礦井主要水害及其防治措施

裴鳳玲

(山西地寶能源有限公司,山西 太原 030045)

1 前言

目前，煤礦礦井開采堅持的是“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的開采原則和防水害原則。從客觀上來看，礦井水害是由多方面因素造成的，并呈現(xiàn)不同的水害性質(zhì)，如老空水危害、奧灰水危害、地表水危害、承壓水危害、積水危害等。從馬堡煤業(yè)井下開采時揭露的地質(zhì)情況來看，礦井開采水害問題并不樂觀，地下水、地表水順著井筒滲透到地下，季節(jié)交替也使得涌水量不斷發(fā)生變化，降水量越多涌水量越大，而且隨著開采深度和范圍的不斷擴(kuò)大，礦井水害問題也日趨嚴(yán)峻。

2 馬堡煤礦礦井主要水害威脅

(1)雨季地表水威脅。大部分的煤礦附近都存在不同程度的河流、湖泊、水庫等，當(dāng)降雨量超過一定程度時，河流、湖泊水位上漲，潰堤決口導(dǎo)致水流倒灌礦區(qū)，礦區(qū)積水嚴(yán)重，甚至?xí)斐伤疄?zāi)。山西作為煤礦資源開采的主要地區(qū)，部分礦區(qū)開采時間長，礦井周圍井口也比較多，甚至出現(xiàn)超上限開采問題，導(dǎo)致地表斑裂，形成地表水滲入井下的通道。

(2)老空水威脅。①采空區(qū)積水。低洼區(qū)積水影響到距離較近的煤層或同一層下部煤層開采。②巷道內(nèi)的積水。廢棄的下山巷道、平巷口或上山巷道的下口密閉、煤礦立井井筒下部積水等。③礦區(qū)的積水威脅。部分報廢或者關(guān)閉的礦井中存在積水問題，沒有得到及時處理，威脅到礦井生產(chǎn)安全。④老空水危害。包括擋水墻封閉的高壓老空水威脅、復(fù)采區(qū)域局部滯留的老空水威脅、古老水威脅。

(3)承壓水、頂板水、斷層水威脅。①煤礦底板不完整或出現(xiàn)小斷層現(xiàn)象都可以造成底板含水層承壓水和斷層水的威脅。②煤層上部含水層裂縫問題或洞穴問題造成的突水威脅。③煤層距離含水層較近，斷水層可能導(dǎo)通含水層造成威脅。

(4)巖溶陷落柱的水害威脅。煤礦底層下部可能出現(xiàn)的巖溶空洞，在采掘過程中容易出現(xiàn)奧灰等高壓水或者突水問題，給礦井帶來巨大的損失。

(5)礦井相互隔離性差。作為煤礦開采區(qū)域，開采歷史長、小礦多，開采關(guān)系也比較復(fù)雜，相互之間基本都存在相通的關(guān)系，但由于相隔性較差，很容易由于一個礦井水害問題而波及其他礦井。

3 礦井水文地質(zhì)類型劃分

(1)受采掘破壞和影響的含水層及水體。①井田西部、西南部8號、9號、15號煤層要低于奧灰水水位標(biāo)高為帶壓開采，不同礦井的煤層突水系數(shù)不盡相同。如8號煤層突水系數(shù)為0.025 3MPa/m；9號煤層的突水系數(shù)為0.030 6MPa/m；15號煤層的突水系數(shù)為0.081 8MPa/m。從臨界突水系數(shù)對比來看8號、9號煤層突水系數(shù)小于受構(gòu)造破壞塊段臨界突水系數(shù)0.06MPa/m，而15號煤層大于臨界數(shù)值，也就是說在正常情況下，8號、9號煤層的奧灰突水危險系數(shù)相對較小，而15號則面臨著奧灰突水風(fēng)險。②在下階段的開采范圍內(nèi)，8號、9號煤層底板最低標(biāo)高要高于奧灰水位的標(biāo)高，而15號煤層是相反的，在這種情況下，奧灰突水系數(shù)為0MPa/m

(2)礦井及周邊老空水分布狀況。①山西馬堡煤業(yè)在對煤礦資源進(jìn)行整合以后，8號、15號煤層已形成大面積的采空區(qū)，積水范圍、積水量都比較大，通過簡單的估算，8號、15號煤層采空區(qū)、采空破壞區(qū)的積水面積分別為767 230、933 194m2，而積水量也達(dá)到211 318、680 023m3，在這種情況下，很容易導(dǎo)致礦坑突水。而且從整體上來看，8號、15號煤層采空區(qū)、積水問題遠(yuǎn)不止如此，在周圍相近的煤礦積水區(qū)距離馬堡煤業(yè)井田近，在很大程度上影響井田后續(xù)的安全開采。②井田開采歷史悠久，周圍環(huán)境也比較復(fù)雜，采掘工作并不樂觀，很容易由于前期工作的疏忽造成8號、15號煤層采空、采空破壞區(qū)及周圍礦井采空積水問題引發(fā)的礦坑突水。③井田東部的8號、15號煤層開采價值有限，資源枯竭，而且采空范圍與現(xiàn)階段開采區(qū)域較遠(yuǎn)，中間還存在鐵路煤柱，在正常情況下，8號、15號煤層采空區(qū)、采空破壞區(qū)的積水問題對于目前的開采范圍而言，影響相對較小。也就是說8號、9號、15號煤層礦井從周圍分布狀況分析，按劃分類別可以為中等。

