福建省翠屏山煤礦水患分析及防治措施

王木勝

（福建煤電股份有限公司翠屏山煤礦 福建龍巖 364000）

1 礦井地質(zhì)構(gòu)造概況

翠屏山礦井處于永福復(fù)背斜和龍巖復(fù)向斜之間，總體呈現(xiàn)為向東方向傾斜的單斜構(gòu)造。由于地質(zhì)構(gòu)造深部有大幅度倒轉(zhuǎn)褶曲，淺部和深部均有緩斷層破壞，褶曲在剖面上成反S型，幅度大小不一，形態(tài)各異，軸面呈波狀起伏［1］。主要大斷層有北西走向的F0大斷層，其直接切割底部灰?guī)r水與煤層接觸。東邊向西傾的F4大斷層，南邊向南傾的F南1大斷層。翠屏山礦區(qū)主要在這4 條大斷層中間開采。礦區(qū)內(nèi)小斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，多處有火成巖侵入。

礦井開采水平分三個水平：第一水平+380 m 以上，第二水平+380 m～+200 m，第三水平+200 m 以下。目前礦井生產(chǎn)處于第三水平。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 自然地理及地表水

礦區(qū)屬構(gòu)造侵蝕中低山地貌，地勢山脈大致為北東高南西低，最高點(diǎn)位于勘探7 線東邊山頂標(biāo)高+906.3 m，最低點(diǎn)基準(zhǔn)面位于礦區(qū)南邊的水泥廠區(qū)標(biāo)高+358 m，相對高差548.3 m。

本區(qū)為亞熱帶海洋性氣候，平均氣溫為20 ℃，最高氣溫為39 ℃，最低氣溫為-5.6 ℃。一般情況下3—5 月為雨季，6—9 月因受臺風(fēng)影響，多雷陣雨和暴雨，10 月至次年2 月為旱季。

區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，地形切割強(qiáng)烈，有利于大氣降水和地表溪溝水的自然排泄。礦區(qū)內(nèi)無大的地表水體，大氣降水為礦區(qū)的主要補(bǔ)給來源，而大氣降水主要通過3 條河溝（冬料溪，黃坑河及十八層溝）最終匯入董邦溪。冬料溪源于礦區(qū)中部，在雨季時才會形成河流，其他時節(jié)基本干涸，流經(jīng)礦區(qū)西南角，最終匯入董邦溪；黃坑河源于礦區(qū)外圍東部，河流流向自東向西，流經(jīng)礦區(qū)西北角，最終匯入董邦溪，降雨時是礦區(qū)東部的主要排水渠道；十八層坑源于礦區(qū)東北部，在雨季時才會形成河流，流向自東向西最終匯入董邦溪。

2.2 巖層含水性

礦井及周邊地層出露從老至新主要有：二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、文筆山組（P1w）、童子巖組（P1t）、二疊系上統(tǒng)翠屏山組（P2cp）等地層。

棲霞組含水層：地表未出露，隱伏于深部F0斷層以下及東部F4斷層下盤，為厚層狀可溶性石灰?guī)r，含巖溶裂隙水，富水性不均勻。全區(qū)見灰?guī)r鉆孔26 個，其中4-7 號、6-9 號、8-9號、8-11 號、10-7 號和鋼水2 號等6 個鉆孔有嚴(yán)重漏水，其灰?guī)r巖芯見有溶蝕現(xiàn)象，未見溶洞。翠屏山礦區(qū)內(nèi)灰?guī)r體埋藏較深，巖溶發(fā)育程度稍差，以溶蝕裂隙為主，淺部局部及構(gòu)造帶附近巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強(qiáng)，一般隨著深度的加大而逐漸減弱，屬不均勻弱-中等巖溶裂隙含水巖組。

文筆山組：厚約300 m，巖性以泥巖、粉砂巖為主，裂隙不發(fā)育，施工中未見涌漏水點(diǎn)，屬隔水巖組。

童子巖組：為一套海陸交互相含煤沉積，厚754.5 m，分為一、二、三段，其中第二段為海相泥巖和粉砂巖，是穩(wěn)定的隔水巖組。第一、三段由粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖及煤層等組成，含裂隙承壓水。據(jù)鉆孔巖芯水文地質(zhì)編錄資料，在+250 m 標(biāo)高以上的巖層有明顯的地下水活動痕跡，而在+250 m 標(biāo)高以下巖層基本被裂隙方解石脈、石英脈完全充填，地下水活動微弱。除局部構(gòu)造帶影響外，未見明顯的地下水活動痕跡，可見第一、三段含水性不均勻，富水性弱，為弱裂隙含水巖組。

