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        大田縣文江煤礦水患防治探討

        2017-02-23 00:51:02大田縣煤炭管理局陳吉鉿
        海峽科學(xué) 2017年1期
        關(guān)鍵詞:煤礦

        大田縣煤炭管理局 陳吉鉿

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        大田縣文江煤礦水患防治探討

        大田縣煤炭管理局 陳吉鉿

        該文通過對三明市大田縣文江煤礦的水文地質(zhì)特征、礦井充水性因素及水害隱患進行分析,提出了做好礦井防治水工作及現(xiàn)有礦井水患管理的一些建議。

        煤礦 水患防治 水患管理

        文江煤礦位于大田縣湯泉煤礦區(qū)釣潭井田中部,即10-16線附近,北和香浮煤礦接攘,南與黃沙煤礦毗鄰,面積1.5167km2,屬擴建礦井。近年來,隨著下部開采的深入,早期眾多小煤窯無序下山開采形成的積水區(qū)水患危害越來越凸顯,如何對礦井水患進行有效防治、避免發(fā)生水害事故已成為礦井安全管理工作的重中之重。

        1 礦山開采簡況

        礦山現(xiàn)屬建設(shè)項目,開拓方式為斜井,由+390m主井、+390m副井、+442m風(fēng)井和+346m排矸排水井組成一個生產(chǎn)系統(tǒng),以+390m標高為界線,分上山、下山兩個生產(chǎn)采區(qū)。

        2 礦區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)特征

        2.1 地形地貌特征

        礦區(qū)總體地貌屬中-低山剝蝕構(gòu)造地形,地勢西高、東低。區(qū)內(nèi)山脈總體走向為北東向,其北部地勢朝向南部趨低,溝谷發(fā)育,坡降大,地表水排泄迅速。

        2.2 地質(zhì)特征

        2.2.1地層

        礦區(qū)內(nèi)出露的地層有:二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)、文筆山組(P1w)、童子巖組(P1t)、侏羅系下統(tǒng)梨山組(J1l)和第四系(Q)地層。其中童子巖組第一段(P1t1)為礦區(qū)內(nèi)主要含煤地層,巖性以泥質(zhì)巖為主,次為砂質(zhì)巖和煤層,主要可采煤層有28號、30號、36號煤層。

        2.2.2構(gòu)造

        (1)褶皺。如圖1所示,礦區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)為軸面直立的近南北向復(fù)式向斜構(gòu)造(Ⅰ),在復(fù)式向斜的西翼有1對倒轉(zhuǎn)背向斜(Ⅱ1)、在東翼有2對倒轉(zhuǎn)背向斜(Ⅱ2、Ⅱ3),褶皺軸走向總體為北北東,傾伏方向為南南西。

        圖1 文江煤礦14線地質(zhì)剖面示意圖

        (2)斷層。區(qū)內(nèi)主要斷層有3條:F0緩斷層、F2正斷層、F1逆斷層,其中F0、F1為儲量計算邊界斷層。

        (3)巖漿巖。礦區(qū)內(nèi)東、西、北部邊緣出露有花崗巖(巖體湯泉巖體),主要巖性為花崗閃長巖、石英閃長玢巖。巖體對接觸帶邊緣童子巖組地層起較大的破壞作用,對煤層有較大的影響。

        2.3 水文地質(zhì)特征

        2.3.1主要含水層

        區(qū)內(nèi)主要含水層有:風(fēng)化裂隙帶潛水含水層、碎屑巖類孔隙裂隙承壓含水層和巖溶裂隙含水層。

        (1)風(fēng)化裂隙帶潛水含水層。遍布礦區(qū)淺部,為礦區(qū)主要含水層。含水層厚度受地形地貌和風(fēng)化帶發(fā)育厚度的控制,變化較大,從0~91.32m,平均厚度約32m。在礦區(qū)南部釣潭河兩側(cè)(ZK1801、ZK1402)及梨山組地層分布區(qū),風(fēng)化帶較發(fā)育,含水層厚度較大。含水層富水性弱,局部中等。

