中灣煤礦水害因素分析及綜合防治技術

周玖洪

（豐城市煤炭工業管理局，江西 豐城 331100）

1 概述

豐城市秀市中灣煤礦，位于豐城市城區169°方向、直距約35 km，隸屬豐城市秀市鎮管轄。礦區位于龍溪一井田、涂坊井田、龍溪二井田結合部位，總體構造形態為向斜，構造復雜程度屬于中等類。礦區面積0.9944 km2，開采深度為+75 m～-480 m標高。礦井核定生產能力60 kt/a，采用立井開拓，有主井、副井、風井3條井筒。主立井井口標高+68.196 m，井底標高-402.6 m，裝備單層單車罐籠專用提煤；副立井井口標高+64.682 m，井底標高-402.7 m，采用單層單車罐籠混合提升，擔負人員上下、材料設備、矸石提升以及管線敷設等任務；風井井口標高+61.732 m，井底標高-369.9 m，擔負回風。副井、風井設梯子間兼作礦井安全出口。礦井為單一水平上、下山開采，運輸水平標高-400 m，回風水平標高-370 m。多煤層開采，分煤層布置采區。

礦區含煤地層為三迭系上統安源組，共有3、4、5三個含煤段，含煤多達40余層。可采及局部可采煤層為26、24、23、19、15、13、11、10號煤層。 26、24號煤層礦區范圍內基本已采完，進行儲量估算的只有23、19、15、13、11號煤層。 目前開采23、13號煤層。

23、15、13號煤層為主采煤層。23號煤層厚度0.70～2.86 m，一般1.00～1.40 m，結構復雜，較穩定；15號煤層煤層厚度0.70～1.10 m，結構復雜，不穩定；13號煤層厚度0.70～1.54 m，一般1.00 m左右，結構簡單，較穩定。開采煤層傾角25°～35°，平均煤層間距：26～23號煤層，48 m；23～15號煤層，35 m；15～13號煤層，20 m。 煤層為中灰分、低硫分、低磷、中低熱值瘦～貧煤。

該區煤層頂、底板巖性基本一致。局部地段有偽頂，巖性為炭質泥巖、泥巖，厚度小于1 m，易冒落；直接頂主要為細粉砂、粗粉砂巖，次為細砂巖、中粒砂巖，巖性致密均勻，薄—中厚層狀，厚度小于3 m，為中等冒落頂板；老頂以細砂巖為主，次為中、粗粒砂巖。厚度絕大部分大于4 m，不易冒落；底板均為粗粉砂巖類，少數為泥巖，含砂質較多，致密均一，不易發生底鼓現象。

礦井屬于低瓦斯礦井，2017年度礦井相對瓦斯涌出量為3.90 m3/t，絕對瓦斯涌出量為0.52 m3/min；-400 m水平23號、13號煤層自燃傾向性為不易自燃，煤塵沒有爆炸性。采煤工作面為走向壁式后退式采煤法，采用單體液壓支柱配鉸接梁支護，爆破落煤，自然垮落法管理頂板。

2 相鄰礦井

在礦區的淺部，見有多處老窯痕跡，其開采年代不詳，開采深度根據鉆探揭露和老窯堆積物的情況判斷為38～80 m。20世紀80、90年代，鄉鎮、個體私營、股份制小煤礦發展迅猛，礦區周邊曾開有多個小煤礦。2000年以后，因關井壓產，多數被關停，目前僅剩中灣煤礦在生產（見圖1）。

圖1 中灣煤礦相鄰礦井關系

聶家六礦、袁渡煤礦、宏偉煤礦、洲上四礦、張巷煤礦等相鄰礦井，均于2016年以前關閉，與中灣煤礦之間有100～390 m的邊界煤巖柱，不存在相互水害影響。

已關閉的龍溪煤礦和老中灣煤礦采空區積水對中灣煤礦北部開采影響較大。

3 礦井排水系統

根據2017年2月 《豐城市秀市中灣煤礦水文地質類型劃分報告》，礦井水文地質類型劃分為中等。礦井正常涌水量27 m3/h，最大涌水量為32 m3/h，其中-400 m水平正常涌水量25 m3/h，最大涌水量為30 m3/h；132采區（下山采區，標高-440 m）正常和最大涌水量均為 2 m3/h。

礦井主排水系統為一級排水，副立井-400 m水平設主排水泵房，水直排地面，主、副水倉容積為500 m3、350 m3，選用D46-50×11型多級離心水泵3臺， 電機功率132 kW，1臺工作、1臺備用、1臺檢修；排水管選用D108×6鋼管2趟沿副立井井筒敷設，1趟工作，1趟備用。

