汾西礦區煤礦水害類型分析與防治措施

趙益晨，牛志清

（山西汾西礦業集團公司，山西 介休 031200）

汾西礦區煤礦水害類型分析與防治措施

趙益晨，牛志清

（山西汾西礦業集團公司，山西 介休 031200）

根據汾西礦區各礦井普遍受老窯、小煤礦采空區積水、地表水、沖積層水、含水層水威脅的現狀，針對各種水害提出了具體的防治措施和對策，完善探查手段，建立健全防治水害機構和制度，加強技術管理和重視工程投入，防止重大水害事故的發生。

水害分析；防治措施

汾西礦區近年來，煤礦重特大水害事故、突水淹井事故多發，并有逐步上升趨勢，引起了各級管理部門對煤礦防治水工作的高度重視。汾西礦區為山西省優質主焦煤生產基地，煤層埋藏較淺，開采歷史悠久，歷史上遺留了大量的老空區，尤其是上世紀九十年代以來，因大量小煤礦的不規范開采，導致汾孝礦區各井田千瘡百孔，其大量小煤礦采空區可能存在的積水，構成了煤礦安全生產的重大隱患；近年來，隨著開采水平的不斷延伸，煤層底板承壓水問題亦日益顯現，嚴重影響著煤礦的安全生產。

1 常見水害種類

1.1 地表水水害

地表水體通過含水層漏頭、塌陷區、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：水量大，來勢兇，一旦潰入井下，將給礦井帶來毀滅性災害，危害極大。汾孝礦區地形多為低山丘陵，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，新陽煤礦發生洪水灌井事故，大量洪水沿高陽河床塌陷坑進入井下，涌水量達1200m3/h以上，險些造成淹井事故。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。

1.2 沖積層水水害

汾西礦區地表大都基巖出露，第三、四系地層被溝古切割強烈，不含水或含水甚微，難以對井下造成威脅，但新陽煤礦九采區煤層埋藏較淺，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，極易發生此類水害事故。

1.3 老窯和采空區積水造成的水害

古窯因開采歷史久遠，其開采情況、積水量、積水范圍等難以掌握，突水時含有有害氣體，而備受關注，常譽為“地下水庫”。采空區積水指礦井開采后的采空區或巷道積水，當下水平或下分層開采接近積水區又未認真探放水而造成透水事故。一旦透水，常會造成人員傷亡、淹面、淹水平。新陽煤礦多年來一直受古空積水的制約，隨著西部、南部上組煤采區的相繼結束，目前上組煤已基本上擺脫了古空水的威脅，但下組煤南部采區和北部采區老窯水威脅依然存在。。

1.4 含水層突水水害

因開采影響到煤層頂部或底板厚層含水層造成突水是常見的一種水害。含水層的富水性不同，其危害程度也有差異。新陽煤礦上組煤，其主要充水層為K8砂巖裂縫水，構造破碎帶附近裂縫發育，常給生產帶來影響；其底板突水主要為太原組石灰巖巖溶水，經導水斷層形成底板出水。開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，易發生頂板突水。礦區內新陽煤礦下組煤帶壓開采條件勘查程度低，加上斷層、陷落柱特別發育，存在奧灰突水的危險性。

1.5 小煤窯造成的水害

小煤礦開采形成的采空區積水是目前汾孝礦區各煤礦開采面臨的最大充水水源，其主要特點是積水以靜儲量為主，但具有一定的靜水壓力，突發性強，來勢猛，持續時間短，有害氣體含量高，對人和設備損傷較大。

2 造成井下水害的原因

2.1 地面防治水措施落實不到位

該區煤層埋藏較淺，開采后地表塌陷、裂縫較多，日常充填治理不及時，雨季洪水通過這些人為通道潰入礦坑，增大礦坑涌水量，甚至造成巨大災害。對井田內地表塌陷區、地表溝谷中水源、小煤礦井口防洪措施沒有全面詳細的調查資料，未采取有效治理措施，尤其是廢棄的小煤礦，井口標高低于當地歷來最高洪水位，地面忽視防洪設施，井下越界開采相互貫通，一礦進水多礦受害。

2.2 水文地質條件不清

各礦井以往地質勘探工作，主要偏重于資源勘探，對水文地質條件只是附帶性地、粗略地進行了勘查，對太灰、奧灰等主要含水層的富水性分布及發育規律、峰峰組含水層水位等尚未查清，尤其是開采下組煤的礦井，水文地質勘探程度不足，對帶壓開采條件缺乏認識與評價。2009年4月新陽礦下組煤北采區膠帶巷揭露本溪組薄層灰巖，下距峰峰組富含水層約14m，發生奧灰突水事故，最大涌水量460 m3/h，穩定水量320 m3/h，治水達半年之久。

2.3 小煤礦采空區積水情況不明

新柳、新峪、新陽煤礦井田內及周邊小煤礦星羅棋布，對小煤礦在開采期間缺乏有效監管，越層越界，濫采亂挖嚴重，沒有真實的采掘圖紙；小煤礦關閉后不提交關井資料，缺乏實測圖紙。老窯、小煤礦采空積水范圍難以確定，且很多已關閉的小煤礦開掘層位難以考證，甚至存在大量不明位置的私開小煤礦，對井下探放水工作帶來很大困難。

