趙益晨，牛志清

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，山西 介休 031200）

汾西礦區(qū)煤礦水害類(lèi)型分析與防治措施

趙益晨，牛志清

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，山西 介休 031200）

根據(jù)汾西礦區(qū)各礦井普遍受老窯、小煤礦采空區(qū)積水、地表水、沖積層水、含水層水威脅的現(xiàn)狀，針對(duì)各種水害提出了具體的防治措施和對(duì)策，完善探查手段，建立健全防治水害機(jī)構(gòu)和制度，加強(qiáng)技術(shù)管理和重視工程投入，防止重大水害事故的發(fā)生。

水害分析；防治措施

汾西礦區(qū)近年來(lái)，煤礦重特大水害事故、突水淹井事故多發(fā)，并有逐步上升趨勢(shì)，引起了各級(jí)管理部門(mén)對(duì)煤礦防治水工作的高度重視。汾西礦區(qū)為山西省優(yōu)質(zhì)主焦煤生產(chǎn)基地，煤層埋藏較淺，開(kāi)采歷史悠久，歷史上遺留了大量的老空區(qū)，尤其是上世紀(jì)九十年代以來(lái)，因大量小煤礦的不規(guī)范開(kāi)采，導(dǎo)致汾孝礦區(qū)各井田千瘡百孔，其大量小煤礦采空區(qū)可能存在的積水，構(gòu)成了煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患；近年來(lái)，隨著開(kāi)采水平的不斷延伸，煤層底板承壓水問(wèn)題亦日益顯現(xiàn)，嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)。

1 常見(jiàn)水害種類(lèi)

1.1 地表水水害

地表水體通過(guò)含水層漏頭、塌陷區(qū)、河床裂縫、古井或和大礦貫通的小煤礦井口潰入井下造成的水害事故。其特點(diǎn)：水量大，來(lái)勢(shì)兇，一旦潰入井下，將給礦井帶來(lái)毀滅性災(zāi)害，危害極大。汾孝礦區(qū)地形多為低山丘陵，溝谷縱橫，主要含水層在較大溝谷中都有出露。2007年7月29日，新陽(yáng)煤礦發(fā)生洪水灌井事故，大量洪水沿高陽(yáng)河床塌陷坑進(jìn)入井下，涌水量達(dá)1200m3/h以上，險(xiǎn)些造成淹井事故。事故原因主要為小煤礦私采河床保安煤柱，造成洪水潰入而殃及大礦。此外，由于河床等地表水體底部滲漏而增大礦井涌水量者更為常見(jiàn)。

1.2 沖積層水水害

汾西礦區(qū)地表大都基巖出露，第三、四系地層被溝古切割強(qiáng)烈，不含水或含水甚微，難以對(duì)井下造成威脅，但新陽(yáng)煤礦九采區(qū)煤層埋藏較淺，傾角平緩，第三、四系覆蓋層較厚，局部地段基巖厚度不足10m，煤層回采后冒裂帶將與松散層溝通，極易發(fā)生此類(lèi)水害事故。

1.3 老窯和采空區(qū)積水造成的水害

古窯因開(kāi)采歷史久遠(yuǎn)，其開(kāi)采情況、積水量、積水范圍等難以掌握，突水時(shí)含有有害氣體，而備受關(guān)注，常譽(yù)為“地下水庫(kù)”。采空區(qū)積水指礦井開(kāi)采后的采空區(qū)或巷道積水，當(dāng)下水平或下分層開(kāi)采接近積水區(qū)又未認(rèn)真探放水而造成透水事故。一旦透水，常會(huì)造成人員傷亡、淹面、淹水平。新陽(yáng)煤礦多年來(lái)一直受古空積水的制約，隨著西部、南部上組煤采區(qū)的相繼結(jié)束，目前上組煤已基本上擺脫了古空水的威脅，但下組煤南部采區(qū)和北部采區(qū)老窯水威脅依然存在。。

