2101工作面水文地質(zhì)分析和水害防治

摘要：文章以鶴煤二礦為例，全面分析井下工作面水文地質(zhì)情況，并就水害防治問(wèn)題提出有針對(duì)性的措施。

關(guān)鍵詞：礦井 工作面 水文地質(zhì) 水害防治

1 礦井、工作面概況

鶴煤公司二礦于1958年6月建成投產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸/年，核定生產(chǎn)能力63萬(wàn)噸/年，本礦開(kāi)采對(duì)象為二疊系山西組二1煤層，礦井開(kāi)采已到末期；二1煤資源儲(chǔ)量極其有限，屬資源枯竭礦井。二礦采用地下開(kāi)采，分三個(gè)生產(chǎn)水平，一水平標(biāo)高±0米以上，二水平標(biāo)高0～-180m，三水平標(biāo)高-180～-420m。目前只有二水平地區(qū)尚有部分儲(chǔ)量，需對(duì)原礦井各系統(tǒng)進(jìn)行改造后對(duì)煤炭資源進(jìn)行合理回采。礦井為兩級(jí)排水系統(tǒng)，由三水平排至一水平，再由一水平排至地面；二水平建有-180水倉(cāng)，進(jìn)倉(cāng)水量20m3/h。2101工作面地面對(duì)應(yīng)位置位于新峰養(yǎng)殖場(chǎng)東北部，鶴山區(qū)南山溫泉會(huì)所東南，地形屬山前丘陵階地，地面標(biāo)高在+214m～+180m之間，植被不很發(fā)育，煤系地層全部被新生界地層覆蓋。井下位置位于113工作面（已采）東南部，130工作面（已采）東北部，3203（南）工作面（正開(kāi)采）西（上）部，工作面在煤層底板標(biāo)高：-150m～-210m，屬煤柱開(kāi)采。2101工作面煤層產(chǎn)狀為：煤層走向10°～20°， 傾向SE，煤層傾角平均18°，工作面地質(zhì)儲(chǔ)量46.2萬(wàn)噸。

2 礦井水文地質(zhì)條件分析

2.1 對(duì)礦井采掘生產(chǎn)有影響的含水層分析

2.1.1 第三系礫巖含水層分析 第三系礫巖含水層：第三系礫巖平均厚度94.72m，厚度變化大而多不連續(xù)，具潛水性質(zhì)，補(bǔ)給條件以大氣降水為主，富水性較弱，根據(jù)本礦開(kāi)采實(shí)踐證明，對(duì)井下開(kāi)采基本無(wú)影響。

2.1.2 二1煤頂、底板砂巖水分析 山西組砂巖含水層：為二1煤開(kāi)采直接充水含水層，屬孔隙裂隙充水含水層，砂巖水的共有特征是補(bǔ)給條件差含水性弱，含水層通過(guò)煤層頂板巷道掘進(jìn)遇到裂隙發(fā)育時(shí)易發(fā)生淋水、滲水等，現(xiàn)階段開(kāi)采中正常涌水量3～5m3/h，我礦處于末采階段，二1煤頂、底板砂巖水已得到充分釋放。

2.1.3 二1煤底板灰?guī)r水分析 C3L8灰?guī)r含水層：位于二1煤下平均39.95m，層位和厚度都比較穩(wěn)定，厚度平均5.08m，屬巖溶裂隙含水層，但巖溶裂隙發(fā)育不均勻，補(bǔ)給條件差，在沒(méi)有其他強(qiáng)含水層補(bǔ)給的情況下易于疏干，無(wú)水壓。隨著礦井深部開(kāi)采對(duì)該含水層的揭露，該含水層對(duì)礦井安全生產(chǎn)已無(wú)威脅。

G3L2灰?guī)r含水層：位于二1煤下平均126.00m，為一■■煤直接頂板，C3L2灰?guī)r水質(zhì)類(lèi)型為S04-HC03-Ca-mg型水，硫酸根1114.3～1685.85mg/L，總硬度76.16～99.12°G，礦化度2.694～844g/L，PH值7.1，屬巖溶裂隙承壓含水層，巖溶裂隙發(fā)育不平均，該含水層出露條件不好，富水性較強(qiáng)，靜儲(chǔ)量有限易疏干；含水層水位標(biāo)高+115m。

