淺談葦子溝煤礦水文地質(zhì)特征及防治措施

李相海

（新疆鴻新煤業(yè)公司葦子溝礦，新疆 昌吉 831100）

0 引 言

葦子溝煤礦礦井的水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型，煤層被賦予在侏羅系西山窯組的地層中，通過分析該區(qū)域地下水的賦存狀態(tài)、含水層的巖性特點(diǎn)和埋藏情況，區(qū)域內(nèi)的含水層被劃分為3 種類型，分別是第四系含水層、中侏羅統(tǒng)西山窯組含水層（分上下段）和燒變巖裂隙潛水含水層[1]。

1 礦井總體概況

葦子溝煤礦位于呼圖壁縣西南55 km 處的葦子溝，總體地勢南高北低，井田地表水系較為發(fā)育，內(nèi)有葦子溝河，年徑流量200～300 萬m3。在葦子溝河上游，泉水涌出量為30 m3/h，主采5、6、7 號煤層。

2 區(qū)域水文地質(zhì)

2.1 水文地質(zhì)單元

葦子溝煤礦東、北、南三側(cè)以地表分水嶺為界，西以呼圖壁河為界，構(gòu)成一個局部完整的水文地質(zhì)單元，西部呼圖壁河為本區(qū)天然排放邊界，區(qū)內(nèi)地表、地下水主要向呼圖壁河進(jìn)行排放；南部雪山一側(cè)地表最高點(diǎn)構(gòu)成南側(cè)區(qū)域地表水分水嶺；東部以干溝以東一側(cè)地表最高點(diǎn)構(gòu)成東側(cè)區(qū)域地表水分水嶺，分水嶺以西，地表地下水主要向呼圖壁河排放，分水嶺以東地表地下水主要向東面區(qū)域性河流三屯河進(jìn)行排放；北部齊古組、頭屯河組等相對隔水層出露于地表的最高點(diǎn)構(gòu)成了北側(cè)區(qū)域地表水分水嶺。葦子溝煤礦位于區(qū)域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給-徑流帶。

2.2 主要含水巖組及其特征

依據(jù)巖性組合、巖層富水性等特征，對井田內(nèi)所有鉆孔的巖性組合特征進(jìn)行分析，結(jié)合抽水實(shí)驗(yàn)資料和基建過程來揭露水文地質(zhì)資料，對井田內(nèi)含水層進(jìn)行了劃分。

2.2.1 孔隙潛水含水層

該含水層分布范圍主要是井田穿過的葦子溝河床及兩岸，地下水的賦存形式為孔隙潛水，雖然該含水層的富水性強(qiáng)，但是其分布面積較小，因此儲水量不多。

2.2.2 中侏羅統(tǒng)西山窯組上段含水層

含水層位于西山窯組上段（J2x2）底部，層厚，該含水層的鉆孔揭露厚度為6.31～87.23 m，中、粗砂巖厚度為6.31～83.65 m，平均38.07 m，占地層總厚度的44.88～100 %，透水性較好，在井田東北、西南揭露厚度較大，向中部逐漸減小。

2.2.3 中侏羅統(tǒng)西山窯組下段含水層

該含水層位于西山窯下段的頂部泥巖底板至B8 的煤層底板砂巖，該含水層的傾向、走向變化較大，其鉆孔揭露含水層厚度為42.75～166.86 m，平均厚度109.39 m。

2.2.4 燒變巖裂隙潛水含水層

由于煤層在地表和地表的淺埋段發(fā)生了不同程度的火燒，導(dǎo)致巖石變形、裂隙發(fā)育，加上葦子溝河以及大氣降水的補(bǔ)給形成了該含水層。

3 礦井充水條件分析

通過對含水層的賦存條件、循環(huán)條件和補(bǔ)給條件結(jié)合臨近生產(chǎn)礦井的充水因素分析，得到對本煤層開采有影響的充水水源主要包括大氣降水、地表水、老窯水、西山窯組砂巖裂隙水、燒變巖裂隙水。

3.1 大氣降水

葦子溝煤礦處于溝壑相間的地形中，加上其地形落差較大，有利于大氣降水的累積，這將對礦床產(chǎn)生不利的影響。

3.2 地表水

河流在途徑西山窯組基巖裸露區(qū)和燒變巖區(qū)時，由第四系潛水補(bǔ)給基巖含水層地下水。河溝水是礦床充水的因素之一。

3.3 老窯水

根據(jù)資料，老窯區(qū)域位于一采區(qū)，在首采區(qū)（二采區(qū)）開采范圍外，距離首采區(qū)（二采區(qū)）上邊界約800 m，不會影響首采區(qū)生產(chǎn)，但是會是未來礦床開拓的充水因素之一。

3.4 西山窯組砂巖裂隙水

西山窯組砂巖裂隙水是影響井田煤層開采的主要含水層，在施工中水補(bǔ)1、2 號孔在揭露西山窯組上段時開始涌水。剛揭露含水層時涌水量較大，但在長時間放水后水量變小，說明西山窯組砂巖裂隙水多以靜儲量為主，是礦坑的充水水源之一。

3.5 燒變巖裂隙水

通過地表地質(zhì)工作發(fā)現(xiàn)勘探區(qū)南部發(fā)育有大面積火燒區(qū)，巖石孔隙裂隙發(fā)育，受大氣降水和西溝河水的補(bǔ)給，貯存大量積水。在煤礦的開采過程中揭露到燒變巖裂隙水，礦井涌水量突然增大，因此，燒變巖裂隙水是礦床充水的因素之一。

