淺談雙鴨山集賢煤礦水害及防治措施

趙金凱

黑龍江煤田地質(zhì)勘察院，中國·黑龍江 雞西 158100

集賢煤礦；突水水源；突水通道；突水因素

1 引言

在收集了集賢煤礦多年積累的地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料、煤礦開采井下實(shí)際涌（突）水情況，以及周邊礦井的地質(zhì)、水文地質(zhì)、礦井涌（突）水資料，自生產(chǎn)以來共發(fā)生有記錄的較大突水18 次，突水量大于500m3/h 的發(fā)生1 次，小于500m3/h 的發(fā)生17 次（見表1）。論文詳細(xì)分析研究了以上較大突水事故的基礎(chǔ)上，分析論證了突水水源、突水通道、突水因素，進(jìn)行了礦井頂板涌（突）水危險(xiǎn)性分區(qū)評價(jià)。提出以下針對性的防治水措施。

2 地表水水害及其防治措施

井田內(nèi)大氣降水與礦井涌水量關(guān)系密切程度不高。但井田內(nèi)礦井在生產(chǎn)過程中形成地裂縫、塌陷洼地、導(dǎo)水裂縫帶等，導(dǎo)致直接含水層與間接含水層的隔水性遭到破壞，使得含水層聯(lián)通或水力聯(lián)系增強(qiáng)。雨季降水可以通過地裂縫、導(dǎo)水裂縫帶直接或間接進(jìn)入生產(chǎn)礦井，威脅礦井安全，根據(jù)當(dāng)前開采深度，雖然與上覆間接含水層聯(lián)系較弱，但是仍有一定的導(dǎo)水通道為其提供涌（突）水條件。建議及時掌握可能危及煤礦安全生產(chǎn)的暴雨洪水災(zāi)害信息，主動采取防治措施，建立雨季巡查制度，雨季專人定時對地表水體及開采區(qū)上方進(jìn)行巡查，特別是接到暴雨災(zāi)害信息和警報(bào)后，應(yīng)當(dāng)實(shí)施24 小時不間斷巡查，及時通報(bào)水情水害威脅情況，發(fā)現(xiàn)塌陷區(qū)及水坑或地裂縫，要及時疏排和封堵[1]。

3 采空區(qū)、老窯水水害及防治措施

井田范圍內(nèi)有4個小井，積水情況不祥，井田內(nèi)有采空區(qū)、老窯、廢棄巷道、臨時積水點(diǎn)共83 處，歷年發(fā)生過兩次采空區(qū)突水。因此采空積水對于本礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成了一定威脅，需要采取一定防治水措施：

表1 礦井突、涌水點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

（1）本礦井要注意采空積水與地表水的水力聯(lián)系，應(yīng)當(dāng)防止灌入和滲漏。

（2）充分做好防水煤柱的留設(shè)工作，嚴(yán)禁在各種隔水煤柱中采掘。

（3）及時更新完善臺賬及充水性圖，對于生產(chǎn)中取得的采空區(qū)、積水區(qū)情況要及時反饋、整理，完善積水臺賬。工作面布置前，一定要對各種積水進(jìn)行標(biāo)注。工作面開采完畢后，要根據(jù)揭露地層、構(gòu)造、出水點(diǎn)以及涌水量，認(rèn)真分析總結(jié)充水水源、充水通道與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，并做好相關(guān)工作的記錄和更新；

（4）建立老窯積水動態(tài)空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)老窯積水信息的實(shí)時更新。加強(qiáng)采空區(qū)積水的探測及監(jiān)測工作，定期收集、整理、調(diào)查并核對本礦采空區(qū)積水情況，及時完善更新采空積水區(qū)臺賬，對積水區(qū)危害性進(jìn)行動態(tài)評價(jià)，及時預(yù)測預(yù)警。

4 地下水水害及其防治措施

集賢煤礦現(xiàn)階段開采煤層的地下水充水水源主要為白堊系砂巖裂隙水，且煤層開采后導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育到直接頂板白堊系砂巖裂隙含水層中，受到構(gòu)造影響破壞較為嚴(yán)重，一般斷層突水多發(fā)生在掘進(jìn)巷道迎頭、井筒或工作面。其突水來源是斷層導(dǎo)通含水層，突水量大小取決于斷層導(dǎo)水能力、通道的長短及含水層的富水性。因此，構(gòu)造因素是礦井地下水防治的關(guān)鍵和重點(diǎn)。