翠屏山組：主要分布在井田中部和外圍的東南部，巖性以中細(xì)粒砂巖、粉砂巖為主，底部常見砂礫巖層，含裂隙承壓水，含水性不均勻，通常底部砂礫巖層，相對富水，施工中見涌、漏水孔各一個，涌漏水量小，為弱裂隙含水巖組。

2.3 斷裂構(gòu)造導(dǎo)水性

本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造及褶曲發(fā)育，總體為一向東方向傾斜的單斜構(gòu)造，在井田深部褶曲出現(xiàn)大幅度的倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使區(qū)內(nèi)煤系巖層的裂隙發(fā)育程度較區(qū)域上要強(qiáng)，緩傾角斷層也較發(fā)育，嚴(yán)重破壞了煤巖層的連續(xù)性，而往往構(gòu)造裂隙帶會具有較強(qiáng)的導(dǎo)水性。

區(qū)內(nèi)斷層導(dǎo)水性強(qiáng)的的斷層有F0、F4、F突，其他均為弱導(dǎo)水性斷層。鉆孔施工中所見斷裂構(gòu)造帶大都存在不同程度的破碎～裂隙帶［2］。鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測資料表明，鉆孔出現(xiàn)涌漏水的現(xiàn)象不多，僅8-11 號孔見F0發(fā)生了漏水，可見本區(qū)煤系地層中的斷裂構(gòu)造帶一般充水性不強(qiáng)，而對盤為灰?guī)r或者與灰?guī)r含水體有溝通的構(gòu)造帶，受灰?guī)r水地質(zhì)特征影響往往使構(gòu)造帶具有一定的充導(dǎo)水能力?？碧诫A段見有泉點(diǎn)在F4等構(gòu)造帶附近溢出，鄰區(qū)見F4斷層時，鉆孔中發(fā)生掉塊與漏水。礦井2014 年6 月12 日在施工309 采區(qū)-40 水平車場揭露F突斷層時，發(fā)生突水，突水量400 m3/h。從以上資料可知，導(dǎo)水性強(qiáng)的F0、F4、F突斷層，富水性較強(qiáng)，可能會對礦井造成突水事故，對礦井安全生產(chǎn)具有危害性。

根據(jù)翠屏山煤礦井田水文地質(zhì)條件的特征，結(jié)合《煤礦防治水細(xì)則》中水文地質(zhì)類型的劃分依據(jù)，翠屏山煤礦水文地質(zhì)類型應(yīng)劃分為中等類型。

3 礦區(qū)水患分析

3.1 大氣降水及地表水影響

礦井地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水，地表大氣降水是通過地表風(fēng)化殘坡積層、風(fēng)化層裂隙帶、構(gòu)造帶和采動裂隙帶等滲入補(bǔ)給各含水巖層，然后向礦坑充水，成為礦坑的主要補(bǔ)給來源。由于直接充水巖層為童子巖組弱含水層，正常情況大氣降水的滲入量較小，但在大暴雨時滲入量會增大。從翠屏山煤礦歷年的礦坑涌水量與降雨量變化曲線及礦井水文地質(zhì)長期觀測分析，礦坑涌水量受大氣降水影響明顯。

礦區(qū)屬中低山地貌，地表植被茂盛，區(qū)內(nèi)山脈呈北東高南西低，最高位于7 線東邊山頂標(biāo)高+906.30 m，最低侵蝕基準(zhǔn)面位于礦區(qū)南邊的水泥廠區(qū)標(biāo)高+358.00 m，相對高差548.30 m。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，有利于大氣降水和地表溪溝水的自然排泄。

礦區(qū)內(nèi)無大的地表水體，主要有三條河溝，礦井主井標(biāo)高為+380.00 m、風(fēng)井標(biāo)高為+515.00 m，主井旁的溝谷底部標(biāo)高為+359.50 m，風(fēng)井（+515.00 m）旁的溝谷底部標(biāo)高為+498.00 m。根據(jù)礦井歷年調(diào)查資料顯示主井旁的溝谷歷史最高洪水位標(biāo)高為+361.50 m，低于主井標(biāo)高18.50 m，風(fēng)井旁的溝谷歷史最高洪水位標(biāo)高為+501.00 m，均不會對主井、風(fēng)井造成洪水倒灌淹井事故。

3.2 周邊相鄰礦井及老窯積水影響

從該礦井最近調(diào)查周邊相鄰礦井及老窯26 個礦硐數(shù)據(jù)來看，目前這26 個礦硐均已全部關(guān)閉，有5 個煤礦硐開采最低標(biāo)高在+320 m～+368 m，其積水通過各礦硐采空區(qū)、裂隙構(gòu)造帶等通道滲入翠屏山煤礦。這些礦硐采空區(qū)積水一部分流入翠屏山礦+380 m 水平，再通過+380 主井平硐流出地面，另一部分滲入翠屏山礦第二水平+380 m～+200 m，最后流入+200區(qū)段中央泵房，再從+200 水平直接抽排至+380 主井平硐流出地面。礦井+200 區(qū)段中央泵房排水能力符合《煤礦安全規(guī)程》要求，能夠滿足礦井生產(chǎn)需求。翠屏山煤礦目前開采在第三水平+200 m 以下，在各區(qū)段開采中未發(fā)現(xiàn)小煤窯對礦井開采造成影響，老窯積水威脅對礦井影響較小。