4 礦井水害防治措施

礦井水害防治措施主要從以下幾個方面展開，如圖1 所示：

圖1 防治措施

4.1 開拓開采方面的措施

1）礦井劃分為3 個水平，礦井各個水平均設(shè)有主排水系統(tǒng)、潛水泵強(qiáng)排系統(tǒng)，其中1、2 水平排水采用一級排水，由水泵直接排至地面，3 水平排水系統(tǒng)通過管路排至2 水平，由3 水平排水系統(tǒng)排至地面。

2）本礦井設(shè)計確定在礦井正常排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加1 套潛水泵強(qiáng)排系統(tǒng)，其排水能力滿足礦井最大排水量要求。

3）對封閉不良鉆孔如ZK204-1 鉆孔，在靠近ZK204-1 鉆孔作業(yè)時，須采取探放水、注漿堵漏、重新封孔或其他有效的措施。

4.2 防水安全煤柱留設(shè)

防隔水煤柱是煤礦井下重要的防水設(shè)施之一，煤礦生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按設(shè)計好的煤柱進(jìn)行留設(shè)，隔離防隔水煤柱中嚴(yán)禁進(jìn)行采掘作業(yè)[2]。

4.3 井下探放水措施

探水或接近積水區(qū)域進(jìn)行巷道掘進(jìn)時，必須進(jìn)行探放水措施的實(shí)施，保證礦井的安全生產(chǎn)[3]。

1）在探放老空水和小煤窯積水前，要明確老空水體的空間位置、積水量和水壓。注意，探放水必須打中老空水體，在整個過程中要監(jiān)視放水的全過程，直到老空水放完為止。

2）進(jìn)行探水掘進(jìn)前，在前期預(yù)計水壓較大的區(qū)域必須進(jìn)行孔口管和控制閘閥的安裝，當(dāng)測試達(dá)到設(shè)計能夠承受的水壓之后，才能進(jìn)行鉆孔的掘進(jìn)。

3）鉆孔進(jìn)行掘進(jìn)時，如果出現(xiàn)煤層松軟、片幫等異常情況時，須立刻停止鉆進(jìn)，注意不能拔出鉆桿，及時向調(diào)度室報告，派相關(guān)人員處理。

4）瓦斯監(jiān)測是井下探放水過程中十分重要的組成部分，將便攜式瓦斯檢測儀安裝在打鉆地點(diǎn)下風(fēng)側(cè)（懸掛鉆孔下風(fēng)側(cè)1.0～1.5 m，距離煤幫0.2～0.5 m，與鉆孔同高的位置），當(dāng)儀器監(jiān)測到瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1 %時停止打鉆，工作人員撤離至工作面安全位置，采取相應(yīng)措施進(jìn)行瓦斯的防治，當(dāng)濃度降至 1%以下時繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。

5）當(dāng)巷道布置位于礦井邊界時，務(wù)必按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行礦界隔離煤柱的留設(shè)，與相鄰礦井進(jìn)行采掘?qū)崪y圖紙的交換，根據(jù)交換信息進(jìn)行巷道布置的調(diào)整，從而避免礦井在巷道設(shè)計時與鄰近礦井發(fā)生采空區(qū)或巷道貫通事故。

4.4 地表水害防治

礦井目前常用的地表水防治措施[4-5]：

1）每年雨季前要組織一次防洪檢查，礦井各井口要制定防洪措施，防止洪水入井。

2）每年雨季前要制定地面水溝清理計劃，并按計劃清理地面水溝。

3）回采結(jié)束后要及時在工作面所有巷道出口處設(shè)擋水密閉墻進(jìn)行擋水。

4）在井下采取加大工作面排水系統(tǒng)排水能力和加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測等有效手段，進(jìn)行綜合防治。

5）加強(qiáng)觀測，特別是雨季前后，要增加觀測次數(shù)，提高警惕，當(dāng)水位高于最高洪水位時，向上級部門和地方政府發(fā)出警報。

6）在礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中應(yīng)加強(qiáng)對場地內(nèi)排水渠的監(jiān)測，及時清理水渠，并在水渠進(jìn)口設(shè)置鐵質(zhì)柵欄等設(shè)施，保證工業(yè)場地安全。

4.5 井下水害防治設(shè)施

1）注漿堵水設(shè)施。注漿堵水主要是封堵導(dǎo)水通道和對采煤工作面底板薄弱帶進(jìn)行注漿堵水加固。

2）水害的安全監(jiān)測監(jiān)控。建立地下水動態(tài)觀測系統(tǒng)，與礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)緊密結(jié)合，做到對水害的監(jiān)測監(jiān)控。

4.6 老窯采空區(qū)水治理

設(shè)計建議后期礦井開采至井田邊界以前，采用物探、鉆探等方法對鄰近煤礦進(jìn)行探查工作，探明地方煤礦有無越界開采情況，以便于礦井的后期生產(chǎn)。

5 結(jié) 語

煤礦在生產(chǎn)和建設(shè)過程中，水災(zāi)是影響礦井安全的重要因素。建立防治水機(jī)構(gòu)、分析和研究礦井水害類型及其發(fā)生原因，對于水害的治理具有十分重要的意義。在查清水害水患后，采取有針對性的、有效的防范與治理措施，才能對礦井中各種水害事故的發(fā)生產(chǎn)生有效的預(yù)防作用，確保煤礦的安全生產(chǎn)。