(3)礦井涌水量。對8號、9號、15號煤層生產(chǎn)量和涌水量進(jìn)行分析，可以看出8號、9號、15號煤層生產(chǎn)能力比較接近，實際生產(chǎn)能力大約為150萬t/a，但在涌水量方面8號煤層平均涌水量為600m3/d，最高可達(dá)到840m3/d；9號煤層由于其水文環(huán)境與8號煤層相似，涌水量相接近，而15號煤層涌水量則明顯高于前二者，平均涌水量為840m3/d，最高可達(dá)到880m3/d。結(jié)合《煤礦防治水規(guī)定》Q正常<180m3/h，Q最大<300m3/h，對此，可以將8號、9號、15號煤層涌水量劃分到簡單范疇。

(4)突水量。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查和實際開采作業(yè)情況，發(fā)現(xiàn)8號、15號煤層并未出現(xiàn)突水現(xiàn)象，但考慮到15號煤層為帶壓開采，可能存在奧灰突水的可能性，從突水量層面來劃分，可以將8號、9號、15號煤層歸納為簡單—中等范疇。

(5)開采受害水的影響程度。①目前，采礦區(qū)水害主要為井田內(nèi)采空區(qū)、采空破壞區(qū)以及周邊礦井采空積水問題，水害問題與8號、9號、15號煤層關(guān)系并不大，開采下部15號煤層所產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙帶可達(dá)到上部8號煤層采空區(qū)的水平高度。②先采區(qū)15號煤層是在帶壓情況下進(jìn)行開采的，存在一定的奧灰突水威脅，但在正常情況下這種危害性相對較小。③斷層或者陷落柱一般都具有導(dǎo)水性，在很大程度上會引發(fā)奧灰水、地表水和其它含水層的問題，影響開采安全性。按照安全等級劃分，煤礦開采受水害的影響程度為中等。

(6)防水工作難易程度。水害問題都是在一定客觀的、特定的環(huán)境條件下形成的，在正常情況下各方面的指標(biāo)趨于安全，采礦工作較為順利。防水工作的開展具有針對性和防范性，總體而言，結(jié)合該區(qū)域煤層水文地質(zhì)條件判斷屬于中等類型。

4 礦井水害的防范措施

為了保證生產(chǎn)安全，做好水害防治工作非常必要，可采取的防范措施如下。

(1)在汛期應(yīng)做好井筒周圍導(dǎo)水溝渠的疏通工作，認(rèn)真檢查和落實井田安全，回填密實導(dǎo)水裂隙或?qū)ǖ溃瑯淞⒎浪庾R，從根本上重視防水工作，及時普及防水的重要性，掌握相關(guān)的防水知識，加強(qiáng)對開掘區(qū)域涌水量的分析，盡可能從根源上避免水害事故的發(fā)生。

(2)對于采空區(qū)、采空破壞區(qū)、含水層或煤層受頂?shù)装搴畬油{時，要做好放水工作，堅持基本的采掘原則，做好上下層的準(zhǔn)備工作，避免在下層作業(yè)時由于上層遺留的問題造成采掘問題。

(3)采用先進(jìn)的方法對礦井井下實際情況進(jìn)行全面分析，對于積水問題較為嚴(yán)重區(qū)域要及時采取措施，在地面無法查明礦井水文地質(zhì)構(gòu)造和充水因素時要做好探測工作，密切關(guān)注采礦區(qū)域積水問題，避免老空水威脅、礦井突水事故造成的水害危害。

(4)對井田做好疏干降壓工作，及時了解采礦周圍開采情況，各個礦區(qū)之間做好隔離工作，對于斷層、陷落柱附近要留設(shè)足夠的防隔水煤柱，做好防水工作。

(5)加強(qiáng)對防水專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，強(qiáng)化職工防治水安全培訓(xùn)，建立完善的水害應(yīng)急救援預(yù)案，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和要求開展相關(guān)的工作，保障各個流程和系統(tǒng)的安全作業(yè)。

5 結(jié)語

礦井水害問題關(guān)系到礦井安全和煤礦的采礦效益，從對山西馬堡煤礦分析可以看出，礦井水害類型多樣，包括雨季地表水威脅、老空水威脅、承壓水威脅、斷層水威脅、巖溶陷落柱的水害威脅等，需要引起高度的重視和關(guān)注，在實際采掘過程中，做好防范，盡可能避免水害事故的發(fā)生，保障煤礦開采的安全、高效、經(jīng)濟(jì)。