露天礦區(qū)的礦井水害分析及防治建議

李 峰

（山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安 271000）

1 井田概況

露天礦區(qū)位于所研究區(qū)域的中部，以F10斷層為界分為南北兩區(qū)。其南部邊界為露天礦區(qū)各礦層露頭；北部邊界為各礦層的-1500m底板等高線；西部邊界淺部為F2斷層，落差170m～270m，深部為F8斷層，落差0～83m；東部邊界淺部、深部均以人為邊界[1]。

2 礦井水害分析

（1）地表水害

地表水系主要有地區(qū)主河及其支流，匯集后自東北至西南流經(jīng)本井田淺部水平地面，該河流為一季節(jié)性河流，雨季降水充沛，河水流量增加，之后迅速減小，其與含水層的直接聯(lián)系較弱，通過補(bǔ)給流砂層，對礦井涌水量間接補(bǔ)給，補(bǔ)給量有限。根據(jù)歷史資料記載，礦井最高洪水位線為+171m，礦主副井口標(biāo)高均高于最高歷史洪水位線。河流上游及其支流建有東周水庫、金斗水庫等，對洪水起到控制調(diào)節(jié)作用。礦區(qū)地處丘陵地帶，南高北低，地表一般不會形成大面積的積水區(qū)域。

淺部開采時，地表水主要通過古空、老空、盜采沙坑等進(jìn)入礦井，礦區(qū)專門對淺部古空、老空、盜采沙坑等存在隱患的區(qū)域進(jìn)行排查分析，制定治理方案。對發(fā)現(xiàn)的古空區(qū)、沙坑、塌陷區(qū)，進(jìn)行回填治理；對存在積水的老空、老窯區(qū)，進(jìn)行疏放水并及時回填等。露天礦區(qū)制定了地表水患巡查制度，及時發(fā)現(xiàn)水害隱情，及時處理。目前淺部地區(qū)-210m水平為生產(chǎn)水平，地表水可通過礦層露頭進(jìn)入礦系地層當(dāng)中，因此局部受地表水害威脅。

深部水平開采時，地表水主要通過斷層、裂隙、封閉不良鉆孔等進(jìn)入礦井。露天礦區(qū)目前未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)鄬?，開采深部下組礦產(chǎn)的導(dǎo)水裂隙帶未導(dǎo)通地表，未來采掘區(qū)域內(nèi)不存在封閉不良鉆孔，因此深部水平開采時，礦井一般不受地表水害威脅。

（2）老窯水害

井田淺部以南丘陵地帶，存在較多的古井、老窯，老窯水可通過古井、古巷進(jìn)入礦井。在礦區(qū)第一次開采設(shè)計(jì)時，進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，（礦井鉆孔資料古字號鉆孔）并留設(shè)了足夠的保安礦柱，對已有的古空區(qū)進(jìn)行了隔離，現(xiàn)今有井口位置的小井3個，并且井口進(jìn)行了抬高加固，地面進(jìn)行了鋪墊及硬化處理，洪水一般不會進(jìn)入。

（3）本礦井老空水害

目前，礦井內(nèi)老空積水區(qū)有6處，積水總面積13.76萬m2，總積水量9.67萬m3，主要分布在二采區(qū)、三采區(qū)，積水區(qū)位置、范圍、積水量清楚。礦井內(nèi)6處老空積水區(qū)已標(biāo)記在礦井充水性圖及采掘工程平面圖上，并做好了“三線”標(biāo)注，采掘活動接近上述采空積水區(qū)時，提前進(jìn)行探放，消除老空積水區(qū)安全隱患。正常情況下，本礦井老空水不會對礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。

（4）頂板水害

①山西組砂巖裂隙水害

開采山西組2、3、4號礦受影響的頂板含水層為山西組砂巖裂隙水。礦井實(shí)際揭露資料表明，該含水層水多以裂隙淋水形式進(jìn)入礦井，淺部地下水循環(huán)條件較好、富水性較強(qiáng)，礦井涌水量較大；深部由于埋藏較深，其上又有數(shù)百米厚的古近系隔水層覆蓋，地下水循環(huán)條件差，以構(gòu)造裂隙水為主，富水性變?nèi)?，礦井涌水量明顯減小。目前礦井生產(chǎn)主要集中在深部水平，深部山西組砂巖裂隙含水層水富水性弱，及時疏排，一般不會威脅礦井生產(chǎn)。

②太原組頂板水害

開采11礦層，受影響的頂板含水層為太原組砂巖裂隙水，該含水層含水微弱，一般以滴水、少量淋水等形式流入礦井，對礦井生產(chǎn)影響較小，一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。11號礦上距一灰99.8～141.1m，開采11礦層不會波及一灰含水層，因此一灰不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