        (2)碎屑巖類孔隙裂隙承壓含水層。巖性為梨山組和童子巖組細砂巖,梨山組含水層僅ZK1403揭露含水,其它揭露點不含水;童子巖組含水層呈透鏡狀分布,主要分布于斷層附近、褶皺轉(zhuǎn)折端等構(gòu)造裂隙較發(fā)育地段,富水性弱。

        (3)巖溶裂隙承壓水含水層。巖性為棲霞組灰?guī)r。礦區(qū)內(nèi)棲霞組灰?guī)r分布不廣,局限于F0斷層下盤東翼,花崗閃長巖體之上呈楔狀延伸。鉆孔揭露中未見溶洞及較大的溶蝕裂隙,主要以針狀溶孔及水位變化等特征為主。含水層富水性弱。

        2.3.2主要隔水層

        礦區(qū)內(nèi)主要隔水層為童子巖組泥質(zhì)巖隔水層和文筆山組泥質(zhì)巖隔水層,隔水層厚度65.4~413.45m,巖石完整,裂隙少,偶見不規(guī)則狀裂隙但多被細脈狀石英脈完全充填,隔水性較好。

        2.3.3斷層導(dǎo)水性

        F0斷層局部極弱-弱導(dǎo)水,F(xiàn)1、F2斷層為不導(dǎo)水?dāng)鄬印?/p>

        2.3.4地下水補給徑流排泄條件

        大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補給來源。溝谷切割較深,坡降大,易于排泄,溝谷水對其下伏含水層局部有補給作用。地下水徑流受地形控制,自北西向南東方向徑流,水的流向與地形坡向基本一致,主要以下降泉或片狀徑流的形式排泄于溪溝。

        2.3.5水文地質(zhì)類型

        礦區(qū)屬于頂?shù)装逯苯舆M水的裂隙充水礦床,存在少量老空積水,位置、范圍、積水量清楚,防治水工作簡單或易于進行,根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》第二章規(guī)定,水文地質(zhì)類型屬中等類型。

        3 礦井充水性因素

        3.1 大氣降水

        大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補給來源。根據(jù)礦井涌水量觀測資料,礦井涌水量的大小與大氣降水量關(guān)系密切,一般在雨季,涌水量較枯季涌水量大2~5倍。

        3.2 地表水

        礦區(qū)內(nèi)無較大的地表水體,區(qū)外南部有一釣潭河,平水期流量1.5m3/s左右,由于釣潭河兩側(cè)風(fēng)化帶較發(fā)育,地表水可通過風(fēng)化裂隙帶緩慢向下滲透補給地下水,從而增大礦井的涌水量。

        3.3 老空積水

        礦區(qū)內(nèi)的小煤井開采歷時較久,井下巷道和采空區(qū)分布較多,局部下山巷道及采空區(qū)已出現(xiàn)積水現(xiàn)象,對下水平開采存在較大的透水威脅,雖然大部分下山積水情況基本了解,且已劃定禁采區(qū),但由于早期開采時沒有留下測量填圖成果資料,局部具體積水范圍及積水量還無法很清楚,因此,老窯積水已成為煤礦的主要水害隱患。

        3.4 斷層

        礦區(qū)主要斷層是F0、F1、F2,其中F1、F2斷層一般不導(dǎo)水,且斷層破碎帶不發(fā)育,對礦井充水無威脅。F0斷層為局部弱導(dǎo)水?dāng)鄬?,局部地段與棲霞組巖溶裂隙水溝通(如ZK1402、ZK1405),可增大礦井的涌水量;在礦區(qū)南部橫切釣潭河,有可能溝通地下水與地表水之間的水力聯(lián)系,對礦井充水存在一定的威脅。

        4 水害隱患分析

        根據(jù)礦山現(xiàn)有開采情況,結(jié)合普查地質(zhì)報告資料分析,礦區(qū)現(xiàn)有水患主要是老空積水、地表水、裂隙水和封孔質(zhì)量不合格的鉆孔水。

