石溝驛礦區水害防治技術

摘要：本文通過分析石溝驛煤業公司井下充水因素，提出治理地面滲水及老窯空區積水的一些辦法。通過實踐檢驗確認是可行的。

關鍵詞：水害 防治技術

1 礦井概況

石溝驛煤業公司三號井與1965年建設，1969年投產，設計生產能力15萬噸/年，開采一煤。1989年礦井儲量枯竭，進入回收邊角煤柱及古井空區復采階段，并先后在一煤淺部露頭附近新建了四對復采小井和開采六煤的兩對生產井口，最多時全公司共有七對生產井口，礦井全部為斜井開拓，實際年生產能力為50萬噸/年。井田為一寬緩的魚盤狀向斜構造——石溝驛向斜，向斜軸軸向N20°W。含煤地層為侏羅系中下統的延安組。一煤厚為2.3-6.7m，煤層傾角為0-15°，六煤平均厚度2.3m，煤層傾角為0-40°。現已探明斷層14條，落差大于1.0m的有10條，最大落差為13m，所探明的斷層均為正斷層。

2 礦區水文地質條件

按含水性、巖性及含水層水力性質、埋藏條件等，由上而下劃分為三個含水層。

2.1 第四系含水層組 地下水主要賦存于風積沙及底部砂礫層與溝谷沖積層中，屬孔隙潛水類型，風積沙在石溝驛礦區內廣泛分布，厚度為0-10m，含沙漠凝結水，水位埋深2-5m，水位、水量隨季節變化而變化。底部砂礫層厚約1-3m，透水性良好，水位約1m，區內最大的沖溝為炭井溝，該沖溝是由于大氣降水匯集后沿地表低洼薄弱地帶流動形成，一般該沖溝在礦區內主要用于排泄三號井礦井涌水和礦區生活污水。水量一般15m3/h。

2.2 侏羅系中統直羅組底部砂礫巖含水組 該層只在石溝對向斜軸軸部附近零星出露，層厚46m，層位穩定，巖體疏松易碎，為一主要含水組，含水量比其它兩個含水組大。

2.3 侏羅系中下統延安組砂巖含水組 該組為本區主要含煤地層，在鉆探過程中鉆孔單位涌水量0.0052-0.153L/s，補給水源主要為大氣降水，地層中各含水層含水量較小。

綜上所述，石溝驛礦區水文地質條件較簡單，但因開采一層煤的各井口均在古井采空區中復采，礦井在開采過程中受古井空區積水影響極大。

3 礦井水害類型分析

3.1 地表水對礦井的影響 礦區地處毛烏素沙漠邊緣地帶，為半沙漠掩蓋區，地表有兩條季節性河溝，一條是炭井溝，另一條是宋家小溝。炭井溝與礦區所采一煤的垂直距離為30-80m，由于地下開采的不斷進行，造成地面塌陷產生裂隙、裂縫，部分裂縫將河床與煤層直接溝通，溝內有水時，一部分水沿裂縫直接導入到采空區中，有一部分水沿開采的裂隙、裂縫滲透入地層中，正常情況下炭井溝滲入井下的涌水量為20m3/h左右，而在雨季山洪暴發時，炭井溝滲入井下的涌水量達50m3/h左右。宋家小溝在一煤露頭以外，對一煤開采無影響，但對六煤的開采有影響。

3.2 地層含水對礦井的影響 根據礦井地質勘探資料及我公司的實際開采過程水文地質情況的分析，認為我公司水文地質條件簡單，含水層含水量小，其鉆孔涌水量僅為0.0052-0.0153L/s，開采一煤的礦井地層正常涌水量只有3-5m3/h，開采六煤的礦井地層正常涌水量只有20m3/h。地下水主要是通過穿透含水層的巷道形成直接充水和因回采造成頂板冒落形成塌陷裂縫導致的頂板充水，在沒有其它補給水源的情況下，地層含水不對礦井的正常生產構成威脅。

3.3 大氣降水對礦井的影響 我公司礦區氣候屬于干燥大陸性氣候，年降水量稀少且集中，一年中降雨量大多集中在7-9月，占年降水量的80%以上，大量的大氣降水，會造成塌陷區積水，沿裂縫滲入井下，使井下涌水量增大，給礦井的正常生產帶來影響。

3.4 古井采空區積水對礦井的影響 由于我公司所開采的一煤距地表較淺，約為30-120m，在井田四周分布的古井多達580多對，古井采空區縱橫交錯，開采范圍較大，在這些古井采空區中有些經多年集累存有大量的積水，象一個“地下水庫”，水壓雖不太高，但水量較大。當井巷接近這些老窯采空區和廢棄的積水老巷時，若不能及時的進行探放水工作，易造成透水事故。

4 礦井水害的防治技術

4.1 影響礦井正常生產的地表水及大氣降水的防治技術 大氣降水和地表水主要是通過工作面回采后冒落塌陷的地表裂隙、裂縫及廢棄古井筒進入到井下，形成頂板間接充水。因此，隔離大氣降水和地表水對煤層上覆巖層及井下充水通道，限制補給含水層或直接流入井下的水量，是減少礦井涌水量、防治井下水害事故發生的主要辦法。

