俄霍布拉克煤礦水害影響及防治工作難易程度評價

王益，買買提沙依提·依坎白爾迪

（1.中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710077；2.徐礦集團新疆天山礦業有限公司俄霍布拉克煤礦，新疆庫車842000）

俄霍布拉克煤礦在經歷自最初90×104t/a至目前的400×104t/a的改造過程中，礦井開采范圍、采空區面積逐步變大、開采深度也逐步變深，加之對回采有直接影響的含水層富水性強且覆蓋面積較大，礦井涌水量自最初施工主副斜井、風井時的涌水量25m3/h，逐步增加到目前的850m3/h，水害成為礦井的主要災害。

礦井水文地質條件的變化直接影響到礦井開拓方式、生產布局，制約了礦井高效高產建設的進度和可持續發展，并嚴重威脅到礦井安全生產[3]。為此，結合地質及礦井水文地質資料，需要對煤礦充水條件進行分析，采取有針對性的水害防治措施，為工作面回采及新采區的開拓提供安全保障，也為早日建成高產高效安全礦井的目標奠定基礎。

1 礦井概況

俄霍布拉克煤礦地處新疆維吾爾自治區南疆地區，位于庫拜煤田東部，庫車縣城北69km處，行政區劃屬庫車縣阿格鄉管轄。井田東部14km處有國道217線（獨山子—庫車公路）通過，公路距庫車約110km，交通方便。礦井開采深度為+1940～+1250m，東西長約8.63km，南北寬約3.83km，面積33.05km2。

井田內揭露由上而下主要地層：第四系（Q）、第三系（N2-Q1）、侏羅系（J）[中侏羅統克孜勒努爾組、下侏羅統阿合組（J1a）和塔里奇克組（J1t）]、三疊系（T）。區域含煤地層為侏羅系下統塔里奇克組（J1t），含煤16層，煤層平均總厚37.58m。礦井主要可采煤層4層，分別是下1煤、下5煤、下7-2煤、下8煤，目前礦井開采煤層為侏羅系的下1煤和下5煤。

2 礦井水文地質概況

礦井為新疆少有的受水害嚴重威脅的水文地質復雜類型礦井。礦區位于次一級構造捷斯德里克復式背斜的傾伏端，呈近東西走向，傾向南的單斜構造。地下水總流向為北西—南東，局部受斷裂及褶曲構造影響，其流向有所改變。

井田范圍內含水層發育有5層：Ⅰ號含水層段為第四系松散的沖洪積卵礫砂石層孔隙潛水，具有強富水性；Ⅱ號阿合組含水層段為J1a標準砂巖孔隙—裂隙潛水、承壓水，具有弱富水性；Ⅲ含水層段為J1t含煤巖系上段孔隙—裂隙承壓水，在井田內廣泛分布，具有弱富水性，是煤層的直接充水含水層；Ⅳ含水層段為下10煤層頂板至下12煤層間砂巖裂隙承壓含水層，具有弱富水性，為主要煤層底板充水含水層；Ⅴ含水層段為下12煤層底板以下砂巖裂隙承壓含水層。

井田范圍內隔水層發育主要有2層：第四系隔水層以及侏羅系隔水層，但在煤層開采后均起不到隔水作用。

3 礦井充水水源及特征

3.1 礦井充水水源

井田位于天山褶皺南麓山前凹陷地帶，井田的充水水源主要有：河流、泉水以及雨水。

3.2 礦井充水特征

（1）近幾年礦井工作面回采過程中涌水量變化規律表明，隨著工作面向前推進，工作面涌水量不斷增大，達到一定值后，隨之迅速減小，直至穩定，說明初期以消耗直接充水含水層的靜儲量為主，且水源補給不充沛，隨著采掘范圍不斷擴大，靜儲量逐漸被消耗，動儲量的比例就相對增加。

（2）隨著工作面回采面積增大，煤層頂板冒落裂隙帶高度的增大，導通間接含水層后，礦井涌水量也隨之增大，至2007年開采特厚煤層下5煤以來，工作面涌水量明顯增加，如已開采的5101、5103、5105工作面。

（3）當頂板冒裂帶高度達到第四系底界進入第四系松散沖洪積砂卵礫石層孔隙潛水含水層富水條帶（古沖溝）時，可能發生突水事故。

(4）井田東北淺部存在火燒區，火燒區直接受雨水和克孜勒闊坦河補給，補給源較充足，相當于一座自然水庫，預計該火燒區積水量600000m3。

4 礦井水害影響及防治水工作難易程度評價

4.1 受采掘破壞或影響的含水層及水體

對礦井生產有影響的含水層主要有3層，Ⅰ號含水層（第四系沖積層含水層）其富水性強，為礦井主要充水含水層，其受天山山脈雪融水和地表雨水及礦井北的直接補給，單位涌水量q=0.46～1.32L/（s·m）；Ⅱ號含水層為頂板砂巖裂隙含水層為煤層直接充水含水層，其直接受上部第四系強含水層補給，單位涌水量q=0.088～0.69L/（s·m）；Ⅲ號含水層為5煤底板砂巖含水層為下5、下7-2、下8煤層直接充水含水層，單位涌水量q=0.12L/（s·m）。