3.3 鉆孔水影響

根據(jù) 《福建省龍巖市龍永煤田翠屏山勘探區(qū)綜合地質(zhì)報告》原始資料及鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測資料，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘探鉆孔共有134 個，少數(shù)漏水孔，封孔質(zhì)量良好，達(dá)到了封口目的。各鉆孔均按設(shè)計采用400 號以上水泥砂漿或泥漿封閉。鉆孔多采用分段封孔，孔口標(biāo)高+380 m 以上用濃泥漿注孔，標(biāo)高+380 m 以下用砂漿封閉。

礦井在井下施工接近鉆孔時，應(yīng)采取探放水措施，堅持“有疑必探，先探后掘”，及時避開漏水孔，在漏水鉆孔附近根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》留設(shè)60 m 的防隔水煤（巖）柱。

3.4 導(dǎo)水?dāng)鄬佑绊?/h3>

從上述斷裂構(gòu)造導(dǎo)水性中可以得出，區(qū)內(nèi)導(dǎo)水性強(qiáng)的的斷層有F0、F4、F突，其他均為弱導(dǎo)水性斷層。對于導(dǎo)水性強(qiáng)的F0、F4、F突斷層，礦井應(yīng)參照《煤礦防治水細(xì)則》規(guī)定，留設(shè)足夠尺寸的防隔水煤（巖）柱及留設(shè)“四線”（即積水線、停采線、探水線、警戒線），禁止開采隔水煤（巖）柱。往往斷層構(gòu)造裂隙帶較為破碎，其局部也會有一定的充導(dǎo)水性，而河流流經(jīng)此斷層破碎帶時，此斷層構(gòu)造帶容易成為導(dǎo)水通道，對礦井安全構(gòu)成威脅。因此，礦井在施工過程中，應(yīng)及時避開與河流直接接觸的斷層。

3.5 灰?guī)r水影響

區(qū)內(nèi)煤層與灰?guī)r之間雖然大部分分布有相對穩(wěn)定隔水的文筆山組地層，但由于后生構(gòu)造發(fā)育，造成煤系地層與棲霞灰?guī)r對口或構(gòu)造帶與灰?guī)r水有了水力聯(lián)系。因此，礦井要特別重視對灰?guī)r水的預(yù)防，加強(qiáng)對灰?guī)r的控制，不斷完善灰?guī)r頂界面圖，并留設(shè)足夠尺寸的隔水煤巖柱，以防突水災(zāi)害，確保安全生產(chǎn)。

4 防治措施

4.1 地表水防治

礦井通過多年投入大量量資金治理河床和地表塌陷區(qū)，取得了較好的治理效果。主要在地表兩個塌陷區(qū)上方兩測設(shè)引水渠或水泥澆灌（即474 邱江平斜井以外150 m 河溝治理及450 曾佳順15 號洞以外100 m 河溝治理），將水引出塌陷區(qū)，沿地表塌陷區(qū)高處截流水溝，防止大地降雨，山坡積水沿塌陷區(qū)水滲入井下。建議礦井進(jìn)一步加大做好對地表水疏導(dǎo)工作，疏導(dǎo)大青坑+482 新陂煤礦上部風(fēng)井的地表水、+433 風(fēng)井上部附近的水路和+450 風(fēng)井上部煤臺下部附近的水路，將地表水對礦井影響降至最低。

礦井應(yīng)每旬指派防治水成員巡查對礦井安全生產(chǎn)有可能影響的地表河谷、排洪溝渠、護(hù)坡等重點(diǎn)部位。特別是在雨季期間，應(yīng)加大巡查力度。每次降大暴雨前后，必須及時巡查地面情況和井下各觀測站涌水量變化情況，及時分析并采取針對性有效措施。當(dāng)發(fā)現(xiàn)暴雨、洪水災(zāi)害嚴(yán)重、有可能引發(fā)淹井時，必須立即緊急停產(chǎn)撤人，礦井重新恢復(fù)生產(chǎn)時必須在確認(rèn)隱患險情已徹底消除后方可恢復(fù)。

4.2 老窯、老空積水防治

礦井開采目前在第三水平+200 m 以下，上述已分析出老窯積水全部通過礦井+380 主井平硐及+200 m 中央泵房排流至地面。雖然對礦井目前開采影響較小，但預(yù)防巷道坍塌堵塞形成新的積水區(qū)，礦井必須對可疑地段嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原則。

