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.