仙亭煤礦充水因素分析及水害防治措施

陳吉烺

摘要：本文通過分析仙亭煤礦的充水因素，得出該礦存在的主要水害并提出相應(yīng)的水害防治措施。

關(guān)鍵詞：礦井充水因素；水害隱患；防治措施

前言

礦井水災(zāi)是煤礦中常見的主要災(zāi)害之一。礦井一旦發(fā)生水災(zāi)，輕則惡化生產(chǎn)環(huán)境，造成工作面接續(xù)緊張，破壞正常生產(chǎn)秩序，重則造成國家資源和財產(chǎn)損失，造成人員傷亡或淹井事故。做好礦井防治水工作，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一。本文通過分析仙亭煤礦的充水因素，得出該礦存在的主要水害并提出相應(yīng)的防治水措施，為煤礦持續(xù)、安全生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

一、礦井充水因素分析

根據(jù)井田水文地質(zhì)條件和礦井目前涌水量綜合分析，礦井充水因素主要有以下幾個方面。

（一）充水水源

礦井主要充水水源包括地表水、大氣降水、童子巖組裂隙含水層、巖溶水、采空區(qū)積水。

1.地表水。礦區(qū)范圍內(nèi)無較大的地表水體。礦區(qū)內(nèi)只有后畬溝常流水，枯季流量約1.25L/S，洪水期流量大于19.7L /S。礦區(qū)屬中低山區(qū)，以構(gòu)造侵蝕地貌為主，礦區(qū)內(nèi)山脊走向近東西向，山脊南北的溝谷發(fā)育，切割較深，斷面多呈“V”字型，溝底坡度大，溝谷水排泄通暢。歷年最高洪水位低于井口及工廣所在標高。所以，地表水對礦井開采不構(gòu)成水害威脅。

2.大氣降水。礦區(qū)屬溫帶海洋性兼內(nèi)陸性氣候，冬無嚴寒，夏無酷熱，溫暖潮濕，年平均氣溫15.3～19.6攝氏度，無霜期280～300天，雨水充沛。據(jù)大田縣氣象站2007-2017年統(tǒng)計資料：最大降雨量為2012年1913.3mm，最小降雨量為2011年1198.6mm，2007-2017年年均降雨量為1601.8mm。大氣降水是礦區(qū)地下水主要補給來源，通過地表裂隙滲入。

3.童子巖組裂隙含水層。礦井開采揭露的地層為童子巖地層。童子巖組細砂巖裂隙承壓含水層大多數(shù)是煤層頂?shù)装?，富水性極弱～中。當采掘工程揭露細砂巖含水層時，地下水會進入礦井，一般僅為淋、滴水，成為直接充水因素。

4.巖溶水。礦井深部棲霞組灰?guī)r富水性中等～不含水。棲霞組灰?guī)r跟童子巖組地層之間隔了一套90m厚文筆山組泥巖隔水層，一般不會被揭露，但局部受F3影響變薄。揭露灰?guī)r的鉆孔除ZK10作為水源孔沒封孔外，其余已全部封孔，封孔質(zhì)量合格。切割童子巖組煤系地層和棲霞組灰?guī)r的斷層有F4、F6、F10、F19和F突，因此棲霞組巖溶裂隙水只能通過ZK10鉆孔和F3、F4、F6、F10、F突斷層帶導(dǎo)水部分和局部文筆山組地層保存較薄的地方，補給童子巖組細砂巖含水層而進入巷道，成為間接充水因素。

5.采空區(qū)積水。礦井內(nèi)已調(diào)查分析采空區(qū)共計28處，開采情況清楚并無積水；已查明圈定井下+500m后洋運輸大巷因F突斷層導(dǎo)水設(shè)置的擋水墻內(nèi)積水區(qū)，其積水量約1368m3、積水最低標高為+508.28m、水壓1.3MPa?，F(xiàn)已制定了留設(shè)防隔水煤巖柱線和設(shè)置探水線、警戒線等防治水措施，對礦井生產(chǎn)不構(gòu)成水害威脅。礦區(qū)內(nèi)共有老窯17個，均已封閉，根據(jù)封閉前、后測量、調(diào)查資料，開采標高在+763m以上，均為平硐開采，無下山開采積水，與仙亭煤礦巷道沒有連通，區(qū)內(nèi)+763m以上標高17個老窯（平硐）均已封閉，未形成積水，且上部老窯距仙亭煤礦目前生產(chǎn)區(qū)域高差>300m以上，對仙亭煤礦開采不構(gòu)成水害影響。

