王曉方

摘 要：針對(duì)辛安礦井田內(nèi)淺部地區(qū)涌水量大，長(zhǎng)期的無(wú)效排水對(duì)礦井生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境有影響等問(wèn)題，通過(guò)進(jìn)行水文地質(zhì)條件分析與研究，表明辛安礦淺部主要充水水源為地表水（大氣降水）、老窯采空區(qū)積水和含水層水，礦井導(dǎo)水通道，控制著各種進(jìn)入礦井的涌水形式和涌水量的大小，所有的巖層空隙都可以成為地下水運(yùn)動(dòng)的通道，包括天然充水通道和人為充水通道。通過(guò)工程論證辛安礦黃沙井田-100m以上采空區(qū)是否可以進(jìn)行治理，減少井下排水的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：辛安礦 涌水量 水害分析 井下減排

中圖分類(lèi)號(hào)：TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）02（a）-00-02

小煤窯采空區(qū)積水（體）一般位于煤田淺部，因開(kāi)采年代久遠(yuǎn)，積水量和積水范圍不清楚，腐蝕性強(qiáng)，其流動(dòng)特征與地表水體流動(dòng)相似，不同于含水層水的滲透[1-3]。當(dāng)位于其深部礦井的采掘活動(dòng)破壞了隔水煤（巖）柱時(shí)，水就會(huì)突然潰出，造成重大水災(zāi)事故[4-5]。小煤窯采空區(qū)積水是我國(guó)煤礦普遍存在的水害隱患，如果能夠合理地運(yùn)用現(xiàn)階段的科學(xué)手段，進(jìn)行有效的探查與治理，將對(duì)礦井生產(chǎn)提供極大的安全保障和經(jīng)濟(jì)效益。

1 基本概述

冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，礦井設(shè)計(jì)開(kāi)采二疊系2#煤，礦井水害類(lèi)型屬于極復(fù)雜型。目前-100m水平以淺2#煤資源已經(jīng)開(kāi)采殆盡，現(xiàn)生產(chǎn)地區(qū)主要集中在-500m水平。礦井實(shí)際正常涌水量33.4m3/min和最大涌水量37.2m3/min。礦井-100m以上水平正常涌水量30.8m3/min，主要由老空水、含水層水和其他水構(gòu)成。所以現(xiàn)階段辛安礦主要涌水量都集中在辛安礦井田內(nèi)-100m水平，如果可以進(jìn)行有效的治理將對(duì)礦井生產(chǎn)安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生極大的裨益。

2 淺部水的充水水源及充水通道

2.1 淺部水的主要涌水水源

辛安礦淺部主要充水水源為地表水（大氣降水）、老窯采空區(qū)積水和含水層水等。

2.1.1 地表水

井田處于九山背斜東翼與鼓山背斜南傾伏端西側(cè)間之丘陵地帶，南陵攔漳河興建的岳城水庫(kù)，地表海拔程+130～+240m，北高南底，平均坡度約16‰，礦井淺部地區(qū)主要在井田北部。北部屬于滏陽(yáng)河水系柳條沖溝小流域，在井田范圍內(nèi)面積約1km3，溝內(nèi)平時(shí)干枯無(wú)水，暴雨時(shí)流量2～3m3/s，形成地表徑流，由南向北流入滏陽(yáng)河支流—九山溝。流域內(nèi)溝壑縱橫、沖溝發(fā)育且多呈U型，其中位于南黃沙村的鄭家河常年有水，水源為沖溝上部潛水出露形成的下降泉。

2.1.2 老窯采空區(qū)積水

井田淺部地區(qū)小煤礦生產(chǎn)期間部分小煤礦曾進(jìn)行過(guò)越界超層開(kāi)采，曾開(kāi)采過(guò)井田所有有開(kāi)采價(jià)值的煤層，其中5個(gè)小煤窯開(kāi)采8#煤、9#煤，5個(gè)小煤窯曾越界進(jìn)入辛安礦開(kāi)采8#、9#煤，并造成多次突水事故。自1993—1998年辛安礦井田范圍內(nèi)及周邊就有8個(gè)小煤窯發(fā)生過(guò)突水事故，最大突水量2.0～11.0m3/min，穩(wěn)定突水量0.3～7.5m3/min。

2.2 主要導(dǎo)水通道

礦井導(dǎo)水通道，控制著各種進(jìn)入礦井的涌水形式和涌水量的大小，所有的巖層空隙都可以成為地下水運(yùn)動(dòng)的通道，既有天然的，也有人為的，主要有以下幾種（見(jiàn)圖1）。

