躍龍煤礦水害分析及綜合治理研究＊

肖俊賢，姚薦達，鐘 昊

（1.貴州民族大學 建筑工程學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州錦元工程技術有限公司，貴州 貴陽 550081；3.貴州紫金礦業水銀洞金礦選礦廠，貴州 貞豐 562200）

1 概況

1.1 礦井概況

福泉市地松躍龍煤礦位于貴州省南部，生產規模90 kt／a，屬于整合煤礦。開采方式為地下開采，礦山面積1.1297km2，采礦標高為+1125 m～+750 m。采用斜井單水平開拓方式，采煤方法為走向長壁后退式，頂板管理為全部跨落法。區內可采煤層1層，平均厚1.20m。頂板為粉砂巖、灰巖，底板為泥質頁巖、粘土巖。該礦水文地質條件為中等偏復雜類型。躍龍煤礦經過多年來的開采和地方小煤礦的蠶蝕，原煤生產已進入收尾階段，煤炭儲量逐年減少，且礦井地質條件尤其是水文地質條件愈來愈復雜，礦井涌水量逐年增加，水害對礦井生產的影響程度愈來愈高。

1.2 礦井水文地質條件

躍龍煤礦位于揚子準地臺區黔南臺隆區，屬福泉向斜，地層傾向受F1斷層的影響，斷層以北，地層傾向為南東向，斷層以南，地層傾向為北東向，地層傾角為20°～26°，平均23°，斷層附近地層的傾角為30°左右，構造復雜程度屬中等。

F1斷層走向為東西向，傾向近南，傾角60°，斷距約30 m，性質為正斷層。F2斷層位于礦區東南角，走向北東—南西向，性質不明。

根據水文地質調查報告：P2m 上距可采D 煤層15m，當開采位于最低侵蝕基準面以下的煤層時，茅口組強巖溶水可成為間接充水水源，而且如果遇到隱伏斷層時，有溝通茅口灰巖發生突水的可能。礦井正常涌水量為8m3／d，最大涌水量為20m3／d。該礦水文地質條件為中等偏復雜類型。

1.3 周邊礦井情況

根據含水巖組的分布，地下水的補、徑、排條件，導水斷層及分水嶺構成的邊界特征，區域內小巖門煤礦、幸福煤礦、羅柳塘煤礦、躍龍煤礦、地松干田灣煤礦等礦井均屬一個水文地質單元，相互之間有水力聯系，相鄰礦井不規范開采將對鄰礦構成一定的水患威脅，大部分老窯巷道有積水，由于井口垮塌、排水及通風困難等原因停采。

礦山內小煤礦主要是原躍龍煤礦和原金家院煤礦，其廢棄采面或巷道會成為老窯水、采空區積水、部分地表水進入礦井的通道，成為礦井的涌水水源，它有如下特點：在短時間可以有大量的水涌入礦井，來勢猛，具有很大的破壞性；水中含有大量的硫酸根離子，具有腐蝕性，容易損壞井下設備；當其與其它水源無聯系時，則易于疏干，若與其它水源有聯系時，則可造成量大而穩定的涌水，危害較大。

老窯及采空區積水成為躍龍煤礦生產過程中的一大隱患。

2 掘進工作面物探概況

2.1 物探結果

該項工作采用高密度電法測量系統，根據不同的需要，可布設90根、60根、45根和30根電極，本次測試共布置8組60根電極進行測試。

圖1 福泉市地松鎮躍龍煤礦1-1＇剖面視電阻率成像剖面

圖1為第一組剖面線測試的結果圖。由圖可知：剖面電性表現總體為左端高阻異常和右端低阻異常，左端高阻推測為完整的硬質巖類，弱水性。右端低阻區域有局部富集現象，推測為碎屑巖地層含水，在構造裂隙地段富集作用所致，含水性較強。且該剖面老窯和小煤礦廣泛分布，開采歷史悠久。老窯采空冒落造成地表開裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙滲入老窯。由于這些老窯及生產煤礦均分布于本井田地下水的泄入方向，因此在開采至靠近老窯及相鄰的小煤礦時，應預防老窯及周邊的生產礦礦井水潰入，并保持和周邊生產小煤礦的動態聯系。