1.4 含水層突水水害

因開(kāi)采影響到煤層頂部或底板厚層含水層造成突水是常見(jiàn)的一種水害。含水層的富水性不同，其危害程度也有差異。新陽(yáng)煤礦上組煤，其主要充水層為K8砂巖裂縫水，構(gòu)造破碎帶附近裂縫發(fā)育，常給生產(chǎn)帶來(lái)影響；其底板突水主要為太原組石灰?guī)r巖溶水，經(jīng)導(dǎo)水?dāng)鄬有纬傻装宄鏊?。開(kāi)采下組煤的礦井太原組K2為直接頂充水含水層，富水性較強(qiáng)，易發(fā)生頂板突水。礦區(qū)內(nèi)新陽(yáng)煤礦下組煤帶壓開(kāi)采條件勘查程度低，加上斷層、陷落柱特別發(fā)育，存在奧灰突水的危險(xiǎn)性。

1.5 小煤窯造成的水害

小煤礦開(kāi)采形成的采空區(qū)積水是目前汾孝礦區(qū)各煤礦開(kāi)采面臨的最大充水水源，其主要特點(diǎn)是積水以靜儲(chǔ)量為主，但具有一定的靜水壓力，突發(fā)性強(qiáng)，來(lái)勢(shì)猛，持續(xù)時(shí)間短，有害氣體含量高，對(duì)人和設(shè)備損傷較大。

2 造成井下水害的原因

2.1 地面防治水措施落實(shí)不到位

該區(qū)煤層埋藏較淺，開(kāi)采后地表塌陷、裂縫較多，日常充填治理不及時(shí)，雨季洪水通過(guò)這些人為通道潰入礦坑，增大礦坑涌水量，甚至造成巨大災(zāi)害。對(duì)井田內(nèi)地表塌陷區(qū)、地表溝谷中水源、小煤礦井口防洪措施沒(méi)有全面詳細(xì)的調(diào)查資料，未采取有效治理措施，尤其是廢棄的小煤礦，井口標(biāo)高低于當(dāng)?shù)貧v來(lái)最高洪水位，地面忽視防洪設(shè)施，井下越界開(kāi)采相互貫通，一礦進(jìn)水多礦受害。

2.2 水文地質(zhì)條件不清

各礦井以往地質(zhì)勘探工作，主要偏重于資源勘探，對(duì)水文地質(zhì)條件只是附帶性地、粗略地進(jìn)行了勘查，對(duì)太灰、奧灰等主要含水層的富水性分布及發(fā)育規(guī)律、峰峰組含水層水位等尚未查清，尤其是開(kāi)采下組煤的礦井，水文地質(zhì)勘探程度不足，對(duì)帶壓開(kāi)采條件缺乏認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)。2009年4月新陽(yáng)礦下組煤北采區(qū)膠帶巷揭露本溪組薄層灰?guī)r，下距峰峰組富含水層約14m，發(fā)生奧灰突水事故，最大涌水量460 m3/h，穩(wěn)定水量320 m3/h，治水達(dá)半年之久。

2.3 小煤礦采空區(qū)積水情況不明

新柳、新峪、新陽(yáng)煤礦井田內(nèi)及周邊小煤礦星羅棋布，對(duì)小煤礦在開(kāi)采期間缺乏有效監(jiān)管，越層越界，濫采亂挖嚴(yán)重，沒(méi)有真實(shí)的采掘圖紙；小煤礦關(guān)閉后不提交關(guān)井資料，缺乏實(shí)測(cè)圖紙。老窯、小煤礦采空積水范圍難以確定，且很多已關(guān)閉的小煤礦開(kāi)掘?qū)游浑y以考證，甚至存在大量不明位置的私開(kāi)小煤礦，對(duì)井下探放水工作帶來(lái)很大困難。

2.4 探放水措施落實(shí)不到位

對(duì)采空區(qū)積水及關(guān)閉廢棄的小煤窯積水特征及其潛在的透水危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)不足，未制定或落實(shí)嚴(yán)格的探放水管理制度，管理層思想麻痹，現(xiàn)場(chǎng)工人冒險(xiǎn)蠻干，不進(jìn)行探放水而發(fā)生事故。

