王 建 種化省

（1.滕州市發(fā)展和改革局，山東 滕州 277500；2.滕州郭莊礦業(yè)有限責(zé)任公司，山東 滕州 277500）

煤礦水害具有因受煤層賦存條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造及采掘方式的影響而呈現(xiàn)復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，是威脅礦井安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一[1-3]。長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦水害給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，不僅嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)，還造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中作為中國(guó)主要煤炭生產(chǎn)基地的華北、華東地區(qū)受水害威脅的煤炭資源占已探明資源量的27%[4-5]。為加強(qiáng)防治水工作，有效消除采掘活動(dòng)可能受到的水威脅，必須利用水文地質(zhì)調(diào)查和補(bǔ)勘手段，結(jié)合礦井生產(chǎn)過(guò)程中的水文地質(zhì)資料，研究掌握礦井地下水系統(tǒng)，巖層宏觀特性及富水特征，礦井涌水量變化等特征，對(duì)錦丘煤礦各類(lèi)型水害進(jìn)行全面客觀的分析。

1 礦井地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)

1.1 礦井地質(zhì)概況

錦丘煤礦地處滕州市濱湖鎮(zhèn)境內(nèi)，東距滕州市約17 km，主要開(kāi)采12下煤和16 煤。

16 煤頂板為十下灰，平均厚度4 m，裂隙發(fā)育，為穩(wěn)定頂板。十下灰即是直接頂也是老頂，具二重性。16 煤層直接頂板依次向上為泥巖、十上灰、泥巖、細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖、15上煤、九灰等。

16 煤底板為泥巖，局部含砂質(zhì)，均厚2.45 m，含黃鐵礦結(jié)核及菱鐵礦結(jié)核，裂隙少，為中等堅(jiān)固～堅(jiān)固底板。16 煤層直接底板泥巖向下依次為十一灰、17 煤、細(xì)粒砂巖、泥巖、18上煤、泥巖、十二灰、泥巖、十四灰、泥巖、奧灰等。

1.2 礦井水文地質(zhì)概況

井田內(nèi)地形平坦，地勢(shì)由東北向西南逐漸降低，地面標(biāo)高+47～+35 m，地形坡度為1.4‰，屬濱湖沖積平原。井田內(nèi)沒(méi)有河流和湖泊。井田南約3 km有一條北沙河，屬季節(jié)性河流。井田西約4 km 有南四湖中的獨(dú)山湖，湖面遼闊，一般常年積水，最高洪水位達(dá)36.48 m。水文地質(zhì)簡(jiǎn)單。

2 礦井主要充水因素分析

礦井主要充水水源有十下灰含水層、十二灰含水層和十四灰含水層。

2.1 十下灰含水層

十下灰為16 煤層直接頂板，為開(kāi)采16 煤層的直接充水含水層。根據(jù)已開(kāi)采的16 煤實(shí)際揭露，十下灰埋藏較深，無(wú)隱伏露頭，補(bǔ)給條件差，以靜水量為主。采煤工作面回采期間遇頂板裂隙可能出現(xiàn)淋水，只要加強(qiáng)排水，不會(huì)威脅工作面的開(kāi)采安全。

2.2 十二灰含水層

井田內(nèi)16 煤層底至十二灰頂間距16.12～37.53 m，平均26.37 m，本次突水系數(shù)計(jì)算采用162-1號(hào)鉆孔觀測(cè)的水位標(biāo)高-242.90 m。預(yù)計(jì)十二灰對(duì)16 煤層底板的突水系數(shù)為0.067～0.233 MPa/m，平均0.123 MPa/m，井田內(nèi)大面積十二灰突水系數(shù)大于0.1 MPa/m，只有井田西北邊界處突水系數(shù)位于0.06～0.10 MPa/m 之間，如圖1。說(shuō)明本井田存在十二灰水對(duì)16 煤層突水影響，十二灰作為16 煤層的直接充水層。

圖1 十二灰水對(duì)開(kāi)采16 煤層突水影響范圍

2.3 十四灰含水層

2014 年—2015 年10 月 在163 采 區(qū) 施 工 了163-1 和163-2 號(hào)井下探放水鉆孔。163-1 號(hào)揭露十四灰出水，對(duì)十四灰進(jìn)行了放水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：十四灰涌水量為0.034 7 m3/h，水壓1.7 MPa，水壓涌水量極小，靜止水位標(biāo)高-327.17 m，鉆孔揭露巖芯巖溶裂隙不發(fā)育；163-2 號(hào)鉆孔，揭露十四灰無(wú)水，可以看出，十四灰富水性弱，補(bǔ)給條件差。十四灰水對(duì)16 煤層影響情況見(jiàn)表1。

表1 十四灰水對(duì)16 煤層影響情況表

由表1，井田內(nèi)16 煤層底至十四灰頂間距27.38～49.74 m，平均38.93 m，本次突水系數(shù)計(jì)算采用162-2 號(hào)鉆孔觀測(cè)的水位標(biāo)高-277.30 m。計(jì)算來(lái)看，十四灰的突水系數(shù)為0.046～0.103 MPa/m，平均0.072 MPa/m，僅有1 點(diǎn)突水系數(shù)大于0.10 MPa/m，說(shuō)明在一般情況下基本不存在十四灰對(duì)16煤層突水影響，但在構(gòu)造發(fā)育塊段，開(kāi)采16 煤可能受十四灰充水影響。