在132采區軌道下山下部車場（-440 m）設置水倉2條，單倉容積100 m3+100 m3，安裝BQS25-55-11/N型水泵3臺（見圖2），電機11 kW，1臺工作、1臺備用、1臺檢修；排水管選用D72×4鋼管2趟沿132采區軌道下山敷設，1趟工作，1趟備用。水排至-400 m南運輸大巷水溝流入-400 m水平主水倉。

考慮到相鄰的龍溪煤礦被水淹關閉因素，在-400 m水平副井井底安裝了一套潛水泵排水系統，配備BQW50-20×26-140型潛水泵1臺 （見圖2），電機140 kW，配備D108×6鋼管1趟，沿副立井井筒敷設。潛水泵由地面專用變壓器供電，控制開關安裝在地面變電所內。

根據《煤礦安全規程》有關規定，經驗算，礦井泵排能力為188 m3/h，管排能力為195 m3/h。礦井排水設施、設備、管線及供電能夠滿足礦井正常和最大涌水量的要求。

圖2 -400 m水平中央水泵房及副井大功率潛泵

4 礦井主要水害因素

豐城市秀市中灣煤礦2008年10月擴界技改，將老中灣煤礦、龍溪煤礦部分范圍劃入。礦井水文地質自然條件較簡單，礦區范圍內無灰巖巖溶水等強含水層及導水構造，但由于20世紀80、90年代礦區周邊小煤礦開采破壞，加上1998年相鄰的國有龍溪煤礦淹井，使礦井水文地質條件趨復雜化。礦井充水以基巖風化裂隙水、斷層裂隙水及老窯和采空區水為主，雨季大氣降水是礦井水的主要補給源。Fb斷層以北龍溪煤礦和老中灣煤礦采空區積水是中灣煤礦北部開采的重大水害隱患（見圖3）。

圖3 中灣煤礦采掘工程平面圖（北翼局部）

1）老中灣煤礦采空區水體。老中灣煤礦位于北部邊界處，1995年建井，立井開拓，井口標高+56m、井底標高-174 m，開采33、26號煤層。33號煤層開采深度-70m～-115m；26號煤層開采深度-140m～-165.3m。老中灣煤礦因龍溪煤礦淹井于1998年6月亦被淹、關閉。33、26號煤層已采范圍和井巷-174 m以上為水淹區。

2）龍溪煤礦淹井水體。中灣煤礦位于龍溪煤礦西南邊界處。龍溪煤礦是0.3 Mt/a的國有煤礦，開采了26號煤層，開采標高-158 m～-183 m。1998年8月因故淹井關閉。現淹井水位在井口下+40 m標高。其水淹煤層、范圍與老中灣煤礦相通。

5 礦井綜合防治水技術及經驗

5.1 按要求留設防隔水煤柱

中灣煤礦防治水工作的重點是防范北部Fb斷層以北龍溪煤礦淹井大水體和老中灣煤礦采空區積水對其下部23號煤層開采的影響。2014年6月中灣煤礦按《豐城市秀市中灣煤礦（擴界）水患威脅情況技術論證報告》（江西省煤炭學會，2010年8月9日）提供的圖紙資料，結合礦井實際情況，編制了龍溪煤礦和老中灣煤礦淹井積水區防隔水煤（巖）柱設計，經礦井總工程師組織有關部門審查批準后實施，并標注在采掘工程平面圖、礦井地質與水文地質圖上。

5.2 加強地表防治水工作

盡量減少大氣降水和地表水通過第四系、基巖風化裂隙、構造裂隙和開采裂隙等滲入井下。雨季大雨前后，要確保填平、夯實開采塌陷區、開采裂隙和關閉的小井井口；及時疏通工業廣場和開采范圍內的排水溝，確保通暢；雨季暴雨期間，加強對開采塌陷區（尤其是龍溪小河）的巡視，發現新的塌陷、塌坑、裂隙，要及時填堵。

5.3 加強井下探放水工作

（1）調查摸清礦區范圍內老窯、關閉煤礦的開采煤層、標高、開采范圍及積水情況，建立臺賬，并逐一在采掘工程平面圖上標明水患威脅區、可凝積水區和已探水區，以便指導生產。