（二）充水通道

礦井主要充水通道包括導(dǎo)水斷層、巖層裂隙、采空導(dǎo)水裂隙帶、未封閉的鉆孔。

1.導(dǎo)水斷層。礦區(qū)斷層破碎帶寬0.05～9.97米，一般有石英脈充填，大多數(shù)充填呈完整閉合狀，僅局部地方石英脈充填后仍有空隙，或充填后又受構(gòu)造變動，產(chǎn)生新的裂隙。鉆孔施工過程中斷層帶漏水的幾個孔都屬于風(fēng)化帶，深部揭露的斷層帶不漏水。除F突局部導(dǎo)水性較強外，其它斷層一般不導(dǎo)水，或?qū)匀酢珮O弱，井巷工程施工過程中，在后洋+500m運輸大巷迎頭揭露一條F突導(dǎo)水斷層，水源為棲霞組巖溶水，突水量達230m3/h，是仙亭煤礦的主要充水威脅。

2.巖層裂隙、采空導(dǎo)水裂隙帶。礦井內(nèi)已調(diào)查分析采空區(qū)共計28處，開采情況清楚并無積水。由于童子巖組細砂巖裂隙承壓含水層的富水性極弱～中，童子巖組細砂巖裂隙含水層及相對應(yīng)煤層采空導(dǎo)水裂隙帶對煤層開采沒有充水威脅。

3.未封閉的鉆孔。礦區(qū)范圍內(nèi)共施工110個鉆孔。其中已封孔鉆孔107個，尚未封孔鉆孔3個。未封閉的108/ZK10作為礦區(qū)水源孔，112/ZK4留作長期觀測孔，112/ZK18在0～630m孔段沒有揭露含水層和導(dǎo)水斷層，沒有封閉。現(xiàn)已對尚未封孔的3個鉆孔按外圈55m垂直留設(shè)防隔水煤（巖）柱線，并外推30m設(shè)置探水線，再外推50m設(shè)置警戒線，符合對封孔質(zhì)量不良鉆孔的鉆孔水防治要求。其余鉆孔封孔質(zhì)量合格并符合要求，礦井巷道、采面接近或揭露鉆孔時，未發(fā)現(xiàn)涌漏水現(xiàn)象，鉆孔水對井下開采不會造成水害影響。

（三）礦井主要水害

根據(jù)以上充水因素分析得出： 仙亭煤礦屬于基巖裂隙型充水礦床，水文地質(zhì)條件為中等類型。仙亭煤礦主要水害來自大氣降水、裂隙水、巖溶水、斷層水。

三、礦井水害防治措施

1.硐口上方溝谷要經(jīng)常清理通暢，防止因堵塞而發(fā)生溝谷洪水倒灌井下。加強地表巡查，發(fā)現(xiàn)地表裂縫、塌陷、泥石流或溪溝堵塞等情況及時采取相應(yīng)的防范措施；對煤臺、擋矸壩附近可能有地表水滲入的地段采取防滲措施。

2.完善井下排水系統(tǒng)，必須預(yù)備有專用排水設(shè)備，除保證正常排水工作外，還要有足夠的設(shè)備預(yù)防突發(fā)水害的發(fā)生。

3.做好各類防治水設(shè)施的保護：各水平、區(qū)段用于截流所構(gòu)筑的攔水墻、排水溝等防洪設(shè)施要指定專人負責(zé)定期巡查，特別在暴雨來臨之前要突擊檢查，查出隱患應(yīng)立即整改。

4.斷層水防治。F3、F4、F6、F10、F19、F突斷層防隔水煤（巖）柱。L=0.5KM（3p/Kp）1/2≥20m（L為煤柱留設(shè)寬度，m；K為安全系數(shù)，一般取2～5；M為煤層厚度或采高，一般小于2m，取2m；p為水頭壓力，0～5.48MPa；Kp為煤的抗拉強度，一般0.15～0.55MPa，取0.15MPa）經(jīng)計算，L為0～52.3m，取整為60m。嚴格制定探水線和警戒線：探水線按F3、F4、F6、F10、F19、F突斷層防隔水煤（巖）柱線外推30m留設(shè)，警戒線由探水線外推50m留設(shè)。對其他斷層應(yīng)核準斷層產(chǎn)狀、位置、分析斷層帶的富（導(dǎo)）水性，并在平面圖、剖面圖上確定斷層與采掘工作面的空間幾何關(guān)系。當井下掘進巷道穿過斷層破碎帶時，要嚴防來壓冒頂突水或遲到突水，并及時采取相應(yīng)的防水措施，加強支護、砌碹或注漿封閉等。

5.必須嚴格執(zhí)行探放水制度，對情況不明的或可疑之處，必須做到“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。

四、結(jié)語

綜上可知，仙亭煤礦主要充水水源包括地表水、大氣降水、童子巖組裂隙含水層、巖溶水、采空區(qū)積水五個方面；礦井充水通道包括導(dǎo)水斷層、巖層裂隙、采空導(dǎo)水裂隙帶、未封閉的鉆孔四個方面。礦井主要水害來自大氣降水、裂隙水、巖溶水、斷層水，并通過采取相應(yīng)措施對礦井水害進行預(yù)防和治理。