O2灰?guī)r含水層：位于一■■煤下，平均間距38.74m，水質(zhì)類(lèi)型HCO3-Ca-Mg型，PH值7.1～7.7，平均7.35，硫酸根23.49～98.46mg/L，礦化度0.445g/L，富水性極強(qiáng)，含水層水位標(biāo)高+135m。

工作面內(nèi)外無(wú)導(dǎo)水?dāng)鄬?，各含水層?duì)工作面回采不構(gòu)成水害威脅。

2.2 老空區(qū)對(duì)采掘影響分析 礦井范圍內(nèi)較大的老空老巷積水主要有二處，均已進(jìn)行整體密閉，對(duì)安全生產(chǎn)不構(gòu)成影響，老空區(qū)積水范圍清楚。

2.3 鄰近礦井開(kāi)采影響分析 鄰近小礦分別是東頭煤業(yè)有限公司、鼎盛煤業(yè)有限公司，井田位置及開(kāi)采范圍清楚，現(xiàn)在這兩個(gè)煤礦已被鶴煤鶴安公司收購(gòu)，均處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個(gè)煤礦井口標(biāo)高均高于歷年最高洪水位，不存在洪水沿井口灌入井下的可能性。

3 影響工作面開(kāi)采的主要充水因素

2101工作面內(nèi)充水因素比較復(fù)雜，主要充水因素為：

3.1 鄰近采空區(qū)積水 該工作面在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)相鄰工作面相似水文情況分析， S9、S10直接充水含水層對(duì)施工影響不大，預(yù)計(jì)最大涌水量在8m3/h左右。南部130采空區(qū)有積水，通過(guò)-180水倉(cāng)通道進(jìn)入-180水倉(cāng)，有補(bǔ)給水量，正常涌水量為10m3/h，分析為南翼密閉后采空區(qū)水位上升，經(jīng)斷層或斷層破碎帶形成涌水通道進(jìn)入130工作面采空區(qū)；2101工作面運(yùn)輸巷下部與南部130工作面采空區(qū)邊界平行布置，最近距離只有4m，該處涌水會(huì)對(duì)施工構(gòu)成威脅。

3.2 上部匯水和-180水倉(cāng)積水 因礦井進(jìn)入末采階段，工作面為合理回采資源，設(shè)計(jì)中將-180水倉(cāng)（二水平）包裹在工作面中，-180水倉(cāng)正常積量約640m3，該水倉(cāng)為穿層巷道，部分巷道位于二1煤層中，該水倉(cāng)截留匯聚-180水平以上涌水，目前該水倉(cāng)為二水平地區(qū)的主要排水水倉(cāng)，三班安排人員開(kāi)泵排水；受下部3203南工作面施工影響，該水倉(cāng)已脫皮掉矸、底板鼓起、嚴(yán)重變形，很快將影響水泵的正常排水；該水倉(cāng)如不進(jìn)行處理，對(duì)工作面安全回采構(gòu)成較大水害威脅。

3.3 老巷積水 2101工作面設(shè)計(jì)回采范圍內(nèi)，包含十幾條老巷，有連接一、三水平的主副暗井等主要運(yùn)輸巷，呈“網(wǎng)狀”分布在2101工作面中，該處老巷均為二水平延伸期間掘進(jìn)的礦井各系統(tǒng)使用巷道，為降低開(kāi)采成本，巷道大部分位于二1煤層中，巷道失修變形嚴(yán)重，易在巷道低洼處造成積水。