（2）堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水原則。對進入原有小井開采的區段或其他懷疑區段實行“紅綠線”動態管理，并采取物探、鉆探、巷探相結合的方法消除水患，通過物探掌握積水區的邊界范圍、積水量等情況，通過鉆探、巷探工程來截斷水源補給、降低積水體壓力，經探放水確定或排除水患確保安全后，方可進行采掘活動。

中灣煤礦自2001年～2005年開采了原礦井范圍內FC斷層以南的26號煤層，開采標高在-210 m～-330 m，部分地段采深已至-350 m標高，形成了采空積水區。26、23號煤層層間距為40～50 m，在開采23號煤層前，于2007年5月聘請了專業探水隊由24號煤層煤巷對26號煤層采空區進行了探放水工作，在副井-336 m標高布置探放水鉆孔3個，累計孔深65 m，單孔最大出水量47 m3/h（1號孔剛揭穿水體），35天總放水量約1.8萬m3，將26號煤層采空區的積水水位降至-320 m標高。1號鉆孔至現在仍在放水，水量5 m3/h左右。

為消除目前開采的2327工作面水患影響，2014年8月11日中灣煤礦在232采區軌道下山下部施工2個鉆孔，對南部-317 m～-346 m采空區積水進行探放，每天放水180 m3左右，放水32天；2014年8月21日在2325工作面回風隅角施工了1個鉆孔探放水，每天放水100 m3左右，放水30天。累計探放水9000 m3，積水已基本放干。2327工作面回采過程中僅有砂巖裂隙淋水、滴水現象。

5.4 強化雨季“三防”制度的落實

（1）建立雨季“三防”制度，成立雨季“三防”領導小組，組建了抗洪隊伍。強化組織領導，制定應急處制措施，儲備足夠數量的搶險物資。

（2）建立雨季巡查制度，在降大雨前、暴雨時和降雨后，安排專人到本井田范圍及已關閉煤礦范圍內可能波及的周邊廢棄老窯、地面積水坑、河流、提防和井下涌水點，擋水設施山體滑坡等重點部位進行24小時不間斷巡視檢查，全面巡查礦區洼地積水和防洪溝泄洪情況，做到水路溝渠暢通，處理問題及時。

（3）加強對水泵、水管、閘門及輸配電設施的維修工作，并保持完好。雨季期間-400 m水平泵房配電工、水泵司機、電工、鉗工嚴格值班制度，嚴禁空崗、脫崗，認真組織配電工、水泵司機進行應急操作培訓，做到供電正常，設備完好，操作規范。

（4）建立防范雨季暴雨洪水引發礦井透水事故的隱患排查制度，對排查出的重大安全隱患制定專門治理計劃，落實治理責任、方案、資金、時間和安全預案，保證整治到位。

5.5 加強水害應急管理

（1）全面整理分析井上下涌水點、出水通道，編制井下積水體危險源評估和防治措施。對礦井水平、采區、采掘工作面涌水量進行預測，對井下采掘工作面透水危險性提前做好預測評估，編制《礦井防治水應急救援預案》。

（2）完善地面及井下防排水系統圖，井下設置水害避災路線指示牌，保證礦井水平、采區、采掘工作面有兩個安全出口，確保采掘工作面、井底車場、水泵房、中央變電所與地面調度室的通訊暢通。

（3）加強職工水害防治的安全知識培訓，每年組織一次水害應急救援現場演練，強化職工應對礦井突發水災事故的自救和搶險技能。

（4）制定暴雨期間巡視及停產撤人制度。當連續下大雨、暴雨，洪泛內澇嚴重，礦井涌水量猛增或有礦井突水征兆時，應及時撤出井下人員，暫停生產，以保安全。

6 結語

1）Fb斷層以北的龍溪煤礦和老中灣煤礦淹井積水體是中灣煤礦北部開采的重大水害隱患，根據煤礦提供的圖紙等資料，積水區與中灣煤礦現開采的23號煤層采區、巷道相距100 m以上，與中灣煤礦之前開采的26號煤層采區、巷道相距200 m以上。只要不再開采-370 m標高以上26號及以上煤層，當前龍溪煤礦淹沒大水體不會對中灣煤礦-370 m標高以下23號及以下煤層開采產生直接水害影響。

2）礦區范圍內Fc斷層以南的26煤層基本采完，老空區積水較大，經過2007年、2014年的探放，仍存在局部積水，對礦井開采23號煤層有一定的影響，應進一步做好探放水的工作。同時，建議不再開采-400 m水平以上26號煤層。

3）礦井通過綜合防治水，安排地面防治水工程，堅持井下探放水，建礦以來沒有發生水害事故，充分體現了安全就是最大效益的理念。