3 水害防治對(duì)策

3.1 堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的方針

堅(jiān)持“查明條件，查治結(jié)合，預(yù)防為主，疏堵截排，綜合治理”的防治水原則，依靠科技進(jìn)步，加強(qiáng)技術(shù)管理，加大工程投入。應(yīng)針對(duì)不同的水害種類(lèi)，制定和采取不同的措施，確保礦井安全生產(chǎn)。

3.2 地表水害的防治

地表水害來(lái)勢(shì)兇猛，無(wú)法抗拒，對(duì)此類(lèi)水害的防治應(yīng)做到防重于治?；緦?duì)策和方法是：購(gòu)置“三防”物資，包括防洪草袋、鐵鍬、鐵鎬、抬筐、雨衣、雨鞋、手電筒、水泵、排水膠管、電纜線、開(kāi)關(guān)等，以上物資由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，不得隨意挪作他用；雨季來(lái)臨之前，對(duì)礦區(qū)內(nèi)地面河床及排水通道，進(jìn)行逐段檢查，發(fā)現(xiàn)阻塞及時(shí)疏通完善。特別是兌鎮(zhèn)河有太原組灰?guī)r出露，應(yīng)對(duì)出露段進(jìn)行注漿封堵，防止地表水灌入礦坑；對(duì)地表滑坡地段進(jìn)行維護(hù)、清理、修筑，完善護(hù)坡、護(hù)墻；定期組織有關(guān)人員進(jìn)行地表裂縫調(diào)查，尤其在每年雨季來(lái)臨前和大雨后，對(duì)礦區(qū)附近地面裂縫和老空塌陷情況進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，對(duì)礦井安全可能造成影響的裂縫及時(shí)充填、夯實(shí)；繼續(xù)修筑和完善地表溝渠及堤壩；加強(qiáng)雨季對(duì)地表水體與井泉水位、水量的動(dòng)態(tài)觀測(cè)，并進(jìn)行記錄，分析與礦井充水的關(guān)系；定期對(duì)礦區(qū)小煤窯進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，查明礦井涌水及開(kāi)采情況，防止越界開(kāi)采及煤柱遭到破壞，避免發(fā)生透水事故。

3.3 沖積層水害的防治

針對(duì)受沖積層水威脅區(qū)域，以查明沖積層的沉積特征、含水層厚度、分布范圍、富水性等為前提，開(kāi)展水文地質(zhì)條件補(bǔ)勘工作，主要工作內(nèi)容包括：沖積層富水性及其分布規(guī)律、煤層頂板巖性組合及其巖石力學(xué)性質(zhì)、煤層開(kāi)采水害防治可行性研究、防水煤巖柱留設(shè)安全性論證以及煤層開(kāi)采對(duì)水源地的影響評(píng)價(jià)等。防水煤（巖）柱的留設(shè)必須根據(jù)沖積層的富水性和分層結(jié)構(gòu)，特別是其底部良好隔水層的分布特點(diǎn)，以及地層傾角、采高和煤層頂板巖組的力學(xué)特征等按規(guī)程留設(shè)。采用能夠有效控制采高、防止抽冒的采煤方法，開(kāi)采時(shí)嚴(yán)格按開(kāi)采設(shè)計(jì)控制采高和上風(fēng)道的標(biāo)高，做到上、下煤層的間歇開(kāi)采。若沖積層含水性較強(qiáng)，地下水動(dòng)、靜儲(chǔ)量有限，可采用疏干開(kāi)采；沖積層含水性中等，地下水動(dòng)、靜儲(chǔ)量不大，預(yù)計(jì)開(kāi)采中、后期可能疏干的地區(qū)，前期仍必須按規(guī)程留設(shè)保護(hù)煤柱，后期再根據(jù)水位降深實(shí)際情況另行對(duì)待。

