防治水分區劃分在麥地掌煤礦的應用

李文文

(太原市梗陽實業集團有限公司麥地掌煤礦)

山西地區大部分煤礦較全國其他地區水文地質條件簡單，這使得一些人在認識上普遍存在著誤區，認為所在煤礦煤層賦存條件相對簡單，礦井水害類型簡單，不受老空水害威脅，形成了慣性認識、麻痹僥幸心理，這是近年來山西煤礦水害事故不斷發生的重要原因。麥地掌煤礦自2017年以來，高度重視防治水工作，實施防治水分區管理，根據水文地質條件勘探程度區別對待，防治水工作取得顯著成效，杜絕了水害事故的發生。

1　礦井概況

麥地掌井田位于山西省清徐縣馬峪鄉麥地掌村及古交市邢家社鄉陳家社村一帶，向南10 km處為清徐縣城，井田面積16.239 1 km2，井田南北長5.974 km，東西寬6.276 km，批采標高為+1 000.00～+650.00 m，可采煤層有02、2、6、8、9共5層，可采儲量9 403萬t，設計生產能力120萬t/a，服務年限56 a，礦井自2012年9月份破土動工，于2017年9月批準進入聯合試運轉階段，現正開采2#煤層。

2　井田地質及水文地質條件簡述

井田總體表現為走向北東、向北西傾斜的單斜構造，受區域構造影響井田內主要發育有武家崖背斜、張家山向斜、峪道川向斜、童子川向斜、岳家灣背斜及F1、F2、F66斷層等地質構造，在此背景上使地層走向又發育次一級的地層產狀轉折變化，地表地層傾角6°～18°，向下至煤系傾角變緩為2°～11°，勘探階段井田內揭露2條較大斷層及2個陷落柱構造，井田陷落柱相對較發育，井田內未見巖漿巖，總之，井田構造復雜程度屬簡單類。

井田內地形、植被條件不利于大氣降水入滲,主要對煤礦床充水的含水層富水性弱。井田內斷層稀少，陷落柱規模小，對巖層破壞程度小，含水層之間水力聯系微弱或無聯系。井田內無廢棄小窯、無老空區、無封閉不良鉆孔存在，依據水文地質類型劃分標準，井田水文地質條件類型劃分為中等類型。

3　防治水分區劃分

3.1　防治水分區標準

依據防治水分區管理標準對全井田進行劃分，可分為可采區、緩采區和禁采區。

(1)可采區。即達到水文地質條件清楚、水害防治措施到位的區域。資源整合礦井首先應通過水患補充調查做到老空積水分布的位置、范圍、積水量清楚。

(2)緩采區。存在老空積水、承壓水等隱患的煤礦，因資金、技術等原因還未達到水文地質條件清楚或水患有效治理的區域。

(3)禁采區。經安全論證，通過現有技術、裝備等難以達到安全開采的區域。

麥地掌煤礦未來5 a僅開采2#煤層，此次僅對2#煤層進行全井田防治水分區管理劃分，并分區制定針對性的水害防治措施。

3.2　防治水分區劃分

3.2.1可采區

將21、22、24及23盤區局部物探覆蓋的2#煤層區域劃分為可采區。

3.2.1.1地質構造情況

在2#煤層可采區內巷道共揭露斷層72條，其中落差大于5 m的斷層有4條，1 m左右的斷層較為發育，共揭露陷落柱53個，陷落柱最大直徑為130 m，最小直徑為10 m，可采區內小斷層及陷落柱較發育，未見巖漿巖?？傊?，2#煤層可采區內構造復雜程度屬簡單類。

3.2.1.2水文地質情況

(1)在可采區內2#煤層上覆二疊系下統山西組及以上砂巖裂隙含水層水，單位涌水量0.008 095 L/(s·m)，滲透系數為0.028 m/d，q≤0.1，富水性弱，對開采2#煤層影響較小。

(2)在可采區內形成礦井充水的天然通道，主要為斷層及陷落柱。根據目前資料，井田內落差大于5 m的斷層較少，1 m左右的斷層及陷落柱較為發育，根據已揭露資料，生產中所揭露的斷層附近裂隙不發育，陷落柱形態基本上都為橢圓型，陷落柱內巖石雜亂無章，但膠結致密。根據實際揭露情況，在井下的實際采掘過程中，揭露斷層或陷落柱時均不導水。所以構造水對可采區內2#煤層的采掘活動影響較小。

(3)在可采區內開采2#煤層時最大導水裂縫帶高度為46.06 m，由于該區煤層埋藏較深，大氣降水及地表水對2#煤層影響較小。

(4)在可采區內不存在礦井及以往采(古)空區積水。

(5)在可采區內2#煤層下伏太原組石灰巖巖溶裂隙含水層水位標高為1 486.07 m，單位涌水量為0.001 628 L/(s·m)，滲透系數為0.005 149 m/d，q≤0.1，富水性弱，對2#煤層開采影響較小。

