滎鞏礦區煤礦防治水工作體系研究

鶴煤國電鄭州能源公司 劉西黨

滎鞏礦區煤礦防治水工作體系研究

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一、礦區水文地質條件

滎鞏礦區地處河南省鄭州市滎陽、新密、鞏義及新鄭等縣市，現有礦井主采太原組一1煤，水文地質類型多為復雜、極復雜型，主要含水層是一1煤層頂板的L1～3灰巖含水層和一1煤層底板的奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層，隔水層是一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖。煤層頂板為石炭系太原組L1～2灰巖，巖溶裂隙較發育，富水性較強。一1煤底板之下8～10 m分布有奧陶系灰巖，巖溶發育很好，富水性強，承壓水頭高，富含巖溶水。

1. 奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層。奧陶系灰巖含水層主要有白云質灰巖和灰巖組成，厚度300～500 m，裂隙巖溶發育良好，含裂隙承壓巖溶水，局部含水豐富，是一1煤底板直接充水含水層。上寒武系灰巖含水層與奧陶系灰巖含水層之間無隔水層，二者有共同的補給、徑流和排泄條件，水位一致且同步升降，可視為同一含水層。

奧陶系灰巖巖溶裂隙發育好，但不均勻，在斷層破碎地段，巖溶裂隙發育良好，富水性強。根據鉆孔揭露，頂面以下30 m范圍內巖溶較發育良好，巖溶形態包括溶孔、溶蝕裂隙和小溶洞，鉆孔揭露溶洞高0.10～1.0 m，最大可達5.6 m，部分溶洞、溶蝕裂隙被黏土充填。奧陶系灰巖含水層富含巖溶承壓水，上距一1煤層底板10 m左右，是威脅安全開采的直接充水含水層。王河礦多次發生以奧灰水為水源的突水，最大突水量1 500 m3/h。

2. 太原組L1～2灰巖含水層。由石炭系太原組L1～2灰巖構成，厚度為10～15 m，平均10 m。巖溶發育程度一般，除淺部風化帶及斷裂帶附近巖溶較發育和富水性較強外，其余地區巖溶發育不太好，富水性較差。鉆孔單位涌水量為0.000 43～6.97 L /（s·m）。L1～2灰巖距離奧陶系灰巖較近，與奧灰水水力聯系密切。

3. 本溪組泥巖隔水層。由位于一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖組成，層位基本穩定，鉆孔揭露厚度5.49～20.15 m，一般為6～10 m。該隔水層雖有一定隔水作用，但由于以下3方面的原因，隔水效果有限。

（1）鋁土泥巖厚度較小，抗壓強度較低。

（2）在采動影響下，隔水層受到破壞，有效隔水層厚度減小。

（3）礦區構造裂隙發育充分，大裂隙常能將煤層及頂底板含水層相互溝通。

由于一1煤層與奧灰之間的隔水層為鋁土質泥巖，厚度薄、強度低，帶壓開采（水壓1～3 MPa），奧灰承壓水易通過裂隙、采動破壞等進入礦井，造成奧灰突水淹井事故。歷史上曾發生多個小煤礦出水被淹，多個礦井正常涌水量都在1 000 m3/h以上，最大的高達3 066 m3/h。

二、礦井水文地質類型

目前，在滎鞏礦區由河南煤化鶴煤集團整合的煤礦有鞏義谷山井、滎陽王河煤礦、徐莊煤礦、順發煤礦4處，除谷山井開采二1煤外，其余均開采一1煤，均為水文地質條件復雜或極復雜礦井。

王河煤礦位于滎陽市西南部的劉河鎮境內，核定生產能力30萬t/a，2005年12月并入鶴壁煤業集團。礦井采用立井單水平下山開拓，開采標高±0 ～ -150 m ，灰水位-27 m。礦井正常涌水量1 000 m3/h，最大2 000 m3/h，礦井水文地質類型復雜。在大巷±0水平和109采區-162 m水平各設有一座永久性排水泵房，礦井總排水能力為4 750 m3/h，水倉總容量為12 000 m3。

徐莊煤礦位于滎陽市南部的崔廟鎮，核定生產能力21萬t/a，2009年5月轉歸鶴煤集團。礦井采用豎井單水平下山開拓，開采標高-37～-240 m，奧灰水位標高-30 m。礦井正常涌水量為500 m3/h，最大800 m3/h，礦井水文地質類型為復雜。

以上礦井突水水源主要是石炭系薄層灰巖和奧陶系厚層灰巖巖溶水。特別是奧陶紀灰巖裂隙巖溶發育良好，水壓高，富水性好，補給條件充沛，對承壓開采構成很大的威脅，經常造成大型巖溶突水淹井事故，防治水工作難度很大。

三、煤礦防治水工作體系

經過現場實踐經驗總結，煤礦基本掌握了該區水文地質規律，礦區巖溶水運移規律，礦區巖溶水富存區巖溶水徑流、補給和突水規律，在滎鞏礦區復雜水文地質條件下，創建了“物探先行、鉆探驗證、系統完善、措施保障”的區域性煤礦防治水工作體系。

1.物探先行。就是利用地震等物探技術在地面查清井田范圍內老窯、老空、老巷積水邊界，在井下采用瞬變電磁、直流電法等物探技術查清所有采掘工程設計范圍內的富水情況。加強基礎地質與水文地質補充性探查。井上探查手段以物探為主，鉆探為輔；井下探測手段堅持物探先行，鉆探驗證。

2.鉆探驗證。就是根據物探所揭示的各種富水異常區，分類實施鉆探，即對圈定的異常區按照探放水的標準編制鉆探設計，對非異常區按照正常的探水標準編制鉆探設計，通過鉆探驗證富水情況，鉆探無水開始采掘，鉆孔出水及時封堵，封堵后再行鉆探驗證，直至無水方可生產。

3.系統完善。就是與礦井防治水工作直接相關的各個系統必須完善可靠。譬如礦井排水系統要運轉正常，水泵、管路及水倉要符合規程規定，要有足夠的抗災強排能力；礦井供電系統要安全可靠、與排水稀土相匹配；礦井防治水工作系統、礦井水害應急救援系統、礦井水害處理指揮系統等機構要健全、運作正常。

4.措施保障。就是礦井防治水各項制度措施齊全、保障有效。譬如水情動態實時監測及預測預報、超前探測長探短補、水情水害評價及效果檢驗、設備檢修維修、崗位責任制的建立與落實防治水隊伍建設及設備儀器配備等。

四、效果評價

“物探先行、鉆探驗證、系統完善、措施保障”的煤礦防治水工作體系是“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水基本原則和“防、堵、疏、排、截”防治水基本措施在滎鞏礦區煤礦防治水工作中的具體體現和應用，是滎鞏礦區一煤組開采過程中對防治水工作實踐的經驗總結。

五年多來，鶴煤滎鞏礦區整合煤礦大力實施“物探先行、鉆探驗證、系統完善、措施保障”防治水工作體系，在外部資源整合礦井取得了巨大成就。以王河煤礦為例，2009年實現了建礦40年來的第一次達產，2010年實現煤炭安全生產42萬t，比整合前的年產15萬t增長近兩番，經濟效益增加1.5億元。排水量從整合前1 300 m3/h減少到現在900 m3/h，減少排水費用1 209.6萬元。順發礦、徐莊礦同時也取得巨大的經濟效益和社會效益。