3 礦井涌水量預(yù)計(jì)

根據(jù)礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告，16 煤直接充水含水層為頂板十下灰?guī)r水和底板十二灰?guī)r水。

3.1 十下灰涌水量預(yù)計(jì)

（1）十下灰涌水量預(yù)計(jì)

十下灰為16 煤層的直接頂板，為直接充水含水層。十下灰涌水量預(yù)計(jì)如下：

選用水文地質(zhì)條件及開(kāi)采水平較相似的本礦井一采區(qū)開(kāi)采16 煤層的涌水量作為比擬對(duì)象。一采區(qū)開(kāi)采16 煤層的最低標(biāo)高為-548.63 m，其十下灰的正常涌水為量26.4 m3/h。計(jì)算公式：

式中：Q0為一采區(qū)正常涌水量，26.4 m3/h；S0為一采區(qū)開(kāi)采16 煤層的最低點(diǎn)標(biāo)高，-548.63 m；S為未來(lái)5 年開(kāi)采16 煤層最低點(diǎn)標(biāo)高，-510.00 m；Q為預(yù)計(jì)開(kāi)采16 煤層的正常涌水量。代入上式，Q=25.5 m3/h。未來(lái)5 年開(kāi)采16 煤層的最低標(biāo)高為-510 m，預(yù)計(jì)其十下灰的正常涌水量為25.5 m3/h。

3.2 十二灰涌水量預(yù)計(jì)

開(kāi)采16 煤層時(shí)除了井田西北邊界處突水系數(shù)為0.06～0.10 MPa/m 之間，井田內(nèi)大面積十二灰水突水系數(shù)大于0.1 MPa/m，井田開(kāi)采16 煤層時(shí)存在十二灰水的突水影響，十二灰作為16 煤層的直接充水層。井田內(nèi)無(wú)地面鉆孔對(duì)十二灰的抽水試驗(yàn)資料，162-1、162-2 孔井下放水試驗(yàn)靜水位-242.90～-247.30 m，滲透系數(shù)0.137 2～0.170 3 m/d，采區(qū)內(nèi)十二灰平均厚度4.78 m。采用承壓完整井公式：

開(kāi)采16 煤層，其涌水量為十下灰及十二灰的涌水量之和。正常涌水量為25.5+43.0=68.5 m3/h ≈70 m3/h，最大涌水量取正常涌水量的2.0 倍，最大涌水量為140 m3/h。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

（1）開(kāi)采16 煤層防治水難易程度

16 煤層開(kāi)采區(qū)域最大采深為-510 m。礦井在開(kāi)采16煤層時(shí)，已有多處石門(mén)揭露九灰，均未見(jiàn)滴(淋)水，頂板十下灰的涌水量穩(wěn)定在15 m3/h 左右。預(yù)計(jì)十下灰正常涌水量為25.5 m3/h，防治水工作簡(jiǎn)單易行。

（2）工作面開(kāi)采前探放水工作

礦井在生產(chǎn)中嚴(yán)格按照探放水原則進(jìn)行施工，并在工作面采前均進(jìn)行坑透CT 探測(cè)，查清工作面構(gòu)造及其中的不良封閉鉆孔的富水情況，在確保工作面安全的情況下再進(jìn)行采掘工作。

（3）老空積水探放水工作

開(kāi)采前先探放相鄰老空積水，消除安全隱患。

4.2 建議

（1）本井田內(nèi)斷層比較發(fā)育，有些斷層的確切位置可能有一定的出入，當(dāng)接近這些斷層，尤其是落差較大的斷層時(shí)，應(yīng)先探后掘，以確保安全生產(chǎn)。今后應(yīng)查明井田邊界斷層導(dǎo)水性、富水性的工作中加大工作量，對(duì)于礦井以后采掘工作的安全有非常重要的意義。

（2）建議進(jìn)一步掌握十二灰、十四灰、奧灰的富水規(guī)律、動(dòng)態(tài)變化及其相互連通關(guān)系，搞清采動(dòng)作用下的礦井充水規(guī)律，以便正確預(yù)測(cè)礦井涌水量及評(píng)價(jià)其水害影響，這對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。對(duì)于存在奧灰底鼓水威脅的地段采取疏水降壓或注漿加固等措施予以防治。

（3）對(duì)于采空積水區(qū)，應(yīng)在其附近或下方工作面開(kāi)采前及時(shí)進(jìn)行疏放，確保安全生產(chǎn)。

采煤工作面回采前，應(yīng)當(dāng)采用物探、鉆探、巷探和化探等方法查清工作面內(nèi)斷層、陷落柱和含水層（體）富水性等情況，有利于安全生產(chǎn)。

（4）增強(qiáng)抗災(zāi)能力，建立更完備的排水設(shè)施。在防治水工作中應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則，采取探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)等綜合治理措施，以達(dá)到安全生產(chǎn)、提高資源回收率的目的。