唐安礦礦井充水條件及影響因素分析

崔 雅

(山西蘭花集團 唐安煤礦，山西 高平048400)

0 引言

根據2009 年山西省煤礦企業兼并重組整合工作領導組辦公室文件《關于晉城市直煤礦企業兼并重組整合方案的批復》(晉煤重組辦發［2009］60 號)，山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司為兼并重組整合單保礦井。山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司始建于建國初期，原屬高平市市營煤礦，1980 年礦井進行60 萬t/a 改擴建，1990 年礦井一期30 萬t/a 改擴建竣工投產，礦井生產能力一直徘徊在30 萬t/a 左右。1998 年加入山西蘭花科技創業股份有限公司后，礦井生產能力達到60 萬t/a。2005 年9 月，生產能力達到150 萬t/a。根據山西省煤炭工業廳文件(晉煤行發［2012］544 號)，關于山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司核定生產能力的批復，核定生產能力為180 萬t/a。2012 年9 月21 日山西省國土資源廳為該礦換發了采礦許可證(證號為C1400002009121220050841)，批準開采3 -15 號煤層，批準生產規模150 萬t/a，批準井田面積為24.727 4 km2，有效期限為30 年，開采深度由870～510 m 標高，(9、15 煤層未經環保部門論證批復，暫不允許開采)。現依據井田水文地質條件將區內礦井充水因素分析如下。

1 礦井充水來源

1.1 大氣降水對礦井充水的影響

本井田東部由于各煤層埋藏相對較淺，最淺處為41.28 m，3 號煤層采空導水裂縫帶為62.00 m，因此，大氣降水通過基巖裂隙、松散沉積物孔隙滲入井下，或者通過采空導水裂縫帶、地表塌陷、裂縫進入井下，大氣降水對井田3 號煤層東部開采有一定的影響，但對未來三年礦井開采井田內3 號煤層西部影響較小。根據礦井涌水量的長期觀測，降水量隨季節變化，礦井涌水量也有小幅變化，豐水期與枯水期變化量在10 m3/h 左右，一般雨季后2～3 個月，礦井涌水量有小幅增加，說明大氣降水對礦井涌水量影響不大，地表與采空區無直接導通現象。

1.2 地表水對礦井充水的影響

位于井田內的地表水體主要是原村河和馬村河流，流向均大致由西向東，河的兩岸均較寬闊，均為季節性河流，僅在雨季時有短暫水流通過。

井田內有2 座中小型水庫:章莊水庫和掌握水庫。章莊水庫位于井田西北部，章莊村西南200 m 處，雨季最大庫容量70萬m3左右，水庫面積約97 534 m2左右。掌握水庫位于井田中部，掌握村東北，雨季最大庫容量5 萬m3左右，水庫面積約17 503 m2左右。2014 年5 月5 日調查章莊水庫水面標高933.44 m，平均水深1.40 m，積水面積51 822 m2，積水量約72 550 m3。掌握水庫2009 年5 月至2010 年4 月水位逐步下降幾乎干涸，至2010 年5 月10 日干涸，截止目前，只在雨季降雨后有短暫少量積水，水深不超過0.50 m。

這些地表水體通過斷層、陷落柱、采煤引起的地表塌陷、裂縫進入井下，對礦井生產形成一定的影響。將來本礦開采至其附近時，應采取有效措施，防止雨季地表水通過采空區地表塌陷、裂縫涌入井下，造成水災事故。

本礦未來三年內開采井田內西部3 號煤層，距章莊水庫和掌握水庫較遠，掌握水庫已留設防隔水煤柱。通過對掌握水庫周圍多年地表勘查，地面無任何塌陷、裂縫、位移等變形現象，說明掌握水庫煤柱留設合理，水庫積水對三年內的開采無影響。章莊水庫保護區附近沒有布置采掘工作面，對礦井生產影響較小。

1.3 老窯水對礦井充水的影響

本礦井及相鄰礦井的采空區內有不同程度存在積水，其積水量隨著開采面積的增大而逐漸增加，對本礦的開采有一定的影響。開采時必須加強調查及探放水工作，預防水害事故的發生。

1.4 含水層對礦井充水的影響

本井田批采3、9、15 號煤層，其中3 號煤層直接充水含水層是山西組砂巖裂隙含水層，間接充水含水層為下石盒子組砂巖含水層。9、15 號煤層直接充水含水層為太原組巖溶裂隙含水層，屬中等富水含水層;山西組砂巖含水層為間接充水含水層。現開采3 號煤層，9、15 號煤層未開采;根據以往開采3 號煤層情況，井下采空區積水主要為煤層含水及頂板淋水，歷年來的開采對礦井生產有一定影響。

2 礦井充水通道

根據井田水文地質條件，礦井充水通道主要包括斷層、陷落柱、巖層裂隙、采空導水裂縫帶、封閉不良的鉆孔和舊井筒等。

2.1 煤層開采后形成的垮落帶及導水裂縫帶

煤層開采后影響上覆巖層破壞的主要因素有煤層頂板的巖性組合、開采厚度和采煤方法。井田內可采煤層為3、9、15號煤層，3、9 號煤層上覆巖性組合為砂巖、砂質泥巖，為中硬巖層，15 號煤層上覆巖性組合為灰巖、砂巖、砂質泥巖，為堅硬至中硬巖層。目前，該礦開采3 號煤層，采用一次性采全高，頂板管理方法采用全部垮落法。

通過計算可知，井田內3 號煤層采空后，垮落帶高度為15.51 m，導水裂縫帶最大高度為62.00 m。由于3 號煤層東部埋藏相對較淺，最淺處為41.28 m，導水裂縫帶局部會與松散層構通;其導水裂縫帶導通至下石盒子組下部(包括K8 砂巖含水層)。但該礦未來三年開采井田內西部3 號煤層，目前大氣降水對開采3 號煤層西部影響較小。

2.2 構造對礦井開采的影響

井田總體呈背、向斜相間或相交的褶曲構造，共發育次一級背、向斜構造8 個，其向斜軸部較低，采空區容易積水。當巷道進入向斜軸部地段時，礦井涌水量會增大，對礦井的開采有一定的影響。

井田內陷落柱發育，據以往勘查工作及礦井實際揭露情況，陷落柱體內一般干燥無水，只在個別地區發現有細小的淋頭水出現，說明陷落柱的導水性比較差。總體來說，地質構造對井田的水文地質條件有一定影響，主要是向斜構造的聚水作用和個別斷層的導水作用。因此，一定要重視對隱伏斷裂及其他構造形跡的探查和研究，防止斷裂及破碎帶突水造成的水害。

2.3 未封堵和封堵不良鉆孔及未封堵和封堵不良的舊井筒的影響

井田內共有勘探鉆孔34 個。按規定，勘探時施工的各種鉆孔，在工作結束后都要按要求進行封閉，如果封孔質量未達到標準要求，鉆孔就成了煤層與其頂底板含水層或地表水之間的充水通道，如在生產過程中，未封堵和封堵不良鉆孔及未封堵和封堵不良的舊井筒，可溝通地表水及各含水層水，使礦井涌水量增大，影響煤層正常開采，甚至出現嚴重的水災事故。礦井在生產過程中應加強防范，在臨近勘探鉆孔開采時應加強探放水工作。

3 結語

綜合以上分析，該礦采取相應措施，能將礦井充水條件及通道對礦井的防治水影響因素降到最低，從而保障礦井防治水的安全。