（1）詳細(xì)分析研究了揭露的斷層、斷層帶充填物及其膠結(jié)情況，開采前，應(yīng)用物探、鉆探進(jìn)行超前探工作，進(jìn)一步查明斷層各段的富導(dǎo)水性；

（2）在綜合分析研究斷層富導(dǎo)水性情況后，針對研究程度較為清楚的斷層，在其富水性較好區(qū)域，需要對接近構(gòu)造區(qū)或者局部富水區(qū)專門采取抽放水；必要時進(jìn)行含水層改造和隔水層加固工作。對于這些斷層，開采時要預(yù)留好足夠的防隔水煤柱；

（3）對于生產(chǎn)中揭露的但并未突水的斷層，應(yīng)加強(qiáng)觀察，嚴(yán)防滯后突水；

（4）采掘工程臨近斷層時，要重新評價(jià)斷層煤柱尺寸，及時修改設(shè)計(jì)。若發(fā)生斷層出水及時停止采掘，測量水量，取水樣化驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)其水質(zhì)與含水豐富的含水層相似，采取封堵措施或打注漿孔注漿封堵。

（5）采掘中揭露的出水點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)采集水樣進(jìn)行水化學(xué)試驗(yàn)，查明充水水源，排除隱患后，方可繼續(xù)開采掘進(jìn)；

（6）由于斷裂發(fā)育存在不均一性，因此，巷道掘進(jìn)及采煤過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，利用物探、鉆探等綜合手段查明前方巖層及頂板含水層的富水性特征，確保安全后方可施工。同時，應(yīng)遵循先治后采的原則，確保無水害威脅后方可進(jìn)行回采[2]。

5 冒裂帶直接導(dǎo)通含水層水害及其防治措施

導(dǎo)水裂隙帶的水源是直接充水水源，這些水源在煤層開采過程中將全部進(jìn)入礦井，因此，針對各煤層直接充水含水層主要的防治水措施有：

（1）煤層導(dǎo)水裂隙帶部分導(dǎo)通頂板直接充水含水層，因此開采時，在整個礦區(qū)應(yīng)對頂板直接充水含水層中的水進(jìn)行疏排。

（2）防止地表水以及大氣降水的入滲。煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶在富水性較強(qiáng)區(qū)域，加之構(gòu)造存在的區(qū)域，主要是大氣降水及第四系含水層對煤層開采的影響，具體措施為：

①充分調(diào)查該處地形，地貌條件，掌握含水層出露及隱伏情況，正確確定地表分水嶺、含水層補(bǔ)給區(qū)，評價(jià)每一水系或排（防）洪溝渠道匯水面積。

②加大水文地質(zhì)調(diào)查區(qū)域，不僅在井田內(nèi)部對其進(jìn)行勘探，還要在井田外部的一定區(qū)域擴(kuò)大調(diào)查，因?yàn)榈貙娱g的水力聯(lián)系是一個整體，井田外部的地表水也會通過封閉不良鉆孔等導(dǎo)水通道補(bǔ)給該含水層。相應(yīng)地，在查明井田外部一定區(qū)域與各含水層的水力聯(lián)系后，也要采取和井田內(nèi)一樣的防治措施。

③對井田范圍內(nèi)及相鄰礦區(qū)回采塌陷所造成的地面裂隙進(jìn)行相應(yīng)的檢查、充填、疏通。做好地面塌陷坑、裂隙、廢棄露天坑及廢棄小煤礦等的回填工作。

（3）對于煤層導(dǎo)水裂隙帶已經(jīng)影響到直接充水含水層的區(qū)域，必須堅(jiān)決疏排，但是由于煤層頂板直接充水含水層砂巖裂隙含水層本身滲透系數(shù)差，富水性極不均勻，往往很難一次性大面積疏干，建議針對地質(zhì)構(gòu)造提前分階段、多鉆孔、長時間疏放水，實(shí)現(xiàn)安全疏干。

總之，采掘施工前必須做好水害預(yù)測預(yù)報(bào)工作，做好水害排查制度，加強(qiáng)日常管理工作，有針對性地開展水文地質(zhì)工作，確保礦井的安全生產(chǎn)。