恒晉煤業(yè)煤礦充水條件及充水狀況分析

龐雯雯

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局,山西 太原 030045)

1 礦井概況

恒晉煤業(yè)公司位于臨汾市堯都區(qū)一平垣鄉(xiāng)前坡河村南，公司現(xiàn)開采9+10號(hào)煤層，有一個(gè)綜采工作面，兩個(gè)掘進(jìn)工作面。中央水泵房采用3臺(tái)MD85- 67×7型水泵，額定流量85m3/h，額定揚(yáng)程469m，最高效率0.65，配套YB450S1- 2型防爆電機(jī)，電壓10kV，功率200kW，轉(zhuǎn)速2 950r/min。配合φ159×4.5型排水管將水經(jīng)副立井水窩排至地面污水處理站進(jìn)行處理。主、副水倉容量1 068、300m3。采區(qū)水泵采用BQW30- 70- 13型排水泵4臺(tái)，配合使用直徑為75mm的水管將礦井水經(jīng)西采區(qū)軌道上山以及東采區(qū)回風(fēng)巷排至主水倉。現(xiàn)礦井最大涌水量為27.58m3/h，現(xiàn)有的排水系統(tǒng)可達(dá)到該礦井現(xiàn)在的排放水能力。井田位于霍西煤田西部邊緣，龍子祠泉域的西北部。井田邊界為人為劃定的界線，邊界內(nèi)外地表水、地下含水層之間的水力聯(lián)系不因礦界而改變。

2 礦井充水條件分析

2.1 充水水源

根據(jù)井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析，礦井充水水源主要包括大氣降水、地表水體、含水層及采空(老窯)積水等。

(1)大氣降水對(duì)礦井充水的影響。大氣降水在地勢(shì)低洼處可通過松散沉積物孔隙、基巖裂隙下滲補(bǔ)給下部含水層。由于井田內(nèi)各煤層埋藏較深，大氣降水僅通過含水層間接補(bǔ)給煤層。礦井涌水量動(dòng)態(tài)變化特征基本不受大氣降水影響。

(2)地表水體對(duì)礦井充水的影響。井田地表水屬黃河流域，區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，多為“V”字形，較大的溝有前坡

河溝、老虎溝、木炭溝等，前坡河溝、老虎溝內(nèi)各有一季節(jié)性小河，日常流水量為0.2～0.4m3/s，干旱季節(jié)細(xì)流，下雨時(shí)上漲，由于匯水面積不大，水勢(shì)上漲有限，且雨后水勢(shì)很快下落，該河沿溝向北流入張川河。

在井田南部坡河溝上游，分布有恒晉煤業(yè)的主立井、副立井和工業(yè)廣場(chǎng)。主立井標(biāo)高1 371.090m，副立井標(biāo)高1 363.989m，該處溝底標(biāo)高1 355m，前坡河溝30年來最高洪水位線標(biāo)高1 361m，按井口防洪設(shè)計(jì)百年一遇考慮，主、副井口可能受洪水威脅，但危險(xiǎn)性小。另外，工業(yè)場(chǎng)地占了坡河溝河道，為了保證溝內(nèi)洪水的排泄，場(chǎng)地下面需修排洪涵洞。

在井田東部老虎溝上游，分布有恒晉煤業(yè)的風(fēng)井井口及風(fēng)井場(chǎng)地。風(fēng)井標(biāo)高1 369.146m，該處溝底標(biāo)高1 350m。由于風(fēng)井場(chǎng)地位于老虎溝上游的臺(tái)地上，溝的匯水面積很小，洪水對(duì)風(fēng)井井口威脅性小。

(3)含水層對(duì)礦井充水的影響。山西組頂部砂巖含水層為2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)煤層頂板間接充水含水層，單位涌水量在0.047～0.049L/(s·m)，含水層為弱富水性裂隙含水層。K2石灰?guī)r巖溶裂隙含水層為9+10號(hào)、11號(hào)煤層直接充水含水層。單位涌水量0.001～0.367L/(s·m)，屬富水性弱—中等巖溶裂隙含水層。根據(jù)物探可知，井田西部西一采區(qū)9107機(jī)巷、9107風(fēng)巷范圍、東部714鉆孔、713鉆孔一帶、東南部下前坡村一帶范圍為K2灰?guī)r富水異常區(qū)。這些區(qū)域K2灰?guī)r對(duì)礦井充水的影響更大，要引起足夠的注意。

中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r是煤系地層下伏主要含水層。推測(cè)井田內(nèi)奧灰水位標(biāo)高為824.00～865.00m，徑流方向北向南方向。對(duì)照井田奧灰等水位線和煤層底板等高線，9+10號(hào)煤層最低標(biāo)高為980m，不存在帶壓開采。奧灰水對(duì)煤層開采無影響。

