晉邦德礦水文地質(zhì)特征及礦井涌水量預(yù)測(cè)

李鵬飛

摘 要：晉邦德礦為解決礦井采掘過程中遇到的水文地質(zhì)災(zāi)害，通過對(duì)礦山水文地質(zhì)的監(jiān)測(cè)，結(jié)合礦山水害防治準(zhǔn)則，通過對(duì)輔二大巷進(jìn)行鉆孔注漿及設(shè)置截流墻有效的降低了輔二大巷的涌水量，維護(hù)了巷道工作面的安全生產(chǎn)，保障了礦山機(jī)械及人員的安全，為減少水害作出了貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì);水害防治;截流墻

1 前言

煤礦突水是礦山開采的重要影響因素，在礦山開采過程中，常見的水害有地表水體水害事故、沖積層水事故、灰?guī)r溶水事故等。此前學(xué)者們對(duì)礦井的水文地質(zhì)災(zāi)害防止作出了一定的研究。陳江峰，許亞坤[1]在已有的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)概念上建立了礦山水文地質(zhì)新結(jié)構(gòu)，并結(jié)合我國的實(shí)際情況對(duì)礦山的水害重新作出劃分，為礦山安全地質(zhì)提出了新方法及新的思路。為礦山的水文地質(zhì)作出重要指導(dǎo)。羅榮華，徐衛(wèi)東[2]對(duì)礦山水資源保護(hù)及礦山防水進(jìn)行研究，通過采用相似模擬及野外監(jiān)測(cè)等研究了含水層結(jié)構(gòu)滲透性變化趨勢(shì)。并分析了礦山水文地質(zhì)面臨的挑戰(zhàn)，為礦山水文地質(zhì)的發(fā)展作出指引。本文結(jié)合晉邦德礦的水文地質(zhì)發(fā)育情況，制定針對(duì)性的地下水防治方案，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)簡(jiǎn)介

水文地質(zhì)主要是指經(jīng)過地下水的運(yùn)動(dòng)造成的災(zāi)害，包括了地下水變動(dòng)、塌陷、滑坡等。據(jù)統(tǒng)計(jì)在2018年一共發(fā)生了對(duì)大2966起地質(zhì)災(zāi)害，其中滑坡災(zāi)害共發(fā)生了1631起，占了總數(shù)的55%，其次崩塌和泥石流災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)分列2.3位，分別為858和339起，剩余災(zāi)害總共發(fā)生138起。具體的比例圖如圖1所示。因此做好水文地質(zhì)災(zāi)害的防治是十分重要的。

晉邦德礦井田面積達(dá)到9.011km2，產(chǎn)量為1.2Mt/a，開采的深度1120m至740m，井田南北約4km，東西約為3.5km。主要為山西組煤層。礦井采用立井斜井聯(lián)合開拓，井下設(shè)置輔助井，輔助水平的標(biāo)高為+885m，1個(gè)主水平，主水平的高度為+800，主要開采3#和4#煤層。4#號(hào)煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，每層的厚度為0.5m～1.85m，每層平均厚度為1.5m，煤層的傾角為0°～4°，平均傾角為2°。

區(qū)域內(nèi)煤系中的含水層分別為三西組的3#煤頂板及底板的砂巖中的裂隙含水層及太原組十下灰?guī)r和太原組三灰的溶裂隙含水層，在部分的礦井侏羅系砂巖為直接含水層。三號(hào)煤的頂板和底板的砂巖含水厚度約為30m～60m，平均為40m左右，在此處域的鉆孔最大涌水量為0.504L/s.m，三灰含水層的厚度較為均勻約為5m，最大的涌水量為0.480L/s.m。目前對(duì)礦區(qū)多個(gè)礦井進(jìn)行探測(cè)發(fā)現(xiàn)最大的頂板底板出水量為577m3/h;三灰的礦井最大出水量達(dá)到450m3/h。所以對(duì)工作面進(jìn)行一定的防水措施是必不可少的。

礦山常用的防突水方法可以分為三種，分別為抽排法、疏降法和堵截法。抽排法是將礦井中的水匯聚到井下的水倉，然后通過水泵將水抽至地面。堵截法主要是在井下建立隔水層，將煤層與水源進(jìn)行隔離。疏降法通過井下鉆孔對(duì)水位進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)安全采煤。，所以為了解決礦山水害，礦山選用聯(lián)合防治對(duì)雨水進(jìn)行及時(shí)的處理。根據(jù)礦山的水文地質(zhì)規(guī)范，礦井水防治的要求必須達(dá)到如下的要求：

①首先應(yīng)當(dāng)建立合理的排水系統(tǒng)，排水管路及排水泵的設(shè)置必須滿足礦山的安全生產(chǎn)規(guī)范，用以保證夏季的雨水及時(shí)排除出;

