新疆蘇勒薩依井田煤田充水因素及防治水建議

■趙海濱（山東省第一地質礦產勘查院山東濟南250014）

新疆蘇勒薩依井田煤田充水因素及防治水建議

■趙海濱
（山東省第一地質礦產勘查院山東濟南250014）

煤礦防治水是煤礦安全生產工作的關鍵一環，分析好煤礦的充水因素對煤礦的防治水工作具有重要指導意義。該文以蘇勒薩依井田為例，分析了井田的各種充水因素，提出了防治水的建議。

充水因素防治水措施建議井田開采蘇勒薩依煤田

0　引言

煤炭是工業的糧食，是國民經濟發展的基礎。煤礦開采在給人們帶來便利的同時，其安全生產形勢亦不容樂觀。而煤礦防治水是煤礦安全生產工作的一個關鍵環節，做好該項工作，不僅可以挽救人們的生命和財產，還可以促進國民經濟的健康發展。

1　井田概況

井田位于伊寧盆地北部，東距潘津鄉8.5km，距伊寧縣城25km，西距霍城縣城18km，南距自治州首府伊寧市22km。井田屬科古琴山南麓的侵蝕剝蝕丘陵地貌，地勢北高南低，東高西低，由東北向西南傾斜。海拔標高+741.60m～+1060.3m，一般相對高差50～150m。

區內地層由老至新依次有：中生代三疊系上統小泉溝群赫家溝組；中生代侏羅系八道灣組、三工河組、西山窯組；新生代古近系、新近系和第四系。含煤地層為中生代侏羅系西山窯組、三工河組和八道灣組，全井田含煤22層，自上而下編號為煤8-煤30，可采及局部可采煤層12層，主要可采煤層有6層(煤21-1、煤21-2、煤26、煤27、煤28、煤29)，均為穩定～較穩定型的中厚～特厚煤層，結構簡單～較簡單。煤層總厚37.47～195.37m，平均102.79m；其中六層主要可采煤層，厚度為31.53～156.10m，平均86.10m[1]。

2　井田充水因素

2.1充水水源

2.1.1大氣降水

區內年平均降水量362.78mm，井田內大面積被第四系黃土所覆蓋，加之溝谷發育，地勢高差大，雨季的雨水和春季的冰雪融水除少量沿裂隙孔隙滲入地下外，其余大部分順地形坡度向南部排泄于井田外。因此，大氣降水對礦井的直接充水影響不大，但可通過塌陷區成為直接充水水源。

2.1.2地表水

井田東部常年性河流皮里青河水與井田之間雖有煤礦相隔，不會成為直接充水水源，但可通過該河西側煤礦的采空塌陷區及北部F4斷裂帶，成為間接充水水源。

井田中部蘇勒薩依河和西部庫勒薩依河雖為季節性河流，一般不會成為直接充水水源。但開采階段，若在北部河谷地段的煤21-1淺埋、燒變或塌陷區與河水溝通，可成為直接充水水源。

2.1.3地下水

井田內F4斷裂帶水及燒變巖空洞裂隙水為主要充水因素，其它為次要因素。

（1）侏羅系粗碎屑巖類孔隙裂隙地下水富水性弱，可通過冒裂帶成為間接充水水源，充水強度小。

（2）F4斷裂帶與燒變巖、皮里青河水有一定水力聯系，富水性中等，可通過斷裂所接觸開采煤層的節理裂隙成為主要充水水源之一。

（3）井田西北部煤21-1～煤23-2火燒區，燒變巖孔洞裂隙發育，含水層富水性中等，易受F4斷裂和大氣降水的補給，有形成宛如“地下水倉”的可能，是西北部開采煤21-1的最大充水水源。

2.1.4老窯積水

在井田東部礦界外，沿皮里青河西岸至今已有200多年的采礦史，不同時期的老窯、采井及塌陷坑較多，會有一定的積水，在井田東部開采時，可成為間接充水水源。

2.2充水通道

2.2.1斷裂構造

F4斷層構成井田的北部邊界，該斷裂近東西展布，向東通過皮里青河，向西且沿北部邊緣火燒區與井田西北部燒變巖帶積水區相溝通。該斷層雖為逆斷層，但經71-8鉆孔抽水試驗，該斷裂具有一定的導儲水性，是礦床充水的主要通道。

2.2.2封閉不良的鉆孔

封閉不良的鉆孔是典型的人類活動留下的導水通道，該類通道隱蔽性強、垂向導水暢通，不僅使垂向上不同層位的含水層之間發生水力聯系，而且當井下采礦活動接近或揭露鉆孔時，會產生突水事故。由于封閉不良的鉆孔在垂向上串通了多個含水層，因此，一旦發生該類突水事故，不僅初期水量大，而且會有比較穩定的補給量。該井田施工了大量鉆孔，部分鉆孔由于技術設備、材料質量、施工條件、生產需求及歷史背景等原因，未封孔或封孔質量差，是不可忽視的導水通道。