礦井老空積水應(yīng)及時在礦井充水性圖和相關(guān)圖紙中標(biāo)注采空區(qū)范圍、積水量等情況，對已封閉巷道出水口的流量、水位、水質(zhì)等進(jìn)行定期觀測及分析，合理劃分礦井可采區(qū)、緩空區(qū)、禁采區(qū)，并在積水區(qū)外圍嚴(yán)格設(shè)置“四線”。

4.3 礦井水防治

（1）采取對標(biāo)管理，完善資料。礦井應(yīng)認(rèn)真搜集資料，比對分析，建立臺帳，完善資料，歸檔管理，為防治水工作提供有力的依據(jù)。及時更新《煤礦防治水細(xì)則》規(guī)定的礦井充水性圖等五大必備圖件和15 種基礎(chǔ)臺帳資料。

（2）技術(shù)指導(dǎo)、設(shè)備到位。配足防治水專業(yè)技術(shù)人員、專門的探放水隊(duì)伍和配足探放水作業(yè)人員人數(shù)，配備礦井水文地質(zhì)類型相對應(yīng)的探放水鉆機(jī)及配套設(shè)備，嚴(yán)格落實(shí)井下探放水相關(guān)規(guī)定。

（3）采取強(qiáng)化培訓(xùn)，提高技能。礦井應(yīng)定期開展防治水教育和培訓(xùn)，掌握井下探放水規(guī)定、透水預(yù)兆、應(yīng)急自救，搶險處置等必要的防治水知識，熟悉避災(zāi)路線，并組織考試。每年至少進(jìn)行1 次水害應(yīng)急救援演練，并及時根據(jù)實(shí)際演練效果情況補(bǔ)充修訂應(yīng)急救援預(yù)案。通過強(qiáng)化防治水技術(shù)的培訓(xùn)、考試和預(yù)案的演練，提高了各級管理人員防治水專業(yè)知識，讓廣大職工對防治水知識有了進(jìn)一步了解，提高了個人防災(zāi)、自救知識及能力。

（4）完善礦井排水系統(tǒng)。礦井進(jìn)一步對+200 水平中央泵房的改造完善，提高礦井排水能力，做好+160 m 及+120 m 臨時水倉的截排工作，減輕+0 水平中央泵房排水負(fù)擔(dān)，提高礦井防災(zāi)搞災(zāi)能力。

4.4 斷層構(gòu)造帶防治

礦井在施工過程中，應(yīng)避開與河流直接接觸的斷層。對于F0、F4、F突斷層，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范留設(shè)“四線”，并根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》留設(shè)足夠尺寸的防隔水煤（巖）柱，禁止開采煤（巖）柱。嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原則，施工中密切觀注井巷圍巖、斷層構(gòu)造破碎帶、工作面等情況，發(fā)現(xiàn)有透水預(yù)兆時，必須立即停止作業(yè)，并采取相應(yīng)防范措施。

4.5 灰?guī)r水防治

加強(qiáng)對灰?guī)r的控制，不斷完善灰?guī)r頂界面圖，密切注意F0斷層及其伴生斷層，盡可能地控制F0斷層及修改F0斷層等高線圖，在采掘工程平面圖、水平切面圖畫出“四線”，以F0斷層（灰?guī)r水）為積水邊界，在圖紙上標(biāo)注積水范圍。參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》和《煤礦防治水綜合技術(shù)手冊》，“四線”留設(shè)為60 m，積水區(qū)邊界為積水線，積水線往外推60 m 為停采線，停采線往外推60 m 為探水線，探水線往外推60 m 為警戒線。在今后生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格做到“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采”原則。

F0的伴生斷層有可能具有較強(qiáng)的導(dǎo)水性，比如已閉坑的福建省龍巖市東方二礦2011 年10 月20 日發(fā)生的井下突水淹井事故，東方二礦在井巷掘進(jìn)過程中揭露F0的伴生斷層，未引起重視，未采取探放水措施而導(dǎo)致淹井。因此礦井在井下施工過程中接近或揭露F0的伴生斷層時，發(fā)現(xiàn)工作面有異?，F(xiàn)象必須立即停止作業(yè)，撤離到安全通道，并立即上報礦井口調(diào)度室，礦井必須進(jìn)行安全技術(shù)論證和采取探放水措施。

5 結(jié)語

通過對翠屏山煤礦的水文地質(zhì)特征及水患分析，并結(jié)合礦井原始地質(zhì)資料及實(shí)際情況，提出了相應(yīng)合理有效的水害防治措施，對礦井安全生產(chǎn)有一定的促進(jìn)作用。