        4.1 老空積水

        礦井自1982年開始在安坑溝、長圳溝等山谷兩側(cè),斷斷續(xù)續(xù)有小煤窯開采,開采歷史長久,巷道分布較密集。部分老空積水情況基本查明,如南采區(qū)安坑片三塊積水區(qū),它是目前礦山主要水患,主要由南采區(qū)16線附近原346平硐(346.7)、5號井(346.4)、352硐、4號井(349.26)和黃沙煤礦337硐等小煤井無序下山開采形成,現(xiàn)已停止生產(chǎn)。2011年,福建省196地質(zhì)大隊對文江煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查時,在文江煤礦及與黃沙煤礦交界處共查明老空積水區(qū)7處(見表1),根據(jù)其位置分布和最低開采標高不同,又將7處積水區(qū)統(tǒng)一劃分為三塊積水區(qū),編號為A、B、C:A塊積水區(qū)由1號積水區(qū)和5號部分下山廢棄巷道積水區(qū)組成;B塊積水區(qū)由5號部分下山廢棄巷道積水區(qū)組成;C塊積水區(qū)由2、3、4、6、7號積水區(qū)和5號部分下山廢棄巷道積水區(qū)組成(見圖2)。老空積水區(qū)的存在給礦井深部煤炭資源的開采帶來了嚴重威脅。

        表1 文江煤礦老空積水區(qū)一覽表

        圖2 文江煤礦南采區(qū)三塊積水區(qū)示意圖

        4.2 裂隙水

        礦井內(nèi)裂隙不發(fā)育,局部由于近地表風(fēng)化作用影響存在破碎裂隙帶裂隙水,且與井下裂隙帶存在水力聯(lián)系,如北區(qū)+410m主巷170m處西石門北巷與上部長圳溝存在水力聯(lián)系,淋水較大,因礦井目前為平硐開采,自然排水順暢,暫時對礦井沒有造成影響,但隨著今后開采深度的增加,必將成為下山積水主要水源。

        4.3 地表水

        主要有礦區(qū)南部釣潭河,河兩側(cè)風(fēng)化帶較發(fā)育,地表水可通過風(fēng)化裂隙帶緩慢向下滲透,補給地下水,加上F0斷層在礦區(qū)南部橫切釣潭河,有可能溝通地下水與地表水之間的水力聯(lián)系,對礦井充水存在一定的威脅。

        4.4 封孔質(zhì)量不合格的鉆孔水

        根據(jù)地質(zhì)勘查報告,在礦區(qū)中,點狀的封孔質(zhì)量不合格的鉆孔有ZK1403,因涌水量大,無法封孔,造成礦層與含水層溝通,若巷道揭露該鉆孔,可能造成突水事故。

        5 防治水工作建議

        5.1 自覺提高防治水管理水平

        一是加強煤礦職工防治水知識的教育和培訓(xùn)。大部分透水事故發(fā)生前會顯現(xiàn)出不同的透水征兆,要向煤礦職工多開展防治水知識方面的教育和培訓(xùn),使職工了解做好防治水工作的基本知識,掌握井下透水征兆的有關(guān)知識,組織職工開展水害應(yīng)急救援演練,以人為本,群防群治。

        二是及時做好礦山開采工程的測量填補圖。測量是礦山開采的眼睛,要及時對礦山開采巷道進行填補圖,特別是加強對老硐開采情況的調(diào)查和填圖,建立下山老空區(qū)積水臺賬,將成果資料及時填繪到采掘工程平面圖、礦井充水性圖等相關(guān)圖件上,定期進行巡查,為防治水措施的選擇提供決策依據(jù),避免采掘工程誤穿積水區(qū)、老空區(qū)。

        三是堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘,先治后采”的工作原則。由于礦山開采歷史長久,廢棄井巷多,且較多老空區(qū)無法進行實測調(diào)查,局部尚有可能還存在下山老空積水,開采中必須認真執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘,先治后采”原則和“防、堵、疏、排、截”措施,先排除水害隱患后,再安排采掘工程,確保安全生產(chǎn)。

        5.2 積極加強礦井已知水患治理

        5.2.1認真做好南區(qū)三塊積水區(qū)的水患排除

        南區(qū)三塊積水區(qū)是文江煤礦已經(jīng)基本查明的水患,也是防治水工作的重點。

        一是采取留設(shè)防隔水煤巖柱進行隔離。嚴格按照《大田縣文江煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查與分析報告》(2011年)要求,在積水區(qū)的外緣平面外推60m、最低積水標高向下推60m作為探水線,并劃定為禁采區(qū)。