2.2.1 構(gòu)造斷裂帶

礦井生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的構(gòu)造斷裂，它們使充水含水層和隔水層位移，巖層破碎，其性質(zhì)和規(guī)模各有差異，有的含水、有的導(dǎo)水、有的起阻隔地下水的作用。辛安礦前部地區(qū)地層完成性已經(jīng)破壞大部分構(gòu)造斷裂帶已經(jīng)不能起到阻隔地下水的作用，基本上都為導(dǎo)水構(gòu)造斷裂帶。

2.2.2 采掘引起的導(dǎo)水裂隙

采煤引起的導(dǎo)水裂隙包括頂板形成的裂隙和底板破壞形成的裂隙，采煤過(guò)程中形成的冒落帶和裂隙帶成為其影響范圍內(nèi)煤層頂板含水層和老空水進(jìn)入礦井的直接通道。辛安礦和周邊小煤窯的歷次突水也充分說(shuō)明了這一充水通道的普遍性。

2.2.3 小煤窯隱伏井筒

辛安礦井田淺部沖溝及低洼地帶有許多隱伏古井筒，其歷史久遠(yuǎn)、位置不清，充填不可靠，雨季經(jīng)洪水沖刷后，易造成古井筒塌陷，成為地表洪水潰入井下的危險(xiǎn)通道。辛安礦也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因隱伏古井筒塌陷造成地表水潰入井下，造成礦井被淹的水害事故，所以隱伏古井筒，也是我們值得重視的導(dǎo)水通道。

3 治理措施分析

現(xiàn)階段淺部采空區(qū)積水是以巷道疏放的形成，來(lái)保證礦井暫時(shí)不受水害危險(xiǎn)，但長(zhǎng)期的排水對(duì)自然環(huán)境及礦井自身的經(jīng)濟(jì)都是較大的損失。如果通過(guò)有效的治理措施減少礦井排水，對(duì)自然環(huán)境及礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都有極大裨益。

經(jīng)過(guò)上面對(duì)礦井淺部積水的研究，淺部地區(qū)采空區(qū)和含水層是主要的積水體，補(bǔ)給水源來(lái)自大氣降水；含水層和采空區(qū)之間通過(guò)補(bǔ)給通道具有了較強(qiáng)的水力聯(lián)系，水力聯(lián)系程度受采掘活動(dòng)破壞，原本沒(méi)有水力聯(lián)系的通道變的也有了水力聯(lián)系，這就形成了地下水力聯(lián)系網(wǎng)。要想減少含水層和采空區(qū)之間的水力聯(lián)系，必須封堵補(bǔ)給通道，減少補(bǔ)給源的水量補(bǔ)給，把含水層變成隔水層。

4 結(jié)語(yǔ)

基于礦井水害分析，辛安礦淺部地區(qū)涌水通道主要由以上幾種通道聯(lián)合構(gòu)成，礦井淺部地區(qū)在煤被采出后，形成了一個(gè)由采空區(qū)、斷層、古小窯、各含水層構(gòu)成的復(fù)雜的含水體，它們是上下連通、左右相鄰、互相補(bǔ)給、全部含水的復(fù)雜體系。

在開(kāi)展礦井水文治理過(guò)程中從工序和水害防治設(shè)計(jì)考慮出發(fā)，結(jié)合注漿過(guò)程中，漿液流失對(duì)井下疏水巷道和排水系統(tǒng)的影響、注漿效果和注漿帷幕強(qiáng)度是否可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等，都需要準(zhǔn)備相應(yīng)的措施和應(yīng)急手段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)分析與該文的研究，對(duì)辛安礦淺部水害治理提供一定的理論支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 樂(lè)志軍.新朝川礦礦井水分布規(guī)律研究與防治對(duì)策[D].河南理工大學(xué)，2010.

[2] 尹會(huì)永.潘西煤礦煤層底板突水機(jī)理及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究[D].山東科技大學(xué)，2005.

[3] 朱國(guó)維，丁雯，武彩霞.華北煤田底板礦井水分布及突水機(jī)理淺析[J].中國(guó)煤炭，2008，34（2）：9-11.

[4] 張紅日，張文泉，溫興林.礦井底板突水過(guò)程中巖溶承壓水的作用[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1999（1）：88-92.

[5] 施龍青，韓進(jìn).底板突水機(jī)理及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.