仙亭煤礦充水因素分析及水害防治措施

陳吉烺

摘要：本文通過分析仙亭煤礦的充水因素，得出該礦存在的主要水害并提出相應的水害防治措施。

關鍵詞：礦井充水因素；水害隱患；防治措施

前言

礦井水災是煤礦中常見的主要災害之一。礦井一旦發(fā)生水災，輕則惡化生產(chǎn)環(huán)境，造成工作面接續(xù)緊張，破壞正常生產(chǎn)秩序，重則造成國家資源和財產(chǎn)損失，造成人員傷亡或淹井事故。做好礦井防治水工作，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一。本文通過分析仙亭煤礦的充水因素，得出該礦存在的主要水害并提出相應的防治水措施，為煤礦持續(xù)、安全生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

一、礦井充水因素分析

根據(jù)井田水文地質(zhì)條件和礦井目前涌水量綜合分析，礦井充水因素主要有以下幾個方面。

（一）充水水源

礦井主要充水水源包括地表水、大氣降水、童子巖組裂隙含水層、巖溶水、采空區(qū)積水。

1.地表水。礦區(qū)范圍內(nèi)無較大的地表水體。礦區(qū)內(nèi)只有后畬溝常流水，枯季流量約1.25L/S，洪水期流量大于19.7L /S。礦區(qū)屬中低山區(qū)，以構(gòu)造侵蝕地貌為主，礦區(qū)內(nèi)山脊走向近東西向，山脊南北的溝谷發(fā)育，切割較深，斷面多呈“V”字型，溝底坡度大，溝谷水排泄通暢。歷年最高洪水位低于井口及工廣所在標高。所以，地表水對礦井開采不構(gòu)成水害威脅。

2.大氣降水。礦區(qū)屬溫帶海洋性兼內(nèi)陸性氣候，冬無嚴寒，夏無酷熱，溫暖潮濕，年平均氣溫15.3～19.6攝氏度，無霜期280～300天，雨水充沛。據(jù)大田縣氣象站2007-2017年統(tǒng)計資料：最大降雨量為2012年1913.3mm，最小降雨量為2011年1198.6mm，2007-2017年年均降雨量為1601.8mm。大氣降水是礦區(qū)地下水主要補給來源，通過地表裂隙滲入。

3.童子巖組裂隙含水層。礦井開采揭露的地層為童子巖地層。童子巖組細砂巖裂隙承壓含水層大多數(shù)是煤層頂?shù)装澹凰詷O弱～中。當采掘工程揭露細砂巖含水層時，地下水會進入礦井，一般僅為淋、滴水，成為直接充水因素。

4.巖溶水。礦井深部棲霞組灰?guī)r富水性中等～不含水。棲霞組灰?guī)r跟童子巖組地層之間隔了一套90m厚文筆山組泥巖隔水層，一般不會被揭露，但局部受F3影響變薄。揭露灰?guī)r的鉆孔除ZK10作為水源孔沒封孔外，其余已全部封孔，封孔質(zhì)量合格。切割童子巖組煤系地層和棲霞組灰?guī)r的斷層有F4、F6、F10、F19和F突，因此棲霞組巖溶裂隙水只能通過ZK10鉆孔和F3、F4、F6、F10、F突斷層帶導水部分和局部文筆山組地層保存較薄的地方，補給童子巖組細砂巖含水層而進入巷道，成為間接充水因素。

5.采空區(qū)積水。礦井內(nèi)已調(diào)查分析采空區(qū)共計28處，開采情況清楚并無積水；已查明圈定井下+500m后洋運輸大巷因F突斷層導水設置的擋水墻內(nèi)積水區(qū)，其積水量約1368m3、積水最低標高為+508.28m、水壓1.3MPa。現(xiàn)已制定了留設防隔水煤巖柱線和設置探水線、警戒線等防治水措施，對礦井生產(chǎn)不構(gòu)成水害威脅。礦區(qū)內(nèi)共有老窯17個，均已封閉，根據(jù)封閉前、后測量、調(diào)查資料，開采標高在+763m以上，均為平硐開采，無下山開采積水，與仙亭煤礦巷道沒有連通，區(qū)內(nèi)+763m以上標高17個老窯（平硐）均已封閉，未形成積水，且上部老窯距仙亭煤礦目前生產(chǎn)區(qū)域高差>300m以上，對仙亭煤礦開采不構(gòu)成水害影響。