3.4 老窯和采空區(qū)積水的水害防治

加強(qiáng)物探探測(cè)是非常必要的手段，物探先行，鉆探驗(yàn)證是行之有效的防治路線。新柳煤礦在241101工作面掘進(jìn)期間，雖按規(guī)定要求布設(shè)了探放水鉆孔，但因?qū)π∶旱V開(kāi)采層位判斷失誤及鉆孔的局限性，仍與不明空巷打通，突水約10000m3，造成淹巷事故，并淹沒(méi)綜掘機(jī)。如果采用物探進(jìn)行超前探測(cè)，就會(huì)避免此類(lèi)事故發(fā)生。主要技術(shù)對(duì)策：⑴首先在地面進(jìn)行瞬變電磁物探，主要探查小煤礦積水區(qū)域及邊界。根據(jù)物探成果將異常區(qū)域標(biāo)注于采掘圖上，并畫(huà)出積水線、探水線和警戒線，為井下采掘和重點(diǎn)探放提供依據(jù)。⑵在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，至少提前200m對(duì)前方巷道每隔60-80m進(jìn)行井下直流電法超前探測(cè)，根據(jù)探查結(jié)果對(duì)異常區(qū)依據(jù)采空區(qū)探查要求進(jìn)行鉆探探查。⑶工作面形成后，對(duì)工作面進(jìn)行音頻電透視，探查工作面上部采空區(qū)積水，根據(jù)探查結(jié)果對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行探放水。⑷條件復(fù)雜時(shí)，探放水結(jié)束后還需進(jìn)行電透，探查采空區(qū)積水疏放效果以及是否還存在積水，如仍有積水還需要進(jìn)行探放。老空水作為礦井主要水害隱患，對(duì)其進(jìn)行探放是礦井日常水文地質(zhì)工作的重要內(nèi)容，利用井下直流電法超前探，操作簡(jiǎn)單，且避免了鉆探方法以點(diǎn)帶面的弊端，提高了生產(chǎn)效率。對(duì)小煤礦應(yīng)設(shè)立專(zhuān)門(mén)的管理制度，專(zhuān)人負(fù)責(zé)，對(duì)已探出的采空區(qū)積水，應(yīng)總結(jié)分析其積水條件，研究其分布規(guī)律，有重點(diǎn)地進(jìn)行探放。

3.5 含水層突水水害的防治

煤系地層薄層灰?guī)r水對(duì)礦井威脅不大，基本的防治方法以疏排為主。常用雙巷交替施工的方法，以加速涌水的自然衰減，一條巷道超前施工，一方面起指導(dǎo)地層作用，另一方面可提前疏放水。當(dāng)碰到大的涌水即停止施工，讓水量自然衰減，雙巷在同一層位近距離施工，水位疏降快，涌水衰減十分迅速，能達(dá)到爭(zhēng)取施工時(shí)間的目的。奧灰水對(duì)下組煤威脅較大，必須認(rèn)真開(kāi)展水文地質(zhì)工作，查明水文地質(zhì)條件，查明構(gòu)造的導(dǎo)水性，進(jìn)行開(kāi)采水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)論證，制定探治結(jié)合等綜合防治水措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

汾西礦區(qū)各礦井水文地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，主要是老窯和小煤礦采空區(qū)積水隱患比較突出。經(jīng)多年的實(shí)踐，各種水害的防治基本上已有了成熟的方法，只要加強(qiáng)管理，就能取得明顯的效果；有的水害發(fā)生機(jī)理和防治方法還需要進(jìn)一步分析和討論。

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Analysis and Control M easures ofW ater Hazard in FenxiM ines

ZHAO Yi-chen;NIU Zhi-qing
(FenxiMining Group,Jiexiu Shanxi032000)

Mines of Fenxi Group are generally threatened by abandoned mines,gob water,surface water,alluvial water,and aquifer water.Specific prevention and controlmeasures are presented including:improving detection methods,establishing water hazard control institutions and systems,strengthening technologymanagement,and emphasizing engineering input.

water hazard analysis;controlmeasures

TD745

A

1672-5050（2011）09-0062-03

2011-06-27

趙益晨（1965—），男，山西介休人，大學(xué)本科，工程師，從事煤田地質(zhì)和水文地質(zhì)工作。

劉新光