通過8組的測試，根據其電阻值不同，繪出相應的等值線，畫出水患的情況分布圖。該礦埋深150m 的水患分布情況見圖2。

圖2 躍龍煤礦埋深150m 水患分布預測

3 水害測試結果分析

3.1 水患區域分類

輕度水患區位于推測的地下水位（標高+1108 m 左右）之上，物探發現明顯的低阻異常區域，但這些水患區域面積不大，剖面深度不深，含水量不大，推測存在的主要水患為地表水及采空區積水沿局部發育節理裂隙滲入。

中度水患區位于推測的地下水位（標高+1108 m 左右）之下，由于地表水可沿該地段大量滲入地下，形成富水區域。此標高以下，為中度水患區域，含水量大；煤層底板下茅口灰巖中有巖溶地下水的主要運移通道，巖溶頂板受破壞后有突水危險。

重度水患區域位于剖面1、6、7 區域，下部巖溶構造、巖溶空洞和老空區，斷裂構造發育，含水性強，上部地表水與下部富水區域具有貫通現象，形成巖溶管道，使上部地表水能經巖溶管道補給到下部的巖溶空洞和老空區，此區域屬水害重點防治區域。建議在此段應進行重點防范，做好探水、防水、排水等工作。

3.2 斷層附近水患分布情況

（1）F1斷層周圍水患分布情況

斷層的透水性主要受斷層的力學性質、兩盤的巖性條件、構造巖膠結程度、構造巖抗壓強度、斷層帶水動力的大小及采礦活動等因素的影響。

根據實際物探結果，該斷層的南部水患較嚴重，斷層的北部為輕度水患區。綜合來看本斷層基本上都是水患嚴重區域和水患中度區域。

（2）F2斷層周圍水患分布情況

通過此次地面物探，結合二采區F2斷層南部掘進巷道在2013年10月1日進行的井下物探，結論為低阻異常區，探明該處為嚴重水患區，綜合判斷F2斷層附近南部為嚴重水患區域，故在采掘前，應嚴格執行“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的措施。

4 水害防治措施

1）采空區水害防治

老窯水的防治關鍵是對其進行水文地質補充調查。根據本區域的地質概況和水文地質條件，結合實地探測結果，調查和探測出老空區位置、開采深度、開采面積及充水情況，并不斷加強監測監控，采取對應措施加以治理〔2〕。適時將調查和預測結果繪制在采掘工程平面圖上，按照相關規定劃出相應的積水線、探水線、警戒線，如若發生透水征兆，應提前實施探放水，使之形成安全區域。

2）斷層附近水害防治

本礦適合采用疏水降壓的方法過斷層。在石門過斷層時，如果斷層破碎帶寬且含水豐富，則可采用注漿的方法先對斷層破碎帶進行預注漿，待漿液凝固后，再采用疏水降壓的方法，降低巷道圍巖中的水位，保證石門安全通過斷層。如果斷層破碎帶窄且涌水量不大，則可考慮采用疏水降壓的方法，使水壓降至安全水位以下，再進行采掘工作，減少或消除采掘工作面的涌水、淋水，改善作業條件。

5 對策及建議

1）開展水害隱患排查與治理

煤礦企業應該提供人力、財力、物力，保證本單位對水害的監管和治理，確保三專落到實處。定期開展水害隱患的預測預報，采用以鉆探方法為主，配合物探、化探等方法進行探測，物探成果必須經鉆探方法驗證后，方可作為礦井設計、施工的依據〔3〕。查清掘進巷道或回采工作面內斷層、陷落柱和含水層（體）富水性等地質構造情況，并及時治理。

2）制定并落實防治水各項措施

根據《煤礦防治水規定》并結合礦井自身情況，按照要求設置必要的防水隔離系統；配備與礦井自身涌水量相適應的排水系統；在必要時采取疏水降壓、注漿加固等措施預防水災事故的發生。

3）明確水害防治重點和責任

根據“十一五”期間的水災事故統計，主要有老空水、地表水、巖溶水、沖積層水和其他水害，其中92.1%以上都發生在老空區，根據以往事故教訓，重點防治采空區水。充分掌握采空區以及舊巷道的積水情況，并結合本礦實際，健全防治水機構和人員，并落實水害防治責任制度，從而采取有效安全措施，杜絕事故發生。

〔1〕郭美安.“十一五”期間（2006-2010年）全國煤礦水害事故分析報告〔S〕.中華合作時報，2011.

〔2〕黃 磊.李耀偉.張村煤礦水害分析及防治〔J〕.水力采煤與管道運輸，2008.

〔3〕李偉民.礦井水害的預防和處理〔J〕.煤礦安全，2009.