(4)采空(老窯)積水對(duì)礦井充水的影響。經(jīng)調(diào)查，2號(hào)煤層部分采空區(qū)有積水3處，積水總面積117 847m2，總積水量約30 136m3；9+10號(hào)煤層部分采空區(qū)有積水3處，積水總面積56 576m2，總積水量約102 459m3。在開采9+10號(hào)煤層時(shí)應(yīng)探放上部的2號(hào)煤層采空區(qū)積水，同時(shí)要注意對(duì)以往9+10號(hào)煤層采空區(qū)留設(shè)隔水煤柱，以防采空區(qū)突水再次發(fā)生。

2.2 充水通道

根據(jù)井田水文地質(zhì)條件，礦井可能的充水通道主要包括頂板裂隙及煤層采動(dòng)后形成的導(dǎo)水裂隙帶、地面塌陷、裂縫等。此外，井田內(nèi)部分鉆孔封孔情況不清，應(yīng)防備封閉不良的鉆孔和舊井筒形成導(dǎo)水通道。

(1)斷層及頂板裂隙形成的導(dǎo)水通道。井田發(fā)育1條正斷層，屬張性斷裂。據(jù)鄰礦井下采掘證實(shí)，正斷層大部分為導(dǎo)水?dāng)鄬印Ｆ渲芯镏胁康腇1斷層，最大落差20m，加強(qiáng)了上下含水層之間的水力聯(lián)系，又破壞了隔水層隔水性能，是礦井主要導(dǎo)水通道之一。在向背斜軸轉(zhuǎn)折端，裂隙發(fā)育，有利于地下水的富集。在向斜軸部有利于采空區(qū)積水的聚集。區(qū)內(nèi)可能存在未探明的斷層，生產(chǎn)中應(yīng)引起注意。另外，不應(yīng)忽視區(qū)內(nèi)可能未查明的斷層、陷落柱及施工鉆孔封閉不良對(duì)礦坑充水的影響。

(2)煤層采動(dòng)后的導(dǎo)水裂隙帶。由于開采時(shí)形成的導(dǎo)水裂隙帶，將各煤層互相溝通，上部2號(hào)煤層的采空區(qū)積水將對(duì)下部9+10號(hào)煤層的開采產(chǎn)生影響。另外，2號(hào)煤層導(dǎo)水裂縫帶可達(dá)下石盒子組底部(井田內(nèi)均未達(dá)地表)，通過導(dǎo)水裂縫帶接受下石盒子組的補(bǔ)給。

3 礦井充水狀況

3.1 礦井出水點(diǎn)

2號(hào)、9+10號(hào)煤層井下有滲水點(diǎn)、淋水點(diǎn)，主要出水點(diǎn)為井筒含水層水、頂板滲水、滴水和斷層、陷落柱附近局部有涌水點(diǎn)，均為上部含水層滲水。采空區(qū)積水主要為上覆地層的含水層滲入，見表1。

表1 2號(hào)、9+10號(hào)煤層井下涌(出)水點(diǎn)情況

3.2 降水量和礦井涌水量及產(chǎn)量

本次收集了堯都區(qū)氣象資料2011年1～8月的降水量及本礦井的涌水量和煤炭產(chǎn)量，見表2及圖1，并做成直方圖。礦井目前已達(dá)產(chǎn)，涌水主要來自頂板含水層裂隙滲水及采空(老窯)積水等。由于井田現(xiàn)開拓系統(tǒng)在井田西部，煤層埋藏較深，礦井涌水量受季節(jié)性影響不大。

表2 2011年礦井涌水量、降水量、煤炭產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

圖1 礦井涌水量、降水量、煤炭產(chǎn)量關(guān)系圖

4 結(jié)論

根據(jù)對(duì)恒晉煤業(yè)公司煤礦充水條件及充水狀況的分析，影響較大的主要有采空區(qū)積水、地面塌陷及裂縫等。其中采空區(qū)積水是本礦最大的安全隱患。雨季地表洪水對(duì)井口有一定影響。本區(qū)水文地質(zhì)類型為中等。針對(duì)上述水害的防治措施主要有以下幾點(diǎn)：①定期在地表檢查鉆孔和舊井筒的封閉情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施封堵；②按初步設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)利用井口和工業(yè)廣場(chǎng)位置修建防洪堤壩及排洪涵洞；③對(duì)采煤引起的地面塌陷地裂縫定期巡視檢查，及時(shí)填埋；④在巷道掘進(jìn)過程中，嚴(yán)格按《煤礦防治水規(guī)定》做好探放水工作；⑤完善礦井排水設(shè)施，對(duì)井下涌水及時(shí)抽排；⑥臨近采空區(qū)及礦界邊界附近時(shí)，預(yù)留保安煤柱；⑦加強(qiáng)“雨季”三防工作，建立雨季巡視制度和停工撤人制度。

[參考文獻(xiàn)]

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