大量的物探、鉆探資料表明，井田內含水層覆蓋面積較大、富水性強、滲透系數較大，特別是第四系沖積含水層受天山雪融水補給和礦井北部卡特古爾河的潛流水補給，富水性強，下5煤開采過程中，裂隙會導通此含水層，對礦井安全生產危害程度大，防治水工程量大，難度高。

4.2 礦井及周邊老空水分布狀況

礦井西翼一采區有原庫車縣俄霍布拉克小煤礦。為確保礦井西翼各煤層的安全回采，于2009年12月16日開始對該小煤窯進行追排水工作，至2011年1月，累計排出積水400000m3，基本消除老窯水的隱患，對采掘活動已經沒有威脅，防治水工作簡單。井田東北淺部存在火燒區，火燒區直接受雨水和克孜勒闊坦河補給，補給源較充足，火燒區積水對礦井東翼采區各煤層開采有一定的影響，需要通過物探和鉆探工作，查清火燒區范圍及積水情況，防治水工作有一定難度。

4.3 礦井涌水量

目前礦井總涌水量856m3/h，根據最近3年的礦井涌水量統計表來分析（見表1），隨著礦井開采面積增大和開采深度的加深，礦井總涌水量逐漸增加。

表1 礦井涌水量情況表（單位：m3/h）

采用“大井法”對礦井今后3年的礦井涌水量進行了預測，礦井正常涌水量約為Q1=1020m3/h，最大涌水量Q2=1785m3/h，礦井涌水量遠大于180m3/h，對礦井采掘活動存在一定影響，防治水工作難度中等。

4.4 突水量

自2013年以來，礦井共發生突水8次，其中突水量中等以上（大于60m3/h）的2次，最大突水量283m3/h，此表明礦井屬偶有突水礦井，對礦井采掘活動造成威脅，防治水工作量大，難度較高。

5 開采受水害影響及防治水工作難易程度綜述

礦井發生的多次突水，影響到礦井安全生產，特別是2009年5月12日1106工作面的大型突水后，經過分析確認水源來自天山的雪溶水經礦區第四系地層呈潛流通過，1106工作面回采后頂板冒落導通該含水層，第四系潛水沿裂隙及冒落帶滲入工作面。

礦井針對第四系水防治提出了帷幕注漿和施工放水巷（下8煤煤層露頭施工巷道進行疏水截流、高位放水）2套方案。

第一套帷幕注漿方案實施情況：布設A、B兩排鉆孔，每排排距4m，每排孔距8m，采用交叉狀布孔，施工鉆孔150個。該帷幕注漿治水工程共完成鉆探工程量10077.66m，注漿21278m3(水泥用量13878.63t)，投入近4000萬元。

方案實施之后，1106工作面涌水量沒有減少，利用孔間透視技術檢驗，確定地層的密實程度較好，通過水文觀測孔觀測發現水位與注漿前沒有明顯變化，說明帷幕注漿方案效果不明顯。

第二套施工放水巷方案實施情況：放水巷布置于礦井東翼的東北側沿著下8淺部煤層露頭帶，按3‰的坡度施工，于2010年11月分別從東西兩頭進行施工，設計總長4371m，歷時2年多時間，該工程于2013年1月22日完工。在防水巷施工109個放水孔，總工程量5668m，放水巷總水量為577m3/h，該放水巷防治水工程投入近1.7億元。

采用施工放水巷放水后，井下涌水量逐漸減小，原突水的1106工作面涌水量由原來的510m3/h減小到目前的141m3/h，反斜井上段涌水量由原來的298m3/h減小到目前的78m3/h，由此說明，施工放水巷能對第四系含水層水進行提前疏放，且疏放效果達到預期，充分證明了施工放水巷方案的可行性和可靠性。此方案的實施，降低礦井突水可能性，大幅降低了第四系含水層的水對礦井的危害。

根據對礦井充水條件的分析，礦井主要水害源為井田第四系沖積含水層富水。下5煤煤層開采后，其冒落帶高度較高，易產生導水的空隙、裂隙通道，甚至與地表貫通，會導致第四系強含水層水和地表雪融水直接灌入井下，后期下5煤綜放工作面回采受水害影響程度大，防治水工作難度大。

6 結論

通過對俄霍布拉克煤礦充水條件以及礦井開采受水害影響和防治工作難易程度的分析得出：

（1）礦井水文地質條件復雜，主要充水因素為第四系沖積層、頂板砂巖裂隙水給井下工作面的補給條件良好，補給源充沛，礦井涌水量大、偶有突水性，開采受水害影響程度較大，這給礦井防治水工作帶來一定難度，對礦井安全開采存在一定的潛在威脅；

（2）鑒于煤層火燒區邊界的不規則性和復雜性，火燒區底界和火燒區積水給東翼礦井安全生產有一定威脅，今后礦井生產中應留設足夠的保護煤柱。

（3）礦井后期在采掘過程中，要本著“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原則進行礦井防治水工作，保障礦井安全生產。

[1]劉兆昌，李廣賀，朱琨，等.供水水文地質［M］.3版.北京:中國建筑工業出版社，2000.

[2]武強，趙蘇啟，孫文浩，等.中國煤礦水文地質類型劃分與特征分析［J］.煤炭學報，2013，38(6):901-905.

[3]王建彬，程紹強，李永軍，等.胡底煤礦水文地質類型劃分探討［J］.華北科技學院學報，2014，11(4):25-30.