由于一煤埋深較淺，井下開采使地面出現的塌陷坑、裂隙、裂縫等是大氣降水和地表水滲入井下和補給含水層的通道，另外未充填嚴實的古井筒也可能成為礦井充水的通道，對這些充水通道采用黃土進行充填。

4.1.1 對較大范圍的塌陷坑和古井筒采用下部充填碎石，上面覆蓋黃土夯實，并稍高于地表，以防水流滲入井下。

4.1.2 對于炭井溝邊及溝內的塌陷區，采用黃土構筑不透水河床。如三號井802、803、804工作面在炭溝下采煤，造成炭井溝河床下陷，使炭井溝內的地表水沿河床裂隙、裂縫滲入井下，影響了三號井的正常生產。經處理后，井下涌水得到了有效控制。

4.1.3 在安排采面接續時，考慮將受炭井溝內水流影響的工作面安排在非雨季生產，避免大氣降水引起的洪水沿沉陷裂隙滲入井下，影響采面安全生產。

4.1.4 為防止由井下排入炭井溝內的水流再次滲入井下，造成循環水，其地面排水路徑就選擇安全地段排出礦區。1996年我公司在三號井生產的804（下）工作面生產時在炭井溝段的地表鋪設了兩趟導水管，穿越了804工作面排出生產場地，確保了井下安全生產。

4.2 頂板含水層防治 由于我公司的各工作面頂板含水層對回采工作面無大的影響，故一般不采取技術措施進行防治，但考慮到其它補給源對頂板含水層涌水量的影響，其中主要是大氣降水的影響，主要采取對地面裂隙及時進行充填，切斷充水通道，就可解決大氣降水作為補給源引起的頂板含水層涌水量增加的問題。

4.3 老窯空區積水的防治 由于我公司在一煤生產的井口都在古井空區中布置，故在采掘工作面施工過程中均受古井空區積水的威脅，因此在掘進巷道施工過程中必須進行探放水工作。探放水工作必須堅持“有疑必探，先探后掘”的探放水原則，這是防治空區積水的必要措施。

4.3.1 探水起點的確定。我公司在一煤中布置的所有掘進巷道施工時，對于巷道開口處于實體段時，巷道掘進施工4m后用探水鉆進行第一次探放水工作（在這之前先用3.0m或6.0m麻花桿進行摸探），對于巷道開口處于空區段，到巷道掘進遇到實體時，進行探放水工作。

4.3.2 探水鉆孔的布置。探水鉆孔應保證適當的超前距、幫距和密度，探水工作中一次打透積水的情況很少，多數情況都是探水與掘進互相配合，“探水-掘進-探水”循環進行。探水鉆孔為巷道掘進探明一段安全距離后，巷道允許掘進一段距離，然后再探再掘，確保掘進安全施工。

我公司開采的一煤除二號小井為單一分層開采外，其它開采一煤的井口在開采過程中實行分層開采，即開采上、下兩分層，分層厚度2.0m。在施工上分層巷道時，探水鉆孔一般布置一組，共三個探眼，布置在上分層暗煤中（因小窯采空區全部集中在暗煤中）。其中一個為中心眼，另兩個為斜眼，中心眼的方位角與巷道掘進方位角相同，另兩斜眼分別與中心眼的夾角為12度。這三個眼在平面上呈扇形分布。在施工下分層巷道時，探水鉆孔一般布置3組，每組不少于3個，三個組分別探上、中、下三個分層，這3個組每組的三個探眼均呈扇形分布，只是三個組的仰角不同，這樣對巷道前方及其上部左右都能起到探水作用。

4.3.3 超前距的確定。超前距越大，安全系數越大，探水工作量越大，影響巷道的掘進速度，超前距太小又不安全，因此超前距必須適當。我公司根據多年探水經驗，認為20m的超前距能保證巷道施工安全。

超前距確定后，仍不能保證在探水過程中不漏掉古巷道，尤其是在我公司礦區范圍內分布的古井區巷道極不規則，在探水掘進過程中，如果鉆孔密度不夠，古巷道仍有可能從兩個探眼之間漏掉而發生透水事故。從我公司進入空區復采所揭露的空區老巷分析，一般老巷的高為1.4m，寬為0.8m，故在每次探水過程中，探水鉆在煤體運行距離為60m且在巷道掘進施工過程中每班用6m麻花鉆桿進行補探，以防發生透水事故。

我公司的水文地質條件雖然簡單，但季節性大氣降水和古井空區積水仍然對我公司的安全生產構成較大威脅。因此，我公司在一煤采掘工作中必須堅持探放水原則，對需穿越的老空區，要采取措施進行排放水，否則要留設足夠的保安隔離煤柱，以確保安全。

5 結論

5.1 通過十幾年的探放水工作，共探出空區積水200多萬立方米，確保了掘進巷道的施工安全。

5.2 在實際的探放水過程中，所用的TUX-75型探水鉆仍存在漏探空區老巷的可能性，故在用探水鉆探水后還要求施工隊在巷道施工過程中班班堅持用6m麻花桿進行補探，防止透水事故的發生。

5.3 加強對地面塌陷區的充填及井下報刊巷道探放水工作，對預防我公司礦井水害具有十分重要意義。

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