開采13礦層，受影響的頂板含水層為其直接頂四灰。四灰露頭位于古河床邊緣，主要靠大氣降水入滲補(bǔ)給。目前礦井生產(chǎn)在深部水平，深部四灰含水層富水性弱，井下揭露基本全部干燥無水，僅在構(gòu)造破碎帶附近局部有少量淋水、滴水，及時疏排，一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

15號礦直接頂、底板均為砂、泥巖，一般不含水。上距13號礦10.60m左右，距四灰12.10m左右。15號礦層開采時導(dǎo)水裂隙帶可導(dǎo)通至13號礦采空區(qū)，回采13礦層采取自然疏水，雖一般不會產(chǎn)生13礦層老空水，但仍應(yīng)做好超前探放水工作；四灰在13礦層開采過程中會疏干，一般不會威脅礦井安全生產(chǎn)。

（5）底板承壓水害

①上組礦層底板灰?guī)r水害

山西組6礦層受影響的底板含水層為一灰水。一灰含水層露頭位于柴汶河古河床范圍內(nèi)，接受第四系潛水補(bǔ)給。據(jù)實(shí)際揭露，-210m水平以下基本干燥無水，揭露時僅見有被方解石脈充填的少量裂隙，僅局部有淋水，因此開采上組礦一般不受底板水害威脅。

②下組礦底板水害

下組礦開采受底板水影響的含水層為太原組徐灰、草灰和奧陶系灰?guī)r含水層。徐灰、草灰含水層下距奧灰較近，受構(gòu)造及采動影響可能局部接受奧灰水補(bǔ)給。目前礦井在深部水平生產(chǎn)，深部奧灰含水性極不均一，雖然多數(shù)部位含水，且有較大水壓，但是水量較小，在采取適當(dāng)防治水措施后，能夠?qū)ο陆M礦實(shí)現(xiàn)安全開采。正常情況下，下組礦開采受奧灰水影響，但不威脅礦井安全，但局部尤其在斷裂構(gòu)造附近，隔水層有效厚度降低，礦層開采受奧灰水害的影響加大。

3 水害防治建議

（1）加強(qiáng)對地表積水區(qū)、塌陷坑巡查力度，對異常區(qū)域及時采取措施治理，消除地表水害隱患，防止遭遇特大暴雨而發(fā)生水害事故。

（2）建立健全水害預(yù)測預(yù)報(bào)制度，對礦井生產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況、水害類型等進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)，提出預(yù)防處理水害的措施。

（3）定期開展水害隱患排查，每年制定水情水害年預(yù)報(bào)；每月提交水情水害預(yù)報(bào)；并針對性地進(jìn)行臨時水情水害預(yù)報(bào)。

（4）礦井所有采掘頭面嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，在作業(yè)措施及規(guī)程做出明確規(guī)定。

（5）定期（以及雨季前）清理水倉和疏通水溝，維護(hù)好水泵和排水管路。特別要加強(qiáng)雨季“三防”工作，提高供電、排水設(shè)備、設(shè)施的安全保障能力，雨季前必須進(jìn)行水泵排水聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，并編制聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)報(bào)告，以保證井下水流暢通和供電排水設(shè)備完好。

（6）礦井深部區(qū)域的地質(zhì)條件偏復(fù)雜，對礦層開采影響較大，礦井深部的11、13、15礦層開采受底板奧灰水威脅，必須采取可靠的技術(shù)措施，在進(jìn)行物探、鉆探，建立完善的疏排水系統(tǒng)與水文觀測系統(tǒng)后，方可在安全水壓范圍內(nèi)進(jìn)行帶壓開采。

（7）在進(jìn)行深部礦層開采時，對物探查明的徐、奧灰富水區(qū)應(yīng)引起足夠重視，特別是斷層附近交匯處的富水區(qū)，應(yīng)做好井下超前探和注漿加固工作。隨著礦層埋深的增大，深部的壓力加大，弱富水區(qū)也可能會對礦井造成較大的危害，在生產(chǎn)中應(yīng)引起足夠重視。

（8）進(jìn)一步完善下組礦各采區(qū)水文觀測系統(tǒng)，對礦井老空積水要加強(qiáng)排查，附近有采掘活動時要將上覆老空積水疏干，對同一礦層的積水要留設(shè)足夠的礦柱。加強(qiáng)對礦井周邊相鄰礦礦采掘情況及老空區(qū)積水情況的調(diào)查，杜絕超層越界現(xiàn)象發(fā)生。