3.4 地表水 2101工作面地面對(duì)應(yīng)位置位于鶴山區(qū)南山溫泉會(huì)所東南， 南山溫泉會(huì)所為高檔商業(yè)會(huì)所，主要建筑在二1煤層113工作面（采空區(qū)）上，該會(huì)所為鶴山區(qū)重點(diǎn)高檔會(huì)所，舊址為二礦注漿站，隔水層較厚，地表水輕易不會(huì)導(dǎo)入井下，由于注漿對(duì)表土層的使用沖刷，在地勢(shì)低洼處形成較大水坑，改造前原有二礦注漿鉆孔將漿液從地表由鉆孔導(dǎo)入井下，終孔位置即為該工作面二1煤層下底板巖石巷中，地表改造前已對(duì)該二處鉆孔進(jìn)行水泥封堵處理。地表經(jīng)鶴山區(qū)政府通過(guò)招商引資建為旅游風(fēng)景區(qū)和配套景觀(guān)設(shè)施，現(xiàn)在有游泳池等人造景觀(guān)水池在該工作面上方，在2101工作面塌陷影響范圍之內(nèi)，預(yù)計(jì)2101南工作面回采會(huì)造成地表塌陷或產(chǎn)生裂縫。

4 制定相應(yīng)防范措施

4.1 采空區(qū)積水防治措施 ①修改設(shè)計(jì)，使待掘2101工作面運(yùn)輸巷等與南部130采空區(qū)保留足夠保安煤柱。②加強(qiáng)對(duì)130工作面采空區(qū)積水的觀(guān)測(cè)，及時(shí)掌握水量變化情況。③2101工作面所屬巷道在接近30工作面采空區(qū)積水警戒范圍內(nèi)開(kāi)始警戒，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行超前鉆探，探明積水情況，嚴(yán)禁對(duì)該處積水帶壓施工。

4.2 對(duì)上部匯水和-180水倉(cāng)積水防治措施 ①加強(qiáng)對(duì)-180水倉(cāng)排水設(shè)備的檢修檢查，對(duì)水倉(cāng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。②增加-180水倉(cāng)水泵的排水時(shí)間，減少停泵間隔，水倉(cāng)積水保持在低位。③將水倉(cāng)上部風(fēng)暗井、副暗井、130采空區(qū)的涌水通道進(jìn)行處理，將水流引入其他水倉(cāng)。④對(duì)-180水倉(cāng)進(jìn)行報(bào)廢處理，在下部正在回采的3203南工作面上順槽打鉆對(duì)水倉(cāng)內(nèi)積水進(jìn)行疏放，將水倉(cāng)內(nèi)積水放凈，3203（南）下順槽距-180水倉(cāng)（外倉(cāng)）最近1m，水倉(cāng)巷底標(biāo)高-185.5m，比上順槽巷頂高3.5m。

4.3 老巷積水防治措施 ①施工中認(rèn)真落實(shí)“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，對(duì)施工中遇到的每一條老巷制定安全技術(shù)措施，執(zhí)行先探后掘，在未探明老巷積水的情況下，嚴(yán)禁向前掘進(jìn)施工。②配備能滿(mǎn)足要求的排水管路和水泵，在低洼處掘水窩安裝水泵，保證排水設(shè)備正常排水，施工期間有異常情況時(shí)，立即停止施工、撤出人員，采取措施。

4.4 地表水體防治措施 ①在3203南工作面回采期間和2101工作面掘進(jìn)、回采期間加強(qiáng)對(duì)采面上部地表裂縫和水體的調(diào)查，做好記錄，對(duì)資料進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)裂縫進(jìn)行及時(shí)回填。②雨季期間或大到暴雨前后，派專(zhuān)人對(duì)地表裂縫和鉆孔口位置進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)回填進(jìn)行處理，嚴(yán)防地表水通過(guò)裂縫和鉆孔涌入井下。③雨季期間或大到暴雨前后，派專(zhuān)人對(duì)鉆孔底位置進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)漏水等異常情況及時(shí)撤出人員，進(jìn)行匯報(bào)，及時(shí)回填進(jìn)行處理。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)充水因素全面分析，在工作面施工中，配備能滿(mǎn)足要求的排水管路和水泵，保證排水設(shè)備正常排水；制定、嚴(yán)格執(zhí)行工作面防治水安全技術(shù)措施，加強(qiáng)職工水害知識(shí)培訓(xùn)，熟悉避災(zāi)線(xiàn)路，施工期間有異常情況時(shí)，立即停止施工、撤出人員，采取措施；確保工作面安全施工。

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作者簡(jiǎn)介：

王有軍（1970-），男，河南濮陽(yáng)人，助理工程師，注冊(cè)安全工程師，從事煤礦地質(zhì)防治水工作。