2.4 探放水措施落實不到位

對采空區積水及關閉廢棄的小煤窯積水特征及其潛在的透水危險性認識不足，未制定或落實嚴格的探放水管理制度，管理層思想麻痹，現場工人冒險蠻干，不進行探放水而發生事故。

3 水害防治對策

3.1 堅持“安全第一，預防為主”的方針

堅持“查明條件，查治結合，預防為主，疏堵截排，綜合治理”的防治水原則，依靠科技進步，加強技術管理，加大工程投入。應針對不同的水害種類，制定和采取不同的措施，確保礦井安全生產。

3.2 地表水害的防治

地表水害來勢兇猛，無法抗拒，對此類水害的防治應做到防重于治。基本對策和方法是：購置“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、開關等，以上物資由專人負責，不得隨意挪作他用；雨季來臨之前，對礦區內地面河床及排水通道，進行逐段檢查，發現阻塞及時疏通完善。特別是兌鎮河有太原組灰巖出露，應對出露段進行注漿封堵，防止地表水灌入礦坑；對地表滑坡地段進行維護、清理、修筑，完善護坡、護墻；定期組織有關人員進行地表裂縫調查，尤其在每年雨季來臨前和大雨后，對礦區附近地面裂縫和老空塌陷情況進行發現，對礦井安全可能造成影響的裂縫及時充填、夯實；繼續修筑和完善地表溝渠及堤壩；加強雨季對地表水體與井泉水位、水量的動態觀測，并進行記錄，分析與礦井充水的關系；定期對礦區小煤窯進行實地調查，查明礦井涌水及開采情況，防止越界開采及煤柱遭到破壞，避免發生透水事故。

3.3 沖積層水害的防治

針對受沖積層水威脅區域，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，開展水文地質條件補勘工作，主要工作內容包括：沖積層富水性及其分布規律、煤層頂板巖性組合及其巖石力學性質、煤層開采水害防治可行性研究、防水煤巖柱留設安全性論證以及煤層開采對水源地的影響評價等。防水煤（巖）柱的留設必須根據沖積層的富水性和分層結構，特別是其底部良好隔水層的分布特點，以及地層傾角、采高和煤層頂板巖組的力學特征等按規程留設。采用能夠有效控制采高、防止抽冒的采煤方法，開采時嚴格按開采設計控制采高和上風道的標高，做到上、下煤層的間歇開采。若沖積層含水性較強，地下水動、靜儲量有限，可采用疏干開采；沖積層含水性中等，地下水動、靜儲量不大，預計開采中、后期可能疏干的地區，前期仍必須按規程留設保護煤柱，后期再根據水位降深實際情況另行對待。

3.4 老窯和采空區積水的水害防治

加強物探探測是非常必要的手段，物探先行，鉆探驗證是行之有效的防治路線。新柳煤礦在241101工作面掘進期間，雖按規定要求布設了探放水鉆孔，但因對小煤礦開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，并淹沒綜掘機。如果采用物探進行超前探測，就會避免此類事故發生。主要技術對策：⑴首先在地面進行瞬變電磁物探，主要探查小煤礦積水區域及邊界。根據物探成果將異常區域標注于采掘圖上，并畫出積水線、探水線和警戒線，為井下采掘和重點探放提供依據。⑵在巷道掘進過程中，至少提前200m對前方巷道每隔60-80m進行井下直流電法超前探測，根據探查結果對異常區依據采空區探查要求進行鉆探探查。⑶工作面形成后，對工作面進行音頻電透視，探查工作面上部采空區積水，根據探查結果對異常區域進行探放水。⑷條件復雜時，探放水結束后還需進行電透，探查采空區積水疏放效果以及是否還存在積水，如仍有積水還需要進行探放。老空水作為礦井主要水害隱患，對其進行探放是礦井日常水文地質工作的重要內容，利用井下直流電法超前探，操作簡單，且避免了鉆探方法以點帶面的弊端，提高了生產效率。對小煤礦應設立專門的管理制度，專人負責，對已探出的采空區積水，應總結分析其積水條件，研究其分布規律，有重點地進行探放。

3.5 含水層突水水害的防治

煤系地層薄層灰巖水對礦井威脅不大，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，一方面起指導地層作用，另一方面可提前疏放水。當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，能達到爭取施工時間的目的。奧灰水對下組煤威脅較大，必須認真開展水文地質工作，查明水文地質條件，查明構造的導水性，進行開采水文地質條件評價論證，制定探治結合等綜合防治水措施。

4 結束語

汾西礦區各礦井水文地質條件相對復雜，主要是老窯和小煤礦采空區積水隱患比較突出。經多年的實踐，各種水害的防治基本上已有了成熟的方法，只要加強管理，就能取得明顯的效果；有的水害發生機理和防治方法還需要進一步分析和討論。

[1] 夏庸華.焦作煤田礦床充水條件及地下水防治建議[J].煤田地質勘探，1958（2）：65-70.

[2] 武 強，等.華北型煤田礦井防治水決策系統[M].北京：煤炭工業出版社，1995.

[3] 高洪烈，林曾平.我國煤礦水文地質區域特征概念[J].水文地質工程地質，1985（2）：135.

[4] 劉樹才，等.煤礦水文物探技術與應用[M].徐州：中國礦業大學出版社，2005.

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，大學本科，工程師，從事煤田地質和水文地質工作。

劉新光