(6)奧灰在可采區內處于深埋區。其單位涌水量為0.002 L/(s·m)，滲透系數為0.003 65 m/d，含水層富水性弱。2#煤層西部局部屬帶壓開采相對安全區。最大突水系數為0.016 MPa/m，突水系數小于0.06 MPa/m，對2#煤層開采影響較小。

(7)在井田南部小回溝煤礦先期開采地段該礦進行了水文地質勘探，該地段無個體小窯采空區。小回溝煤礦與該井田先期開采地段無越層越界開采現象。

目前，井下巷道在開掘過程中只發現有較小的淋水、滲水現象。礦井已在井下掘進巷道過程中進行了物探、鉆探工作，經水文地質調查，基本查明了水文地質情況。

綜上所述，該區域水文地質情況清楚，基本查明了礦井水文地質條件，將21、22、24及23盤區局部物探覆蓋的2#煤層區域劃分為可采區，該區域面積約11 345 288 m2。

3.2.2緩采區

緩采區位于井田東南部，與官地煤礦、碾底煤礦相鄰。

2#煤層緩采區位于井田東南部，該區域與官地煤礦、碾底煤礦相鄰，地表還未進行鉆孔勘探及物探工作，水文地質資料較少，開采煤層厚度、地層產狀變化、礦井地質構造、礦井水文地質、相鄰礦井是否有越界行為等，還存在一定的不確定性水文地質信息，還需進一步進行水文地質調查工作，所以把該區域劃分為緩采區。

今后，應對該緩采區域進行地表鉆孔勘探及地表物探工作，在此基礎上應嚴格按《煤礦防治水規定》及相關煤礦防治水要求進行井下物探、鉆探設計，并嚴格遵循“物探先行、鉆探驗證、化探跟進”的綜合探測原則，嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水十六字方針，嚴格執行探掘分離制度，如遇物探異常區、鉆探出水等征兆時必須采取措施查清水文地質條件，確認無水患時，再嚴格落實防治水措施，該緩采區即可轉為可采區。

3.2.3禁采區

根據《煤礦防治水規定》、《煤礦安全規程》等相關規定對煤礦防治水工作的要求，此次3區劃分將井田礦界煤柱劃分為禁采區。禁采區面積共計0.44 km2。

4　分區防治措施

4.1　可采區防治措施

礦井必須堅持預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原則，根據井田的實際情況，采用瞬變電磁法等物探方法進行超前探查，然后根據物探結果進行必要的探放水工作。生產過程中應對斷層及陷落柱的含、導水性進一步研究，特別對于陷落柱垂向上隔水性能的變化進行必要的探查研究[2]。

其次，生產過程中及時跟蹤收集地質及水文地質資料，分析預測構造對采掘工作面的影響，對于異常構造帶及時提出合理的處理意見，存在水害隱患時，嚴格按照“有疑必探，先探后掘”的原則進行探放水。工作面回采前后，利用物探、鉆探等手段，查明工作面內地質構造，對影響生產的各類構造跟蹤觀察，分析研究其延展趨勢，總結工作面及附近區域主要地質規律，重點加強各工作面的井下水文地質觀測工作，還要注意斷層構造、陷落柱構造的觀測、井巷出水點的觀測以及礦井涌水量的觀測，及時分析研究構造帶涌水量變化規律，為該區的突水預測、預報積累資料，特別應注意觀測斷裂帶延遲滯后型突水。

4.2　緩采區防治措施

加強水文地質補充勘探。在緩采區內進行采掘活動之前，應在緩采區內進行水文地質補充勘探。根據該區地質情況采用多種地面物探手段，查清緩采區內開采煤層水文地質條件。采用三維地震勘探等勘探手段，查清緩采區內落差大于3 m的斷層、直徑大于30 m的陷落柱及褶曲展布形態。采用地面瞬變電磁勘探+激發極化法勘探，或地面瞬變電磁勘探+EH4大地電磁法勘探等多種物探相結合的手段，查清緩采區內開采煤層頂板富水異常區及相鄰礦井是否有越界開采行為，必要時進行地面鉆探驗證。在物探及鉆探成果的基礎上，進一步進行具體防治措施。

在緩采區內進行地表鉆孔勘探，確定開采煤層厚度、地層產狀變化、礦井地質構造、礦井水文地質、礦井瓦斯、相鄰礦井是否有越界行為等水文地質信息。緩采區除勘查或治理工程外，不得進行任何作業。

4.3　禁采區防治措施

禁采區內不得從事任何作業。

5　結　語

通過對麥地掌煤礦實施防治水分區管理，詳細分析了分區的地質及水文地質條件，提出了針對性、可操作性的水害防治措施，為今后礦井的生產銜接提供了依據，可正確的指導礦井安全生產。