行打孔，使用疏水管進行承壓水的排放，降低煤層開采時的壓力，避免出現(xiàn)承壓水過多導(dǎo)致礦井水害的發(fā)生。對于頂板的礦壓控制，可以對采空區(qū)的頂板進行壓力的控制，防止由于頂板的面積過大，而承受更多的壓力，對于采空區(qū)的頂板目前主要依靠全部垮落法，可以很好地降低頂板所承受的壓力，避免水害的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

小紀(jì)汗煤礦屬于國家戰(zhàn)略開發(fā)的重要規(guī)劃，對小紀(jì)汗煤礦的開發(fā)對于區(qū)域經(jīng)濟以及國家的經(jīng)濟都有著重要的意義。同其他的煤炭開發(fā)工作一樣，在對小紀(jì)汗煤礦進行開發(fā)時，也需要注意對礦井的水害進行有效的防治。首先，需要對小紀(jì)汗煤礦的地質(zhì)和水文特征進行了解，小紀(jì)汗煤礦屬于富水層的煤礦類型，煤礦的水害防治工作不容忽視。其次，對于煤礦的水害防治工作，我們從三個不同的階段進行控制：一是煤層揭露期間通過打鉆孔進行涌水的排放和導(dǎo)流。二是巷道掘進期通過拉頂泄壓和設(shè)立臨時水倉的方式進行水壓控制。三是工作面回采期通過打鉆孔和垮落法實現(xiàn)降低頂板的水壓。

參考文獻

[1]呂國慶.小紀(jì)汗煤礦富水煤層超前疏降水防治水害實踐[J].能源技術(shù)與管理，2013，38（5）：87-89.

[2]陳忠勝，張開玉，常文林，等.韓橋煤礦水文地質(zhì)特征及水害綜合防治[J].能源技術(shù)與管理，2008（1）：41-42.

[3]郭正文.煤礦隱蔽動力水害及防治關(guān)鍵技術(shù)[C]//中國礦業(yè)科技文匯.2015.

[4]武強，趙蘇啟，孫文潔，等.中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析[J].煤炭學(xué)報，2013，38（6）：901-905.