        二是組織人員對各積水區(qū)積水重新進行實測和調(diào)查。通過實地測量和走訪老工人的方式,對三塊積水區(qū)的積水范圍和積水量再次進行核查,盡可能真實掌握積水區(qū)情況,為下一步抽排水區(qū)提供決策依據(jù)。

        三是抽調(diào)精干人員組成探放水隊伍,對積水區(qū)積水進行抽排放。采取“防、堵、疏、排、截”等綜合治理措施,切斷積水區(qū)和補給水源之間的水力通道,將補給水源的水疏引到+346m主巷來,利用水溝自然排放出硐口。由專門的探放水隊伍,配備專門的探放水工具和材料,按相關(guān)規(guī)定啟封密閉,對所有下山積水逐一進行抽排,并及時進行實測填圖,建立下山積水區(qū)資料臺賬,設(shè)立觀測點,對各下山積水情況進行實時觀測。

        四是采取從下水平設(shè)計巷道貫通老空積水區(qū),或利用充填物充填下山積水巷道的方式,消滅下山積水區(qū)或有效減少積水空間。文江煤礦南區(qū)排矸排水井標高+346m,南部毗鄰的黃沙煤礦下水平巷道已開拓有+300m、+270m、+240m區(qū)段,且和積水區(qū)相鄰較近,可以通過協(xié)調(diào),設(shè)計井巷工程從黃沙煤礦下水平巷道打通下山老空區(qū),使下山老空區(qū)無法形成積水,從根本上消除水患;對于無法打通的下山老空區(qū),在水抽干后,可以用矸石對老空區(qū)進行充填,減少積水空間,有效減少積水量,從而降低水患危害性。

        5.2.2嚴禁無序下山開采

        在礦井局部,由于近地表風(fēng)化作用影響,存在破碎裂隙帶裂隙水,且與井下裂隙帶存在水力聯(lián)系,為防止裂隙水形成水患,應(yīng)采用平硐開采,讓水從平硐水溝自然排出,嚴禁無序下山違規(guī)開采,減少人為形成老空積水區(qū)隱患。

        5.2.3留足地表水體防隔水煤(巖)柱保護帶

        雖然釣潭河在礦界外南部,但也要嚴格按照防治水的有關(guān)規(guī)定做好河流保護帶的留設(shè),防止因采掘工程的誤掘使礦井涌水量增加。

        5.2.4采用留設(shè)防隔水煤(巖)柱對封孔質(zhì)量不合格的鉆孔水進行防治

        由于鉆孔位于文江煤礦礦區(qū)西部邊界,對開采影響不大,可采用留設(shè)30m防隔水煤(巖)柱進行防治。

        6 結(jié)論

        文江煤礦水文地質(zhì)條件屬中等類型,由于早期小煤的無序下山開采造成老空積水,成為安全生產(chǎn)重大隱患,可以通過加強煤礦職工防治水知識的教育和培訓(xùn)、及時做好礦山開采工程的測量填補圖、堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘,先治后采”的工作原則等措施,進一步提高礦井防治水管理水平。對已查明的南采區(qū)三塊積水區(qū)水患,可以通過抽排放從根本上排除水患;對于裂隙水患,可采用平硐開采,讓裂隙水從主巷水溝自然排出井口,減輕下山開采排水的壓力和水害隱患;對于釣潭河及封閉不良的鉆孔,可通過留設(shè)足夠?qū)挼姆栏羲海◣r)柱來防治。

        [1] 福建省閩西地質(zhì)大隊. 大田縣釣潭井田資源儲量核實報告[R]. 2003.

        [2] 福建省196地質(zhì)大隊.大田縣文江煤礦水患現(xiàn)狀調(diào)查與分析報告[R]. 2011.

        [3] 煤礦防治水規(guī)定[Z]. 2009.

        [4] 煤礦防治水手冊[Z]. 2013.

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