②在巷道掘進(jìn)過程中，必須遵循有疑必探，先探后掘。當(dāng)遇到礦井水時(shí)先進(jìn)行治理，完成治理后再進(jìn)行開采;

③在井下的工作人員要進(jìn)行防突水培訓(xùn)，在工作時(shí)遇到突水問題時(shí)必須停止采掘的工程，等待專業(yè)人士進(jìn)行治理后再進(jìn)行工作;

④保障礦井的水倉的最大有效蓄水量，及時(shí)對(duì)蓄水池進(jìn)行排水處理。同時(shí)定時(shí)對(duì)井下管道進(jìn)行檢修，保證排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行;

⑤加強(qiáng)地質(zhì)及水文補(bǔ)充探測(cè)，對(duì)井上及井下的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，建立井下水位及水情的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);

⑥在雨季對(duì)地表的塌陷進(jìn)行及時(shí)的填埋并且同時(shí)進(jìn)行注漿，保證地表塌陷及裂隙不會(huì)加大地表的雨水滲透量;

⑦要認(rèn)真對(duì)待礦井防止工作，在進(jìn)行放水等工作時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)，將探水監(jiān)測(cè)報(bào)告進(jìn)行領(lǐng)導(dǎo)簽字，保證任務(wù)的責(zé)任化制度。

3 礦區(qū)水害防治

在開采3#煤時(shí)，由于3煤的主要含水層為山西組砂巖的含水層，各含水層直接存在著一定的聯(lián)系構(gòu)成了一個(gè)完成的含水層體，當(dāng)巷道及工作面掘進(jìn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的涌水，涌水具有來勢(shì)兇猛，流量大及壓力高等特點(diǎn)，所以對(duì)涌水進(jìn)行及時(shí)的治理十分必要。輔二大巷在掘進(jìn)時(shí)由于三灰頂板富水豐富，需要對(duì)其進(jìn)行一定的治理。首先對(duì)輔二大巷的144m～220m進(jìn)行注漿，鉆孔的出水量達(dá)到2～20m3/h，根據(jù)注漿比例注入水泥85.5t，水玻璃30t，雙液比為1：0.4，水灰比為1：1，注漿的壓力為23～30MPa，完成注漿后對(duì)注漿效果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)在完成注漿后，泥巖及砂巖垂向裂隙發(fā)育，巷道的遇水強(qiáng)度下降，鉆孔的出水量控制在了4m3/h以下，輔二巷道的出水量得到了一定的控制，為了對(duì)輔2大巷的出水量進(jìn)行進(jìn)一步的控制，對(duì)輔二大巷的倆側(cè)布置截流墻。考慮到輔二大巷的頂板的三灰含水層的水平裂隙發(fā)育較好，為了防止頂板淋水對(duì)該段水源進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)該段的頂板作截流墻以達(dá)到切斷水源橫向補(bǔ)給的作用，將突水變成靜水或有效的減小動(dòng)水的運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)頂板的含水層進(jìn)行隔離，減小巷道頂板的淋水及含水層對(duì)頂板的壓力，通過對(duì)含水層設(shè)置截流墻有效的保證了巷道的安全生產(chǎn)。截流墻布置示意圖如圖2所示。

通過設(shè)置截流墻有效的保證了頂板淋水的問題，有效的截?cái)嗔藱M向水流的流動(dòng)，減少了頂板淋水對(duì)水源的水力補(bǔ)給，較好維護(hù)了巷道的工作環(huán)境，保證了礦山設(shè)備及礦山人員的安全，保證了礦山的安全生產(chǎn)，有效的提升了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

根據(jù)上面的敘述可以看成出，通過對(duì)晉邦德礦的水文地質(zhì)的監(jiān)測(cè)可以看出，礦山的主要水源為巷道頂板及底板砂巖中的裂隙含水層及太原組十下灰?guī)r和太原組三灰的溶裂隙含水層，根據(jù)對(duì)輔二大巷的涌水分析，對(duì)輔二大巷的144m～220m段進(jìn)行鉆孔注漿有效的降低了輔二大巷的涌水量，并通過在巷道頂板建立截流墻有效的減小的巷道的涌水量，為礦山的安全作出一定的貢獻(xiàn)。同時(shí)為了更好的保障礦山的安全，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)后續(xù)水文地質(zhì)的監(jiān)測(cè)，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳江峰，許亞坤.蘆溝煤礦水文地質(zhì)特征及礦井涌水量計(jì)算[J].煤礦安全，v.40;No.420（11）：39-42.

[2]羅榮華，徐衛(wèi)東.某螢石礦井水文地質(zhì)特征分析及涌水量預(yù)測(cè)[J].煤炭技術(shù)，2014，33（8）：38-40.