（二）充水通道

礦井主要充水通道包括導水斷層、巖層裂隙、采空導水裂隙帶、未封閉的鉆孔。

1.導水斷層。礦區(qū)斷層破碎帶寬0.05～9.97米，一般有石英脈充填，大多數(shù)充填呈完整閉合狀，僅局部地方石英脈充填后仍有空隙，或充填后又受構(gòu)造變動，產(chǎn)生新的裂隙。鉆孔施工過程中斷層帶漏水的幾個孔都屬于風化帶，深部揭露的斷層帶不漏水。除F突局部導水性較強外，其它斷層一般不導水，或?qū)匀酢珮O弱，井巷工程施工過程中，在后洋+500m運輸大巷迎頭揭露一條F突導水斷層，水源為棲霞組巖溶水，突水量達230m3/h，是仙亭煤礦的主要充水威脅。

2.巖層裂隙、采空導水裂隙帶。礦井內(nèi)已調(diào)查分析采空區(qū)共計28處，開采情況清楚并無積水。由于童子巖組細砂巖裂隙承壓含水層的富水性極弱～中，童子巖組細砂巖裂隙含水層及相對應煤層采空導水裂隙帶對煤層開采沒有充水威脅。

3.未封閉的鉆孔。礦區(qū)范圍內(nèi)共施工110個鉆孔。其中已封孔鉆孔107個，尚未封孔鉆孔3個。未封閉的108/ZK10作為礦區(qū)水源孔，112/ZK4留作長期觀測孔，112/ZK18在0～630m孔段沒有揭露含水層和導水斷層，沒有封閉。現(xiàn)已對尚未封孔的3個鉆孔按外圈55m垂直留設防隔水煤（巖）柱線，并外推30m設置探水線，再外推50m設置警戒線，符合對封孔質(zhì)量不良鉆孔的鉆孔水防治要求。其余鉆孔封孔質(zhì)量合格并符合要求，礦井巷道、采面接近或揭露鉆孔時，未發(fā)現(xiàn)涌漏水現(xiàn)象，鉆孔水對井下開采不會造成水害影響。

（三）礦井主要水害

根據(jù)以上充水因素分析得出： 仙亭煤礦屬于基巖裂隙型充水礦床，水文地質(zhì)條件為中等類型。仙亭煤礦主要水害來自大氣降水、裂隙水、巖溶水、斷層水。

三、礦井水害防治措施

1.硐口上方溝谷要經(jīng)常清理通暢，防止因堵塞而發(fā)生溝谷洪水倒灌井下。加強地表巡查，發(fā)現(xiàn)地表裂縫、塌陷、泥石流或溪溝堵塞等情況及時采取相應的防范措施；對煤臺、擋矸壩附近可能有地表水滲入的地段采取防滲措施。

2.完善井下排水系統(tǒng)，必須預備有專用排水設備，除保證正常排水工作外，還要有足夠的設備預防突發(fā)水害的發(fā)生。

3.做好各類防治水設施的保護：各水平、區(qū)段用于截流所構(gòu)筑的攔水墻、排水溝等防洪設施要指定專人負責定期巡查，特別在暴雨來臨之前要突擊檢查，查出隱患應立即整改。

4.斷層水防治。F3、F4、F6、F10、F19、F突斷層防隔水煤（巖）柱。L=0.5KM（3p/Kp）1/2≥20m（L為煤柱留設寬度，m；K為安全系數(shù)，一般取2～5；M為煤層厚度或采高，一般小于2m，取2m；p為水頭壓力，0～5.48MPa；Kp為煤的抗拉強度，一般0.15～0.55MPa，取0.15MPa）經(jīng)計算，L為0～52.3m，取整為60m。嚴格制定探水線和警戒線：探水線按F3、F4、F6、F10、F19、F突斷層防隔水煤（巖）柱線外推30m留設，警戒線由探水線外推50m留設。對其他斷層應核準斷層產(chǎn)狀、位置、分析斷層帶的富（導）水性，并在平面圖、剖面圖上確定斷層與采掘工作面的空間幾何關系。當井下掘進巷道穿過斷層破碎帶時，要嚴防來壓冒頂突水或遲到突水，并及時采取相應的防水措施，加強支護、砌碹或注漿封閉等。

5.必須嚴格執(zhí)行探放水制度，對情況不明的或可疑之處，必須做到“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。

四、結(jié)語

綜上可知，仙亭煤礦主要充水水源包括地表水、大氣降水、童子巖組裂隙含水層、巖溶水、采空區(qū)積水五個方面；礦井充水通道包括導水斷層、巖層裂隙、采空導水裂隙帶、未封閉的鉆孔四個方面。礦井主要水害來自大氣降水、裂隙水、巖溶水、斷層水，并通過采取相應措施對礦井水害進行預防和治理。