2.2.3采動裂隙

當煤層開采后，采空區上方的巖體失去平移，引起垮落、開裂和移動塌陷，直到充滿采空區為止，從而形成煤層上部巖體三個不同的破壞帶（冒落帶、導水裂隙帶、彎曲沉降帶），其中冒落帶和導水裂隙帶合稱為冒裂帶，導水性效果好；彎曲沉降帶通常起隔水作用。同時，隨著采煤的進行，煤層底板的承壓水與巖體之間的天然平衡受到破壞，在煤層底板隔水層之上形成臨空邊界并產生應力釋放后，在礦壓和水壓的作用下，煤層底板必然受到不同程度的破壞，形成新的破裂面或使原有閉合裂隙活化。根據破壞程度的不同，煤層底板巖體從上到下也可劃分為三個地帶（底板導水破壞帶、完整巖層帶、承壓水導升帶）。底板導水破壞帶是指由于采動礦壓的作用，底板巖層連續性受到破壞，導水性發生嚴重改變的層帶，該帶的厚度即為底板導水破壞深度。其中，上部的底板導水破壞帶和下部的承壓水導升帶構成采動條件下的底板導水通道。

2.2.4地震裂隙通道

該井田位于地震活動帶，受地震活動的影響，可形成新的裂隙，破壞各含水層之間的隔水性，形成新的導水通道，增加礦井涌水量。根據開灤唐山礦在唐山地震時礦井涌水量和礦區地下水水位觀測資料：地震前區域含水層受張時，區域地下水水位下降，礦坑涌水量明顯減少；地震發生時，區域含水層壓縮，區域水位瞬時上升數米，礦坑涌水量瞬時增加數倍；強烈地震過后，區域含水層逐漸恢復正常狀態，區域地下水逐漸下降，礦井涌水量也逐漸減少。震后區域含水層仍存在殘余變形，所以礦井涌水在很長時間內恢復不到正常涌水量。礦井涌水量變化幅度與地震強度成正比，與震源距離成反比。

2.3井田涌水量

該井田采用大井法預算開采煤21-1時礦井正常涌水量為492m3/h，最大涌水量為738m3/h；開采煤27-29時礦井正常涌水量為231m3/h，最大涌水量為347m3/h。

3　井田防治水建議

3.1系統調查，全面掌握各種充水隱患

有效防治水的前提，是摸清家底。只有在充分掌握家底的基礎上，才能有的放矢的開展后續防治水工作。為此，必須要對井田及周邊的各種充水隱患核實清楚、細致到位。

首先，要分析利用好現有的各種水文資料，做到心中有數，有一個大的宏觀的概念。其次，要收集利用好以往的氣象資料，動態監測資料、供水井鉆探及抽水試驗等資料。最后，要系統調查井田內及周邊的地表水體、井泉、老窯、生產礦井、地貌變化、火燒區等因素。必要時采用有效的物探方法，重點掌握清楚老窯、塌陷、火燒區等的分布范圍和積水情況。

3.2建章立制，建立健全水文監測體系

煤礦開采是一個長期而復雜的過程，在開采過程中，會破壞原始的地層結構，引起巖體的破壞、應力的轉移、水力的變化等一系列反應，可謂牽一發而動全身。為此，必須要建立健全崗位責任制，做到各負其職、各守其責。特別要加強對地面及井下的各種水文監測、記錄和分析，布置好水文觀測點，按時詳細記錄好各觀測點的水位、水量、水質、水溫等各種水文數據。

3.3多管齊下，突出重點治理各種水患

該井田主要的充水水源有地表水、地下水、大氣降水和老窯積水等四個來源，這四個水源都可成為未來礦井的充水因素，在治理上，要多管齊下，不能厚此薄彼，針對各自的特點，有突出性的加以防治。如:地表水的防治要注意防隔水煤柱的留設；容易積水的地方應修溝渠，及時排泄積水；排到地面的礦井水，要處理妥善，避免再次滲入地下。井田內火燒區的水，富水性中等，是煤層開發主要的充水水源之一，在開采前必須要進行疏干開采。老窯積水在查清的基礎上，在開采前，也要進行疏干。在井筒預計穿過較厚裂隙含水層或裂隙含水層較薄但層數較多時，可選用地面預注漿的方法。

4　結語

礦井防治水是煤礦開采的一項長期而艱巨的任務，必須做實做細，容不得半點馬虎。該文在分析井田充水因素的基礎上，提出了井田防治水的幾點建議，可供參考。在未來的開采過程中，仍要堅持“預測預報、有疑必探，先探后掘、先治后采”的原則，落實“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施，切實把礦井的防治水工作做好。

[1]山東省第一地質礦產勘查院.新疆伊北煤田伊寧縣蘇勒薩依井田勘探報告.2009年.

[2]國家安全生產監督管理總局.國家煤礦安全監察局.煤礦防治水規定[M].北京：煤炭工業出版社.2009.

[3]GB12719-91.礦區水文地質工程地質勘探規范.[S].

[4]蔣輝.專門水文地質學[M].北京：地址出版社.2007.

P641.4+61[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-382-2

趙海濱（1982～），男，工程師，研究方向為礦區水工環地質勘查工作。